半精镗床的PLC改造设计

摘要双面组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的双面组合专用部件和夹具，而组成的半自动或自动双面组合机床。 双面组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面同时加工的方式，生产效率比通用机床高达几倍甚至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，双面组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，双面组合机床的加工精度也得到了大幅度的提高。双面组合机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在双面组合机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了双面组合机床。PLC的最大特点是控制过程以程序方式存放在存储器内，只需修改存储器中的程序就得改变生产工艺的控制过程，而不需要对硬件连线作较大的改变。本文亦是运用PLC实现了对机床的控制而设计的套筒双面半精镗床。本机床可以自动控制，也可以手动控制。当自动控制时，工件夹紧到位后，其镗头才开始工作，当加工完毕后镗头首先停止，滑台后退回原始位置。在手动控制时，可以任意控制镗刀电机进行加工，但是有传感器限位。这两种控制方法使得各种人均可以适应。关键字：PLC 半精镗床专用机床 电气控制系统 梯形图 目 录第1章 机床的简介11.1半精镗双面组合专用机床的组成11.2机床动力部分电气原理图。21.3右滑台、右主轴运行控制部分的电气原理图31.4 电磁阀部分电气原理图41.5 指示电路51.6 设备的控制要求5第2章 总体改造方案确定62.1 电气控制方法62.1.1 继电接触器器控制62.1.2 PLC程序控制62.1.3 双面组合专用控制72.1.4 微机控制72.1.5 单片机控制72.2 方案比较82.2.1 单片机系统控制与个人计算机的不同之处82.2.2 PLC与单片机的区别82.2.3 PLC控制系统与继电器控制的区别8第3章 单元电路介绍93.1 PLC介绍93.1.1 PLC概述9 3.1.2 FX2N系列.123.1.3 PLC的选型123.2 电磁阀的选择133.3 电动机的选择133.4 传感器的选择143.5 接触器选择143.6 继电器的选择15第4章 控制系统程序设计164.1 PLC的I/O分配164.2 PLC外部接线图174.3 半精镗双面组合专用机床PLC控制程序18结束语19致 谢20参考文献.21第1章 机床的简介1.1半精镗双面组合专用机床的组成半精镗双面组合机床是由左/右滑台、左右动力头、工件定位夹具、液压站、左右主轴电动机、控制台、工作灯等组成。左右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。如图1-1图1-1 半精镗双面组合专用机床1.2机床动力部分电气原理图。图1-2主电路图1.3右滑台、右主轴运行控制部分的电气原理图在先前合上主电源开关QS，旋动SA1选择好机床半自动运行状态，按下SB2，液压及润滑电机正常工作的状态下，工件夹紧、拔销完毕，按下SB3，KA11、KM1线圈得电吸合，右主轴启动，右滑台开始快速前进。当位置开关SQ2检测到信号；常闭断开，常开闭合，KA11失电断开，KA12得电吸合，右滑台由原来的快进转为工进，主轴上的镗刀对工件进行镗孔加工。当位置开关SQ4检测到信号；常闭断开，常开闭合，KA12、KM1均失电断开，KA13得电吸合；镗孔完毕，主轴停转。右滑台的工进结束，转为快速后退。直至位置开关SQ1检测到信号，右滑台停止后退。右工件加工完毕。如图1-3图3-3 右滑台、右主轴控制部分的电气原理图（KA11 滑台右快进；KA 12 滑台右工进；KA13 滑台右退；KM1 右主轴）1.4 电磁阀部分电气原理图这是该机床的电磁阀控制部分的原理图。这些电磁阀是该机床的核心组成之一。它的吸合控制液压回路完成工件的夹紧与放松及左右滑台的前进与后退。如表1-1图1-4表1-1吸合控制液压回路Yv1左滑台快进Yv2左滑台后退Yv3左滑台工进Yv4右滑台快进Yv5右滑台后退Yv6右滑台工进Yv7放松Yv8夹紧Yv9插销图1-4 电磁阀部分电气线路图第 3 页 共 24 页1.5 指示电路图1-5 指示电路1.6 设备的控制要求 （1）该机床按要求设有手动和自动两种控制方式。加工工件是在自动方式下进行的；两个动力头位置的调整、插销拔销等操作，有时需用手动方式。 （2）机床必须处于初始状态时，自动方式亦可以启动。不然应先进行左右滑台的位置调整后，方才可以启动。（3）启动自动运行时，处于插销状态下不能启动右滑台前进，必须在拔销完成后才能启动。（4）当自动方式结束一个循环且对两件连杆加工完后，机床应处于初始状态。第2章 总体改造方案确定2.1 电气控制方法电气控制方法一般可分为接触器与继电器控制、PLC控制、计算机控制、单片机系统控制、双面组合专用控制系统等五种。2.1.1 继电接触器器控制20世纪2030年代出现了继电器接触器控制，由于控制器件结构简单、价廉，控制方式简单直接、工作可靠、易维护，因此在机床控制上得到长期、广泛的应用。其缺点一是接线固定，一台控制装置只能针对某一种固定程序的设备，一旦工艺程序有所变动，改变控制程序困难，就得重新配线，满足不了对程序经常改变、控制要求比较复杂的系统需求；二是控制装置体积大、功耗大、控制速度慢；另外它是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。三是维护，维修较困难，且支出成本大。2.1.2 PLC程序控制可编程控制器之所以能够高速发展，除了顺应工业自动化的客观需要外，还由于其具有许多适合工业控制的独特优点，它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，其主要特点如下：（1）可靠性高，抗干扰能力强可靠性指的是可编程控制器平均无故障工作时间。可靠性既反映了用户的要求，又是可编程控制器生产厂家竭力追求的技术指标。（2）编程简单，操作方便 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，它提供了多种面向用户的语言，如常用的梯形图、指令语句表和控制系统流程图等。考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的读图习惯和应用微机的实际水平，目前大多数的PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式；这是一种面向生产、面向用户的编程方式，它以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型，直观易懂，与常用的微机语言相比更容易被现场电气工程技术人员所接受并掌握。（3）系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件。使控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序大部分可以在实验室进行模拟调试，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可通过PLC上的发光二极管指示出来。模拟调试好后再将PLC控制系统安装到生产现场，进行联机调试；这样既安全，又快捷方便。（4）体积小，能耗低由于体积小，很容易装在机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。对于复杂的控制系统，使用可编程控制器后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，而可编程控制器的体积又仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10，由于减少了线圈用电，从而也使能耗降低。2.1.3 双面组合专用控制双面组合专用控制系统以数控机床为例作简单介绍，数控机床的特点有：（1）生产柔性大；（2）加工精度高，产品质量稳定性好；（3）生产效率高；（4）较高的可靠性，较好的宜人性；（5）良好的经济效益；（6）减轻劳动强度，改善劳动条件；（7）有利于生产管理的现代化。数控机床适于多品种，小批量的生产，特别适合新产品的试生产。不同机床适应的零件加工范围不同：当零件不复杂生产批量较少时，宜选用普通机床；当零件复杂程度高时，选数控机床更为合理；当零件批量增大超出一定范围时，选用数控机床就不太合理了，大批量生产最好是选用双面组合专用机床。从加工经济性而言，并不是越好，数控机床在中、小批量的生产中有较好的经济效益。最适合在数控机床上加工的零件可归纳为：（1）轮廓形状复杂，加工精度较高的零件；（2）用普通机床加工时，需要制作复杂工艺装备的零件；（3）用普通机床加工时，工艺路线过长、工装过多的零件；（4）多品种、小批量生产的零件（100件以内）；（5）新产品的试制零件；（6）价值昂贵，加工中不许报废的关键零件；（7）生产周期短的急零件；（8）集铣、钻、镗、扩、攻螺纹等多种工序于一体的零件。2.1.4 微机控制计算机在各行各业的应用日益普及，工业控制领域也不例外。最初，计算机仅用于科学计算、数据处理和办公自动化。随着工业生产现代化的需要和微电子技术的迅速发展，应用微型计算机来进行工业生产过程控制成为提高生产自动化水平，提高生产率，实现工业现代化的重要途径和标志。然而，工业控制系统往往要求长期连续运行，工业生产现场的环境常常很恶劣：高温、高湿、高寒、大振动、强冲击、强电磁干扰、大粉尘等。因此，适应工业现场应用而开发的工业控制计算机必须满足以下几点要求：（1）高可靠性，以适应工业现场十分恶劣和复杂的工作条件；（2）具有实时响应处理能力，以满足工业生产过程实时控制要求；（3）有丰富的可与工业生产现场信号相连接的工业接口；（4）控制系统结构应能组配灵活，易于扩展；（5）有先进的系统软件和应用软件，便于开发。2.1.5 单片机控制单片机是把微型计算机的主要部件CPU、存储器、I/O接口电路部分及其他功能部件，如定时计数器，中断系统和串，并行口都集成在一片半导体芯片上，它具有微型计算机最基本的功能。它具有性价比高，稳定可靠，通用性强，体积小及价格底等优点，但它的功能模块比较少需外部连接。目前是国内单片机应用的及教学的主流产品。2.2 方案比较2.2.1 单片机系统控制与个人计算机的不同之处一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。在个人计算机（PC）上这些部分被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部分全部被做到一块集成电路芯片中了，随意称为单片机，而且有些单片机除了上述部分外，还集成了其它部分如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。2.2.2 PLC与单片机的区别（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性；（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可以，PLC是单片机应用系统的一个特例；（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。从工程的角度，看PLC与单片机系统的选用：2.2.3 PLC控制系统与继电器控制的区别继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑其连线多且复杂，体积大，功耗大，系统构成后想再改变或增加功能较为困难。继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，而PLC是通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在微妙级，且不会出现触点抖动问题。时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有记数功能，而电气控制系统一般不具备记数功能。由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，存在机械磨损，电弧烧伤等问题，寿命短，系统的连接线多，所以可靠性和维护性较差，而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，寿命长，可靠性高。第3章 单元电路介绍3.1 PLC介绍 PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，它是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活，可靠性高、环境适宜性好、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻等一系列优点。PLC在设计和制造过程中采取多层抗干扰和精选元件措施,非常适用于在恶劣的工业环境下使用，现以广泛应用于机械制造、冶金、化工、环保、轻工等各个领域，成为一种最普及、应用场合最广泛的传统继电接触器的替代物新一代的工业控制器，广泛的应用在模拟量控制、位置控制、监控、调速、数据管理、通讯等方面。近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶，PLC作为一个新兴的工业控制器，在多个方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。它是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备，它是以微处理器为核心, 并综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的最大特点就是体积小、功能强、响应速度快、可靠性高、控制过程均通过以梯形图的方式编程，随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。3.1.1 PLC概述（一）PLC的产生、特点和发展1.PLC的产生可编程控制器（Programmable Controller）简写成 PLC，其中 L为逻辑（Logic）的意思，第一台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。2.PLC的特点可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器具有诸多优点：A） PLC的生产厂家都着力于提高可靠性的指标；B） PLC还具有编程方便、易于使用的优点；C） PLC控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备；D） PLC的扩展以及与外部联接极为方便。3.PLC的发展状况PLC诞生不久就显示了其在工业控制领域的重要作用。如日本、德国和法国等国家相继研制成各自的PLC，PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而发展，由1位机发展成8位机，随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义的PLC。现在PLC产品已经使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多信道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步的发展。目前，PLC技术已经比较成熟。（二）PLC的基本结构1.PLC的硬件系统用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。入出变换 、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点。而入出变换实际上就是信息处理，信息处理当今最常用的是微处理机技术，PLC也是用它，并使其专用化，应用与工业现场。至于物理实现，正是它与普通微机相区别之点，普通微机多只考虑信息本身，别的不多考虑，而PLC要考虑实际的控制需要。物理实现要求PLC的输入，应当排除干扰信号适应于工业现场。输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用。这就要求I/O电路专门设计。根据PLC实施控制的基本点的分析，PLC采用了典型的计算结构。主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路组成。A中央处理器 中央处理器（CPU）一般由控制电路、运算器和寄存器组成，这些电路一般都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入输出（I/O）接口电路相连接。CPU按扫描方式工作，从0000首址存放的第一条用户程序开始，到用户程序的最后一个地址，不停的周期性扫描，每扫描一次，用户程序就执行一次。B输入/输出部分这是PLC与被控设备相连接的接口电路。用户设备输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按扭、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进机内）等，通过输入输出电路将这些信号转换成中央处理器能够接收和处理的信号。输出接口电路将中央处理器送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。1）输入接口电路现场输入接口电路一般由光电耦合电路和微电脑输入接口电路成。光电耦合电路：采用光电耦合电路与现场输入信号相连是为防止现场的强电干扰进入PLC。光电耦合电路的关键器件是光电耦合器，一般由发光二极管和光电三极管组成。光电耦合器的抗干扰性能：由于输入和输出段是靠光信号耦合的，在电器上是完全隔离的，因此输出端的信号不会反馈到输入端，也不会产生地线干扰和其他串扰。2）输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成。微电脑输出接口电路：一般由输出数据寄存器、选通电路和中断电路集成而成。CPU通过数据总线将要输出的信号放到输出数据寄存器中。功率放大电路：是为了适应工业控制的要求，将微电脑输出的信号加以放大。PLC一般采用继电器输出。C电源部件将交流电源转换成供PLC所需的直流电源。目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。2.PLC的软件系统A系统程序它由PLC的制造企业编制，固化在PROM或EPROM中，按装在PLC上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。系统管理程序：其主要功能为：A）：时间分配的运行管理，即实现PLC输入、输出运算，自检及提供通信时序；B）：存储空间的额分配管理，即生成用户环境，规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存储地址；C）：系统的自检程序，即对系统进行出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个PLC能正确、有效地工作。用户指令解释程序：它可将用户用各种编程语言（梯形图、语句表等）编制的应用程序翻译成CPU能执行的机器指令。供系统调用的标准程序模块：它由许多独立的程序组成，各自完成包括输入、输出、特殊运算等不同的功能。PLC的各种具体工作都由这部分来完成。B. 用户程序它是根据生产过程控制的要求由用户使用制造企业提供的编程语言自行编制的应用程序。用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量运算程序、闭环控制程序和操作站系统应用程序等。操作站系统程：它是大型PLC系统经过通信联网后，由用户进行信息交换和管理而编制的程序。它包括各类画面的操作显示程序，一般采用高级语言实现，一些制造企业也提供了人机界面的有关软件，用户可以根据制造企业提供的外交使用说明进行操作站的系统画面组态和编制相应的应用程序。（三）PLC的工作过程及原理1.工作过程PLC大多采用成批输入/输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序逐条运行，一个完整的周期可分为三个阶段：A）输入刷新阶段：程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应的输入映象寄存器。B）程序处理阶段： 所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。C）输出刷新阶段： 将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。一般地，PLC的一个扫描周期约10ms，另外，可编程序控制器的输入/输出还有响应滞后（输入滤波约10ms），继电器机械滞后约10ms，所以，一个信号从输入到实际输出，大约有20-30ms的滞后。2.PLC的工作原理PLC虽然以微处理器为核心，并具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令和中断的工作方式，而PLC则是采用顺序扫描、不断循环的方式进行工作的，包括输入采样、系统处理、用户程序执行和输出刷新四个阶段。完成上述四个阶段称为一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这四个阶段。A) 输入采样阶段：顺序访问PLC的所有输入单元的信号状态，将其放入输入缓冲区内。B) 系统处理阶段：对系统工作状态进行检查，对连接的I/O单元及外部设备进行定期服务。C) 用户程序执行阶段：执行预先设定的用户程序，将处理结果分别放入动态数据区和输出缓冲区。D) 输出刷新阶段：将输出缓冲区的所有信号送到输出单元，刷新输出单元锁存器的原有状态。3.1.2 FX2N系列FX2N系列主要技术性能应用指令中有多个可使用的简单指令如表3-1所示 高速处理指令 输入过滤器常数可变，中断输入处理，直接输入等。便利指令 数字开关的数据读取，16位数据的读取矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理 数据检索，数据排列，三角子函数运算，平方根，浮点小数运算等。 特殊用途 脉冲输出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V）脉宽调制，PID控制指令等。 外部设备相互通信 串行数据传送，ACCII code印刷，HEXASCII变换，校验码等。 时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法，读出、写入等3.1.3 PLC的选型 选择适当型号的PLC机是设计中至关重要的一步。在设计时，要根据机型统一的原则来考虑，尽可能考虑采用与本企业正在使用的同系列PLC机，以便于学习、掌握、维护。 （1）I/O输入、输出设备的数量和性质。 （2）PLC的功能 （3）用户存储器的容量FX2N-32MT晶体管FX2N-48MR-0014824漏型24继电器182x87x90FX2N-48MT晶体管FX2N-64MR-0016432漏型32继电器220x87x90FX2N-64MT晶体管FX2N-80MR-0018040漏型40继电器285x87x90FX2N-80MT晶体管FX2N-128MR-00112864漏型64继电器350x87x90FX2N-128MT晶体管 本设计一共涉及到24个输人点，16个输出点。根据设计要求需留出10%15%的余量，以适应工艺流程的变动及系统功能的扩充，所以本设计选用了FX2N 系列64点主控单元，该机型有32个输入点，32个输出点，可以满足系统的一般升级要求。如表3-13.2 电磁阀的选择电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。当控制系统中负载惯性较大，所需功率也较大时，一般用液压和气动控制系统。电磁阀是此系统的主要组成部分。本设计选用电磁阀型号为DSG-01-3C4-D24、DSG-01-3C2-D24、DSG-01-3C60-D24。3.3 电动机的选择电动机按结构及工作原理分为同步电动机和异步电动机。本文选用了异步电动机。和其他旋转电机一样，交流异步电动机也是由定子和转子两大部分组成。定转子之间为气隙，交流电动机的气隙比其他类型的电机要小得多，一般为0.252.0mm，气隙的大小对异步电动机的性能影响很大。三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转本设计的电动机选用的型号为：液压电机Y132S-4、镗头主轴电机Y100L2-4、切削液电机Y801-4、润滑电机Y801-4。3.4 传感器的选择传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 在一段特制的弹性轴上粘贴上双面组合专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：、能源环形变压器的次级线圈，、信号环形变压器初级线圈，、轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： 、激磁电路，、能源环形变压器的初级线圈(输入)，、信号环形变压器次级线圈(输出)，、信号处理电路 本课题选用TE-SNC20C接近开关传感器。其检测距离016mm，工作电压DC1030V。由高频率振荡器和放大器组成，有传感器的检测与大地间构成一个电容器。参与振荡器回路工作，起始处于震荡状态，当物体接近传感器检测面，回路的电容器发生变化，使高频振荡器震荡，震荡与停顿这儿种状态转换为电信号，经放大器转换成二进制的开关信号。3.5 接触器选择接触器是用于远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载，如电热器、电焊机等，接触器不仅能实现远距离集中控制而且操作频率高、控制容量大，并具有低电压释放保护、工作可靠、使用寿命长等优点，是接触器控制系统最重要和最常用的元件之一。接触器按其通过电流的种类可分为交流接触器和直流接触器，因为本课题是机床控制，所以选用交流接触器CJ10-20、CJ10-10、CJ10-5系列。交流接触器常用于远距离接通和分断电压至1140V、电流至630A的交流电路，以及频繁控制交流电动机。由电磁系统、触头系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。在选用接触器时，应遵循以下原则。（1）根据被接通或分断的电流种类选择接触器类型。（2）接触器的额定电压主电路的额定电压。（3）接触器线圈的额定电压（有36V，110V或127V，220V，380V四种）必须与接入此线圈的控制电路的额定电压相等。（4）接触器触头数量和种类应满足主电路和控制线路需要。（5）接触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。3.6 继电器的选择 继电器可分为中间继电器、时间继电器、压力继电器、速度继电器。压力继电器是将压力信号转变为电信号的转换元件，以实现自动控制或安全保护等。用于气动控制系统或多机床自动线中，或用于气路中做联锁装置，也可用在机床上的气动卡盘、管道中。当压力低于整定值时，压力继电器使机床自动停车，以保安全。在本课题中选用了压力继电器为YJ-0系列。第4章 控制系统程序设计4.1 PLC的I/O分配 半精镗双面组合专用机床选用PLC的机型是FX2N 系列64点主控单元，该机32个输人点，32个输出点。具体I/O分配如下表4-1表4-2所示。表41输入分配停止按钮SB1X0右镗孔极限SQ19X15液压泵启动SB2X1左滑台原位SQ11X20滑台手动向前SB3X2右工进转换SQ12X21滑台手动后退SB4X3左滑台触发SQ13X22手动夹紧SB5X4左后退转换SQ14X23手动放松SB6X5左滑台前进极限SQ8X24润滑启动SB7X6左镗孔极限SQ18X25右滑台原位SQ1X10调整/半自动转换SA1X30右工进转换SQ2X11插销SA2X31左滑台触发SQ3X12液压压力阀SP0X32右后退转换SQ4X13夹紧到位压力阀SP1X33右滑台前进极限SQ9X14拔销到位压力阀SP2X34表42输出分配右主轴电机KM1Y0右后退YV5Y13左主轴电机KM2Y1右工进YV6Y14液压泵KM3Y2松开YV7Y15润滑泵KM4Y3夹紧YV8Y16左向前YV1Y7插销YV9Y17左后退YV2Y10指示灯（拔销）L1Y20左工进YV3Y11指示灯（夹紧）L2Y21右向前YV4Y12报警指示L3/HAY224.2 PLC外部接线图4.3 半精镗双面组合专用机床PLC控制程序下图是半精镗双面组合专用机床的部分PLC控制梯形图，控制程序是根据工艺过程、控制要求和流程图编制而成的。结束语毕业设计结束了，在指导老师的帮助下完成了毕业设计。在设计过程中我遇到许多新的理论知识，到图书馆查找了有关的资料进行整理并运用到设计中。整个设计选用PLC控制实现的，所以编写PLC程序尤其重要。本控制在过去都是用继电器和接触器控制方式控制的，但这种控制方式体积大，功耗大，系统构成后想再改变或增加功能较为困难，PLC控制具有可靠、安全、灵活、方便、经济等优点。采用PLC对双面专用精镗床进行电气控制是一种行之有效的技术进步手段。本机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式，既可作手动又可作自动操作，液压控制保证了工作台的进给和被加工夹紧放松，电气控制设计起着神经中枢的作用。实践证明，它降低了双面组合专用镗床电控系统的故障率，大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。极大程度的提高了半精镗床控制系统的可靠性和半精镗床的工作效率，大大减少了维修、维护的工作量与成本，有效的提高了发动机及汽车的性能指标。在实际使用中，效果良好。致 谢本论文在胡老师的悉心指导下已完成，指导老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在指导老师的指导下完成的，倾注了指导老师大量的心血。在此，谨向指导老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！还要感谢胡老师，在生活上、学习上、工作上无微不至地关心及指导，让我深切地感受到了班级这个大家庭的温暖。参考文献1程子华，PLC 原理与编程实例分析 北京：国防工业出版社，2007.102吴中俊， 可编程序控制器原理及应用 北京：机械工业出版社3 可编程控制器应用技术，北京：化学工业出版社，2002：43-564江秀汉，可编程序控制器原理及应用M，西安：西安电子科技大学出版社，19965陈立定、吴玉香、苏开才编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社200l.96周惠文，施永.可编程控制器原理与应用M 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