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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）基于PLC的钻床加工控制系统设计摘 要本文的重点是阐述了机械零部件在钻床加工中与电气控制系统PLC进一步的升级从而让钻床更加快速有效的工作。重中之重是对那些过去普遍使用过时了的继电器控制线路老化问题、可靠性问题和故障排除复杂等问题进行控制系统改造。所以，此次设计对大钻头和小钻头钻床电气控制系统的进一步优化，是利用把PLC控制技术融合到优化改进方案里面去，用来提升大、小钻头钻床的工作性能。大、小钻头钻床主要是用计算机来进行控制，管理，监视主机，应用可编程控制器西门子系列PLC S7-200为控制器，设计大、小两个钻头和旋转工作台，上位机是用组态王6.55软件完成PC和
2、PLC之间的相互数据通信。研究了大、小钻头钻床控制系统的控制方法，得到了大、小钻头钻床控控制系统的运行指标，提高了大、小钻头钻床控制系统运行的效率。关键词：大、小钻头钻床，PLC，组态 Design of Control System for Drilling Machine Processing Based on PLCABSTRACTThis paper mainly studies the mechanical parts processing drilling machine electric control system of the PLC, mainly to the tradi
3、tional relay control circuit aging problem, the reliability and fault exclusion of complex control system transformation. Therefore, the design of big or small drill electric control system transformation of, will PLC control technology is applied to the transformation of the program, in order to im
4、prove the performance of duplex drill. Duplex drill used in computer as the control, management, monitoring host, the programmable controller of Siemens series S7-200 as the main controller, design size two drills and rotary worktable, PC using Kingview 6.55 to complete data communication between co
5、mputer and PLC. In this paper, we study the big or small drilling machine control system control strategy, big or small headed drilling machine control system performance, improve the big or small drilling machine control system operation efficiency. According to the big or small drilling machine co
6、ntrol system function implementation requirements and selection of motor and motor drive, and gives the block diagram of the system and the equipment circuit wiring diagram.KEY WORDS: Big or smallDrilling Machine, PLC, King ViewIII目录前言1第1章 绪 论21.1 课题国内外发展状态21.2 课题研究目的及意义31.3 设计内容及安排3第2章 PLC工作原理和特性简介
7、52.1 PLC工作原理52.2 PLC的特性6第3章 钻床系统硬件设计73.1 钻床控制系统要求73.1.1 工作要求73.1.2 工作方式及功能83.2 PLC选型83.3 I/O地址分配83.4 PLC外部接线图103.5 主电路图10第4章 钻床系统软件设计124.1 钻床控制系统分析124.2 钻头钻床梯形图程序的设计144.3 PLC总梯形图174.4 PLC指令表21第5章 组态设计及调试255.1 上位机软件设计概述255.2 组态软件的设计步骤255.3 设计监控画面265.4 定义数据变量275.5 变量动画连接295.6 运行调试32结论36谢 辞38参考文献39外文资料
8、翻译41前言大、小钻头钻床是大部分工厂里普遍使用的金属切削机床，它的功能很强大，可以进行很多的各种各样种类形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。但是从控制方面来说的话，它是需要有机、电、液压等等一些系统之间的相互合作来完成不同的工作，另外，还需要有时间上的控制。就如目前的情况来说，我国的大、小钻头钻床的电气控制系统大部分应用的都是比较老旧的继电器接触器控制的方式。就是说它自身所要进行控制的电机比较多所以说它的内部电路也是不简单的，在平常的生产和作业中，频繁的发生电气故障，从而就对工厂的生产形成了影响。但PLC电气控制系统是可以有效的有针对性的弥补上述所说系统的这一个缺陷。PLC是从传统的继
9、电器逻辑电气控制系统发展所形成的，对于微型计算机的控制技术来说，PLC一直秉持取其精华的优点，它的功能慢慢的一点点的变强大，而后逐步契合越来越复杂的电气控制系统。PLC之所以有着无与伦比的生命力和延续，是在于它紧跟时代的步伐，更加契合工业现场以及当前市场的需求，可靠性能高，抵挡干扰的能力也很是强大、编写程序语言非常容易、价格低廉、寿命长。在拥有这些优点之外，它的输入/输出端口不需增添其它的中间零部件就可以进行工作。缩小了用户的开发时间与生产成本。所以现在的PLC大都可靠性能高、 组态界面灵活、运行速度快、编写程序容易方便、初学者也很容易上手学会。我们所知道的PLC电气控制系统的这样多的优点，而
10、这一次对于大、小钻头钻床的电气控制系统的改造升级，我特意挑选了以PLC为此次设计控制的核心，这样设计的话不仅大大提高了大、小钻头钻床控制这个设计开始进行工作时的稳定性，也为当前工业生产的现代化带来了的不同的思路和想法。而此次监控组态的软件是在计算机的显示屏上面来模拟全部的钻床工作过程操作。第1章 绪 论1.1 课题国内外发展状态所谓钻床就是在不同的零部件上面进行各种孔的加工来满足不同的工业需求的机床，就像钻孔、扩孔、绞孔等都是类似的。在20世纪70年代初，不同的国家钻床的控制却都是用继电器逻辑控制的形式来实现其任务所要求的功能。在使用了很大数量的中间继电器、时间继电器、行程开关等诸如此类的控制
11、方式的电气系统以后，就难免使得系统有了如下所说的很多的问题1。鉴于我们国内机床行业市场的巨大的潜在市场需求，吸引了全球范围内著名的机床公司进入国内机床市场，其中主要的15家机床企业在国内的投资都占到了机床行业资金总量的69%2。国外企的先进的管理理念和机床控制系统研发技术对我们国内的机床行业标准的发展提供了强度的支持，一批批新的机床企业也都得到空前的发展。目前建筑行业的需求的机床控制系统，大部分都能国内企业自主生产，甚至一些企业的控制系统还出口到了非洲、拉丁美洲等地区。我们国家的企业在引入了ISO以来，提高了制造机床控制系统的标准，快速的使国内的机床制造技术居于世界的前列。大、小钻头钻床是一个
12、很复杂的系统它包含了众多领域，其中有机械，机电，电气，土木等领域，所以研究大、小钻头钻床也就成为一个重要的问题3，它的安全性可靠性舒适性维护成本，维护时间等就成了要解决的问题，但是PLC出现了，它的出现完美的解决了这所有的问题，PLC它不仅仅拥有可靠性高的优点而且它的安全性能也是相当的稳定有保障，维护起来非常方便，成本造价低廉，让其成为当今控制行业的发展方向4。大、小钻头钻床控制系统是非常复杂的，PLC的出现为大、小钻头钻床控制系统技术的进步提供了很大的帮助。而可编程控制器它是专门用来研发和用来控制工业设备中的电子装置，随着电子技术的升级，PLC的体积变小，功能方面也是愈来愈强大，对于大、小钻
13、头钻床进行控制的过程也是比之前那些系统平稳的许多，并且能够把机械部件和有序的安装在一起，因此已经成为大、小钻头钻床控制系统中一个非常关键的部件了。总而言之，我国关于这方面的技术的发展蒸蒸日上，仍有很大的潜力值。并将汲取国外优秀的技术不断进行创新发展自己。1.2 课题研究目的及意义大、小钻头钻床的控制系统的主要的控制器主要是有继电器逻辑电路，可编程控制器控制及计算机。而可编程控制器它实际上是一类专门用于工业控制的计算机，是根据不同用户编制的程序利用循环扫描去处理各个需求以及控制功能5。并且由于可编程控制内部有类似于继电器线圈的触点，实际上比继电器更加有优越性，比继电器的运行时间更长，工作更加可靠
14、。所以对于大、小钻头钻床控制系统的改进升级我决定采用可编程控制器。为了拥有更为优化的控制方案，就一定要打破之前那些老旧的钻床存在的那些有瑕疵的地方。若想要实现对传统的老旧的钻床的自动化的完善改进，就不得不通过升级老旧的传统的钻床的机械结构去实现。我这一次进行构思的设计是西门子系列PLC和组态王组态软件在大、小钻头钻床控制系统中的应用，进而使大、小两个钻头的钻床可以根据任务书要求自动的完成钻孔所有过程。用组态王组态软件对上位机执行监控软件组态，从而实现了对操作加工现场的实时监控，实时模拟等具有Windows格调的动态性的操作画面。通过这一系列的PLC和组态软件的紧密有效的结合使钻床加工控制系统大
15、幅度其便利性、可靠性。1.3 设计内容及安排本文以大、小钻头钻床电控系统作为研究的主要内容，通过分析大、小钻头钻床的要求，对电气控制系统进行了硬件选型和软件设计，随后根据设计要求特意挑选了西门子S7-200型号PLC来做为此次设计编写去完成控制程序，用组态王6.55画出并调试好画面，成功的调试出上位机的监控画面，实现了在大、小钻头钻床工作时的动画，并且能够在组态王上面对大、小钻头钻床操作，对硬件进行了电路图设计和硬件选型。试验结果表明该系统能够对大、小钻头钻床进行操作，效果比较好。章节划分如下：第1章主要是对智能化的立体性车库研究的一些背景及意见进行了介绍，系统阐述了大、小钻头钻床在国内外的发展现状；第2章简单的介绍了PLC的工作原理特性等； 第3章是重点介绍了PLC是如何逐步的发展进步的及这次设计的系统硬件的设计；第4章具体的写了大、小钻头钻床的软件的设计，编写了梯形图，包括PLC的选型是如何的等其它方面；第5章主要展示了组态的设计、联机调试、仿真结果。第2章 PLC工作原理和特性简介2.1 PLC工作原理可靠性好的微机虽然有多种功能，但是非常的不耐干扰，具体环境下的加工器械的电
