去毛刺专用机床控制系统设计
辽宁工程技术大学课程设计 课 程 设 计题 目：去毛刺专用机床控制系统设计班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 15一、设计题目 去毛刺专用机床控制系统设计二、设计要求（1）去毛刺专用机床控制系统硬件设计（2）去毛刺专用机床控制系统软件设计（3）撰写设计说明书三、上交材料说明书一份四、进度安排（1）第一周在老师的帮助下定题目，查阅资料设计系统的硬件部分。（2）第二周主要做系统的软件设计。（3）第三周撰写整个说明书。五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要各种形式毛刺的存在给机械零件的再加工及装配带来困难，并影响产品的性能、外观和使用寿命，因此去毛刺过程的必要性很明显。现在美国、日本等一些国家都已经提出了“毛刺工程”的概念，为了保证产品的高质量，去毛刺技术会越来越受到世界的重视。本次设计的去毛刺机床控制系统主要依靠工业控制计算机可编程控制器（PLC）来实现自动控制，通过控制油泵电机、主轴电机、冷却电机三个电磁阀的程序动作来实现各种零件的去毛刺操作。AbstractVarious forms of burrs make it difficult to further processing and assembly process for mechanical parts, and affect product performance, appearance and life. Therefore, it is necessary to the deburring step. Now the United States, Japan and some other countries have proposed the concept of "glitches project", in order to ensure product quality, the deburring technology draw more and more world attention.The design of the deburring machine control systems mainly rely on the industrial control computer - Programmable Logic Controller (PLC)in this paper.Through its control of three solenoid valves movements of the pump motor, spindle motor, the cooling motor to achieve deburring process.Keywords：Deburring、PLC、Sequence control目 录摘要3Abstract41可编程控制器61.1可编程控制器概述61.2可编程控制器的定义以及特点62机床控制系统设计72.1去毛刺机床自动控制工艺流程72.2确定I/O设备92.3选择PLC型号92.4外部接线图102.5工作方式和梯形图103总结与体会144参考文献151可编程控制器1.1可编程控制器概述随着微处理器、计算机和数字通信技术的发展，计算机控制已经广泛地应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器（Programmable Logic Controller,PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以核心的用作数字控制的特殊计算机。它的硬件配置与一般微机装置类似，主要由中央处理单元（CPU）、输入单元、输出单元、编程器、电源和特殊输入输出单元等组成，如图1.1所示。编程器其他智能设备现场用户设备存储器通信模块特殊I/O模块I/O模块CPU模块电源模块总线 图1.1 PLC系统配置结构图1.2可编程控制器的定义以及特点1） PLC的定义1985年1月，国际电工委员会（IEC）颁布了PLC标准草案第二稿，对PLC作了如下定义：“PLC是一种数字式运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。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。”2） PLC的特点a. 高可靠性和强抗干扰能力b. 丰富的I/O接口模块c. 灵活性好d. 编程简单易学e. 系统安装简单，维修方便正是因为PLC有这么多的特点，本次设计去毛刺专用机床的自动控制部分选择PLC来实现，也是系统简单易懂，比起用继电器控制来讲，用到的机械触点较少，连线少，这样就减少了由于磨损而造成的故障。此外，PLC还有自检和监督功能，能检查出本身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。2机床控制系统设计2.1去毛刺机床自动控制工艺流程首先将工件装入夹具，按下起动按钮，夹紧工件后，压力继电器X0变为ON，此时插刀前进，插刀到达限位开关X2 时停止，去刺刀前进，遇到限位开关X4时停止，去刺完毕后，去刺刀后退，遇到限位开关X5时停止，接着插刀后退，遇到限位开关X3时停止，然后松开工件，（刀具工作示意图如图2.1所示）取出已经去毛刺的工件，至此完成一个循环，再次按下起动按钮，重复以上整个过程。工艺流程图如下图2.2所示图2.1 刀具工作示意图图2.2 工艺流程图2.2确定I/O设备a. 限位开关：相较于机械式开关，这种开关反应更加灵敏，准确，因此选用此开关。b. 按钮:手动操作中各动作的执行都需要按钮来控制，还有泵的启动，停止。选用一般按钮，红色和绿色，型号：LA18-22c. 旋钮开关：选择自动和手动控制时需要用到旋钮开关，型号：LA37-E1D211K，颜色：绿色，二档位。d. 电磁阀：作为输出设备使用。2.3选择PLC型号首先计算总的I/O点数，由表1-1得知，总点数为24个，本设计中输出点采用共点式，不需要考虑输出信号间的隔离。负载动作不是很频繁，可以选择优点较多的继电器输出型的PLC，以上，选择三菱公司生产的FX1N-40MR-001 输入点：24点，输出点16点。表1-1 I/O点数分配表表1-1 I/O点数分配表（续）2.4外部接线图错误！未找到引用源。2.5工作方式和梯形图a.公共程序公共程序部分设有手动自动选择，批量对动作清零等程序。当按下泵启动按钮时，X7常开触点闭合，定时器开始计时，2秒计时时间到后，Y0线圈得电，液压机降压启动。PLC上电后，批量清零步S20-S25和线圈Y1-Y6的动作，激活S0步。图2.4 公共程序梯形图b.手动程序手动方式主要用于系统监测情况下，设计了夹紧，松开，进退插刀，进退去刺等按钮实现相应操作。当工作方式旋钮旋到“手动”时，转换条件满足，执行手动控制程序。当按下定位夹紧按钮时，X12常开触点闭合，线圈Y1得电，工件被夹紧。当按下拔销松夹按钮时，X13常开触点闭合，线圈Y2得电，工件松开。同理当按下插刀进按钮时，X14常开触点闭合，线圈Y3得电，插刀前进。当按下插刀退按钮时，X15常开触点闭合，线圈Y4得电，插刀后退。当按下去刺进按钮时，X16常开触点闭合，线圈Y5得电，进行去刺工作。当按下去刺退按钮时，X17常开触点闭合，线圈Y6得电，去刺刀后退。为了避免各个动作行为过度，比如插刀前进的时候超过了预定的位置，程序中设计了串联限位开关的常闭触点，以确保适度的施力和行动。此外，在每步中添加互锁环节，可以防止定位夹紧和松开，插刀前进和后退，去刺前进和后退同时进行。还有在定位夹紧步之后都设计了串联Y1的常开触点，保证后面的每步都是在工件被夹紧的情况下进行的。图2.5 手动程序梯形图c.自动程序自动控制部分采用顺序控制梯形图法编程，按照去毛刺工艺流程要求编写程序，画出梯形图（如图2.6）顺序功能图（如图2.7所示）。当旋钮开关旋转到自动时，常开触点X10闭合，按下起动按钮，X6常开触点闭合，激活S20步，复位S0步，复位Y2，自动程序开始，夹紧 插刀进 去刺 去刺完成 去刺刀退 插刀退 松开，完成这个过程一个循环就完成了，再次按下起动按钮，进行下一个循环。 图2.6 自动程序梯形图 图2.6 自动程序梯形图（续）指令表如下：指令表（续）3总结与体会经过三周的努力，把课程设计完成了，虽然我的设计还有很多的鄙陋，但是整个设计过程我都是认真的查资料，查书完成的，时间知识水平有限，没办法。我按照PLC控制系统设计的主要内容和基本步骤，完成本次设计和书写说明书，通过分析去毛刺机床的基本机构和工艺流程，计算输入输出接口数量，估算PLC容量，选择PLC型号。画出外部接线图，熟悉了软件的一些用法。学习运用GX编程软件编写程序，并用仿真软件仿真调试。通过这次课程设计的锻炼，学会了几个软件，锻炼了查阅资料总结资料的能力，分析问题解决问题的能力，我有信心做好下学期的毕业设计。4参考文献1廖常初.FX系列PLC编程及应用第2版M.机械工业出版社.20122张进秋.陈永利.张中民.可编程控制器原理及应用实例M.机械工业出版社.20043邓定凉.姚英.袁森.李刚.基于功能分析的齿轮去毛刺机床创新设计J.重庆工学院学报.2002.064三菱.FX1N系列可编程控制器使用手册M.20075程周主.电气控制与PLC原理及应用M.电子工业出版社.20036PLCControlsystemandEquipmentinterfacesofCIAE-30CyclotronJ.2003
