PLC在后桥壳镗削机中的应用 2.doc

江西航空职业技术学院毕业设计说明书（论文）课题名称： PLC在后桥壳镗削机中的应用 专 业 机械制造与自动化 班 级 111171 学 生 姓 名 邹 继 开 指 导 教 师 邵 华 指导教师技术职称 高级工程师 2014年 4 月 20 日 江西航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书 学生姓名： 邹继开 班级： 111171 毕业设计（论文）题目： PLC在后桥壳镗削机中的应用 毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及技术要求：1、原始数据：机床总体布局和用途；液压系统动作要求；机床加工要求和工作程序。 2、技术要求：（1）机床采用PLC控制，按钮站集中操作； （2）机床工作方式分三种：调整、单循环、全循环； （3）加工动作程序：两个镗削头快进工进死挡铁停留快退。 毕业设计（论文）工作内容及完成时间：1、设计电气主回路、控制回路原理图及PLC I/O点接线图； 2、编写PLC梯形程序及语句表； 3、编写论文。 毕业设计起至时间：自 2013 年 11 月 7 日至 2014 年 6 月 30 日 指导教师评阅成绩： 指 导 教 师 （签名）： 日期： 毕业设计答辩成绩： 答辩小组组长（签名）： 日期： 江西航空职业技术学院毕业设计目 录 PLC在后桥壳镗削机中的应用 2摘要：2前 言3一、毕业设计概述4二、可编程控制器（PLC）原理51.1实现控制要点51.2实现控制过程51.3可编程控制器实现控制的方式7 1.4可编程逻辑器件的几大生产厂家71.5可编程控制器（PLC）的发展8 1.6可编程控制器PLC的硬件和软件.91.7可编程控制器（PLC）的网络及发展趋势.11 1.8电器元件的选用.111.9可编程控制器PLC特点11三、电气强电硬件方案设计及应用151.1、电气主回路151.2、控制回路原理图17 1.3、PLC I/O点接图.18 1.4、梯形图的绘制及语句表.18 1.5、控制原理分析.18四、 后桥壳的镗削181、1、机床具体动作要求181、2、角盒的反面铣削加工201、3、角盒加工的后处理23五、数控加工仿真简介26结 束 语27参 考 文 献28PLC在后桥壳镗削机中的应用江西航空职业技术学院 机械制造与自动化专业 111171班学 生：邹 继 开指导教师： 邵 华摘要：随着计算机工业控制技术的不断发展，计算机监控技术日趋完善，PLC（Programmablelogiccontrollr程序逻辑控制）工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。90年代初期PLC开始在电力行业中逐渐使用，现就PLC在我厂计算机监控系统中的成功应用。我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。随着汽车产品的增加，品种的多样化，整车性能的提高，对汽车零部件的要求越来越高，其中车桥的性能指标和制造技术要求更高。因此必须不断改进和完善车桥的设计水平和制造工艺。可编程控制器（PLC）作为一种新型的控制元件，具有结构简单、通用性好、功能较完备等特点，尤其抗干扰能力强，可以提高系统的可靠性和稳定性，减少镗削的误差，所以特别适用于工业控制，已被广泛用于各种自动控制系统中。本机床用于镗削汽车底盘后桥壳体孔，机床总体布局为后桥壳两侧面镗削组合机床，采用可编程序控制，按钮站集中操作，夹紧及滑台工作压力、滑台工作行程均可在规定范围内调节。该机床由床身、左右镗削头、液压滑台、夹具、液压泵站、电气控制柜等组成。可通过电气按钮站对该机床作全过程操作控制，既可单机自动循环，又可分别控制夹具、液压滑台移动、主轴运动等单个动作，以便于对刀换刀、调整、故障排除。关键字：可编程控制器 微电子技术 计算机技术 自动控制技术 装备工业前 言可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题 ，请老师加以批评和指导。一、毕业设计概述毕业设计是培养工作工科的一个实践性环节，也是最后的一个教学环节。它是在学完全部课程之后，并在在过的课程设计的基础上进行的，也是我们学完全部课程之后的一次综合性训练。毕业设计的主要目的是：培养运用所学的各种课程的知识和技能去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题，培养学生建立正确的设计思想，掌握刚才设计的一般程序，规范和方法。通过毕业设计进一步巩固、扩大、深化学生所学的基本理论，基本技能，提高学生的设计、计算制图、编写技术文件、正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。 我这次毕业设计的课题的产品是PLC在后桥镗削机中的应用，本机床用于镗削汽车底盘后桥壳体孔，机床总体布局为后桥壳两侧面镗削组合机床，采用可编程序控制，按钮站集中操作，夹紧及滑台工作压力、滑台工作行程均可在规定范围内调节。该机床由床身、左右镗削头、液压滑台、夹具、液压泵站、电气控制柜等组成。可通过电气按钮站对该机床作全过程操作控制，既可单机自动循环，又可分别控制夹具、液压滑台移动、主轴运动等单个动作，以便于对刀换刀、调整、故障排除。 毕业设计的实际的内容是：1、设计电气主回路、控制回路原理图及PLC I/O点接线图；2、编写PLC梯形程序及语句表； 3、编写论文。 通过本次的毕业设计，在老师的指导下，使本人受益匪浅，同时也是感到自己知识的不足，有待于以后的工作和学习中不断努力。 由于本人水平有限，设计中错误和疏忽在所难免。恳求老师们的不吝赐教。 二、可编程控制器（PLC）控制原理1.1实现控制要点 输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。 输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。 可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。 输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的 这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。 输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。1.2实现控制过程 简单地说，PLC实现控制的过程一般是： 图1.1 PLC典型开机流程输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新-再输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新永不停止地循环反复地进行着。 图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。图1.1所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。监控循环时间的目的是避免死循环，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用看门狗（Watchingdog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理. 外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据. 通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。 也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理-I/O刷新-运行用户程序-再公共处理-反复不停地重复着。1.3可编程控制器实现控制的方式 用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。 在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。 但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。 PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现-信息处理、I/O电路-空间、时间关系-扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。1.4可编程逻辑器件的几大生产厂家 德国西门子公司：它有SS系列的产品。有SS95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400机（大型）。性能比S5大有提高。 本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。 美国GE公司、日本FANAC合资的GEFANAC的9070机也是很吸引人的。 据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781782、771772、731732等多种型号。另外，还有中型机9030系列，其型号有344、331、323、321多种；还有9020系列小型机，型号为211。美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。 美国AB（AlienBradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC5系列是很有名的，其下有PLC5/10，PLC5/11，PLC5/250多种型号。另外，它也有微型PLC，SLC500即为其中一种。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。 日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。 日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E40、E64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同其EM 系列为模块式的，可在16160之间组合。 日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EXPLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。 日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0l微秒。 日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能，自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数不多，仅16入，12出，但性价比还是 - 9 - 高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。新出的lP3416机，I/O点数扩大到34入、12出，而且还自带一个简易小编程器，性能又有改进。 国内厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。、它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。1.5通用性强，控制程序可变，使用方便1.5可编程控制器（PLC）的发展 1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。 在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。 在80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC(IPC)的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。1.6可编程控制器（PLC）的硬件和软件1.61 PLC的分类PLC在90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为:l 微型PLC: 32 I/Ol 小型PLC: 256 I/Ol 中型PLC: 1024 I/Ol 大型PLC: 4096 I/Ol 巨型PLC: 8195 I/O 近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统对应中型PLC以上，均采用16位32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位32位CPU。由于I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。1.62 PLC的硬件 PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架(CPU母板)上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板;如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板;另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商(代理商)、系统集成商、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。 PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强干扰场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完善。 PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同，采用快速的巡回扫描周期，一般为0.10.2s，更快的则选用50ms或更小的扫描周期。它是一个数字采样控制系统。1.63 PLC的软件 为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，为编程带来极大方便。1.7可编程控制器（PLC）的网络及发展趋势 一个或若干PLC与PC机联出系统，PC机起到原编程器及人机界面操作站的作用，这20世纪90年代的新潮流，这样为系统集成带来了商机，同时编程软件和人机界面软件(监控软件或称组态软件)及软件接口(或称驱动软件)也得到了发展。 近年来，PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展，所以PLC构成的PCS系统比DCS的开放性所处的现状稍好一些。目前罗克韦尔AB公司已形成了多层结构体系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等现场总线(原DH+网也可兼容)。西门子公司在Profibus-DP通讯网络及Profibus-FMS网络以外，提出了S7 Routing网络，即Profibus-DP和Industrial Enternet两层结构。网络还在发展，我国应已积极的姿态投入其中。 2001年我国机械工业成为工业发展新亮点，总产值比上年增长17.15%，汽车产量为世界前10位，机床产量为世界第5位。机械工业利润增长33.35%，占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化，对这一点，PLC从业人员应有清醒的认识，应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可*性、安全性、先进性上特别下功夫。 网络向上连是互联网问题，向下连是现场总线问题，另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用OPC方式等问题都有待进一步落实。PLC与智能MCC马达控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备，以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统;PLC要与DCS分工合作，充当DCS的远程I/O站等;PLC要与IPC分工合作，除用IPC作人机界面外，作软件PLC的I/O部件也是可行的;此外还有PLC与紧急停车安全系统(ESD，Emergency Shut Down Systems)的关系、与立体仓库、机器人、CAD/CAM等等都要处理好关系。总之，PLC要兼容各种新技术，使PLC成为真正意义上的“电脑”。 PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证(深圳盐田)、自动售药(若干中药店)在我国已有实例。另外，在离散事件系统中，如公路网交通流(车辆计数、乘客计数及停留时间计量)、物流系统、柔行制造系统(敏捷制造系统)及一切非标准随服务系统中，均可以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间！1.8电器元件的选用 为了保证机床的电气系统稳定、可靠、美观、大方和操作力求简单、明确，在选用电器元件时，遵循以下原则： 自动开关、交流接触器、变压器等主要外购电器元件一律选用进口产品或符合IEC标准的国产品，因为它们的固定、绝缘等塑压件的成型模具、生产过程均较复杂，一般小企业、个体户无法生产，所以产品质量有保证；工作选择开关尽量选用“万能转换开关”；调整按钮一律选用“选择钮”，这样，操作面板上可以大大减少开孔个数，使操作简单明确。根据I/O分配图，及其线路上的交接点，在计数接线座时，选取适当的“联接型”座子，以利施工、维护。1.9可编程控制器（PLC）特点1. 可靠性高，抗干扰能力强 工业生产对控制设备的可靠性要求：平均故障间隔时间长故障修复时间（平均修复时间）短任何电子设备产生的故障，通常为两种： 偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。 永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。 硬件措施：主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。 屏蔽对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。 滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。 电源调整与保护对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。 隔离在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。 采用模块式结构这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。软件措施： 有极强的自检及保护功能。故障检测软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。信息保护与恢复当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。设置警戒时钟WDT（看门狗）如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。加强对程序的检查和校验一旦程序有错，立即报警，并停止执行。对程序及动态数据进行电池后备停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。 PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1S的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万上千万小时；制成系统亦可达45万小时甚至更长时间。2 .通用性强，控制程序可变，使用方便 PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。3.功能强，适应面广 现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握 目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。5.减少了控制系统的设计及施工的工作量 由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便 PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24128点。三、电气强电硬件方案设计及应用1.1、主回路图主要内容有：所有电动机均有自动空气开关保护，交流接触器控制；机床照明控制电源及负载交流电源、PLC电源、负载直流电源，均设有各自的变压器，可以防止相互干扰，初、次级各自设有自动开关保护；控制回路注意了基本的连锁保护，如：只有油泵电机工作，才能进行各项工作；安全保护方面：操作者不插入钥匙按钮SA ，或打开电气柜前后门（门上装有门开关SA0两只）或按压急停按钮SB0，均将使电源总开关QF0的分励脱扣器线圈得电而使开关跳闸，保护人身及设备安全。1.2、梯形图控制原理作简单分析在循环操作方式下，输入点X002、X005、X006之中必须有一点闭合，而且必须是运动滑台均在原位， Y011（即X016、X017）闭合，还必须是夹具已夹紧，Y010（即X020）闭合，最后必须是油泵已启动，X027闭合，只有在此时按压循环按钮X001，才会发出循环信号即内部辅助继电器M0有输出，再通过M0的常开触点进行自锁，使循环按钮松开后也能保证循环的顺利进行，这是循环的条件。1.3、I/O分配表及电气控制流程 确定I/O的点数，既要考虑到经济性又要考虑到留有适当I/O点备用，就必须对机床的电气控制工作过程仔细分析，根据机床具体工作要求：当机床处于“调整”状态时，点动各按钮，可分别控制夹具夹紧或松开、液压滑台进或退、主轴开或停等单个动作；当机床需进行“全循环”工作过程时，首先，滑台须处于原位，接着按夹紧按钮，夹紧压力继电器得电，表示夹具夹紧，此时，按循环按钮，滑台快进，碰到工进行程开关，则快进转工进，且主轴开始工作，直到压下终点行程开关，滑台不再前进，主轴停止工作，滑台开始后退，碰到原位行程开关，则滑台停止，夹具松开，拿下工件，至此为一个循环过程。根据前面论述，共需24个输入点，14个输出点，I/O分配见I/O接线图。故决定选用一个40点FXON型CPU单元，具体型号为FXON-40MR1.4、梯形图的绘制及语句表梯形图可以称它为“软件图”，这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。“镗削机”的程序见梯形图。在此，先将比较重要的循环的梯形图控制原理作简单分析：在循环操作方式下，输入点X002、X005、X006之中必须有一点闭合，而且必须是运动滑台均在原位， Y011（即X016、X017）闭合，还必须是夹具已夹紧，Y010（即X020）闭合，最后必须是油泵已启动，X027闭合，只有在此时按压循环按钮X001，才会发出循环信号即内部辅助继电器M0有输出，再通过M0的常开触点进行自锁，使循环按钮松开后也能保证循环的顺利进行，这是循环的条件。1.5、控制原理分析本机床工作方式分三种：调整、单循环、全循环，由功能选择开关SA1来实现。合上控制柜上的自动开关QF0，则电源指示灯亮，按油泵启动按钮SB2，则油泵电机工作，油泵指示灯HL2亮，机床即可进行各种方式的工作。 当SA1旋到“左（右）调整”位置时，按“夹紧”按钮SB4，则夹具夹紧，夹紧信号灯HL3亮，；按“松开”按钮SB5，则松开电磁阀YV9得电，夹具松开。按住“滑台进”按钮SB7，则电磁阀YV4（YV7）得电，左（右）滑台进，放开则停止；按住“滑台退”按钮SB8，则电磁阀YV3（YV6）得电，左（右）滑台退，放开则停止。按住“动力头”启动按钮SB6，则KM2（KM3）得电，左（右）动力头工作，放开则停止。 当SA1旋到“全循环”位置时，机床处于循环工作状态，滑台须处于原位（压合SQ1、SQ3），原位信号灯HL4亮，此时，按“夹紧”按钮SB4，则YV9失电，压力继电器SP1得电，HL3亮表明夹具夹紧，按“循环”按钮SB3，则YV4、YV7得电，滑台快进，碰到工进行程开关，KM3、KM2得电，动力头工作，左右无差动阀YV5、YV8工作，且快进转工进，直到压下终点行程开关SQ2、SQ4，YV4、YV7断电，滑台不再前进， KM3、KM2断电，动力头停止工作，YV3、YV6得电，滑台开始后退，碰到原位行程开关SQ1、SQ3，YV3、YV6断开，滑台停，左右无差动阀断电，松开电磁阀得电，压力继电器断开，夹具松开，取下工件。至此，一个循环过程完成，等待下一次的工作。 SA1旋到“左（右）循环”位置时，机床处于单循环工作方式，此过程与全循环相同，只是左右分开独自工作。 系统设有总停按钮，遇有紧急情况时，按总停按钮SB0，系统停止工作。 本系统中的自动开关QF1-3具有短路和过载、缺相保护功能，当它们跳开时，故障指示灯亮，系统工作停止。本系统还设有安全保护功能，当按钮板上的钥匙钮打开，而且控制柜柜门关上时，才能进行正常工作，否则QF0的分励脱扣器工作，使电源断开，起到安全保护功能。四、 角盒的加工1、1、角盒的正面铣削加工1打开已经建好的角盒模型，点击按钮，选择“加工”进入角盒的加工界面，如图所示：2右击操作导航器里空白处选择“几何视图”，设定几何坐标系和安全平面，如图所示：3点击按钮，创建加工所需要用到的刀具，创建刀具如图所示：4创建刀具后，对角盒的正面外轮廓进行创建平面铣削加工操作，设置各项参数，生成刀轨。如图所示：1、2、角盒的反面铣削加工1 和正面加式相似，先点击几何视图，创建几何坐标系和安全平面。如图所示：2用创建的刀具对反面的外轮廓进行加工设置各项参数，生成刀轨，并对圆角进行型腔铣操作，设置各项参数，生成刀轨。如图所示：5对角盒的所有操作已全部创建完毕，其操作有如图5-16所示：6所有的刀具如图5-17所示：1、3、角盒加工的后处理先择程序视图，对所创建的所有视图进行刀轨确认，进行2D动态，观看效果如何。导出后处理程序如下：N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X136.0452 Y47.1893 S1000 M03N0050 G43 Z61. H00N0060 Z11.N0070 G1 Z8. F250. M08N0080 X135.6529 Y49.N0090 X133.6529N0100 X130.5019N0110 X130.5017 Y48.1684N0120 X130.5013 Y45.7734N0130 Z11.N0140 G0 Z61.N0150 X145. Y48.5908N0160 Z11.N0170 G1 Z8.N0180 Y50.9013N0190 Y51.N0200 X128.5022N0210 X128.5016 Y47.5756N0220 X128.5013 Y45.1743N0230 Z11.N0240 G0 Z61.N0250 X147. Y48.7596N0260 Z11.N0270 G1 Z8.N0280 Y51.0653N0290 Y53.N0300 X126.5025N0310 X126.5015 Y46.9756N0320 X126.5012 Y44.5742N0330 Z11.N0340 G0 Z61.N0350 X149. Y48.8768N0360 Z11.N0370 G1 Z8.N0380 Y51.1792N0390 Y55.N0830 X121.7404N0840 G2 X116.5036 Y59.8716 I-29.2404 J43.N0850 G1 X116.5011 Y43.9755N4460 Y14.34N4470 X55.4256 Y28.9839N4480 Y45.7142N4490 Z14.1165N4500 G1 Y46.7224 Z11.291N4510 X57.669 Y45.7528 Z10.945N4520 X58.3907 Y45.4307 Z10.8301N4530 X59.0597 Y45.0183 Z10.6829N4540 X59.6618 Y44.5241 Z10.5065N4550 X61.0497 Y43.1355 Z10.011N4560 X62.0887 Y41.4955 Z9.4258N4570 X62.7562 Y39.6921 Z8.7823N4580 X63.025 Y37.7992 Z8.1068N4590 X62.8544 Y35.8989 Z7.4286N4600 X62.4577 Y33.7327 Z6.6556N4610 Y32.7244 Z9.4811N4620 G0 Z61.N4630 Y14.34N4640 X55.2323 Y27.0029N4650 Y43.9569N4660 Z13.4894N4670 G1 Y44.9652 Z10.6639N4680 X57.3797 Y43.7727 Z10.2384N4690 X57.8893 Y43.4908 Z10.1378N4700 X58.3294 Y43.1193 Z10.0052N4710 X59.4858 Y41.959 Z9.5912N4720 X60.3341 Y40.5796 Z9.0989N4730 X60.8566 Y39.0633 Z8.5579N4740 X6