卧式柴油机控制系统及钻孔夹具设计

摘要这次毕业设计的题目是2100B1柴油机卧式钻孔夹具及控制系统设计。结合毕业设计任务及要求，对零件进行分析研究。由于该工件是放在卧式机床双面钻孔，所以在设计夹具过程中要考虑到夹具的结构合理性，刚性，敞开性，装卸工件时的方便性以及考虑到工件在夹具中定位的准确性，夹紧的可靠性，生产率及自动化程度。本次所用夹具是由前法兰液压缸和一个伸缩式定位装置及导轨组成，实现的是一面双销定位。液压缸安装在夹具顶部，伸缩式定位销安装在底部。该夹具所进行加工过程中为两面钻孔，由两侧移动工作台实现进给运动。在完成夹具设计的同时，也需设计出所用的液压控制系统，PLC控制系统等。其中，需要完成对零件的加工工艺分析，对钻削力的计算，导向套的选择，对液压缸的选择，对液压滑台的选择以及PLC梯形图的设计等等。关键词：2100B1柴油机卧式钻孔夹具设计液压控制系统PLC控制系统ABSTRACTThegraduationprojectisentitled2100B1dieselhorizontaldrillingfixtureandcontrolsystemdesign.Combinationoftasksandgraduationrequirements,thepartswereanalyzed.Becauseitisdouble-sidedhorizontaldrillingmachine,sothefixturesinthedesignprocessshouldtakethemintoaccountaboutthefixturestructureisreasonable,rigid,opennature,easeofloadingandunloadingtheworkpieceandtheworkpieceinthefixturetakingintoaccounttheaccuracyofpositioning,clampingreliability,productivityandautomation.Thefixtureisusedbythefrontflangeandatelescopichydrauliccylinderpositioningdeviceandguiderail,achievingthedouble-sidepinposition.Hydrauliccylinderinstalledinthefixtureatthetop,retractablepinsmountedonthebottom.Thefixtureistheprocessforbothsidesoftheholefrombothsidesofthemobiletabletoachievethefeedmovement.Uponcompletionoffixturedesign,butalsobeusedtodesignthehydrauliccontrolsystem,PLCcontrolsystem.Amongthem,theneedtocompletethemachiningprocessanalysis,thecalculationofthedrillingforce,orientedsetofchoices,thechoiceofhydrauliccylinders,hydraulicslidingtableonthechoiceanddesignofPLCladderandsoon.Keywords:2100B1dieselhorizontaldrillingFixturedesignHydrauliccontrolsystemPLCcontrolsystem目录1前言.122100B1柴油机缸体加工工艺分析.22.1零件工艺分析.22.2工艺过程设计.22.2.1定位基准的选择.22.2.2确定加工方案.23机床夹具设计.43.1定位方案的选择.43.2支承板的选择.43.3夹紧装置的设计.43.4有关加工参数计算.43.5夹紧油缸的选取.63.6导向装置的选取.63.7技术要求的确定.74液压系统设计.84.1机床对液压系统的要求.84.2基本参数的确定和计算.84.2.1计算较大钻削轴向力.84.2.2选择液压滑台.84.2.3计算油泵的流量.9pq4.2.4根据油泵流量选择油泵.94.2.5计算油缸的工作压力P计算油泵的工作压力Pp.94.2.7驱动油泵电机功率计算.104.2.8根据油泵工作压力、流量确定阀的规格.104.2.9油箱容量计算.104.2.10确定压力阀的调整压力.114.3液压元件的选择.114.3.1阀类元件的选择依据.114.3.2选择阀类元件应注意的问题.115PLC控制系统设计.135.1可编程序控制器.135.2PLC功能简介.135.3容量的选择.145.3.1IO点数的选择.145.3.2存储容量的选择.145.4绘制工作循环图和状态流程图.145.5选择输入输出设备，确定PLC.155.6分配I/O端子，绘制I/O端子接线图.165.7电气系统软件设计.175.7.1编程原则.175.7.2编程步骤.185.7.3语句表设计.20结论.25谢辞.26参考文献.2711前言毕业设计是我们在大学中的最后一个教学环节，在我们学完了大学的全部基础课以及专业课后进行的。毕业设计是对我们独立从事研究、设计、计算工作的综合训练。毕业设计充分运用了大学期间所学过的专业基础知识。因此，这次设计在我们大学四年的课程中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次毕业设计能更好地锻炼自己的发现问题、分析问题、解决问题的能力，对自己未来将从事的工作打下一个良好的基础。本次设计中，在赵老师的帮助下，通过综合设计和机电液控制设计，我提高了综合运用所学理论知识的能力以及分析和解决工程技术问题的能力。本课题的研究内容是利用现有的知识和条件制定2100B1型柴油机缸体件中用液压缸夹紧并钻削左右两面16个缸套安装孔所需要的夹具和机床控制系统的主要指标与技术参数。根据工件的特点,机床采用卧式机床。单独液压驱动系统一套。该设计用一面双销定位，顶面液压缸夹紧，然后自动工作循环，两面同时启动机床，进行钻孔。目前该夹具可保证工件钻孔所需的精度要求和定位要求。缸体尺寸较大,夹具设计较庞大,复杂，但从工艺上提高了工件与底面的平行度要求钻孔。该钻孔精度完全符合产品图纸要求。本夹具如果配置数控系统,可大大提高加工精度及自动化程度,这将有待于今后对本夹具的改造。本次我的设计的任务包括：（1）设计夹具装配总图；（2）设计液压原理图；（3）设计机床PLC控制系统；（4）翻译外文资料；（5）撰写调研报告；（6）编写设计说明书。222100B1柴油机缸体加工工艺分析2.1零件工艺分析在对零件的加工工艺规程进行制定之前，应该首先对该零件进行工艺分析：零件的材料是铸铁，所以是铸件，应该为成批生产，规定年生产纲领为2.5万件，备用率为0.5%，单班制。该零件的主要加工面为左右两侧面，两侧面一共加工16个孔，四个8的孔，四个10的孔以及八个12的孔。为了提高生产率，设计为两名同时钻孔。底面有两个定位孔，则本设计采用以一面双销定位，用液压缸夹紧。2.2工艺过程设计2.2.1定位基准的选择选择基准，要考虑到各加工面的余量分配以及不需要加工的表面与加工表面之间的位置精度。本设计以夹具底面作为基准面，这样能减少累积误差，有利于保证加工精度，并符合统一基面的原则，使得夹紧方便，夹具机构简单。箱体零件是机械制造业中加工工序多，劳动量大，精度要求高的关键零件。据夹具手册知道定位基准应该尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。本加工工艺主要采用的是一面双销的定位方式，一面双销可以作为全部工序加工的基准，使整个工艺过程实现基准统一。销孔的位置度对加工精度有着十分重要的影响，既能够高度的集中加工工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。同时，这种定位方法使夹紧机构简单，容易使夹紧力对准支承，消除夹紧力引起的工件变形对加工精度的影响。并且这种方法易于实现自动化定位，并有利于防止切削落入基面。根据箱体零件的大小，定位销孔的孔径一般应在1225毫米的范围内。按此范围的要求，本设计采用的两个定位销直径为16毫米。2.2.2确定加工方案在本次加工工程中，主要采用一面双销定位，面与孔的精度影响定位误差，而本次加工只为加工两侧的孔，所以暂不考虑面的加工。以工件顶部面夹紧，底部两个销进行定位，从而进行两面的孔加工。确定加工方案的时候，应尽量的使工序集中以提高生产效率。初步制定两种加工方案：方案一：第一步底面插销定位；插销完成后，顶部液压缸夹紧；夹紧完成后，左侧开始钻四个8孔，四个12孔；左侧钻孔完成后退刀；左侧钻孔完成后右侧再开始钻四个10孔，四个12孔；右侧钻孔完成后退刀；右侧退刀完成后夹紧松开，拔销；全部3完成进行后原位卸荷。方案二：第一步底面插销定位；插销完成后，顶部液压缸夹紧；夹紧完成后，左右两侧同时开始钻孔，左侧钻四个8孔，四个12孔，右侧钻四个10孔，四个12孔；钻孔完成后，两侧进行同时退刀；退刀完成后夹紧松开，拔销；全部完成后进行原位卸荷。经分析比较，方案二将方案一中的左侧钻孔，左侧退刀，右侧钻孔，右侧退刀四个工序合并成一道工序，有利于提高生产率。所以选择方案二较为合理。43机床夹具设计3.1定位方案的选择工件定位方案的确定应满足加工要求。工件中孔的位置度主要取决于钻套的位置度及精度要求。由于是双面钻孔，定位与夹紧元件应避开加工部位。从前文已知，底面选为主要的定位面。而底面安排的两个液压伸缩式定位销能在组合机床加工的时候，方便工件的推进及返回，同时销的放置使加工零件对刀具及其导向能保持正确的相对位置。3.2支承板的选择由于是卧式双面钻孔，工件底面应为基准面，基准面不应有杂屑，为了更好的增强排屑性能，保持精度，本设计采用2个厚度为40毫米的JB/T8029.1-99型号的支承板，安排在底面。选好支承板之后，最好使夹紧力的位置对准支承元件的中心位置。根据工件2100B1型缸体的形状特点，以及设计导轨的方向位置，安排支承板与定位销对称分布在夹具底部的两侧。左侧放置圆柱形定位销和一个支承板，右侧放置菱形定位销及另一个支承板。3.3夹紧装置的设计在组合机床上加工的时候，工件依靠夹具的定位支承系统，使得刀具能准确的在所需位置上进行钻孔，但还需要依靠夹具上的液压缸夹紧装置来消除工件因轴向切削力以及工件自重的作用而产生的位移或振动，使工件在加工过程中能够继续保持定位时的正确的位置。根据工件结构特点，因为夹紧力的作用方向与钻孔方向不一致，夹紧力的作用点应该位于工件的中心位置。夹紧油缸通过传动杠杆与夹紧元件相连，本工序就是用JB/T8010.11-99型U形压板作为夹紧元件，通过油缸的正反向运动来实现工件的夹紧、松开。3.4有关加工参数计算工件的材料为铸铁，应在HB=180220之间，本次设计选择HB=220。此计算针对钻孔的加工工序，本工序采用高速钢钻头。由于本道工序为钻削，因此利用表3-1选取可用参数。表3-1用高速钢钻头加工钢件的切削用量b=5270(kg/mm2)（钢35,45）b=7090(kg/mm2)（15Cr,20Cr）b=100110（kg/mm2）（合金钢）切削用量加工直径（毫米）V（m/minS转V（m/minS转V（m/minS转5）（mm/r）（mm/r）（mm/r）160.050.100.050.100.030.08600.200.080.1512220.200.300.200.300.150.25225018250.300.6012200.300.458150.250.35（1）钻直径为8的孔，选取s转=0.14（毫米/转）D=8（毫米）M1=D1.9s0.8HB0.6=2200.6=274.24(公斤/毫米)钻直径为10的孔，选取s转=0.14（毫米/转）D=10（毫米）M2=D1.9s0.8HB0.6=2200.6=419.14(公斤/毫米)钻直径为12的孔，选取s转=0.20（毫米/转）D=12（毫米）M3=D1.9s0.8HB0.6=2200.6=788.37（公斤/毫米）其中：D为钻头直径（mm）M为扭矩（kg/mm）s为每转进给量（mm/r）（2）钻直径为8的孔，选取s转=14(米/分)D=8（毫米）M=274.24（公斤/毫米）根据（1）中选取N1=（Mv）/(716.2D1.36)=(274.2414)/（716.281.36）=0.1568（千瓦）钻直径为10的孔，选取v=14(米/分)D=10（毫米）M=419.14（公斤/毫米）根据（1）中选取N2=（Mv）/(716.2D1.36)=(419.1414)/（716.2101.36）=0.1918（千瓦）钻直径为12的孔，选取v=14(米/分)D=12（毫米）M=788.37（公斤/毫米）根据（1）中选取N3=（Mv）/(716.2D1.36)=(788.3714)/（716.2121.36）=0.3006（千瓦）其中：D为钻头直径（mm）v为进给速度（m/min）M为扭矩（kg/mm）N为电机功率（kw）6（3）钻直径为8的孔，选取s转=0.14（毫米/转）D=8（毫米）P1=2.6Ds0.8HB0.6=2.680.140.82200.6=111.1（公斤）钻直径为10的孔，选取s转=0.14（毫米/转）D=10（毫米）P2=2.6Ds0.8HB0.6=2.6100.140.82200.6=138.88(公斤)钻直径为12的孔，选取s转=0.20（毫米/转）D=12（毫米）P3=2.6Ds0.8HB0.6=2.6120.200.82200.6=219.03(公斤)其中：D为钻头直径（mm）P为轴向力（kg）s为每转进给量（mm/r）因为本道工序为同时钻左侧4个8的孔，4个12的孔以及右侧4个10的孔，4个12的孔，所以要比较两侧的轴向力哪个大。左侧：4P1+4P3=1320.52（kg）右侧：4P2+4P3=1431.64（kg）由此可知，该工序左侧轴向力小于右侧轴向力，所以选取右侧较大的轴向力。又因为本道工序加工时夹紧力方向与切削力方向不一致，因此夹紧力的大小取得不小于较大的轴向力的2倍。因此，F夹总=1431.642=2863.28（公斤）3.5夹紧油缸的选取由上文4可知，夹紧油缸的选择应根据加工孔时候所产生的最大轴向力的2倍。即所需夹紧力最小为2863.28公斤。由组合机床设计275页表316夹紧油缸技术参数查得，T5019型夹紧油缸工作压力为3200公斤/毫米，因此本设计选择，油缸型号：T5019I型行程：30毫米选用前法兰式夹紧油缸。3.6导向装置的选取组合机床夹具上的导向装置是作为引导刀具对工件进行切削加工的重要装置。导向套能保证刀具对工件的正确位置，保证刀具相互间的正确位置以及提高刀具系统的支承刚性。对加工精度有着重要的影响。（1）正确选择导向类型导向装置分为第一类导向装置和第二类导向装置。第一类导向装置的导向套安装7在机床夹具的钻模板上，并且是固定不动的，刀具或刀杆本身在导向套内既有相对转动又有相对移动。第二类导向装置带有可旋转部分，旋转部分可以作用在刀杆上，也可以设在钻模板上，此时刀杆本身在导向套内只有相对移动而无相对转动。加工孔的时候，导向部分直径比较小，而刀具在导向套内既又转动又有移动，根据以上想法，本设计采用固定式导向，使得其应用范围符合要求。（2）正确的选择导向的结构、参数导向的结构，必须根据导向的旋转速度，加工精度，刀具工作条件等具体情况进行选择。钻孔孔径及其位置精度主要取决于导向精度及钻头的刃磨情况。为了提高钻孔孔径及其位置精度，要减小导向和钻头间的间隙，减小钻头的摆差。同时，为了避免钻头在钻孔过程中的振动产生误差，导向套应适当的靠近被加工零件。由组合机床设计表34可查得：导向套长度至工件端面的距离d，导向套的长度2d；由表33查得：导向装置与钻孔处距离d15mm；导向套的长度可按标准查得约2d30mm。由组合机床设计表36可查得，钻孔时：孔加工导向套与衬套之间的配合尺寸：H7/g6；孔加工衬套与夹具体之间的配合尺寸：H7/n6。（3）确定导向套数量导向装置的数量要根据工件形状，刀具刚性，工作情况，加工位置等来决定。2100B1型缸体要求钻16个孔，4个8的孔，4个10的孔以及8个12的孔。所以样式相同的孔选择一样的导向套，由此可知，选择3种16个导向套。3.7技术要求的确定夹具是在机床加工时保持加工精度的重要部件，设计的时候要根据加工零件的加工精度要求，正确的制定夹具的技术要求。（1）支承板的定位面应处于同一平面上，允差为0.010.03毫米；（2）导向孔的不同轴度不大于0.01毫米；（3）工件加工孔对定位底面应有垂直度要求，导向孔轴心线对支承板定位面不垂直度不大于0.030.06/300。84.液压系统设计4.1机床对液压系统的要求（1）在满足加工要求的条件下，尽可能的选择标准件，便于降低成本；（2）控制方式是半自动完成工作循环，装卸工件；（3）对工件夹紧应该安全可靠；（4）滑台的运动不允许有冲击，换接和工进时要平稳，滑台能在任意位置上停留，快进、快退速度基本相同，滑台在运动过程中不能有振动和爬行现象；（5）本机床允许在一般环境条件下工作。4.2基本参数的确定和计算为了合理的选择液压系统中动力部件和控制元件，执行元件，应进行必要的计算。计算切削阻力F和缸内有效面积。根据被加工零件材质，切削参数计算切削阻力F，根据切削阻力F选择液压滑台，确定滑台油缸参数并计算缸内有效工作面积。4.2.1计算较大钻削轴向力由于本道工序为钻削，加工直径为8mm,10mm，12mm。因此利用表格4-1选取可用参数。由上文参数计算可知左侧F1=1320.52公斤，右侧F2=1431.64公斤。所以选择较大的钻削轴向力，即F=F2=1431.64(公斤)。4.2.2选择液压滑台根据切削力F从表格4-1中选择液压滑台：HY32,滑台缸径D/d为80/55。表4-1液压滑台的选择滑台型号侧底座编号动力箱编号滑台缸径最大推力（公斤）最大速度（m/min）HY25ABCC25TD2563/45100010.2HY32ABCC32TD3280/5516008.0HY40ABCC40TD40100/7025006.4HY50ABCC50TD50125/9040005.2HY63ABCC63TD63160/11063004.09HY80ABCC80TD80200/140100003.2缸内有效工作面积：222150484DmA2275.3649)()(md22.37由表格4-1可知，最大速度为8m/min，因此取速度为6m/min。4.2.3计算油泵的流量pq油泵的流量in14.2L/0)2374.65(A3-6V油泵的理论流量minL/819.0vpt4.2.4根据油泵流量选择油泵组合机床的动力部件是作为通用部件出现的，因此可参照表中所列参数根据实际加工要求选择油泵。本系统中应选用单定量泵。一个油缸q总=15.82L/min，因此，由组合机床液压系统设计可查，选取的油泵为YB120ml。4.2.5计算油缸的工作压力P1（1）差动快进时：P1=杆AG=61075.326498.aMP32.其中：G为运动部件的重量，M=8001500kg，因此取得M=1200kg,而G=Mg；为运动部件在导轨上的摩擦系数，=0.050.10，因此取得=0.08。（2）工进时：aP0.74M101052475.36492.8103.6AF6-6-21其中，P2为背压力，由背压阀调定，通常P2=0.30.8MPa,取得P2=0.5Mpa4.2.6计算油泵的工作压力PP10，但是对机床液压系统来说，可按近似公式计算。2LPpvd因此，沿程压力损失MPaLd58.0610872vP2其中：d为所选通径10，v为进油管d中的流速v=8m/min，L为进油管长度，L=48m,取得L=6m。（1）差动快进时：q=qpPaq04.218.04.218.0P2因此，.M.6.5.36P1（2）工进时：q=q调，因此计算时可忽略不计，根据已知条件表格4-2，选取调速阀为0.45MPaMa45.0P因此，aPP7.1540.8.701其中指进油路所产生的局部压力损失（主要指流经阀的压力损失），流经阀时的压力损失如表格4-2所示，其中在计算时取得单向阀的压力损失为0.13MPa,换向阀的压力损失为0.18MPa，调速阀的压力损失为0.45MPa。表4-2阀类元件压力损失表阀名称阀额定流量额定流量时的压力损失单向阀40L/min0.10.15MPa行程阀40L/min0.150.2MPa换向阀40L/min0.150.2MPa节流阀40L/min0.3MPa调速阀40L/min0.40.5MPa背压阀40L/min0.30.8MPa各弯头、接头40L/min0.20.4MPa4.2.7驱动油泵电机功率计算当滑台快进时kwqPmtpi294.09.061852.13当滑台工进时kmtpi.5.7.P36由于当滑台工进时其功率大于快进时的功率，因此，取得kw2.50P11根据表格4-3所示，选取电机型号为Y801-4,其功率0.55kw,转速为1390r/min。4.2.8根据油泵工作压力、流量确定阀的规格根据要求，取得叠加阀为10通径。4.2.9油箱容量计算由于PP=4.28MPa10MPa时，属于高压系统，=912。表4-3电机型号一览表型号功率转速（r.p.m）型号功率转速（r.p.m）Y801-40.551390Y90S-60.75910Y802-40.751390Y90L-61.1910Y90s-41.11400Y100L-61.5940Y90L-41.51400Y112M-62.2940Y100L1-42.21430Y132S-63.0960Y100L2-43.01430Y132M1-64.0960Y112M-44.01440Y132M2-65.5960Y132S-45.51440Y160M-67.5970Y132M-47.51440Y160L-6119704.2.10确定压力阀的调整压力（1）溢流阀若为安全阀时，压力应调至高于PP=35MPa，因此，溢流阀做安全阀压力调至8MPa；（2）减压阀应调至低于PP=23MPa，因此，减压阀的调整压力为2Mpa；（3）背压阀调至0.30.8MPa，因此，背压阀的调整压力为0.5MPa；（4）外控式顺序阀应调至小于工进时P1并大于快进时的P1,因此，外控式顺序阀的调整压力为2MPa。4.3液压元件的选择4.3.1阀类元件的选择依据选择依据：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。4.3.2选择阀类元件应注意的问题（1）应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。（2）阀类元件的规格主要根据流经阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。（3）一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许12通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。（4）阀的型式，按安装和操作方式选择。由以上要求，本设计选择阀类元件如图41图41阀类元件一览表135PLC控制系统设计5.1可编程序控制器机械工业中，机床的自动化水平直接影响到整个机械工业的发展。机床是由电动机拖动进行的。采用电动拖动后，不但简化了机床本身的机械结构，提高了传动效率，而且使得机床运动部分能够选择最合理的运动，既缩短了工时，也便于分别控制，促进了机床的自动化。本系统要实现加工过程的自动循环，以继电器-接触器为主的控制电气所组成控制系统和控制装置，这种方式，可实现对机床运动的控制，如机床的起停，反转，改变速度等。这种控制方法简单直接，工作稳定可靠，成本低。本设计是在基于可编程序控制器的基础上实现自动循环与调整，硬件系统应满足可编程序控制器的要求。可编程序控制器是一种数字式运算操作的电子系统。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计时和算术运算操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于其具有可靠性高、编程简单、使用方便、通用性好以及适应工业现场各类环境等特点，所以应用极为广泛。5.2PLC功能简介PLC是应用面很广，发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化和计算机集成制造系统内占重要地位。今天的PLC功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。PLC系统一般由以下基本功能构成：多种控制功能；数据采集、存储与处理功能；通信联网功能；输入/输出接口调理功能；人机界面功能；编程、调试功能。（1）控制功能逻辑控制：PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能，可以代替继电器进行开关量控制。定时控制：它为用户提供了若干个电子定时器，用户可自行设定：接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。计数控制：用脉冲控制可以实现加、减计数模式，可以连接码盘进行位置检测。顺序控制：在前道工序完成之后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步进控制器使用。（2）数据采集、存储与处理功能数学运算功能：基本算术：加、减、乘、除。扩展算术：平方根、三角函数和浮点运算。比较：大于、小于和等于。14数据处理：选择、组织、规格化、移动和先入先出。模拟数据处理：PID、积分和滤波。（3）输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。（4）通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。（5）人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和用通信处理器、专用处理器、个人计算机、工业计算机的分散和集中操作与监视系统。（6）编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。5.3容量的选择PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面。5.3.1IO点数的选择PLC平均的IO点不一样，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定。5.3.2存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一般水平不同，相差裕量会相差25%左右，所以我们应该在存储容量估算的时候多留裕量。PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加2030的裕量。存储容量（字节）开关量IO点数10模拟量IO通道数100另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。5.4绘制工作循环图和状态流程图15这一步是确定电气控制任务，即确定被控制系统应完成的动作及这些动作的顺序。所绘制的工作循环图或者状态流程图，应表明工艺过程的相互作用，输入、输出装置的位置及处理过程的方法及动作流程和运动方向。本例的工作循环图如图51所示。图51工作循环图5.5选择输入输出设备，确定PLC根据控制要求、工作循环图（或状态流程图）及液压电磁铁动作表选择输入和输出设备。根据动作流程表绘制电磁铁动作表，如图52所示。图52电磁铁动作表16在PLC控制系统中，通常用有触点的电器元件做PLC的输入设备，如控制按钮、行程开关、继电器触点等。其优点是触点容量大、价格便宜，动作直观，确定是动作频率低，可靠性差，容易使系统出现故障。因此有些系统用无触点开关取代有触点开关。控制设备作为PLC的执行元件通常有接触器、电磁铁、指示灯，根据控制要求和电磁铁动作表可以选择输出设备。选择好输入、输出设备，就可以知道所需PLC的I/O点数，在满足输入和输出点数的情况下，再留20%的备量，便可确定PLC的型号。根据本例的工作循环图，电磁铁动作表，输入设备为：定位（插销）按钮SB2，夹紧按钮SB3，拔销按钮SB4，松开按钮SB5，左向前按钮SB6，左向后按钮SB7，右向前按钮SB8，右向后按钮SB9，调整（自动）旋钮SA，定位（插销）行程原位行程开关SQ1，左滑台原位行程开关SQ2，左滑台快进转工进行程开关SQ3，左滑台重点行程开关SQ4，右滑台原位行程开关SQ5，右滑台快进转工进行程开关SQ6，右滑台终点行程开关SQ7，左主轴启停SB10，右右主轴启停SB11，夹紧压力继电器触点KP1，左主轴接触器触点KM2，右主轴接触器触点KM3，共需22个输入设备。输出设备：定位（插销）电磁铁YA1，拔销电磁铁YA2，夹紧电磁铁YA3，松开电磁铁YA4，左滑台快进电磁铁YA5，左滑台快退电磁铁YA6，左滑台快进转工进电磁铁YA7，右滑台快进电磁铁YA8，右滑台快退电磁铁YA9，右滑台快进转工进电磁铁YA10，原位卸荷电磁铁YA11，左滑台主轴电机接触器KM2，右滑台主轴电机接触器KM3，压力继电器YJ。共需输出设备13个。所选择的PLC输入继电器数目必须满足输入设备的数量，输出继电器的数目必须满足输出设备的数量。根据本例的输出输入设备，再考虑20%的余量，选择CP1H-40型PLC，它有24个输入继电器，16个输出继电器。5.6分配I/O端子，绘制I/O端子接线图选择好输入输出设备和PLC型号后，为了设计程序，现场调试和查找故障，需要编制一个已确定下来的输入设备和输出设备与分配到PLC内与其输入继电器和输出继电器的对照表或图，称为I/O分配表或者I/O端子接线图。选择CP1H-X40DRA型PLC的输入布线，如图53和图54所示。绘制I/O端子接线图应注意以下几点：（1）分配I/O编号的时候，可以任意安排编号，但尽量将相同种类的输入设备排在一起，将相同的电压等级的输出器件排在一起，如图53，图54所示，输出端将控制按钮排在一起，将行程开关排在一起。输出端子将24V供电的电磁铁排在一起，将220V供电的主轴接触器线圈排在一起。（2）输入电源使用内部为DC24V的输入，最大电流为0.3A，超过0.3A的需要另备电源。17（3）输出接线分为独立输出和公共输出两种形式。图53I/O输入端子接线图图54I/O输出端子接线图5.7电气系统软件设计5.7.1编程原则（1）梯形图的每一个逻辑行必须从左边母线以接点输入开始，以线圈接右边母线结束，所有触点不能放在线圈的右边；（2）线圈不能直接接在左边母线上，如需要的话可通过动断触点连接线圈；18（3）输入、输出和辅助继电器、计数器、定时器的使用次数不受限制；（4）在一个程序中，同一个编号的线圈只能使用一次，