T6113機床控制系統(tǒng)的設(shè)計改造PLC.doc

1第1章緒論1.1選題的目的和意義由于現(xiàn)代加工技術(shù)的日益提高，對加工機床特別是工作母機的要求也越來越高，由此人們也將注意力集中到機床上來，數(shù)控技術(shù)是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，他的出現(xiàn)極大的推動了制造業(yè)的進步。機床的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與機床的加工精度息息相關(guān)，特別是PLC廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域后，已經(jīng)顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性?？删幊炭刂破鱌LC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動控制。在機械加工領(lǐng)域，機床的控制上更顯示出其優(yōu)點。由于鏜床的運動很多、控制邏輯復雜、相互連鎖繁多，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多、接線復雜，因此故障多維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響設(shè)備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡化，不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小了維修量、提高了功效。1.2關(guān)于課題的一些介紹和討論1.2.1設(shè)計目標、研究內(nèi)容和擬定解決的關(guān)鍵問題完成對T6113機床的整個控制系統(tǒng)的設(shè)計改造，控制核心是PLC，并使其加工精度進一步提高，加工范圍擴大，控制更可靠。研究內(nèi)容：（1）T6113的電氣系統(tǒng)（PLC）硬件電路設(shè)計和在機床上的布局。（2）PLC程序的編制。解決的關(guān)鍵問題：PLC對機床各個工作部分的可靠控制電氣電路的安全問題的解決1.2.2題目的可行性分析雖然目前數(shù)控機床以其良好的加工性能得到了人們的肯定，但是其昂貴的價格是一般用戶望塵莫及的，所以改造現(xiàn)有的機床以達2到使用要求是比較現(xiàn)實的，也是必須的。經(jīng)過實踐證明這樣的改造是可以滿足大多數(shù)情況下的精度和其他加工要求，并且在實踐中已取得的相當好的效益。1.2.3本項目的創(chuàng)新之處利用PLC作為控制核心，替代傳統(tǒng)機床的繼電器控制，使得機床的控制更加靈活可靠，減少了很多中間的機械故障的可能。利用PLC的可編程功能使得變換和改進控制系統(tǒng)成為可能。1.2.4設(shè)計產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域鏜床是一種主要用鏜床刀在工件上加工孔的機床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔。特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體，汽車發(fā)電機缸體等零件的孔。一般鏜刀的旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。在鏜床上除鏜孔外，還可以進行銑削、鉆孔、擴孔、鉸孔、锪平面等工件。因此鏜床的工作范圍較廣。它可以應(yīng)用于機械加工的各個領(lǐng)域，但因其價格比一般機床貴好多，所以在比較大的加工車間才可見到。1.3電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)是隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的，從最早的手動控制到自動控制，從簡單的控制設(shè)備到復雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線控制系統(tǒng)到以計算機為中心的存儲系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學技術(shù)成果。作為生產(chǎn)機械的電機拖動，已由最早的采用成組拖動方式，發(fā)展到今天無論是自動化功能還是生產(chǎn)安全性方面都相當完善的電氣自動化系統(tǒng)。繼電接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護容易、抗干擾能力強等優(yōu)點，至今仍是機床和其他許多機械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學習先進電氣控制的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點是采用固定的3接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。從20世紀30年代開始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)率，采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品類型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設(shè)備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)采取固定接線方式，很難適應(yīng)這個要求。大型生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器的數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率很低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運行可靠性降低。為了解決這個問題，20世紀60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸式控制系統(tǒng)。對復雜的自動控制系統(tǒng)則采用計算機控制，由于這些控制裝置本身存在不足，因此均未能獲得廣泛應(yīng)用。1968年美國最大的汽車制造商通用汽車（GM）公司，為適應(yīng)汽車型號不斷更新，提出把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格低等優(yōu)點結(jié)合起來，做成一種能適應(yīng)工作環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法輸入方法簡化。美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺可編程控制器（簡稱PLC），并在通用汽車公司的自動裝配線上試用獲得成功。從此以后，許多國家的著名廠商竟相研制，各自成為系列，而且品種更新很快，功能不斷增強，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進行模擬量控制，具有數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC另一個突出的優(yōu)點是可靠性很高，平均無故障運行可達10萬小時以上，可以大大減少設(shè)備維修費用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。當前PLC已經(jīng)成為電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的核心控制裝置。電氣控制技術(shù)的發(fā)展始終是伴隨著社會生產(chǎn)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)水平的提高而前進的。電氣控制技術(shù)的進步反過來又促進了社會生產(chǎn)力的進一步提高。同時，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機械制造技術(shù)等緊密聯(lián)系在一起的。21世紀電氣控制技術(shù)必將給人類帶來更加繁榮的明天。1.4PLC的發(fā)展史、優(yōu)勢及特點41.4.1發(fā)展史可編程控制器PLC誕生之前，工業(yè)電氣控制主要使用低壓電器構(gòu)成的繼電接觸器電路，它是以接線邏輯實現(xiàn)控制功能的。這樣的控制設(shè)備一經(jīng)生產(chǎn)出來，功能就固定了，若要改變就必須改變控制器內(nèi)部的硬件接線，使用起來不靈活，也很麻煩。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開發(fā)熱潮。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了第一臺可編程控制器PDP14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上適用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器由此誕生?？删幊炭刂破髯詥柺酪詠恚l(fā)展極為迅速。1971年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器，1973年，歐洲開始生產(chǎn)可編程控制器，到現(xiàn)在，世界各國的一些著名的電器工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器?？删幊炭刂破饕炎鳛橐粋€獨立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當代電控裝置的主導。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計算機技術(shù)，但簡化了計算機的內(nèi)部電路，對工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性較好，指令系統(tǒng)簡單，一般只具有邏輯計算的功能。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計算機的迅速發(fā)展，在20世紀70年代中期，美、日、德等國的一些廠家在可編程控制器中開始更多地引入微機技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅提高，性能價格比產(chǎn)生了新的突破。到20世紀80年代，可編程控制器都采用了微處理器（CPU）、只讀