镗孔机床电气(PLC)控制系统的设计

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

摘要

近年来，可编程控制器技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多强大

的新型PLC,各种特殊功能模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技

术、自动化技术、通讯技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的

一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛的应用。

镇床是一种精密加工机床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴

心线往往要求严格地水平或者垂直，相互间的距离要求很准确。这些要求都是钻

床难以达到的。组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用

锋床由三相异步机电拖动，机电型号Y100L-6型(1.5KW,4A),单向运转。

技术人员必须掌握其加工工艺流程，进给系统采用液压，为提高工效进给有快

进和工进两种且自动变换，由液压机电和电磁阀YV1-YV4控制变换。液压泵机

电为Y801-2

(750W,1.9A)o本次设计PLC硬件采用的型号是FX2N-I6MR-OOI,设计的程序

采用的是以转换为中心的单序列的编程方式。

最后，由于时间的仓促，本设计难免有疏忽和遗漏的地方，我真诚的希翼老

师赋予批评和指正。

关键词PLC；硬件系统；软件系统；程序设计

目录

1.可编程控制器概述................................................4

1.1可编程控制器的基本概念...................................4

1.2可编程控制器的发展和市场情况.............................4

2.设计概述.......................................................7

2.1课题背景及研究意义........................................7

2.2继电器控制系统与PLC控制系统............................8

2.3本人的主要工作............................................10

3.锋孔机床的工作原理及控制要求...................................10

1

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

3.1镇床液压动力滑台介绍....................................10

3.2控制方式及工作方式.......................................11

3.3专用锋孔机床控制要求....................................12

4.专用锋孔机床硬件设计...........................................12

4.1PLC的选拦...............................................12

4.2专用锋孔机床PLC控制I/O分配表...........................14

4.3PLC控制系统硬件接线图..................................15

4.4PLC控制系统安装注意事项..............................16

5.专用锋孔机床软件设计..........................................16

5.1常用的编程方法.........................................16

5.2专用锋孔机床PLC控制工作流程图.........................17

5.3专用锋孔机床PLC控制顺序功能图...........................19

5.4专用锋孔机床PLC控制梯形图.............................20

结论..........................................................22

参考文献..........................................................23

谢辞................................................................24

附录........................................................25

2

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

1可编程控制器概述

1.1可编程控制器的基本概念

人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC,PLC是一种专门为在工

业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它可采用可以编制程序的存储

器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序运算，定时，计数和算术运算等操作

的指令，并能通过数字式或者摹拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或者生

产过程。

可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的

存储器”，可以进行“逻辑运算，顺序运算，定时，计数和算术运算”工作，可

以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。事实上，可编程控制器无论从内部

结构，功能及工作原理上看都彻头彻尾的是计算机。

可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和普通办

公环境有较大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高灰尘，高噪音，强电磁

干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作，为了能控制“机械或者生产过程”，它

又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不能作到的。

因此可编程控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。

可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它“易于扩展其

功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序也就

是说，可编程控制器较其以前的工业控制计算机，如单片机工业控制系统，具有

更大的灵便性，它可以方便地应用在各种场合，走一种通用的工业控制计算机。

可编程控制器并不仅仅具有计算机的内核，它还配置了许多使用于工业控制

的器件，它实际上是经过挨次开辟的工业控制计算机。但是，从另一方面来说，

它是一中通用机，不经过二次开辟，它就不能在任何具体的工业设备上使用。

1.2可编程控制器的市场情况和发展

1.2.1PLC的发展和市场情况

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限

于当时的元件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成

电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时，计数功能。20世纪70年代初浮现

了微处理潜，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算，数据传送

及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制设备。为了方便熟悉继电接

触控制系统的电器工程技术人员使用，可编程控制器采用了和继电接触器电路图

3

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

1.2.2PLC的网络及发展趋势

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公司已形成为了多层结构体系,即EtherNet.ControlNet、DeviceNet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S7Routing网络，即Profibus-DP和

IndustrialEntemet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。出口同样浮现可喜的增长。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/价格比和网络的可靠性、安全性、先进性上特殊下功夫。

网络向上连是互我网问题，向下连是现场总线问题，此外现有网络能否用

以太网d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,

EmergencyShutDownSystems）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辟，如用于海关过境车辆认

证（深圳盐山）、自动售药小（若干中药店）在我国己有实例。此外，在离散事

件冬天系统中，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、柔行创造系统（敏捷创造系统）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的前途一片夸姣，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！

2设计概述

2.1课题背景及研究意义

5

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

2.1.1锋床的发展

镇床主要是用链刀对工件已有的孔进行链削的机床，使用不同的刀具和附件

还可钻削、铳削、切罗纹及加工外圆和端面等。

1769年瓦特取得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度就成为了蒸汽机的关

键问题。1774年英国人威尔金森发明炮筒链床，次年用于加工蒸汽机汽缸体。

1776年他又创造了较为精确的汽缸镣床。

1880年先后，德国开始生产带先后立柱和工作台的卧式镂床。为了能对特

大、特重的工件进行加工，20世纪30年代发展了落地镶床。随着铳削工作量的

增加，50年代浮现了落地镇铳床。

二十世纪初，由于钟表仪器创造业的发展，需要加工孔距误差较小的设备，

在瑞士浮现了坐标镂床。现在的馍床大多已采用数字控制系统实现坐标定位和加

工过程自动化。

镇床主要是用镶刀在工件上镣孔德机床，通常，镇刀旋转为主运动，镣刀或

者T件的挪移为进给运动°它的加T精度和表面质量要高于钻床°像床是大型

箱体零件加工的主要设备。

加工特点：加工过程中工件不动，让刀具挪移，将刀具中心对正孔中心，并

使刀具转动（主运动）。

2.1.2锋床的开放分类

（-）卧式镣床

卧式镇床是镇床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，链孔精度可达IT7,

表面粗糙度Ra值为1.6-0.8um.卧式镶床的主参数为主轴直径。

（二）坐标镇床

坐标链床是高精度机床的一种。它的结构特点是有坐标位置的精密测量装

置。坐标镣床可分为单柱式坐标镇床、双柱式坐标镣床和卧式坐标镇床。

1.单柱式坐标馍床：主轴带动刀具作旋转主运动，主轴套筒沿轴向作进给运动。

特点：结构简单，操作方便，特殊适宜加工板状零件的精密孔，但它的刚性较差，

所以这种结构只合用于中小型坐标键床。

2.双柱式坐标镇床：主轴上安装刀具作主运动，工件安装在工作台上随工作台

沿床身导轨作纵向直线挪移。它的刚性较好，目前大型坐标锋床都采用这种结构。

双柱式坐标镶床的主参数为工作台面宽度。

3.卧式坐标镶床：工作台能在水平面内做旋转运动，进给运动可以由工作台纵

向挪移或者主轴轴向挪移来实现。它的加工精度较高。

6

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

（三）金刚镇床

金刚镣床是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工，于是加工的工件具

有较高的尺寸精度（IT6）,表面粗糙度可达到0.2微米。

FK110数控刨台卧式铳像床是在引进德国先进技术，按照欧洲市场需求，结

合我厂同类机床的成熟结构而开辟的机床。采用模块化设计，即在同一主机（同

一键轴直径），配上不同系统，在机床布局、结构、精度等方面采取相应措施后，

可组成不同档次的各种机床。

（四）数控键床

数控馍床也可进行钻孔、扩孔、钩平面、车端面和车外圆等多重工序的加工。

特殊适宜加工多孔系，孔距要求较精确的箱体型零件，该机床可实现座标的自动

定位，还可实现X、Y、Z、MB任意三个座标轴联动，可用直线插补圆弧插补进

行轮廓和三维曲面的加工。

2.1.3键床按结构和被加工对象分类.

（一）卧式镶床：镖轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直挪移，

工作台做纵向或者横向挪移，进行链削加工。这种机床应用广泛且比较经济，它

主要用于箱体（或者支架）类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。

（二）坐标馍床：具有精密坐标定位装置的键床，它主要用于镶削尺寸、形状、

特殊是位置精度要求较高的孔系，也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工

作。

（二）精镶床：用金刚石或者硬质合金等刀具,进行精密镶孔的镶床.

（四）深孔镇床：用于镇削深孔的镇床。

（五）落地镶床：工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或者横向运动。用

于加工大型工件。

2.2继电器控制系统与PLC控制系统

2.2.1继电器控制系统与PLC控制系统的联系与区别

继电器控制系统与PLC控制系统的联系是：两种方法基本上都可以实现同

一种功能。它们的运用都需要“门电路”的知识。门电路就是“与门”、“非门”、"或

者门”之类的知识。还有一种联系是，采用PLC控制，往往在采集输入信号时,

可能需要用到继电器。在输出控制信号时，还要用继电潜做'功率放大”，要实

现什么样的控制，是被控制的对象和你自动控制的目的所决定的，与采用什么

手段无关。

7

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

继电器控制系统与PLC控制系统的区别是：实现控制逻辑所用的硬件不同，

继电器控制系统，其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相

应的时间继电器。继电器的动作普通与电磁有关。PLC是可编程控制器，它是

基于各种“门电路”的一种集成式的控制器。其工作状况与计算机更接近些。对于

己经接好的路线，可以通过改变PLC的程序来改变控制逻辑和参数，具有更灵

活的运用方式。另一个差别是，继电器控制系统合用于简单一些的逻辑控制，而

PLC可以实现更复杂的逻辑控制。

继电接触器控制的缺点：如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用

了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、

不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。

2.2.2PLC控制的优点

(1).可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技

术，严格的生产工艺创造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠

性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时，一些使用

冗余CPU的PLC的平均无故障时间更长，从PLC的机外电路来说，使用PLC

构成控制系统，和同等规模的继电器控制系统相匕，电气接线及开关特点已减少

到原来的数百甚至数千分之一，故障也将大大降低。此外，PLC具有硬件鼓掌的

自我检测功能，浮现故障十可及时发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编

入外围器件的故障自我诊断程序，使系统中除PLC以外的电路设备也获得故障

自我诊断保护。这样，整个系统就具有了极高的可靠性。

(2).配备齐全，功能完善，合用性强

PLC发展到今天，已经形成为了大，中，小各种规模的系列化产品，可以用

于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能外，现代PLC大多具有完善

的数据处理运算能力，可以用于各种数字控制领域，。近年来PLC的功能模块

大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、计算机控制(CNC)等各

种工业控制中。加之PLC通讯能里的增加及人机界面技术的发展，使用PLC

组成各种控制系统变得非常容易。

(3).系统设计周期短,维护方便，改造容易

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系

统设计周期大大缩短，同时维护也变得容易起来.更重要的是使同一设备经过改变

程序来改变生产过程成为可能.因此很适合多品种、小批量的生产场合.

(4).体积小，分量轻，能耗低

8

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

以超小型PLC为例，其新近产品的品种底部迟寸小于100mm2,分量小于

150g,功耗仅数瓦。曰于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想

控制设备。

2.3本人的主要工作

我设计的是专用镀孔机床PLC控制系统，它涉及到机械类的馍孔机床，首

先我必须了解专用镣孔机床的构造及其工作原理U

组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用镣床由三相异

步机电拖动，机电型号丫1001_-6型(1.51<\/7,4A),单向运转。进给系统采用液

压，为提高工效进给有快进和工进两种且自动变奂，由液压机电和电磁阀

YV1-YV4控制变换。液压泵机电为Y801-2(750W,1.9A),对专用镇孔机床的

工作原理有所了解后，我就开始思索总体方案的设计，在此次设计中，在加工动

作流程要求设置镇孔加工与钱孔加工选择，我采用了开关SA的常开与常闭两中

状态的选择像孔加工与校孔加工。在程疗设计过程中，我采用的足以转换为中心

的单序列的编程方式。这种编程是需要同时满足两个条件即该转换的前级步是活

动步和转换条件满足(X「1)下，采用Mj1和％的常开触点组成的串联

电路，当电路接通时完成两个操作，即将该转换的后续步变成活动步和将该转换

的前级步变为不活动步。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对

应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出它的优越性。

3锋孔机床的工作原理及控制要求

3.1锋床液压动力滑台介绍

液压动力滑台与机械滑台的区别在于，液压滑台进给运动的动力是动力油，

而机械滑台的动力来自于电动机。

液压动力滑台由滑台，滑座，油缸及控制挡铁等部份组成，油缸拖动渭•台在

滑座上挪移。

液压滑台也具有机械滑台的典型自动工作循环，它通过电气控制电路控制液

压系统实现。滑台的工进速度由节流阀调节，可实现无级调速。电气控制电路一

般采用行程，时间原则及压力控制方式。

9

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

3.2控制方式及工作方式

3.2.1专用锋孔机床控制方式选择

现在我们主要了解的PLC控制单片机控制、DSP控制、EDA控制、数模混合

电路的控制、嵌入式系统控制、继电接触器控制等。我在这里所讨论的PIC控制、

单片机控制、DSP控制、继电接触器控制这三种方式。

PLC的控制主要特点是：电气控制系统的可靠性高，它的结构较简单，在强

电、步进控制方面控制有它的优势，程序修改不频繁的，要求较高的系统等方面

使用比较好，内部系统资源较小，投资成本要求较高。

单片机的控制主要特点是：内部系统资源大，体积小，价格便宜，稳定可靠

性不足并且普通在弱电场合使用较好，在使用普通的负载时就必须加功率放大电

路来驱动。

DSP控制主要特点：内部系统资源较大，处理速度快，具有复杂的数字处理

的功能，普通在通信、国防、大型的系统中使用，技术要求较高，普通使用成本

要比PLC控制器高。

继电接触器控制：如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量

的机械触点，导致设售的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于

调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。

综合各种控制方式特点：由于专用锋床由三相异步机电拖动，并且可靠性要

求高，所以本设计采用专用链孔机床PLC控制方式较为合适。

3.2.2专用锋孔机床工作方式选择

在现代的控制系统中越来越多的采用自动化程度水平的设备来用于生产，科

研，娱乐，通信等不少的领域。智能化，节能环保，易维护的特点发展。

在普通的设备中，大都是手动，自动，半自动这三种工作方式。在我们的生

产生活中所使用的机械电子设备大部份采用手动和自动相结合的工作方式。在航

天航空领域普通采用全自动化的设备。

在这次的设计中，我采用的方案是手动和自动相结合的工作方式。在专用镣

孔机床快进以及工进工作状况下，专用键孔机床由PLC的程序自主控制其自动

正常运行，当工进过程结束后住手显示灯亮，然后转为手动控制，按下手动按钮

后又转为自动控制过程。

3.3专用锋孔机床控制要求

组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用链床由三相异

10

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

步机电拖动，机电型号Y100L-6型(1.5KW,4A),单向运转。其加工工艺流程

如图3.1所示，进给系统采用液压，为提高工效进给有快进和工进两种且自动变

换，由液压机电和电磁阀YV1-YV4控制变换。液压泵机电为Y801-2(750W,

1.9A)o

(a)(b)

图3.1专用键床加工工艺流程图

设计过程中参照的技术要求：

(1)主轴为单项运转，停车要求制动(采用能耗在制动)

(2)主轴加工操作采用两地控制。加工结束自动住手，手动快退至原位。

(3)根据加工动作流程要求设置镇孔加工月绞孔加工选择

(4)应有照明及工作状态显示

(5)有必要的电气保护和连锁控制

4专用锋孔机床的硬件设计

4.1PLC的选择

在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便

性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。

(1)PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量；由控制要求可

知有8个输入口，则输入的点数可选择8点或者16点；控制对象可知有5个，

则输出点数可以小于8点，可选择8点。综合以上两点，选择输入输出点数16

点。(2)PLC存储容量：系统有摹拟量信号存在或者进行大量数据处理时

容量应选择大一些；专用馍孔机床PLC控制程序设计步骤200步之内存储容量

小于20K,

选择8K即可。

11

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

（3）输出类型：通常由于专用镶孔机床由交流220V三相异步机电拖动，则选

择继电器输出型MR（有触点，可带交直流负载）或者双向晶闸管输出型MS（无触点,

可带交流负载）都可。

（4）存储维持时间：普通存储约保持1~3年（与使用次数有关）。若要长期或

者掉电保持应选用EEPROM存储（不需备用电源），也可选外用存储卡盒；

PLC的扩展：可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有

输入单元、输出单元、输入/输出一体单元。扩展部份超出主单元驱动能力时应

选用带电源的扩展模块或者此外加电源模块给以支持；

⑸PLC的联网：PLC的联网方式分为PLC与计算机联网和PLC之间相互联

网两种。与计算机联网可通过RS232c接口直接连接、RS422+RS232C/422转换

适配器连接、调制解调通讯连接等方式；一台计算机与多台PLC联网，可通过

采用通讯处理器、网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或者光缆；

PLC之间互联时可通过专用通讯电缆直接连接、通讯板卡或者模块+数据线连接

等方式。

综上⑴、⑵、⑶、（4）、（5）所述原因，选择FX-16MR-001o

乙1、

4.2专用锋孔机床PLC控制I/O分配表

专用键孔机床PLC控制I/O分配表如表4-1所示：

表4-1专用锋孔机床PLC控制I/O分配表

I口接线端0口接线端

12

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

X000启动按钮SB1Y001电磁阀YV1(KM1)

X001行程开关SQ1Y002电磁阀YV2(KM2)

X002行程开关SQ2Y003电磁阀YV3(KM3)

X003行程开关SQ3Y004电磁阀YV4(KM4)

X004行程开关SQ4Y005住手显示灯HL

X005手动操作按钮SB2

X006彳帘开关SQ5

X007镇孔选择开关SA

13

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

4.3PLC控制系统硬件接线图

专用锋孔机床PLC控制系统硬件接线图如图4-2所示:

U)JD1।VU1

HTI_________

IIIXOOOYO

SB2,KM2

J-!________

X005Y0(

SQ1KM3

次|~I________

X001Y0()3||

SQ2

KM4

-_n________

X002Y0(

SQ3一,

10HL

X0030

0'ey

SQ4/R

M

6■<

X0041

N

SQ52

X

F

sdX006FR

X007

220V

FU

I---1

comcon1__1

AC

图4-2专用锋孔机床PLC控制系统硬件接线图

14

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

4.4PLC控制系统安装注意事项

专用键床PLC系统安装时应注意以下儿个问题：

(1)为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2

以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC,降低电噪声。此外为了防止电压过

高损坏PLC,电源输人端加之压敏电阻。

(2)PLC输人路线与动力路线不能位于同一线槽或者电线管内，三相动力路线

束在一起走线，并且使两部份尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，

以防动力路线干扰输入路线。

(3)为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适

当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。

5专用锋孔机床的软件设计

5.1常用的编程方法

对同一功能,PLC控制的编程方法可以有多种，但好的方法可以带来最大的方

便。主要介绍了PLC顺序控制的四种不同编程方法，分别应用于不同的场合。

随着工业生产规模的逐步扩大，传统的继电接触器控制系统愈来愈难以适

应工业发展的需求。可编程控制器PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技

术、自动化控制技术和通信技术的一种通用型的工业控制装置。外部接线简单方

便,它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是最常用的编程方式，使用中普通有

经验设计法，逻辑设计法，继电器控制电路移植法和顺序控制设计法，其中顺序控

制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功

能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。有了功

能表图后,可以用四种方式编制梯形图，它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指

令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司F1系

列PLC为例，说明实现顿序控制的三种编程方式。

(1)使用起保停电路的编程方式

起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各

种型号PLC的指令系统都有相关指令，加之该电路利用自保持，从而具有记忆功

能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法

通用性强，编程容易掌握,普通在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多

(2)使用步进梯形指令的编程方式

15

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器

S来表示，状态寄存器有断电保持功能,在编制顺序控制程序时应与步进指令一起

使用，而且状态寄存器必须用置位指令SET置位,这样才具有控制功能，状态寄存

器S才干提供STL触点，否则状态寄存器S与普通的中间继电器M相同。在步

进梯形图中不同的步进段允许有双重输出，即允许有重号的负载输出，在步进触点

结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。这种编程方法很容易被初学

者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读

也很容易，使用方便，程序也较短，在顺序控制设计中应优先考虑，该法在工业自动

化控制中应用较多。

(3)使用置位复位指令的编程方式

在以置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的辅助继电器

的常开触点与转换对应的触点或者电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电

器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也

可直接对输出继电器置位或者复位。该方法顺序转换关系明确，编程易理解，普

通多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。

5.2专用键孔机床PLC控制工作流程图

专用键孔机床PLC控制工作流程图如图5-1所示：

16

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

图5-1专用镂孔机床PLC控制工作流程图

17

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

5.3专用锋孔机床PLC控制顺序功能图

专用镜孔机床PLC控制顺序功能图如图5-2所示:

图5-2专用镂孔机床PLC控制顺序功能图

18

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

5.3专用键孔机床PLC控制梯形图

专用锚孔机床PLC控制梯形图如图5-3所示:

M0

M0

M4

M0

M5

19

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

图5-3专用键孔机床PLC控制梯形图

20

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

结论

通过近半个学期的努力，我终于成功地完成为了这次毕业设计，本次我设计

的是专用镶孔机床PLC控制系统，开始我接到这个课题还真不知道该如何下手,

因为它涉及到机械类的馍孔机床，我对大型的机床根本没有看到过，更不要说有

多了解了，于是我就到国书馆去搜集专用镣孔机床方面的书籍，经过子细阅读后，

我大概了解了专用链孔机床的构造及其工作原理。

通过这次毕业设计，我非但掌握了以转换为中心的编程方法，还对组合机床

的构造以及原理有了全面的了解，相信这次毕业设计会给将来的工作带来深远的

影响，最后，我要感谢同班同学的大力支持以及图巾馆提供的相关资料，更要感

谢陆老师的热心指导。

21

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

参考文献

口］方承远.工厂电气控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2000年10月

［2］丁炜,魏孔平主编.可编程控制潜在工业控制中的应用［M］.北京：化学工业出

版社，2004年7月

［3］郁汉琪，郭健.可编程控制器原理与应用［M］.北京：中国电力出版社,2004

年7月

［4］史国生.电气控制与可编程控制器技术M.北京：化学工业出版社,2005年4

月

［5］张凤珊.电气控制及可编程序控制器［M］.北京：中国轻工业出版社，1999年

4月

22

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

谢辞

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的匡助。首先我要感谢学校

给了我这次课程设计的机会，感谢谢老师在课程设计上赋予我的指导、提供给我

的支持和匡助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解

决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了

许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢邑助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计

上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经匡助过我的良师益友和同学。

23

专用镣孔机床PLC控制系统的设计

附录

附录A语句表

0LDM8002

1SETMO

2LDMO

3ANDXOOO

4SETMl

5RSTMO

6LDMl

7ANDX007

8ANDX001

9SETM2

10RSTMl

11LDMl

12AN1X007

13ANDX002

14SETM3

15RSTMl

16