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1、基于PLC的两工位钻孔攻丝组合机床控制系统设计摘要 随着机床行业和控制技术的不断发展与进步，根据生产的实际需要，机床的升级改造已成为一种新兴的行业。通过对现有机床的全部或局部结构进行改造，来提高机床的各项技术指标，对于实现资源的合理利用和促进经济增长起到重要的作用。 本课题主要研究的是采用PLC控制两工位钻孔攻丝组合机床的动作。两工位钻孔攻丝组合机床通电后能自动完成工件的钻孔和攻丝加工。在传统的控制系统的设备中，通常采用的是继电器控制，这种控制系统可靠性低，而采用PLC进行控制改造后，系统可靠性明显提高。 本次设计的重点在于控制系统的硬件设计，根据工艺要求选择了控制系统所需要的电气元件，绘出电
2、力拖动系统的主回路电路图、PLC的外部接线图。论文根据机床的加工要求设计了PLC控制的程序，以及对机床的调试进行了简要的概括。关键词： PLC控制 程序设计 调试 组合机床The Design Of The Control System Of two worktables drilling tapping combination machine Based On The PLCABSTRACT Along with the development of machine tool industry and technology continues to progress according to
3、 the actual needs of the production machine ,upgrading has become a new growth industry based on the existing machine tools in whole or in part the structure upgrades to improve machine tool technology index. To achieve rational use of resources and promote economic growth plays an important role in
4、. This topic main research is to use PLC to control two worktables drilling tapping modular machine tool operation. Two worktables drilling tapping modular machine tool by the system can automatically complete the workpiece. In the control system of the traditional is commonly used in the relay cont
5、rol, and this control system reliability is low, but when it is controlled by a PLC transformation, system reliability is obviously improved. The focus of this design is that the control system hardware design, according to the process requirements of electrical components control system requires th
6、e choice, Drawing the external wiring diagram of main circuit diagram and the PLC electric drive system. This paper designs a PLC control program according to the machine processing requirements, and commissioning of the machine are summarized.KEY WORDS: PLC control The program design debug Combinat
7、ion machine tools 前言 两工位钻孔攻丝组合机床主要用来给工件钻孔和攻丝的，是人类经济和社会发展的重要工具之一。目前，许多工厂的两工位钻孔攻丝组合机床都还是用接触器的逻辑关系控制的。由于继电器系统接线比较复杂，故障的诊断与排除较难，造成这些企业的生产率低下，效益差。随着科学技术的不断发展，PLC在工业控制领域的应用越来越广，如果尝试着将PLC应用在机床上，这样不仅提高了系统的精度，而且还可以为国家节约大量的资源。 组合机床是以通用部件为基础的，再配以按工件特定形状和加工工艺来设计的专用部件和夹具，组成半自动和自动的专用机床。一般多采用多轴、多工序、多刀、多工位或多面同时加工的方
8、式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。而加入了PLC则使组合机床抗干扰能力增强，提高了可靠性，使得功能完善，控制系统的设计、安装、调试方便，控制系统结构简单化，通用性增强，应用更加灵活，编程更加方便。通过对原有资料的查阅和很多人不断的实践证实了用PLC进行两工位钻孔攻丝组合机床的控制系统改造是可行的。PLC是整个机床电气控制系统的核心，也是重要途径。结合我国现有机床建设的实际，掌握PLC的关键支持技术，这对于提高制造业重要意义。为了能将该系统成功的改造，首先应该明确PLC的特性。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部
9、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，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。当前，我国正处在全面建设小康社会和大力提高经济发展的重要时期，如果将这一改造技术在机床改造上进行推广，这将对我国经济的发展做出重要的贡献。 本次课题设计的主要功能是实现两工位钻孔攻丝组合机床在加工过程中的控制。我采用的是PLC程序控制方法。机床主要由钻孔滑台、攻丝滑台、移动工作台、夹具、钻孔动力头、攻丝动力头、床身、滑台移动控制凸轮和液压系统组成。工作台的移动包括左移和右移以及夹具的动作包括夹紧和放松，钻孔滑台和攻丝滑台的移动包括前移和后移，都由液压系统控制与执行的，
10、其中钻孔滑台和攻丝滑台的移动是通过控制凸轮来控制滑台移动液压系统的液压阀实现的,电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机即可，控制过程不在本次设计范围之内。论文简要介绍了PLC的发展、特点与应用，重点介绍PLC的编程特点和方式。 第一章 绪论 1.1 课题的提出和控制系统要求1.1.1 课题的提出当前，许多工厂用的两工位钻孔攻丝组合机床都是以接触器的逻辑关系来控制的。随着制造行业的不断进步与发展，用这种老式机床进行加工已经达不到工艺精度要求。随着科技的不断创新，PLC在工业控制领域的应用已越来越广泛，而我对PLC控制有一定的了解，就想如果试着将PLC应用在老式机床上，系统的可靠性应该可以明显提高，
11、所以就确定了这个题目。1.1.2 两工位钻孔攻丝组合机床的工艺流程对控制系统的要求 1. 两工位钻孔攻丝组合机床的概述机床主要由钻孔滑台、攻丝滑台、移动工作台、夹具、钻孔动力头、攻丝动力头、床身、控制滑台移动的凸轮和液压系统等组成。如下图1-1所示。 图1-1为两工位钻孔攻丝组合机床的结构示意图，机床的左、右分别为钻孔和攻丝的刀具，中间为工作台，左侧为I工位也就是钻孔工位，右侧为II工位即为攻丝工位，可以完成对工件钻孔攻丝的工作。 2. 工艺流程 工件推入夹具按启动按钮夹紧工件左侧钻孔工作台右移右侧攻丝工作台左移放松工件，手动拉出工件完成一个工作循环。3. 刀架的控制工作台的动作要与钻孔滑台和
12、攻丝滑台相互配合，只有钻孔与攻丝滑台在原位时，工作台才可以运动。 4. 设置必要的连锁为了保证机床的各部位能够安全可靠的工作，并且动作互相协调，需要设置必要的保护装置，来避免由于机床误动作而引起的损坏甚至人身事故等。 图1-1 两工位钻孔攻丝组合机床 5. 电气控制部分的要求 系统通电后，自动启动液压电机。若机床各部分在原位（工作台在钻孔工位，钻孔滑台在SQ2位置、攻丝滑台在SQ3位置），液压系统的压力符合要求，压力继电器动作，此时原位指示灯亮。 把要加工的零件放在工作台上，按下启动按钮，夹紧工件的电磁阀接通，夹具由液压系统控制着将工件夹紧，当SQ4动作后，说明工件被夹具夹紧，与此同时控制凸轮
13、的电动机开始动作。 钻孔的动力头电动机启动运转，且由于控制凸轮的电动机运转，用凸轮控制使钻孔滑台前移的液压阀，来进行工件的钻孔加工。当钻孔滑台运动到SQ5时， 钻孔滑台自动退回原位，到SQ2时停止后退，同时钻孔动力头的电机停止。 等到钻孔滑台到达SQ2位置后，控制工作台向右移动的电磁阀得电，液压系统控制工作台向右移动，当工作台运动到攻丝工位SQ6的位置时，限位开关工作，停止工作台向右运动。攻丝的动力头电机开始正转，与此同时凸轮与液压系统控制攻丝滑台向前移动，开始给零件进行攻丝，当攻丝滑台运动到SQ7的位置时，限位开关动作，制动电磁阀DL得电，攻丝的动力头开始制动，0.3秒后控制攻丝动力头的电机
14、开始反转，此时控制凸轮与液压系统控制攻丝滑台自动后退。 攻丝滑台退回到原来的位置SQ3时，凸轮正好运动一个周，控制凸轮转动的电机停转，同时用来攻丝的动力头电机停止，延时3秒后控制工作台向左移动的电磁阀得电，工作台开始向左运动，当运动到钻孔工位SQ1的位置停止左移。同时放松使工件放松的电磁阀通电，夹具开始放松工件，当放松限位SQ8动作后，停止放松，系统回到原位，此时原位指示灯亮，取下工件，完成了整个加工的过程。在加工过程中要启动冷却泵电机，供给冷却液。 1.1.3 论文的主要工作 （1） 对两工位钻孔攻丝组合机床的电气控制系统进行总体方 案设计; （2） 设计 PLC 的外部硬件接线图； （3）
15、 研究顺序控制设计法在 PLC 程序设计中的应用； （4） 根据两工位钻孔攻丝组合机床的工艺流程，设计工作台、刀具、滑台运行和控制梯形图； （5） 对该机床的调试进行简要的概述。 第二章 PLC及组合机床控制系统介绍 在设计控制系统的总体方案时，要兼顾全局。既要使系统工作可靠稳定，又要提高系统的性价比。本章的重点为两工位钻孔攻丝组合机床选取控制系统的方案，这要结合其控制历程及其加工工艺综合考虑。2.1 两工位钻孔攻丝组合机床控制系统的发展 由于科技的不断发展与进步，两工位钻孔攻丝组合机床的控制系统也在不断变化。如果对其系统进行更新，就能提高它的制造性能，否则，它的控制系统将会逐渐被淘汰。2.1.1 机床以前的控制系统 两工位钻孔攻丝组合机床是一种广泛使用的给机械零件钻孔和攻丝的机床，是许多大型企业不可缺少的设备之一。该机床的电气系统部分主要由控制系统和主拖动系统组成。主拖动系统的调速方式有以下四种：最原始的是利用人工变换皮带
