加工135系列柴油機缸蓋組合機床自動線的PLC控制系統(tǒng)設計【含CAD圖紙、說明書】

加工135系列柴油機缸蓋組合機床自動線的PLC控制系統(tǒng)設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,加工,系列,柴油機,缸蓋,組合,機床,自動線,plc,控制系統(tǒng),設計,cad,圖紙,說明書,仿單 加工柴油機缸蓋組合機床自動線的plc設計（第四工段） （論文或說明書） UZ01型加工135系列柴油機缸蓋組合機床自動線的PLC控制系統(tǒng)設計 ——第四工段（C11-C13） The Design of Control System of Multi two station Modular Machine Tool Based on PLC 學 院（系）： 專 業(yè)： 學 生 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 摘 要 在如今機械制造業(yè)中，組合機床及其自動線有著十分重要的地位，發(fā)揮著重要作用。其綜合自動化水平、技術性能在一定程度上決定著機械領域、制造業(yè)的發(fā)展。伴隨著機械產業(yè)不斷發(fā)展，以繼電器為基礎的組合機床控制系統(tǒng)愈加與現(xiàn)在機械發(fā)展不相適應，在這種情況下，可編程序控制技術取代了繼電器控制方式，因為plc控制比繼電器控制更加靈活，可靠，通用，是現(xiàn)在機械控制的主要方法。 使用三菱公司plc控制取代原來的繼電器控制。可以提高組合機床工作效率(兩工位雙面臥式鉆床)，降低維修設備次數(shù)，通過了解機床工作過程及控制要求，設計了plc的程序，畫出了plc梯形圖，并分析說明plc程序的每一步運行功能。本論文詳細敘述了組合機床的PLC控制系統(tǒng)的設計。 文章中使用三菱FXON系列PLC控制雙工位組合機床控制系統(tǒng),通過了解控制內容、控制要求及其他,設計了plc控制系統(tǒng),采用plc梯形圖編程,開發(fā)了控制程序實現(xiàn)了用順序控制控制雙工位組合機床,介紹了實現(xiàn)PLC控制的三個要求,實現(xiàn)了機床的自動循環(huán)加工、半自動加工以及調試。 在對整個系統(tǒng)進行運行和調試之后,得到以下結論： PLC控制技術大大提高了二工位組合機床的控制系統(tǒng)自動化程度和工作效率 ,不但如此，plc控制系統(tǒng)減少了以前因為使用繼電器控制組合機床而大量存在的硬件接線,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 關鍵詞：組合機床；繼電器控制；PLC程序設計 The Design of Control System of Multi two station Modular Machine Tool Based on PLC Abstract Nowadays , modular machine tool and its automatic lines play a more and more important role in machine manufacturing industry, its technique function and automate level decide the development of the related section to a large extent. Along with the development of science technique, traditional combined machine based on relay-control cannot adapt to the advanced productivity, in that case, the programmable controlling technique, with its flexibility, high reliability, good generalization, gradually replaced the relay-control, becoming the main development direction of the contemporary industry control. To improve the horizontal drilling of two-station machine tool portfolio efficiency and reduce equipment maintenance workload, it uses Mitsubishi PLC technology to replace the original relay control of traditional equipment for technological transformation. This?paper?introduces?in?detail?about?the?design?of?PLC?on?the?control?system. IN this paper, the research of control system of two-station modular machine tool based on PLC is introduced. The objects and requirements of the control system are analyzed. The control circuit is designed, the control program adopting ladder diagrams programming method with the sequential control theory is developed, and the process of plc control is fulfilled, so the machine tool of automatically circulation processes is available. It can improve the automation extent and work efficiency and reduce a great deal of hardware wiring which means the reliability of the system is improved after the running and testing of the whole system. Key Words：Modular machine tool; relay control; PLC program design 目錄 摘 要 I Abstract II 引言 - 1 - 1.UZ01線的工藝要求 - 2 - 1.1全線的工藝要求 - 2 - 1.1.1自動線的主要技術數(shù)據(jù) - 2 - 1.1.2自動線的配置型式 - 2 - 1.1.3自動線的工序安排 - 3 - 1.1.4自動線的工作循環(huán) - 6 - 1.1.5自動線的機床夾具 - 7 - 1.2第四工段（C11~C13）的工藝要求 - 8 - 1.2.1本段加工工藝內容 - 8 - 1.2.2本工段的工作循環(huán) - 11 - 1.2.3機床的選用 - 13 - 1.2.4夾具 - 14 - 1.2.5刀具 - 16 - 2.液壓部分 - 17 - 2.1自驅式液壓動力頭進給系統(tǒng) - 17 - 2.2定位夾緊液壓系統(tǒng) - 18 - 2.3自動線工件輸送帶液壓系統(tǒng) - 20 - 3、本人承擔部分的繼電器邏輯線路的設計 - 22 - 3.1本工段自動線的互鎖 - 22 - 3.2本工段繼電器邏輯圖的繪制 - 23 - 3.3繼電器邏輯圖分析 - 26 - 4．PLC控制系統(tǒng)軟硬件設計與分析 - 27 - 4.1plc介紹 - 27 - 4.2選擇plc機類型 - 27 - 4.2輸入/輸出地址表 - 29 - 4.3PLC程序 錯誤!未定義書簽。 結 論 - 37 - 參 考 文 獻 - 49 - 致 謝 - 50 - - 65 - 引 言 目前大多數(shù)企業(yè)都擁有部分組合機床是用繼電器控制的。繼電器控制方式有著結構簡單、價格便宜的優(yōu)點，但接觸器觸點磨損快、壽命短、可靠性差。特別是在更換產品而改變動作循環(huán)時，需重新設計、安裝、調試，不能適應現(xiàn)在的生產要求。因此機床的生產率低下，效益差，有些企業(yè)又沒有錢購買最先進的數(shù)控車床。因此，對普通車床進行技術改造，提高企業(yè)的設備利用率，提高產品的質量和產量勢在必行。采用PLC改造機床，，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入／輸出部分還具有信號指示，這不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還能給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便?？刂葡到y(tǒng)可靠性好、故障率低、工藝參數(shù)調整方便等特點。因為可編程控制器的抗干擾能力強，可靠性高，且配置靈活，已在工控領域廣泛應用。這不僅可以實現(xiàn)生產過程的自動控制，還可以構成適合工業(yè)環(huán)境的實時網(wǎng)絡。 使用PLC控制機床電氣系統(tǒng)后為了充分發(fā)揮設備效能，迅速提升加工技術與精度，越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術對傳統(tǒng)老式組合機床進行技術改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅動技術、操控監(jiān)控設備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)編程輸入、人機交互、自動化加工的控制方式，擴大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進行技術改造的有效途徑。  1.UZ01線的工藝要求 1.1全線的工藝要求 UX01型組合機床是用于加工135系列氣缸蓋的，工件材料為HT25~47，硬度HB170~241。氣缸蓋從毛坯上線，經(jīng)過銑、鉆、擴、攻絲、鉸、倒角、切端面等切削加工工序和清洗、檢查等輔助工序，最后成品出線 1.1.1自動線的主要技術數(shù)據(jù) 機床臺數(shù) 15臺 加工工位數(shù) 25個 檢查工位數(shù) 2個 動力部件數(shù) 24個 主軸總數(shù) 220根 液壓油箱數(shù) 8個 電動機數(shù)量 46個 電動機總功率 220kw 外形尺寸（長×寬×高） 35000×5000×1800毫米 生產率 負荷率為100%時，18件/小時 1.1.2自動線的配置型式 自動線為直線通過式配置方案。全線由銑削、兩端面銑鉆、兩側面銑鉆及頂?shù)酌婕庸に膫€工段組成，各段間有轉位設備，以便完成對工件六個面的機械加工。自動線采用了通用的的液壓自驅式動力頭、銑頭及其配套部件，通用化程度很高。 圖1.1所示為自動線的外觀圖 自動線首端裝料工位設有自動上料機構。自動線末端有清洗設備，以便對自動線加工出來的氣缸頭進行清洗。自動線上采用了自動排屑。在銑削工段采用刮板排屑，由自動線首端向中間排送。三、四段采用皮帶排屑，由自動線末端向中間排送。兩者使切屑集中于中間地溝中，由傾斜式提升刮斗送入儲屑箱中。 圖1.1 機床自動線外觀圖 1.1.3自動線的工序安排 氣缸蓋加工特點是：工件有七個面需要加工，其中一個為傾斜面。工件加工精度要求為：精加工的孔為2級精度，光潔度▽6，平面加工要求達到光潔度▽4和▽5.加工時對精鉸孔及攻絲分別采用煤油和機油潤滑。 第一工段由5臺機床組成，機床C1、C2同時加工兩個氣缸蓋，完成氣缸蓋底面，頂面的粗銑，半精銑，機床C3、C4為精銑氣缸蓋頂面、底面，機床C5擴、鉸定位銷孔，為下三個工段的定位基準。 第二工段由2臺機床組成，完成氣缸蓋端面的銑削以及擴孔、倒角、鉸孔等工序。其中C7同時加工兩個氣缸蓋。 第三工段由3臺機床組成，完成氣缸蓋側面的銑削、鉆孔、倒角及攻絲等工序。其中機床C9、C10同時加工兩個氣缸蓋。 第四工段由5臺機床組成，其中機床C11~C14同時加工兩個氣缸蓋，機床C15加工一個氣缸蓋。完成頂面、底面及斜面上的鉆孔、倒角、擴孔、锪孔、銑半圓孔、鉸孔及攻絲等工序。 加工氣門導管孔及燃燒室孔時采用了裝配式復合刀具，銑半圓孔采用的是帶斷刃的擴孔鉆。自動線采用了強制換刀方案，在兩班工作的情況下，每周更換一次刀具，但其中精銑刀有時需要提前更換。如圖1.2，圖1.3為氣缸蓋加工工序圖 圖1.2 氣缸蓋加工工序圖 圖1.3 氣缸蓋加工工序圖 1.1.4自動線的工作循環(huán) 自動線具有自動的、半自動的及調整的工作循環(huán)。 自動工作循環(huán)是用于全線自動工作，即全線各工位都裝滿工件，裝料工位自動上料機構的料倉內有工件，自動線各部件的動作按“自動線的循環(huán)周期表”所規(guī)定的程序自動工作。 自動線第一段上沒有單獨的工件輸送帶傳動裝置，工件的運送是由各機床的銑頭快退動作來完成的。其他三段都有自己的獨立工件輸送帶及傳動機構。 自動線工作時，首先在自動裝料機構料倉中裝滿工件，然后起動自動線第四工段的輸送帶向前，當輸送帶行程終了，一方面起動本工段機床按規(guī)定工作循環(huán)進行切削，另一方面發(fā)信號給第三段末尾的鼓輪轉動。隨即第三段開始工作，第三段輸送帶向前，它的行程終了，一方面起動本工段機床進行工作，另一方面則發(fā)信號給第二工段尾部的轉位臺轉動。當其返回到原位時，第二段的輸送帶向前，至終點起動本工段機床工作，同時發(fā)信號給第一段末尾雙向回轉的復合轉位鼓輪，使之返回原位后，第一工段的四臺機床的銑頭都同時快速退回，將工件送到各加工工位。當各機床夾具發(fā)出工件的定位夾緊信號后，銑頭即開始工作進給進行銑削，加工定位銷孔的機床進行擴、鉸定位銷孔。當銑頭快退運送工件的同時，將裝料工位鼓輪中的工件拉走，這個鼓輪反轉回原位，自動裝料機構的推上一個工件，為下一循環(huán)做好準備。以后自動線的循環(huán)是全自動地進行。 1.1.5自動線的機床夾具 自動線的機床夾具基本分兩種類型；第一類是加工孔用的典型框形通過式夾具，工件在夾具上用其底面及兩個定位銷孔定位，用液壓油泵夾緊，二、三段夾具是油缸直接夾緊，第四段夾具是油缸-楔形自鎖夾緊方式。第二類是銑削用夾具。 工件1在夾具上以毛面定位，用自動張開式鉤形壓板2進行壓緊。為了使工件在夾具上可靠地定位，雖然是毛基面仍須采用四點支撐，不宜采用三點定位，否則由于四個鉤型壓板的不同步動作，會引起定位不準。定位支撐板應設在無孔的平面處，因為鑄孔有毛刺，破壞定位精度。夾具的動作為；當銑頭將工件拉進夾具后，兩個油缸5的活塞桿推動杠桿6向右移動，四個鉤型壓板2在向右移動時在斜塊3的作用下伸進氣缸頭的鑄造窗口，繼之夾緊工件。松開時，油缸5的活塞桿和杠桿6向左移動，鉤型壓板2在向左移動時在斜塊4的作用下自動張開。夾具鉤型壓板的合攏與張開，由擋鐵7控制限位開關，實現(xiàn)嚴密的互鎖。 1.2第四工段（C11~C13）的工藝要求 1.2.1本段加工工藝內容 第四工段所要完成的全部工藝內容是孔的鉆、擴、锪、鉸、攻、鏜、倒角?，F(xiàn)將所有孔的工藝內容列表1.1如下： 表1.1 第四工段工藝內容 C11 C12 C13 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 5~8 鉆Φ25.3 鉆 倒0.5×45° 9~16 鉆Φ17.2、倒0.5×45° 鉆Φ22.5 倒0.5×45° 17~18 鉆Φ17.2、倒0.5×45° 鉆Φ22.5 锪、倒0.5×45° 19~20 鉆Φ17.5 鏜Φ52.5 锪Φ21 21~22 鉆Φ17.5 23~30 銑Φ12 31~33 鉆Φ9.8、倒 34~37 鉆Φ18 倒 擴Φ18 38~39 擴Φ9.6 鉆 鉆Φ33.5 锪Φ35 41,43 鉆Φ10.2、倒 44~47 鉆 48 鉆Φ10 鉆Φ9.9 鉆Φ9.8 鉆Φ9.7 倒 如圖1.4為機床C11加工示意圖 圖1.5為機床C12加工示意圖 圖1.6為機床C13加工示意圖 圖1.4 機床C11加工示意圖 圖1.5 機床C12加工示意圖 圖1.6 機床C13加工示意圖 1.2.2本工段的工作循環(huán) 在自動裝料機構料倉中裝滿工件，然后起動自動線第四工段的輸送帶向前,用時0.03min輸送帶行程終了, 發(fā)信號給第三段末尾的鼓輪轉動,同時C11~C15機床夾具定位操作（0.02min）和夾緊操作（0.06min），之后機床動力頭快速進給（0.08min）,開始加工（2.71min）, 加工過程中輸送帶返回（0.03min）加工結束死擋鐵工作（0.04min）,動力頭快退（0.08min）,之后機床夾具拔銷，松開（0.06min），之后開始下一輪循環(huán)，本工段工作循環(huán)為全自動循環(huán)。如圖1.7為本工段工作循環(huán)流程圖 第三段末尾的鼓輪返回 圖1.7 第四工段工作循環(huán)流程圖 輸送帶返回0.03min 鼓輪轉位 拔銷，松開0.06min 動力頭快退0.08min 死擋鐵工作0.04min 動力頭快速進給0.08min 開始加工2.71min 夾具夾緊操0.06min 夾具定位操0.02min 輸送帶向前0.03min 自動線起動  如圖1.8為01型自動線工作循環(huán)周期表 圖1.8 01型自動線工作循環(huán)周期表 1.2.3機床的選用 組合機床（transfer and unit machine）組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。 根據(jù)機床的配置形式的不同，可將組合機床分為單工位組合機床和雙工位組合機床。 根據(jù)零件的加工示意圖： C11~C13為臥式雙面雙工位組合鉆床 1.2.4夾具 根據(jù)自動線的配置形式，其夾具有兩種類型，即固定夾具和隨行夾具。 1． 固定夾具 自動線每臺機床，以及一些檢測、測量裝置上都設有固定夾具，他們用于完成工件的導引、定位、支承、夾壓以及刀具的導向。雖然這些固定夾具的功能與單個組合機床的夾具類似，但結構與組合機床的夾具相比，有顯著的不同，其主要特點是； 1） 通用型。要求工件從機床固定夾具一端進入，加工完由另一端拉出。 2） 夾具的定位夾緊機構都是自動的。因此，工件的定位基準的=和夾壓部件的選擇必須使定位夾緊動作是簡單運動，并需要有定位夾緊正確性的檢查信號。目前在自動線上普遍采用間接的檢查方法，就是不自動檢查工件位置的正確性，而是檢查定位銷是否插入的方法（采用電氣限位開關）但由于工件輸送不準確會造成定位銷不能順利插入，以至把工件抬起，雖然這時發(fā)出定位銷插入的信號，而工件實際沒有定位，因此，自動線固定夾具沒有防止工件抬起的機構。 3） 切屑的排除必須方便 4） 輸送帶支承滾子的安裝 5） 保證工件輸送的可靠性 2． 隨行夾具 自動線隨行夾具除了完成對工件的定位、夾緊和夾壓外，還帶著工件沿自動線運送，以便通過自動線各臺機床，完成工件全部工序的加工。隨行夾具主要用于那些適用于采用組合機床自動線加工，但無良好輸送和定位基面的工件，以便將這些畸形工件先裝與基面規(guī)整的隨行夾具上，然后再通過自動線。對一些金屬工件，雖然有良好的輸送基面，但為了保護基面避免劃傷，有時也采用隨行夾具。隨行夾具的設計應注意下列問題； 1） 工件的裝卸和定位夾壓 2） 隨行夾具在自動線機床夾具上的問題 目前在隨行夾具上常用的夾壓方式有三種： a) 夾壓在隨行夾具的底板上 b) 從上方夾在工件上或隨行夾具的某些機構上 c) 由下往上夾緊 第四工段所用夾具即為固定夾具。 由于本工段為孔加工，故夾具全部選用框形通過式夾具，工件在夾具上用其底面及兩個定位銷控定位，采用一面兩孔定住，夾緊方式是油缸-楔鐵自鎖式夾緊。如圖1.9所示 圖1.9 已側面定位加工氣缸蓋自動線機床夾具 1.2.5刀具 根據(jù)本段加工工藝內容，選擇刀具： 1. 鉆頭 這是組合機床用得最多的刀具。選用高速鋼制造的標準麻花鉆。在特殊情況下，也設計專用的鉆頭，如加工深孔的長桿麻花鉆、硬質合金直槽鉆頭等 2. 擴孔鉆 為了保證位置精度，在組合機床上完成擴孔工序時都采用導向，所以除了少數(shù)配套擴孔鉆可用標準擴孔鉆外，大部分采用組合機床通用或專用的擴孔鉆。加工鑄鐵選用硬質合金擴孔鉆。 3. 鏜刀 由于鏜刀的制造、刃磨和在鏜桿上的調整都比較方便，所以組合機床在加工H6~H9級Φ15mm以上的孔及孔隙時，常采用鏜刀 精鏜鑄鐵時，鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為：主偏角κr=45°~50°、副偏角κr′=5°~10°、前角γo=0°~5°、主后角αo=8°~12°、 副后角α1=8°、刃傾角λs=0°~3°，刀尖圓弧半徑Rε=1.5~2mm，采用這樣的幾何參數(shù)，在系統(tǒng)剛性較好時，耐用度較高：在系統(tǒng)剛性不足時，應作適當修正，增大主偏角κr=75°~95°，刀尖圓弧半徑減小到Rε=0.5mm。  2.液壓部分 由于液壓傳動具有結構緊湊，控制方便，易于自動化等優(yōu)點，在自動線中得到了廣泛的應用。主要用來實現(xiàn)機床的進給運動，工件的定位和夾緊，工件（或隨行夾具）的自動輸送，轉位，回轉，升降以及切屑的自動排除等。 自動線液壓系統(tǒng)設計的依據(jù)是自動線工作周期表以及自動線對液壓系統(tǒng)的各種特殊要求，自動線的液壓傳動裝置應滿足下述要求： 1. 保證自動線的循環(huán)時間和正常的工作順序。 2. 所設計的液壓系統(tǒng)應合理，采用的泵和元件應最少，電力消耗少，油溫在允許的溫度以內 3. 液壓傳動裝置應能實現(xiàn)自動循環(huán)和單獨調整。 4. 便于安裝、維修、占地面積小。 自動線的進給液壓傳動裝置的形式可以采用集中配置式也可以采用分散配置式。集中配置，就是用一個大型的液壓站控制整個自動線或一個工段的進給動力部件。集中配置的優(yōu)點是操作方便，占地面積小。分散配置，就是每臺機床配備有自己的液壓傳動裝置。分散配置的優(yōu)點是系統(tǒng)比較簡單，使用、維修方便。工件的自動輸送，轉位，回轉，以及定位、夾緊等輔助裝置大的采用集中配置式。 本人承擔部分的液壓回路主要有自驅式液壓動力頭的進給液壓系統(tǒng)，定位、夾緊液壓系統(tǒng)及工件輸送帶液壓系統(tǒng)。 2.1自驅式液壓動力頭進給系統(tǒng) UX01線采用的是YT40型自驅式液壓動力頭。本身帶有油箱、油泵、液壓控制裝置，能用自己的動力源實現(xiàn)進給運動。于這種動力頭配套的是YT5249型液壓控制板和E13ZC100-20型柱塞變量泵，在本系統(tǒng)中改為雙聯(lián)定量泵。其動作循環(huán)是： 在C11，C12,C13機床的動力頭需實現(xiàn)的工作循環(huán)是： 快進→工進→死擋鐵停留→快退 （1） 快進（電磁閥YA1打開） 主電路 泵排出的油→液動換向閥4→油缸無活塞桿腔 →行程閥19→油缸無活塞桿腔 動力頭向前快速運動。 （2） 工進 當動力頭向前運動，行程閥19上的換向杠桿碰到進給液壓擋鐵后，壓下行程閥，整個系統(tǒng)轉為工進狀態(tài)（此時，電磁換向閥和液動換向閥仍處于和快進時相同的狀態(tài)） 此時的油路是 泵排出的油→液動換向閥4→油缸無活塞桿腔 →行程閥4→封閉 （3） 死擋鐵停留 當動力頭進至終點后，動力頭油缸撞上死擋鐵，這時油進入油缸無活塞桿腔，而有活塞桿腔不再排油，使得油泵排出的由壓力迅速升高，打開壓力繼電器，使電磁換向閥的電磁鐵通電。 （4） 快退 當電磁鐵YA2通電（這時YA1斷電）時，系統(tǒng)轉換為快退狀態(tài)，油路中的狀況是： 主油路 泵排出的油→液動換向閥4→單向閥17→油缸有活塞桿腔 液壓元件的選擇： 除了雙聯(lián)定量葉片泵外，還用到了E350H-25彈簧復位型電磁換向閥，液動換向閥，ELB型節(jié)流閥，先導控制型溢流閥，行程閥等。 2.2定位夾緊液壓系統(tǒng) 一般定位、夾緊裝置均要求先定位，后夾緊。因為未定好位就加緊就不可能保證加工精度并損壞定位裝置。因此，液壓系統(tǒng)應保證定位、夾緊的順序性。在加工過程中應保證工件不能移動，以免損壞刀具或破壞工件，因此，應保證有足夠的夾緊力；但對于一些易變形的工件，又要求夾緊力不要過大，否則就會影響加工質量，所以，夾緊力應調節(jié)適當。 本段選用變壓泵控制的定位、夾緊系統(tǒng)。 工作過程 （1） 定位動作（電磁鐵YA1通電） 高壓閥→單向閥8→電磁換向閥3→定位油缸的無活塞桿腔 回油路線 定位油箱有活塞桿腔→電磁換向閥3→油箱 （2） 夾緊動作 定好位后，系統(tǒng)中的壓力升高，順序閥4打開，壓力油經(jīng)順序閥4流向夾緊油箱的無活塞桿腔。 回油路線： 夾緊油箱有活塞桿腔→電磁換向閥3→油箱 （3） 拔銷、松開動作（電磁鐵YA2通電） 夾緊動作完成之后，系統(tǒng)的壓力升高，當壓力升至壓力繼電器6的調節(jié)值時，壓力繼電器6工作，發(fā)出夾緊完畢信號，動力部件開始動作。 當切削完畢動力部件退回原位碰上原位行程開關后，電磁鐵YA1斷電、YA2通電，換向閥3換向，拔銷、松開兩個動作同時進行。 壓力油的流動路線為： 高壓泵→單向閥8→電磁換向閥3→定位油缸有活塞桿腔 →夾緊油缸有活塞桿腔 回油路線為： 定位油缸前腔→電磁換向閥3→油箱 夾緊油缸前腔→單向閥7→電磁換向閥3→油箱 當定位油箱和夾緊油箱都退回終點位置后，系統(tǒng)中的壓力升高。當壓力達到壓力繼電器5的調節(jié)值時，壓力繼電器5發(fā)出拔銷、松開完畢的信號，這時，便可以其他的工序。 元件的選擇： 1. 油泵：本液壓系統(tǒng)采用定量葉片泵，高壓泵油量不能太大。 2. 壓力閥：夾緊壓力為30公斤/cm2,，順序閥選用先導型，壓力調至15公斤/cm2。 3. 壓力繼電器選DP63A型。 4. 換向閥選用E250T-25型彈簧復位電磁換向閥。 2.3自動線工件輸送帶液壓系統(tǒng) （1） 向前輸送工件 系統(tǒng)的工作過程是：當輸送帶向前輸送工件時，電磁鐵YA1和YA3通電。此時，壓力油的流動路線為： 兩個油泵排出的油→單向閥15→液動換向閥5→行程節(jié)流閥8→油缸無活塞桿腔 回油路線為： 油缸有活塞桿腔→液動換向閥5→油箱 當工件輸送到接近新工位時，液壓擋鐵壓下行程節(jié)流閥8的滑閥，開始節(jié)流，實現(xiàn)節(jié)流緩沖。 當工件達到新工位時，壓力繼電器16發(fā)出信號，與輸送帶到位時碰上的行程開關重合，表明開始別的工序 （2） 輸送帶返回 當輸送帶返回時，電磁鐵YA2和YA3通電。油路為： 油泵排出的油→單向閥15→液動換向閥5→油缸有活塞桿腔 回油路線： 無活塞桿腔→單向閥11→液動換向閥5→油箱 當輸送帶退回至原位后，碰上原位行程開關，電磁YA2和YA3斷電，使溢流閥卸荷。 元件的選擇： 1. 油泵：選擇定量葉片泵 2. 溢流閥：需要壓力為30公斤力/cm2，用先導控制型。 3. 行程節(jié)流閥：其結構如圖2.1 圖2.1 行程節(jié)流閥 3.本人承擔部分的繼電器邏輯線路的設計 3.1本工段自動線的互鎖 自動線中各動力部件的運動，都是互相聯(lián)系的，這些動力部件通過電氣控制總按照周期表規(guī)定的順序嚴格地進行工作。我們將各動力部件相互間的制約關系成為互鎖。如傳送帶向前時，帶上的工件可能將動力頭上的刀具碰斷。若夾具不拔銷松開，則輸送帶就無法將工件運送到加工工位。 1. 第四段輸送帶向前，即自動線開始工作，必須滿足以下條件： （1） 夾具處于拔銷松開狀態(tài)。 （2） 各運動部件在原處 （3） 卸料工位無工件。 （4） 輸送帶原位。 加工完成K3(+) 輸送帶原位ST2(+) （5） 加工完成信號 裝料機構有工位ST1(+) 卸料工位無工件ST3(+) 各運動部件原位K1（+） 拔銷松開K2(+) + + + + + 輸送帶向前 → 2. 定位夾緊。輸送帶到達終點，發(fā)出定位夾緊信號 輸送帶前進至終點ST4+KP1 → 定位夾緊 3. 動力頭向前。應在定位夾緊之后 定位夾緊 K9(+) → 動力頭向前 4. 輸送帶返回 鼓輪轉位 K47(+) → 輸送帶返回 5. 拔銷松開 必須滿足的條件： （1） 各運動部件在原位 （2） 輸送帶原位 （3） 動力頭加工完成信號 動力頭加工完成信號K3(+) 輸送帶原位 ST2(+) 各運動部件在原位K1(+) + + → 拔銷松開 3.2本工段繼電器邏輯圖的繪制 根據(jù)本人負責部分所進行的工藝內容和上述互鎖關系的分析，首先繪制本工段的工作循環(huán)圖（圖4.1）和工作狀態(tài)表（表4.1）。通過工作循環(huán)表可以清楚地反映出本工段機床的工作循環(huán)過程。   1ST1,1ST2 2ST1,2ST2 3ST1,3ST2 ST1 ST2 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 YA1 YA2 YA3 YA4-YA9 YA10-YA15 YA16-YA21 YA22-YA27 KP1 KP2-KP7 KP8-KP13 KP14-KP19 動力頭原位 (+) — — 拔銷松開 (+) — — — — — — — + — — + 加工完成 + (+) 裝料機構有工件 卸料機構無工件 + (+) 輸送帶原位 (+) — — — — — — — — — — — 輸送帶向前 (+) — + — — (+) + + — — — — (+) + — — (+) 輸送帶返回 + — — — (+) — + + (+) (+) — — — (+) — + 定位夾緊 (+) — (+) — — (+) — — — + (+) — — (+) + — — 動力頭向前 — (+) — — + — — (+) (+) + — — — (+) + — 動力頭返回 + (+) — — — — (+) — + — — (+) — — 表3.1 本人承擔部分工作狀態(tài) 3.3繼電器邏輯圖分析 自動線可以實現(xiàn)自動、半自動與調整工作循環(huán)。當QC打到中間位置時為自動工作循環(huán)。 按自動線起動按鈕SB1，此時由于各動力頭在原位（K1閉合），夾具拔銷松開（K2閉合），并卸料工位無工件（ST3閉合）。裝料工位有工件（ST1閉合）。故K7接電，發(fā)出輸送帶向前主令信號。電磁鐵YA1、YA2接電，使輸送帶向前。到終點壓下ST4，同時KP1接電，接通K8，發(fā)出定位夾緊指令。YA4~YA9接電，使夾具定位夾緊。定位夾緊后KP2-KP7閉合接通K9，并ST1,KT1閉合，接通K10，發(fā)出動力頭向前指令。 各動力頭接受了向前指令后，按各自的工作循環(huán)進行加工。加工完成后接通K29，發(fā)出夾具拔銷松開主令信號。至此工作循環(huán)結束。在沒有發(fā)出預停信號時，K4接通，再次發(fā)出輸送帶向前指令，重復上述過程。 當QC處于左邊位置時，自動線處于“半自動”循環(huán)狀態(tài)。沒一工作循環(huán)結束后均需按自動線起動按鈕SB1，發(fā)出輸送帶向前主令信號，重復上述過程。按下SB3，進行調整工作循環(huán)。按下相應按鈕對各部件進行單獨調整。 整條自動線的循環(huán)周期為3.11分，如果出現(xiàn)故障而超過3.11分，則由時間繼電器KT3發(fā)出預停信號。  4.PLC控制系統(tǒng)軟硬件設計與分析 4.1plc介紹 可編程程序控制器（plc）是近一二十年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它可以取代系統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)等功能，大型高級plc還能像微型計算機那樣進行文字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬易調節(jié)以及聯(lián)網(wǎng)通信等。 Plc控制具有通用性強、可靠性強、指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場連接安裝方便等一系列優(yōu)點，已廣泛應用于冶金、采礦、建材、石油、化工、機械制造、汽車等工業(yè)，在自動化領域，可編程控制器（plc）與數(shù)控機床、工業(yè)機器人并稱加工業(yè)自動化的三大支柱。 4.2選擇plc機類型 可編程控制器產品品種繁多，其結構形式分為整體箱式和模塊組合式兩種。 整箱式plc機是把各組合部分安裝在少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝配在一個殼體內形成一個整體。這種plc結構簡單，節(jié)省材料，體積小，通常為小型plc或抵擋plc。其I/O點數(shù)固定切較少，使用不是很靈活，可在增加一個只含輸入輸出部分的擴展箱來擴展點數(shù)。與之相應，含有cup主板的部分稱為主機箱。主機箱與擴展箱之間由信號電纜相連。 模塊式plc是把plc劃分為相對獨立的幾部分制成標準尺寸的模塊，主要有cup模塊（包括儲存器）。輸入模塊，輸出模塊，電源模塊等幾種類型的模塊，然后把各模塊組裝到一個機架內構成一個plc系統(tǒng)。這種結構形式可根據(jù)使用需要方便靈活的組合，對現(xiàn)場的應變能力強，同時還方便維修。 三菱公司是日本生產PLC的主要廠家之一，先后推出的小型、超小型PLC有F、F1、F2、FX1、FX2、FX2C、FX2N等系列。其中F系列已停產，取而代之的是FX2N系列機型，它屬于高性能疊裝式機型，是三菱公司的典型產品。 FX2N系列PLC的主機成為基本單元，包括CPU、存儲器、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。為主機備有擴展其輸入輸出的擴展單元、擴展模塊及特殊功能模塊單元。擴展單元是用于增加I/O點數(shù)的裝置，內部設有電源。擴展模塊用于增加I/O點數(shù)及改變I/O比例，內部無電源，由基本單元或擴展單元供電。擴展單元及擴展模塊無CUP，必須和基本單元一起使用。特殊功能模塊單元是一些專門用途的裝置，如溫度控制模塊、高速計數(shù)器模塊、位置控制模塊、模擬量擴展模塊、計算機通信模塊等。 基本單元包括內部電源、輸入輸出接口、CPU及存儲器。基本單元共十六種，如表4.1所示 表4.1 基本單元一覽表 輸入 輸出 總點數(shù) 輸入 點數(shù) 輸出 點數(shù) FX2N系列 交流電源，直流輸入 繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出 16 8 8 FX2N-16MR-001 - FX2N-16MT-001 32 16 16 FX2N-32MR-001 FX2N-32MS-001 FX2N-32MT-001 48 24 24 FX2N-48MR-001 FX2N-48MS-001 FX2N-48MT-001 64 32 32 FX2N-64MR-001 FX2N-64MS-001 FX2N-64MT-001 80 40 40 FX2N-80MR-001 FX2N-80MS-001 FX2N-80MT-001 128 64 64 FX2N-128MR-001 - FX2N-128MT-001 FX2N系列PLC除了基本單元與擴展單元外。還有可供選擇的特殊功能擴展模塊。擴展單元如表4.2所示  表4.2 擴展單元一覽表 總點數(shù) 輸入 點數(shù) 輸出 點數(shù) 繼電器 輸出 輸入 晶體管輸出 晶閘管輸出 輸入 信號 電壓 8(16) 4(8) 4(8) FX0N-8ER - - DC24V 8 8 0 - FX0N-8EX - - DC24V 8 0 8 FX0N-8EYR - FX0X-8EYT - - 16 16 0 - FX0N-16EX - - DC24V 16 0 16 FX0N-16EYR - FX0X-16EYT - - 16 16 0 - FX2N-16EX - - DC24V 16 0 16 FX2N-16EYR - FX2N-16EYT FX2N-16EYS - 由本人承擔的部分輸入點數(shù)為64，輸出點數(shù)為81所以可以選用FX2N-128MR-001，擴展單元選擇一個FX2N-16EYR 4.2輸入/輸出地址表 根據(jù)繼電器邏輯圖以及工作循環(huán)表，可確定輸入元件，對應的PLC I/O地址表4.3，表4.4，軟元件地址表4.5 表4.3 入口地址表 元件 代號 入口地址 功能 起動按鈕 SB1 X0 自動線起動 起動按鈕 SB2 X1 自動線預停 起動按鈕 SB3 X2 自動線預停結束 起動按鈕 SB4 X3 動力頭1向前 起動按鈕 SB5 X4 動力頭2向前 起動按鈕 SB6 X5 動力頭3向前 起動按鈕 SB7 X6 動力頭4向前 起動按鈕 SB8 X7 動力頭5向前 起動按鈕 SB9 X8 動力頭6向前 起動按鈕 SB10 X9 夾具體松開自保 起動按鈕 SB11 X10 電動機起動 起動按鈕 SB12 X11 結束拔銷松開主令 起動按鈕 SB13 X12 刀具計數(shù)器清零 起動按鈕 SB14 X13 刀具計數(shù)器清零 起動按鈕 SB15 X14 C11Ⅰ 工位定位夾緊 起動按鈕 SB16 X15 C11Ⅱ工位定位夾緊 起動按鈕 SB17 X16 C12Ⅰ 工位定位夾緊 起動按鈕 SB18 X17 C12Ⅱ工位定位夾緊 起動按鈕 SB19 X18 C13Ⅰ 工位定位夾緊 起動按鈕 SB20 X19 C13Ⅱ工位定位夾緊 起動按鈕 SB21 X20 自動線總停 行程開關 1ST1 X21 動力頭1原位 行程開關 1ST2 X22 動力頭2原位 行程開關 2ST1 X23 動力頭3原位 行程開關 2ST2 X24 動力頭4原位 行程開關 3ST1 X25 動力頭5原位 行程開關 3ST2 X26 動力頭6原位 行程開關 ST1 X27 裝料機構有工件 行程開關 ST2 X28 輸送帶向前 行程開關 ST3 X29 卸料工位無工件 行程開關 ST4 X30 輸送帶終點 行程開關 1ST3 X31 夾具1內有工件 行程開關 1ST4 X32 夾具2內有工件 行程開關 2ST3 X33 夾具3內有工件 行程開關 2ST4 X34 夾具4內有工件 行程開關 3ST3 X35 夾具5內有工件 行程開關 3ST4 X36 夾具6內有工件 壓力繼電器 KP1 X37 輸送帶終點 壓力繼電器 KP2 X38 夾具1定位夾緊 壓力繼電器 KP3 X39 夾具2定位夾緊 壓力繼電器 KP4 X40 夾具3定位夾緊 壓力繼電器 KP5 X41 夾具4定位夾緊 壓力繼電器 KP6 X42 夾具5定位夾緊 壓力繼電器 KP7 X43 夾具6定位夾緊 壓力繼電器 KP8 X44 動力頭1加工完成 壓力繼電器 KP9 X45 動力頭2加工完成 壓力繼電器 KP10 X46 動力頭3加工完成 壓力繼電器 KP11 X47 動力頭4加工完成 壓力繼電器 KP12 X48 動力頭5加工完成 壓力繼電器 KP13 X49 動力頭6加工完成 壓力繼電器 KP14 X50 夾具體1拔銷松開 壓力繼電器 KP15 X51 夾具體2拔銷松開 壓力繼電器 KP16 X52 夾具體3拔銷松開 壓力繼電器 KP17 X53 夾具體4拔銷松開 壓力繼電器 KP18 X54 夾具體5拔銷松開 壓力繼電器 KP19 X55 夾具體6拔銷松開 轉換開關 QC X56 自動循環(huán) 轉換開關 QC X57 半自動循環(huán) 表4.4 出口地址表 元件 代號 地址 功能 電磁鐵 YA1 Y0 輸送帶向前 電磁鐵 YA2 Y1 輸送帶向前（返回） 電磁鐵 YA3 Y2 輸送帶返回 電磁鐵 YA4 Y3 C11Ⅰ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA5 Y4 C11Ⅱ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA6 Y5 C12Ⅰ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA7 Y6 C12Ⅱ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA8 Y7 C13Ⅰ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA9 Y8 C13Ⅱ 工位定位夾緊 電磁鐵 YA10 Y9 C11左動力頭向前 電磁鐵 YA11 Y10 C11右動力頭向前 電磁鐵 YA12 Y11 C12左動力頭向前 電磁鐵 YA13 Y12 C12右動力頭向前 電磁鐵 YA14 Y13 C13左動力頭向前 電磁鐵 YA15 Y14 C13右動力頭向前 電磁鐵 YA16 Y15 C11左動力頭返回 電磁鐵 YA17 Y16 C11右動力頭返回 電磁鐵 YA18 Y17 C12左動力頭返回 電磁鐵 YA19 Y18 C13右動力頭返回 電磁鐵 YA20 Y19 C13左動力頭返回 電磁鐵 YA21 Y20 C13右動力頭返回 電磁鐵 YA22 Y21 C11Ⅰ 工位夾具拔銷松開 電磁鐵 YA23 Y22 C11Ⅱ 工位夾具拔銷松開 電磁鐵 YA24 Y23 C12Ⅰ 工位夾具拔銷松開 電磁鐵 YA25 Y24 C12Ⅱ 工位夾具拔銷松開 電磁鐵 YA26 Y25 C13Ⅰ 工位夾具拔銷松開 電磁鐵 YA27 Y26 C13Ⅱ 工位夾具拔銷松開 信號燈 HL1 Y27 輸送帶向前 信號燈 HL2 Y28 定位夾緊開始 信號燈 HL3 Y29 動力頭開始向前 信號燈 HL4 Y30 動力頭原位 信號燈 HL5 Y31 拔銷松開 信號燈 HL6 Y32 第一組刀具換刀 信號燈 HL7 Y33 第二組刀具換刀 信號燈 HL8 Y34 第Ⅰ 工步失調指示燈 信號燈 HL9 Y35 第Ⅱ 工步失調指示燈 信號燈 HL10 Y36 C11Ⅰ 工位失壓指示燈 信號燈 HL11 Y37 C11Ⅱ 工位失壓指示燈 信號燈 HL12 Y38 C12Ⅰ 工位失壓指示燈 信號燈 HL13 Y39 C12Ⅱ 工位失壓指示燈 信號燈 HL14 Y40 C13Ⅰ 工位失壓指示燈 信號燈 HL15 Y41 C13Ⅱ 工位失壓指示燈 接觸器 KM1 Y42 輸送帶電機起動/工作 接觸器 KM2 Y43 輸送帶電機工作 接觸器 KM3 Y44 輸送帶電機起動 接觸器 KM4 Y45 動力頭1電機起動/工作 接觸器 KM5 Y46 動力頭1電機工作 接觸器 KM6 Y47 動力頭1電機起動 接觸器 KM7 Y48 動力頭2電機起動/工作 接觸器 KM8 Y49 動力頭2電機工作 接觸器 KM9 Y50 動力頭2電機起動 接觸器 KM10 Y51 動力頭3電機起動/工作 接觸器 KM11 Y52 動力頭3電機工作 接觸器 KM12 Y53 動力頭3電機起動 接觸器 KM13 Y54 動力頭4電機起動/工作 接觸器 KM14 Y55 動力頭4電機工作 接觸器 KM15 Y56 動力頭4電機起動 接觸器 KM16 Y57 動力頭5電機起動/工作 接觸器 KM17 Y58 動力頭5電機工作 接觸器 KM18 Y59 動力頭5電機起動 接觸器 KM19 Y60 動力頭6電機起動/工作 接觸器 KM20 Y61 動力頭6電機工作 接觸器 KM21 Y62 動力頭6電機起動 接觸器 KM22 Y63 C11夾緊電機起動/工作 接觸器 KM23 Y64 C11夾緊電機工作 接觸器 KM24 Y65 C11夾緊電機起動 接觸器 KM25 Y66 C12夾緊電機起動/工作 接觸器 KM26 Y67 C12夾緊電機工作 接觸器 KM27 Y68 C12夾緊電機起動 接觸器 KM28 Y69 C13夾緊電機起動/工作 接觸器 KM29 Y70 C13夾緊電機工作 接觸器 KM30 Y71 C13夾緊電機起動 接觸器 KM31 Y72 潤滑泵電機工作 蜂鳴器 131 Y73 換刀報警 蜂鳴器 132 Y74 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 133 Y75 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 134 Y76 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 135 Y77 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 136 Y78 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 137 Y79 鉆頭折斷報警 蜂鳴器 138 Y80 節(jié)拍失調報警 表4.5 軟元件地址表 元件 代號 地址 功能 中間繼電器 K1 M0 動力頭原位 中間繼電器 K2 M1 拔銷松開 中間繼電器 K3 M2 6個動力頭全部加工完成 中間繼電器 K4 M3 自動線起動 中間繼電器 K5 M4 自動線開始工作 中間繼電器 K6 M5 自動線預停 中間繼電器 K7 M6 輸送帶向前自保 中間繼電器 K8 M7 定位夾緊自保 中間繼電器 K9 M8 6個夾具全部夾緊 中間繼電器 K10 M9 動力頭向前自保 中間繼電器 K11 M10 動力頭1向前自保 中間繼電器 K12 M11 鉛頭折斷 中間繼電器 K13 M12 動力頭2向前自保 中間繼電器 K14 M13 鉛頭折斷 中間繼電器 K15 M14 動力頭3向前自保 中間繼電器 K16 M15 鉛頭折斷 中間繼電器 K17 M16 動力頭4向前自保 中間繼電器 K18 M17 鉛頭折斷 中間繼電器 K19 M18 動力頭5向前自保 中間繼電器 K20 M19 鉛頭折斷 中間繼電器 K21 M20 動力頭6向前自保 中間繼電器 K22 M21 鉛頭折斷 中間繼電器 K23 M22 動力頭1退回自保 中間繼電器 K24 M23 動力頭2退回自保 中間繼電器 K25 M24 動力頭3退回自保 中間繼電器 K26 M25 動力頭4退回自保 中