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1、PLC在气动双面钻孔组合机床控制系统中的设计目 录摘要1关键词1Abstract1Key words1引言21 认识PLC和双面钻孔组合机床31.1 可编程控制器概述31.1.1 PLC的硬件系统31.1.2 PLC的软件系统41.1.3 电气控制中继电器控制与PLC控制的比较 61.2 双面钻孔组合机床61.2.1 工作原理及电气控制要求 61.2.2 传统组合机床机存在的缺点 82 PLC机型选择92.1 PLC及继电器机型的选择92.2 S7-200CN CPU 222CN机型特性92.2.1 S7-200概述92.2.2 S7-200CN CPU 222CN硬件系统基本构成92.2.3
2、 S7-200CN CPU 222CN 主机结构及性能特点10 3 电气控制系统的设计123.1 电气控制系统硬件设计123.2 电气控制系统软件设计 133.2.1 PLC I/O口资源分配 133.2.2 PLC对气动双面钻孔机床电气控制133.2.3 控制程序设计 143.2.4 PLC与PC的通信153.2.5 注意事项 164 调试175 结束语18参考文献19致谢20PLC在气动双面钻孔组合机床控制系统中的设计 自动化专业学生 徐启山 指导老师 田俊英摘要: 为提高机床在实际生产中的自动化程度和工作效率，迅速提升工件加工技术与精度，设计了一种全自动气动钻床，该机床能对工件完成快速定
3、位、夹紧以及钻削加工等工作。本文设计的全自动气动钻床通过PLC来控制机床动作，通过气压传动来传递动力。实现了PLC与PC的高效结合，简化了机床的电气控制系统，提高了机床的生产效率，达到了理想的效果。关键词：PLC（可编程控制器）；气动系统 ；双面钻孔组合机床 Design in Two-sided Pneumatic Drilling Machine Control System of PLCStudent Majoring in Automation Engineering Xu Qi-ShanTutor Tian Jun-YingAbstract：In order to enhance e
4、ngine beds in actual production automaticity and the working efficiency, promotes the work piece process technology and the precision rapidly, has designed one kind of completely automatic air operated drilling machine, this engine bed can complete the fast localization, the clamp to the work piece
5、as well as drills truncates work and so on processing. This article designs the completely automatic air operated drilling machine controls the engine bed movement through PLC, transmits the power through the pneumatic actuator. Has realized PLC and the PC highly effective union, simplified engine b
6、eds electric control system, raised engine beds production efficiency. Has achieved the very good effect. Key words: PLC (programmable controller) ；Pneumatic System；Drilling Modular Machine Tools 引言 机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上
7、的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现
8、代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。在我国机床工业中，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。随着PLC的广泛应用和机床电控技术的不断发展，利用PLC实现对组合
9、机床的自动控制，无疑是今后的发展方向。而气压传动作为一种易于推广普及的实现工业自动化的应用技术，其气源容易获得，环境污染小，工作速度快，动作频率高，工程实现容易。两者在工业生产上都得到了广泛的应用。用气动自动化控制技术实现生产过程自动化，是工业自动化的一种重要技术手段，也是一种低成本自动化技术。基于以上考虑，为提高生产效率，提高自动化程度，现设计一全自动气动钻床，该机床能对工件进行快速定位、夹紧以及钻削加工。本文设计的全自动气动钻床通过气压传动来传递动力，通过PLC来控制机床动作，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、人机交换、自动化加工的控制方式，扩
10、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。1认识PLC和双面钻孔组合机床1 .1可编程控制器概述可编程序控制器（PLC）从广义上来说也是一种计算机控制系统，只不过它比计算机具有更强的与工业现场相连的接口，具有更直接的适用于控制要求的编程语言。所以，它与一般的计算机控制系统一样，具有CPU、存储器、I/0接口等部分。可编程控制器（PLC）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。可编程控制器的结构种类繁多，但其组成的一般原理基本相同，都是按控制功能要求，通过程序按一定算法进行
11、输入/输出变换，并将变换给以物理实现，并应用于工业现场。实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机1。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图1-1所示：输 输入 出单 单元 元 CPU存储器电源部分按钮接触器电磁阀继电器触点指示灯行程开关图1-1 PLC的结构框图 PLC是一种可靠性高、安装、使用、维护方便的新一代工业控制装置，它具有多种控制功能。利用PLC代替传统的继电器对机床进行控制，可靠性高，维护量小，是机床控制技术的必然发展趋势。1.1.1 PLC的硬件系统典型的PLC控制系统的
12、硬件组成框图，如图1-2所示：被 控 对 象 开关输入模块采样设 备 模拟量输入块 开关量输出快 模拟量输出块 其他模块执行装 置检测装 置 系 统 总 线主控模块（CPU，内存，用户内存，通信接口等）电源模 块编 程 器计算机可接终端或外围设 备PLC图1-2 PLC控制系统硬件组成框图PLC控制系统的硬件是由PLC、输入/输出(I/O)电路及外围设备组成的。系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。(1)主控模块 包括CPU、内存、通讯接口等部分。(2)输入/输出模块 对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块、开关量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、交流量输入/输出模块、220V交流量输入/输出模块，还有智能模块。(3)电源模块 该模块将交流电源转换成供CPU内存等所需的直流电源，是整个PLC系统
