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1、贵州大学本科毕业设计 第61页本科毕业论文（设计）设计题目：基于PLC的四工位组合机床控制系统设计学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2014年 5月 21日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目 录摘要IIIAbstractIV第一章 绪论51.1组合机床概述51.2 PLC的四工位组合机床控制系统设计的目的和意义51.3 PLC的四
2、工位组合机床控制系统设计的国内外现状和发展趋势6第二章 四工位组合机床原理及液压系统82.1四工位组合机床的工作原理与过程分析82.1.1 回转台工作原理92.1.2 钻孔工作原理92.1.3 扩孔工作原理92.2 四工位组合机床的液压控制系统11第三章 PLC概述与方案论证133.1 PLC概述133.1.1 PLC基本介绍133.1.2 PLC硬件组成133.2方案论证173.2.1 PLC与继电器-接触器相比较：173.2.2 PLC与单片机比较18第四章 电气控制系统硬件设计204.1选择PLC机型204.1.1 结构选择204.1.2 I/O点选取原则204.1.3确定PLC机型及扩
3、展模块214.2设计I/O分配表224.3设计PLC控制系统电气原理图244.3.1 PLC的详细接线图244.3.2 电机电气原理图264.4设计PLC控制系统操作面板264.5相关元器件的选择284.5.1电气元件的选取284.5.2液压元器件的选择29第五章 部分程序的分析以及程序调试结果305.1 以下程序段的分析：305.2 此次设计的程序建立以及调试结果分析如下：32第六章 设计总结与体会346.1设计总结346.2心得体会35参考文献36致谢37附录一38附录二52基于PLC的四工位组合机床控制系统设计摘要文章以四工位组合机床为研究对象,四工位主要包括钻孔、扩孔、攻丝、机械手上下
4、料等工位，通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表以及四工位组合机床的液压控制系统;并采用PLC控制系统的设计方法, 进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表;由操作面板组成的人机界面，使整个控制系统的操作变得简单，方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。关键词：可编程控制器(PLC)，四工位组合机床，控制系统，人机界面。Four labour modular machine tool control system design base
5、d on PLC AbstractCombination machine tools based on four location as the research object, Four station mainly include drilling, reaming, tapping, manipulator up-down material such as location，and through the main structure and form of movement of exploration and for machine tools work process and co
6、ntrol requirements analysis is presented, the machine operating cycle diagram, hydraulic components action list and four for the hydraulic control system of modular machine tool, And PLC control system design method of software and hardware design, lists the PLC I/O address allocation worksheets, pa
7、inted PLC I/O assignment graph and single automatic work flowchart, write PLC control program ladder diagram and instructions list,Composed of man-machine interface operation panel,make the whole control system operation simple, convenient, greatly improved the system automation degree and practicab
8、ility.Keywords: programmable controller (PLC), four location combination machine tools, control system, the man-machine interface.第一章 绪论1.1组合机床概述组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。专
9、用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效率也较高。但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机
10、床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是动力部件的点动和复位控制。第二方面是动力部件的半自动循环控制。第三方面是整批全自动工作循环控制。组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。1.2 PLC的四工位组合机床控制系统设计的目的和意义目前一般企业都拥有一定数量的用继电器控制的组合机床。继电器控制方式虽然有结构简单、价格便宜的优点，但存在着接触器触点磨损快、寿命短、可
11、靠性差等缺点。特别是在更换产品而改变动作循环时，需重新设计、安装、调试，不能适应现代生产要求。造成了这些企业的生产率低下，效益差，反过来这些企业又没有足够的资金购买新的数控车床。因此，当务之急就是对这些普通车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高产品的质量和产量。而采用PLC改造机床，可去掉了机床的中间继电器、时间继电器、顺序控制二极管及电阻，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还具有信号指示，这不仅使电气故障次数大大减少，而且还能给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。控制系统可靠性好、故障率低、工艺参数调整方便等特点。因为可编程控制器的抗干扰能力强，可靠性高，且
12、配置灵活，已在工控领域广泛应用。这不仅可以实现生产过程的自动控制，还可以构成适合工业环境的实时网络控制。另外使用PLC控制机床电气系统后为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式组合机床进行技术改造，取得了良好的效果。用PLC模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，扩大加工能力，减少故障，提高效率，已成为企业进行技术改造的有效途径。因此设计性价比较高的基于PLC的四工位组合机床控制系统设计显得尤其重要。1.3 PLC的四工位组合机床控制系统设计的国内外现状和发展趋势在我国，组合机床
13、的科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术。在工艺装备方面；它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类
14、繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配合可编程序控制器（PLC），能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 近年来，PLC在工业中异军突起，特别是在组合机床的运用上，它是充分利用计算 机技术和电子技术与机械电子，以软件代替部分硬件，以电子器件代替部分机械传动，从而提高了机床
