凡尔座圈专用机床PLC控制系统设计.doc

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1、目 录1 引言12 PLC及凡尔座圈专用机床PLC控制系统概述22.1 可编程控制器（PLC）简介22.1.1 PLC的工作原理及特点22.1.2 PLC运用领域42.2凡尔座圈专用机床控制系统概述42.2.1凡尔座专用机床简介42.2.2机床加工工艺52.2.3机床加工工作循环63 控制系统的硬件设计83.1 PLC控制系统的硬件设计要求83.2凡尔座圈专用机床PLC控制系统的硬件设计83.2.1控制系统的 I/O分配表及外部接线图103.2.2电磁阀动作顺序表84 控制系统的软件设计104.1 PLC软件设计要求114.2控制系统的整体工作循环图114.3系统系统的软件编程124.3.1凡

2、尔座圈专用机床各部件的梯形图及PLC控制程序12 调试.18结论.20 致 谢22参考文献22 附录.23凡尔座圈专用机床PLC控制系统设计摘要：可编程控制器( PLC) 是目前工业上最常用的自动控制装置，基于当代控制技术的数字化、网络化的发展方向，利用可编程控制器( PLC)实现对专用机床的控制，可以大大提高生产的效率。本课题在研究专用机床加工工艺和各部件动作特点的基础上，提出了PLC控制的硬件电路设计方案，采用顺序功能图法设计控制梯形图，经调试实现了控制系统的工艺流程。关键词：凡尔座圈、专用机床 、可编程控制器（PLC）1 引言PLC，英文全称是Programmable Logic Con

3、troller,也是我们耳熟能详的可编程控制器1。1969年，美国数字设备公司（DEC公司）研制出了第一台可编程控制器PDP-14,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器由此诞生。可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了从单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制和集散控制等各种任务的跨越2。大规模及超大规模集成电路的发展，以及微机化可编程控制器的惊人发展，使PLC在概念、设计、性价比等方面有了重大的突破。可编程控制器具有了高速计数、中断技术、PID控制等功能，同

4、时联网通信功能也得到了加强。所有这些技术层面的更新为PLC在更大范围和领域的利用奠定了扎实的基础。在现在大规模的加工制造行业中，PLC已不再局限于传统的制造领域，而是被广泛的应用到所有可能的行业中，包括油田、船舶、冶金、污水处理、轧钢行业、造纸行业等等3-4 。如今国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC控制。汽车行业的一汽、二汽，早在八十年代中后期就大力着手用可编程控制系统代替继电器控制系统。而我国大多数制造行业和企业的生产、加工装备也都是用机床加工完成5。但是，大量的机床加工仍采用传统的继电接触控制，不仅工作可靠性差，而且对环境适应能力低。同时这种旧的机床耗能高、效率低，用这种装备

5、加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高等问题，在国内外市场缺乏竞争力，直接影响到了一个企业的产品、市场、效益6-7。由于PLC具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。基于当代控制技术的数字化、网络化的发展方向，如果将可编程程序控制应用在现在的机床加工流程上就可以大大提高生产效率8-9。本课题就是要用PLC控制替代继电器控制，实现凡尔座圈专用机床的PLC控制系统设计。机床生产的整个流程是顺序控制，动作部件主要是尾架、前刀架、后刀架、卡盘，由 PLC实现系统的控制，分为硬件和软件两部分，主要设计方法是顺序流程图设计法。P

6、LC控制系统不仅可以实现专用机床自动工艺流程并能方便的改变工艺流程。将PLC控制系统运用于专用机床控制意义在于，在生产加工工艺变化时，不会造成机床的长期停机。特别是在产品更新换代，生产工艺改造时，不需要改动现有的生产设备及外部接线，只要在软件上修改相应的程序就能实现控制。2 PLC及凡尔座圈专用机床概述2.1 可编程控制器（PLC）简介2.1.1 PLC的工作原理及特点可编程控制器（PLC）是一种以计算机（微处理器）为核心的通用工业控制装置。它主要运用于恶劣工业环境中的机械或生产过程的自动化控制。目前它已经大量取代了传统的继电器控制方式，被广泛应用于工业生产的各个领域，成为实现工业自动化的一种

7、强有力工具。它的工作原理是建立在计算机工作原理上的，即是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。PLC是以循环扫描控制数字化的信息，实施逻辑性很强的通信控制。在系统硬件的支持和软件的控制下，PLC按固定的周期进行循环扫描，按用户程序中指令的顺序，一条一条地执行。在每个扫描周期内，PLC顺序地执行自诊断，初始化，执行用户程序，通信服务等任务。如图2.1所示，当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样，用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。第n个扫描周期用户程序执行输入采样输出刷新输入采

8、样第n+1个扫描周期输出刷新第（n-1）个扫描周期图2.1 PLC工作过程以上是一般的PLC的工作原理，但在现代比较先进的PLC中，输入映像刷新阶段，程序执行阶段和输出映像刷新阶段已经各自独立的工作，提高了PLC的执行效率。PLC的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞跃，与继电器、微机控制相比，PLC有它独特的优点：(1)可靠性高，抗干扰能力强。这也是PLC性能的一个重要体现。这个突出的优点使得PLC应用领域更加广泛。目前各生产厂商生产的PLC，其平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时。(2) 灵活，通用，I/O接口丰富。由于PLC产品均成系列化生产，多数采用模块式的硬件结构，使得组合

9、和扩展更加方便。(3)编程简单，使用方便。PLC的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，使得复杂的控制变得一目了然，使程序控制简易化，尤其是程序流程图的广泛使用，更能体现PLC方便使用的优点。(4)设计施工周期短，接线简单，维护工作量小。PLC有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能。同时PLC对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。(5)控制系统设计、安装、调试方便。PLC中含有大量相当于中间继电器、时间继电器、计数等的“软元件”。又用程序代替硬接线，安装接线工作量大大减少。(6)联网方便，便于系统集成。PLC除了基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合

10、特殊功能模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能。根据机床的控制要求，本设计采用以OMRON CPM1A-40CDR-A-V1为控制核心的可编程控制器。CPM1是OMRON的小型可编程控制器，它主要的功能主要包括以下几个方面：丰富的指令系统、模拟量的设定功能、输入时间常数设定功能、高速计数器功能、外部输入中断功能、间隔定时器中断功能、高速计数器功能、外部输入中断功能、间隔定时器中断功能、快速响应输入功能、脉冲输出功能、高性能的快闪内存、较强的通信功能。2.1.2 PLC运用领域(1)开关量的逻辑控制：它是PLC最基本的功能。所控制的逻辑可以是各种各样的，如时序的、组合的、计

11、数的、不计数的等等，控制的输入/输出点数可以不受限制，少则10点，几十点，多则成千上万点，并可以通过互联网来实现控制。(2)模拟量的闭环控制：PLC具有A/D、D/A转换及算术运算功能，因此可以实现模拟量控制，有的PLC还具有PID控制或模糊控制的功能。可以用于闭环位置控制、速度控制和过程控制。(3)数字量的智能控制：利用PLC能接收和输出高速脉冲的功能，再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、功放、步进电机），就能实现数字量的智能控制。较高级的PLC还专门开发了位控单元模块、运动单元模块等，可实现曲线插补。新开发的运动单元还能识别数控技术的编程语言，为PLC进行数字量

12、的智能控制提供了方便。(4)数字采集与监控：PLC实现控制时，可把现场的数据实时显示或采集保存下来，供进一步分析研究。较普遍使用的是PLC加上触摸屏，可随时观察采集来的数据及统计分析结果。(5)通信、联网及集散控制：PLC的通信联网能力很强，除了PLC和PLC之前的通信联网之外，PLC还可以与计算机进行通信和联网，由计算机实现对其编程和管理。PLC也能与智能仪表、智能执行装置（如变频器）进行通信和联网，互相交换数据并对其实施控制。2.2凡尔座圈专用机床控制系统概述2.2.1凡尔座专用机床简介油田开采是当今备受关注的一个话题，也是一个功在当代，利在千秋的长期工程。石油大多数都埋藏在沉积盆地内，进

13、入油田开采后，面对各种类型的油气田，如何进行开发及对油田开采设备的选择都是直接影响生产和效率的一个关键步骤。凡尔是开采设备中不可或缺的零件，开采时，凡尔与钻井泵相结合，可以完成循环钻井、冲洗井底，冷却钻头和隐固井壁，在喷射钻井时还有破碎岩屑的作用。凡尔座及钻井泵的好坏，直接影响了钻井生产和进度。凡尔主要有三个部分组成：凡尔体、凡尔座、凡尔座圈。凡尔体、凡尔座的坯料一般都是成段钢，而凡尔座圈材料一般是合成橡胶。凡尔座圈主要是配合凡尔座使用，套在凡尔座的一个卡槽上以达到密封的效果。而凡尔体及凡尔座主要固定在相关开采设备上，起着排水、吸水的功能。凡尔座圈专用机床是一种专门用来生产凡尔座圈的加工机床。

14、本课题就是要设计一个控制系统，让机床自动实现将原料加工成凡尔座成品的加工过程。2.2.2机床加工工艺机床的主要运动部件由床身主轴箱、转塔尾架、前刀架、后刀架和料斗等部件组成，如图2.2所示。图2.2机床主要部件布置图机床主轴箱前端的液压卡盘夹紧凡尔座圈的坯料作旋转运动，尾架上装有镗孔刀和平面车刀，工作进给后，完成镗内孔和沉孔加工；前刀架上装有精车力，工作进给后完成端面精车；后刀架上装有切刀，工进后割断加工完成的工件。尾架，前、后刀架的工作进给和快速进、退由液压缸驱动。机床的转塔尾架具有四个位置，两个位置上安装相同的镗孔刀和平面车刀，另两个位置上安装有相同的定位挡料块，它们呈90交叉排列(如图2

15、.2所示)，转塔尾架按顺时针方向单向转位，毎加工一个工件它都要转位两次，以便完成挡料和镗内孔、沉孔加工两个工序（转塔尾架后退时通过机械联动机构自动转过90）。凡尔座圈的坯料是成段钢管，每段坯料的长度可加工6个座圈，段料整齐的放在料斗中，当加工完第6个座圈后，段料能自动进入主轴箱后端，由推料液压缸推至主轴箱前端，然后再继续加工。在6个工件的加工循环过程中，推料液压缸始终推住坯料。当一个座圈被割刀割断后，卡盘松开，段料在液压缸的推力作用下，被推向前端，并由挡料块挡住定位，然后卡盘夹紧，再进行加工。图2.3 刀架布置图只有当6个座圈都加工完毕，料头（即一段专供加工6个座圈时夹紧用的坯料）推出后，推料

16、液压缸才快退让新的段料落下，经延时后又前进推料，也即每隔6个工作循环，推料液压缸快速返回一次。刀架布置图如图2.3所示。2.2.3机床加工工作循环凡尔座圈专用机床主要动作部件分为尾架、卡盘、前刀架、后刀架、推料缸五大块。各部件快进、快退、工进等动作都根据工件的加工的要求对输出端的电磁阀的通断电来实现。加工一个零件的工作循环如图2.4所示，它由14个工步组成。图2.4所示工作循环总图中应该注意两点:1）前刀架未设原位行程开关。这个开机原位条件应人工判断其是否满足。2）程序(或工序)有两种不同延时时间：在加工坯料前5段座圈时延时2s；在加工最后一段座圈时则要延时5s。SQ6SQ7SQ8 SQ2 S

17、Q1后刀架工进后刀架快进停留1s卡盘夹紧 前刀架工进 SQ5前刀架快进 SQ4停留2s 尾架工进 SQ1尾座快进 SQ3前刀架快退后刀架快退 尾座快退 转塔转位90SQ2 尾架快退 转塔转位90 刀架对准 停留2s推料缸推料 推料缸加料尾座快进原位延时5s 图2.4 加工一个零件的工作循环总图选择延时时间的不同也是本机床控制的特殊要求由于本机床已经配置了装卸机构每次工作循环中经第13道程序后刀架工进切割后，已加工完成的一个座圈便自动落入料仓，这是自动卸料；而当推料液压缸退回原位时，送料机便自动送入一段坯料至推料液压缸让出位置，这个送入坯料的工作是安排在第二道程序中进行的，这是自动装料。由于每一

18、段坯料可以加工6个座圈，因此每当完成6个座圈加工后，在进行第7个座圈机械加工前就得完成送坯料的过程。如果将加工一个座圈的过程看作一个循环，那么在加工第6个座圈后到加工第7个座圈的过程由于有加料动作，可看作一个新的循环。由此可见，为了实现上述自动控制要求就必须考虑到加工每段坯料的前6个座圈与第7个座圈的工作循环区别。主要是在程序的第二段延时的时间不同。两种工作循环的区别如表2-1所示。表2-1两种工作循环的区别程序名称名称0原始原始1尾架快进尾架快进2卡盘放松，延时2s推坯料至尾架挡块顶住时间t1,t12s卡盘放松，延时5s.推料缸最后一段料头坯料t1;推料缸快退回原位t2;新坯料送入t3;推料

19、缸推新坯料进尾架顶住t43卡盘夹紧卡盘夹紧4尾架快退尾架快退13后刀架工进后刀架工进14后刀架快退后刀架快退0原始原始从表2-1中可以看出：1) 在前6个座圈加工循环的第2道程序延时时间设定为2s,说明在2s之内推料缸完成了推料送入夹具的动作。在第7个座圈加工的第2道程序延时时间设定为5s，说明在5s时间内完成如下任务：推去仅供夹住用的剩余的料；缸退；送新的整段坯料；推新的整段坯料至尾架顶住。实际上，这就是我们分别在两种工作循环的第2步程序中时间分别定为2s和5s的原因。2) 在两种工作循环中，除第2道程序外的其余个加工内容都是一样的。因此，上述两种循环并无本质区别，只是它们的第2道程序加工内

20、容带有可自动预选的性质。3 控制系统的硬件设计3.1 PLC控制系统的硬件设计要求在明确本课题机床生产的工作流程及设计要求后，对控制系统的硬件设计主要分为以下几个部分：1）分析控制要求，确定输入输出点的个数，选择PLC机型，做出I/O分配表。将控制过程分为若干个工作步，明确每个工作部件的功能，明确步的转换是单向进行还是多向进行（选择或并行序列），并确定各步转换条件。2)为每步设定控制位。控制位最好使用同一通道的若干连续位。若用定时器/计数器的输出作为转换条件，则先确定各定时器/计数器的编号和设定值。3)根据控制要求画出顺序功能图，结合顺序功能图画梯形图。3.2凡尔座圈专用机床PLC控制系统的硬

21、件设计3.2.1 控制系统的 I/O分配表及外部接线图机床加工流程是顺序执行，由于工艺流程每步执行动作都是由机床的相应部件完成，动作一经完成，就会有状态输入变化，在本设计中，主要是由各部件的限位开关输入量的变化来控制系统运行，根据图2.4可以确定输入点数是11个。而输出量控制对象主要是电磁阀，电磁阀主要是用作机床加工的驱动以保证工进、快进、快退各动作的顺利完成，还有时间继电器可以由PLC内部提供，所以主要有9个输出电磁阀，即9个输出量，输入量和输出量均为开关量，结合工艺流程及控制要求，选择OMRON CPM1A-40CDR-A-V1型PLC，所作的I/O分配表如表3-1所示。表3-1 I/O分

22、配表输入 输出系统启动控制开关00000VY101001尾架工进限位开关SQ100101VY201002尾架原位开关SQ200102VY301003尾架快进限位开关SQ300103VY401004前刀架快进限位开关SQ400104VY501005前刀架工进限位开关SQ500105VY601006后刀架快进限位开关SQ600106VY701007后刀架原位开关SQ700107VY801101推料缸推料完压下SQ800108VY901102推料缸复位时压SQ900109SP01103卡盘夹紧压力继电器SP000110由输入端输入量及输出端的被控制量及可编程控制器的外部输入输出可以得出PLC的外部接

23、线图如图3.1所示。01103OMRON CPM1A-40CDR-A-V1000000010100102001030010400105001060010700108001090011000111010020100301001010040100501006010070110101102COMCOM SQ2SB1SQ1SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SQ8SQ9SP0SQ10DC 24VVY1VY2VY3VY4VY5VY6VY7VY9SPVY8 220 V图3.1 PLC控制系统的外部接线图3.2.2电磁阀动作顺序表机床各部件的运动状态取决于电磁阀线圈的通、断电，对应的关系如表3-2所示。表中“”表

24、示该电磁阀的线圈通电，“”表示该电磁阀的线圈断电。表3-2各部件电磁阀线圈通断电a) 尾架 动作VY2VY3 快进工进 快退b) 卡盘动作VY1松夹夹紧c) 前刀架动作VY4VY5快进工进快退d) 后刀架动作VY6VY7快进工进快退e) 推料缸动作VY8快退加料进给推料4 控制系统的软件设计4.1 PLC软件设计要求PLC 控制系统主要是以PLC为核心组成的自动控制系统，可编程控制器的结构和工作方式与传统的继电器有区别，同样与单片机、工控机也不一样。它最大的特点是软、硬件分开设计。之前已经对控制系统的硬件设计包括电磁阀动作顺序表、I/O分配表、PLC外部接线图做出设计。本章节主要是控制系统的软

25、件设计。为了实现机床的生产工艺控制要求，以提高生产效率和产品质量，在设计PLC控制系统时要遵循以下几个原则：1、最大限度地满足被控对象的控制要求。2、在达到控制要求基础之上，力求达到控制系统简单、经济、使用及维修方便。3、保证控制系统的安全、可靠。4、考虑到生产的发展和工艺的改进，适当留有扩充的余量。用户程序设计需要分析工艺流程，明确控制要求，列出输入输出表。在实践中常用的设计方法有：经验设计法、逻辑设计法、顺序功能图法。由于凡尔座加工机床具有较明显的顺序工作特点，所以本课题采用的是顺序功能图法进行软件设计。4.2控制系统的整体工作循环图结合系统工作循环图2.4，无论是尾架、前刀架还是后刀架这

26、三个主要动作部件都是按顺序执行。只有在工作流程图第二步时会出现一个选择分支，这个主要由计数器来计数一个周期内加工工件的段数来选择延时时间，其他都是有转换条件的顺序执行。从第一个上电周期开始按下启动按钮，机床开始按顺序流程图逐步执行，直到最后，其中加工过程可以实现反复循环。根据图2.4机床工作循环图，可推演出控制系统的顺序功能图，如图4.1所示。刀架复位后刀架快退后刀架工进后刀架工进且前刀架快退前刀架停留1s前刀架工进前刀架快进尾座快进脉冲计数尾座延时2S卡盘加紧尾架快退尾座快进尾架工进尾架停留2s尾座快退01004 ON 01005 OFF201012001520100200132001220

27、01401002 ON01CNT 001 ON01008 ON01103 OFF01002、01003 OFFTIM 002 ON01006 ON 01007 OFFTIM004 ON 01002、01003 OFF 01002、01003 ONTIM 003 ON01004、01005 ON01006、01007 ON01002 ON 01003 OFF01006、01007 OFF2001101004、01005 OFF 20000253150010200109CNT 001001060010400103001010010725315TIM 004TIM 00300000TIM 00200

28、11100102011012000120005200062000220003200042000920010200082000700101图4.1 控制系统顺序功能图4.3系统系统的软件编程4.3.1凡尔座圈专用机床各部件的梯形图及PLC控制程序很多控制系统具备多种工作方式，如既能手动的循环运行一个过程，也能进行手动的操作运行一个工作步。正如上一章节讲到凡尔座圈专用机床的控制的两个特殊要求。延时时间的不同选择主要是靠选择结构的分支语句完成。从不同部件的分工及循环动作我们将整个工件的加工过程分别划分为尾架、卡盘、前刀架、后刀架、推料缸五部分的运动。具体各部件的运作流程如图4.2所示。图4.2 各部

29、件工作循环图SQ1SQ10 加料推料 SQ9快退SQ8后刀架 SQ7工进SQ6快进快退前刀架快进工进SQ4SQ5SQ1快退 转塔尾架 SQ2工进切削 SQ3快进SQ2快退 SQ1快进挡料推进液压缸根据图4.2所示的各部件工作循环图可以得到相对应的梯形图。尾架的动作顺序主要是尾架快退、快进、工进切削、快进挡料。当尾架快进挡料到位时压下行程开关SQ1,尾架开始快退，快退到位压SQ2，此时尾架开始执行快进，当尾架快进到SQ3时压下SQ3，然后再工进切削到SQ1时压下限位开关SQ1，尾架快退，快退到位压下限位开关SQ2，最后开始执行快进挡料。以下是尾架动作的梯形图，如图4.3所示。尾架快进：图4.3

30、尾架快进控制梯形图当20006位为on且行程开关00102动作，并且20008位为off，则20007线圈会被接通，执行尾座快进动作，并使电磁阀01002通电、电磁阀01003断电，进入尾架快进状态。尾架快退:图4.4 尾架快退控制梯形图当卡盘处于夹紧状态即20005位为on且行程开关00111动作，并且20007位为off，则20006线圈会被接通，执行尾座快退动作，并使电磁阀01002、 01003断电，进入尾架快退状态。尾架工进：图4.5尾架工进控制梯形图 当20007位为on且行程开关00103动作，并且20009位为off，则20008线圈会被接通，执行尾座工进动作，并使电磁阀010

31、02、 01003通电，进入尾架工进状态。后刀架的动作顺序主要是后刀架快退、快进、工进。后刀架快进，快进到位压下限位开关SQ6，之后后刀架工进，工进到位压下限位开关SQ7,最后刀架快退，快退到位压下限位开关SQ8。后刀架快进：图4.6 后刀架快进控制梯形图当20013位为on且时间继电器TIM004为on，并且20015位为off，则20014线圈会被接通，执行后刀架快进动作，并使电磁阀01006、 01007通电，进入后刀架快进状态。后刀架快退：图4.7后刀架快退控制梯形图当20100位为on且行程开关00107动作，并且行程开关00108不动作，则20101线圈会被接通，执行后刀架快退动作

32、，并使电磁阀01006、 01007断电，进入后刀架快退状态。后刀架工进：图4.8后刀架工进控制梯形图当20015位为on且行程开关00106动作，并且20101为on，则20100线圈会被接通，执行后刀架工进动作，并使电磁阀01006通电、电磁阀 01007断电，进入后刀架工进状态。前刀架的动作顺序主要是前刀架快退、快进、工进。前刀架快退（此处刀架快退是没有限位开关，主要是由人工判断是否合理）、快退到位后，刀架开始快进，快进到位压下限位开关SQ4，之后刀架进入工进状态，工进到位压下限位开关SQ5。前刀架快进：图4.9前刀架快进控制梯形图当20010位为on且行程开关00102动作，并且200

33、12为on，则20011线圈会被接通，执行前架快进动作，并使电磁阀01004通电、电磁阀 01005断电，进入前刀架快进状态。前刀架快退：图4.10前刀架快退控制梯形图当20014位为on且行程开关00106动作，并且20110为off，则20015线圈会被接通，执行前架快退动作，并使电磁阀01004、 01005断电，进入前刀架快退状态。前刀架工进：图4.11前刀架工进控制梯形图当20011位为on且行程开关00104动作，并且20013为off，则20012线圈会被接通，执行前刀架工进动作，并使电磁阀01004、 01005通电，进入前刀架工进状态。卡盘主要执行动作是卡盘夹紧和松夹，主要是

34、由压力继电器SP输入的压力模拟量实现控制。卡盘：图4.12卡盘夹紧控制梯形图当推料缸推料即20003位为on且行程开关00109动作，（或者在推料缸加料并推料完即20004位为on，行程开关00110动作），并当20006为off，则20005线圈会被接通，执行卡盘夹紧动作，且并使电磁阀01001断电，进入卡盘夹紧状态。在加工工件的循环图中，程序的第二步延时时间的选择是由定时器001对脉冲进行计数，并用跳转指令实现分支程序的选择。如果一个周期内工件加工的个数在1-5之内则实现梯形图中第一个JMP跳转指令延时2s,若是加工第6断坯料由于要比之前多一步加料的过程所以选择延时5s，跳转到第2个JMP

35、指令执行。选择分支的如图4.13所示。对加工的工件的段数进行统计:图4.13加工工件段数统计控制梯形图第一个JMP分支语句：图4.14推料缸推料延时2s控制梯形图第二个JMP分支语句：图4.15推料缸推料延时5s控制梯形图当行程开关SQ9动作时，推料缸开始加料，加料到位后压下SQ10，之后推料缸开始推料。5 调试在PLC软硬件设计完成后，应进行调试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方，因此在将PLC连接到现场设备之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。另外，一些硬件如传感器等，在使用前，也需事先调试好。软件调试包括程序编译、下载、运行

36、几个步骤。主要调试的工作部件有尾架的快进、快退、工进；前刀架的快进、快退、工进；后刀架的快退、快进、工进；以及推料缸的推料及加料；卡盘的夹紧。当按一下启动按钮在第一个上电周期，电磁阀VY2通电、VY3断电尾架开始执行快进动作。计数器开始给脉冲计数，计数值在1-5之内，推料缸延时2s进行推料（若计数值为6，则推料缸延时5s进行推料）,推料结束压下压力继电器，卡盘夹紧控制梯形图接通，电磁阀01001接通，卡盘夹紧。卡盘夹紧电磁阀SP闭合，则尾架快退控制梯形图接通，电磁阀VY2、VY3断电，尾架开始快退。快退到位行程开关SQ2闭合，尾架快进梯形图接通，电磁阀VY2通电、VY3断电，尾架开始快进。快进

37、到位行程开关SQ3闭合，尾架工进梯形图接通，电磁阀VY2、VY3通电，尾架开始工进。尾架工进到位行程开关SQ1闭合，尾架延时2s。延时2s结束，时间继电器#003动作，电磁阀VY2、VY3断电，尾座开始快退。尾座快退到位，前刀架快进梯形图接通，电磁阀VY4通电、VY5断电，前刀架开始快进。快进到位行程开关SQ4闭合，前刀架工进梯形图接通，电磁阀VY4、 VY5通电，前刀架开始工进。前刀架工进到位行程开关SQ5闭合，前刀架延时1。延时结束，时间继电器#004动作，电磁阀VY4、VY5断电,电磁阀VY6通电、VY7断电，则前刀架快退与后刀架快进同时进行。动作到位行程开关SQ6闭合，后刀架工进梯形图

38、接通，电磁阀VY6、VY7通电，后刀架开始工进。后刀架工进到位行程开关SQ7闭合，后刀架快退梯形图接通，电磁阀VY6、VY7断电，后刀架开始快退。快退到原位，行程开关SQ8闭合，程序可以实现反复循环加工。6结论根据系统设计要求及PLC控制系统的控制特点，结合机床各部件循环工作流程图，采用顺序功能控制图法，完成了凡尔座圈专用机床的PLC控制系统的设计。硬件设计思路主要包括分析控制要求，确定输入输出点的个数、选择PLC机型、做出I/O分配表为每步设定控制位，再根据控制要求画梯形图及完成编程。软件设计主要是根据工作循环图，设计出顺序功能图，并画出相应的梯形图。调试结果表明使用PLC实现程序的控制，不

39、仅可以简单精确的实现机床的控制要求且可以在程序修改及升级方面由明显的优势。展 望在本次毕业设计中，从开始的选题到最后论文的定稿，不仅是完成一个任务，更是一个系统的学习过程，老师的指导使我受益匪浅。在未来的设计中我们首先应当充分重视调研工作，这是一个非常重要的环节。其次，准备工作一定要全面考虑，细之又细，做到很充分。再次，在系统开发过程中，必须根据设计要求进行系统的整体设计，确定好设计方向。在系统设计阶段必须按照该方向开发，仔细将系统的所有方面分析清楚，并考虑现实实现阶段可能出现的问题，这样就会尽量减少后期联调时的问题了。最后，对困难要做好充分的思想准备。经过对凡尔座圈专用机床的PLC控制，系统

40、不仅可以实现专用机床自动工艺流程并能方便的改变工艺流程。其次，PLC的控制意义在于，不会造成机床的长期停机。特别是在产品更新换代，生产工艺改造时，不需要改动现有的生产设备及外部接线，只要在软件上修改相应的程序就能实现控制。本设计虽然可以实现自动循环加工工艺，但是在某个动作步如果出现故障，需要机床做完本工作步再停机，这一控制功能还有待解决。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完

41、美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。以后PLC控制技术将会运用于更广的领域，为生产和制

42、造业创造更高的效益。致 谢在学校的三年大学生活，为我打下了坚实的理论基础，提高了我的动手实践能力，同时也使个人综合素质有了很大的提高，这段学习经历将成为我人生道路上美好的回忆。在此，我衷心的感谢关心我的每一位老师、同学、家人和朋友！感谢论文指导老师宋国庆老师的悉心指导。老师在繁忙的教学与科研工作之余，关心我的学习，精心的指导、严格要求。在论文的选题和撰写过程中，宋老师给了我很多的宝贵意见，让我可以顺利的完成毕业设计。宋老师在科研中亲力亲为、严谨认真的态度深深的影响了我。感谢父母和家人。多年来，是他们支持我走过漫长的求学路，是他们一直给我无微不至的关怀，一路伴随着我成长。学无止境，以后在社会这所

43、大学里，我还会不屑的努力，以更好的成绩来回报亲人和朋友给予的无私的关怀。参考文献【1】郭宗仁，吴亦峰，郭永等可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术北京：人民邮电出版社，2002 ,32-35【2】陈立定 等. 电气控制与可编程控制器的原理及运用.机械工业出版社, 2003 ,200-258【3】耿良田PLC的现状及发展趋势数字化工， 2005，08：12-16【4】史殿义，刘吉东PLC的现状及发展分析机械工业，2004， 43-46【5】张风珊电气控制及可编程序控制器北京：中国轻工业出版社，1999.4，26-32【6】钟肇新可编程控制器原理及应用.广州华南理工大学出版社，1999，56-6

44、3【7】邱公伟可编程控制器网络通信及应用(第一版)北京：清华大学出版社，2000，35-39【8】周万珍，高鸿斌PLC分析与设计应用北京：电子工业出版社，2001，21-25【9】董锦凤，刘守义.毕业设计指导（电类）.西安电子科技大学出版社，2004，158-176【10】Josifovska , StetlaraWhat for next PLC? Manufacturing，2004：(9)，7883【11】宫淑贞，徐世许 .可编程控制器原理及应用（第2版）人民邮电出版社,2008，125-131【12】中文核心期刊微计算机信息(测控自动化)2005 年第21 卷第7-1 期【13】Panasonic公司可编程控制器FPX用户手册 2004，89109【14】陈达华各国PLC在工控领域中的应用现状及发展趋势基础自动化，2006，26-31【15