组合机床的PLC控制

基于PLC的组合机床控制系统设计1引言可编程控制器(plc)是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，其具有逻辑控制、计时、计数、数据处理、联网与通信等强大功能，同时，由于plc具有很高的可靠性和极大的应用灵活性，用它来替代传统的继电接触控制系统巳成为必然。

大量采用传统继电一接触控制系统的设备通过改造更新，成为plc控制的自动化系统，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特点。

本文介绍双面单工位液压传动组合机床plc控制系统的设计与应用。

2组合机床的运动及控制要求组合机床指可同时进行多种或多处加工的机床，组合机床的加工动作常常是按预定的步骤安排的，类似于简单的程序控制，这也正是plc最擅长的。

双面单工位液压传动组合机床采用三台电动机进行拖动，m1、m2为左右动力头电动机，m3为冷却泵电动机，其对应的控制交流接触器分别为km1、km2、km3。

sa1为左动力头单独调整开关，sa2为右动力头单独调整开关，通过它们可实现左、右动力头的单独调整。

sa3为冷却泵电动机工作选择开关。

该机床的左、右动力头的工作循环如图1所示，电磁铁动作顺序表见表1。

图1动力头的工作循环图由图1和表1可知，组合机床为自动循环状态时，按下启动按钮后，左、右动力头电动机m1、m2同时旋转，按下“快进”按钮，电磁阀yv1、yv3通电，左、右动力头快速进给并离开原位，行程开关sq1、sq2、sq5、sq6先复位，行程sq3、sq4后复位。

当sq3、sq4复位后，在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开关sq，冷却泵电动机m3工作，供给冷却液。

当左动力头加工完毕，将压下sq7并顶在死挡铁上，其油路油压升高使kp1动作，当右动力头加工完毕，将压下sq8并使kp2动作，yv2、yv4将通电，同时yv1、yv3也将失电，左、右动力头将快退。

当左动力头使sq复位后，冷却泵电动机将停转。

深孔钻组合机床的PLC控制系统设计一、PLC的选型和硬件设计在深孔钻组合机床的PLC控制系统中，首先要选择适合的PLC型号。

根据深孔钻组合机床的控制要求，应选择具有高性能、高可靠性的PLC。

同时，还应考虑PLC的扩展性和兼容性，以便后续的功能扩展和升级。

在硬件设计方面，需要根据机床的实际情况，确定控制系统所需的输入/输出点数，并选择合适的输入/输出模块。

在选择输入/输出模块时，应考虑信号的稳定性和抗干扰能力，确保控制系统的可靠性。

二、PLC程序的设计和编写1.确定控制策略：根据深孔钻组合机床的工作原理和要求，确定控制策略，包括钻削、加工循环灌注、冷却水控制等。

2.制定程序流程：根据控制策略，制定PLC程序的流程。

需要考虑机床的各个部分之间的协调和顺序，确保机床的正常运行。

3.编写程序代码：根据程序流程，编写PLC程序代码。

代码的编写应符合国际标准和规范，保证代码的可读性和可维护性。

同时，还需要考虑代码的优化，以提高程序的执行效率。

4.进行仿真测试：在编写完PLC程序后，需要进行仿真测试，模拟机床的实际工作环境，检查程序的逻辑正确性和稳定性。

必要时，还可以进行调试和优化。

三、PLC控制系统的监控和安全保护为了确保深孔钻组合机床的安全运行，PLC控制系统需要进行监控和安全保护。

包括以下几个方面：1.监控机床状态：PLC控制系统可以实时监控机床的状态，包括温度、压力、润滑油位等。

当机床出现异常情况时，PLC可以发出警报，并采取相应的措施，保护机床的安全运行。

2.安全保护功能：PLC控制系统可以实现一系列安全保护功能，包括急停按钮、保护罩监控、限位开关等。

当发生安全事故时，PLC可以迅速采取措施，切断机床的运行，保护操作人员的安全。

3.数据记录与分析：PLC控制系统可以实现对机床的工作数据进行记录和分析。

可以记录机床的工作状态、工作时间、故障信息等，为机床的维护和优化提供参考。

四、完善的人机界面设计PLC控制系统的人机界面设计是提高机床操作和维护效率的关键。

PLC在合机组床控制系统中的应用摘要组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。

它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。

我国传统的组合机床主要采用机、电、气、液压控制，其精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。

随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势.本文以两工位钻孔攻镙组合机床为研究对象,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析，给出了机床动作循环图，并采用PLC控制系统的设计方法, 进行了软硬件设计，列出了PLC的I/O地址分配表，绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表；由iFIX设计的人机界面（HMI），使整个控制系统的操作变得简单方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。

关键词组合机床可编程逻辑控制器控制系统程序设计目录PLC在合机组床控制系统中的应用 (I)1 引言 (I)2 组合机床控制系统的系统分析 (3)2.1 组合机床控制系统的特点 (3)2.2 组合机床常见的几种控制方式 (3)2.3 组合机床控制系统的选择 (4)3 组合机床PLC控制系统的硬件设计 (7)3.1 组合机床控制系统工作过程 (7)3.2 PLC的硬件选型 (8)3.3 I/O端子的地址分配 (9)3.4 控制系统PLC的外围电气接线 (10)4 组合机床PLC控制系统的软件设计 (12)4.1 PLC程序设计思想 (12)4.2 组合机床控制系统的功能流程图 (12)4.3 组合机床控制系统的软件整体设计 (13)4.3.1 原位指示程序 (14)4.3.2 钻孔加工程序 (15)4.3.3 攻螺纹程序 (15)4.3.4 自动循环控制和手动控制的转换程序 (16)5 监控系统设计 (18)5.1 组态软件iFIX的简介 (18)5.2 系统环境的选取 (18)5.3 组态界面的设计 (19)5.4 仿真运行情况 (19)参考文献 (22)附录 (23)1.1 引言组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。

关于组合机床中运用PLC控制技术的探讨摘要：本文重点探讨了基于组合机床中运用PLC控制技术的解决方案，以及PLC解决方案的过程中要遵行一些原则。

我们提出了 PLC电气控制系统在组合机床中的应用，如钻孔组合机床、三面铣组合机床中PLC控制技术的应用。

关键词：组合机床；PLC控制技术1 引言通过将通用零件与专用零件按照设计图纸进行组装而成的组合机床，能够将操作工序进行集中，并以此来获得更高的生产效率。

其可以实现对不同类型零件的加工，其类型包括了：多刀、多轴、多面、多工位加工等一系列加工。

同时，组合机床能够将多种工序一一完成。

而以往的组合机床因为多选择接触器--继电器模式控制，继而导致了设备的相对独立性较差，且控制难度较高，无法有效地提升设备的可靠性，极易产生设备故障。

而可编程控制器（PLC）的出现，能够有效地提高组合机床的适用度与可靠性，其已经逐渐成为了工业生产活动的基础控制单元。

2 基于组合机床中运用PLC控制技术的解决方案组合机床通过大量的通用零件与少量的专用部件来实现对生产效率的提升，让现有的工序得以集中化开展。

其可以对一定数量的零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工，且具备着较高的加工精度，让加工的质量被提高了，时间成本被降低了。

由于该组合机床各动力部件均采用对称布局，使得机床导轨受力状况较普通机床有明显的改善，所以不必采用组合导轨，而采用工艺性较好的单一式矩形导轨(如图1)，四只动力头的安装基准面与导轨各面的相互位置精度，它会对机床的精度直接造成影响，所以在加工环节的环境要求下，应当对各部位的余量进行留足，以此来对加工工作的开展提供更为充足的精度调整空间，以此来保障整个机械设备加工活动的精度。

工件夹紧缸与其V型夹紧块组合成为本机的随行夹具，进给缸驱动随行夹具沿导轨周期性地穿梭于各工位之间。

当机油渗透进入到毛毡内的时候，工件选择一加工的方式，完成涂刷，以此来改善加工环境，增强加工面的质量，促使刀具的使用寿命能够被延长。

关于ＰＬＣ在组合机床控制中的应用与展望一、plg的应用领域目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1、开关量的逻辑控制。

这是plc最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

2、模拟量控制。

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量。

必须实现模拟量(analog)和数字量(digital)之间的a／d转换及d／a转换。

plc厂家都生产配套的a／d和d／a转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制，plc可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量i／o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

4、过程控制。

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有此功能模块。

pid处理一般是运行专用的pid子程序。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理。

现代plc具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6、通信及联网。

plc通信含plc间的通信及plc与其它智能设备间的通信。

随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各plc厂商都十分重视pie的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。

本课题主要研究的是用PLC自动控制液压滑台式自动攻丝组合机床的加工过程。

液压滑台式自动攻丝组合机床经系统通电后能自动完成工件的攻丝加工。

该机床由床身、液压滑台、夹具、攻螺纹动力头和液压系统组成。

液压滑台的移动包括前进、后退和慢速前进，其中滑台前进、后退分别由液压换向阀1YY、3YY 控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制。

而液压系统的液压阀可以通过控制凸轮来控制，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机即可。

该系统通过PLC的控制，滑台的移动将严格按照规定的时序同步进行，使两种运动密切配合，生产效率大大提高。

关键字：组合机床 PLC控制程序设计调试第一章设计任务 (1)第二章总体方案选择和控制方式选择 (2)第三章电路图的设计 (3)第四章控制程序的设计 (6)小结 (10)参考文献 (11)第一章设计任务1.1 控制要求：如图1—1，,是一台液压滑台式自动攻丝组合机床及其工作循环图。

该机床的攻螺纹动力头安装在液压驱动的滑台上。

滑台在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，滑台前进到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动。

主轴正转，丝锥离开原位向前攻入，攻螺纹到达规定深度时，主轴快速制动，接着反转，丝锥退出，丝锥退到原位即快速制动，同时滑台快速退回，到达原位停下。

电气执行元件为：滑台前进后退分别由液压换向阀1YY、3YY控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制，攻螺纹机主轴电动机由1KM、2KM控制正反转。

行程开关安排：滑台原位：1SQ 滑台终点：3SQ 丝锥原位：4SQ 丝锥终点：5SQ图1—1 液压滑台式自动攻丝组合机床1.2 设计要求：1.2.1 PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3001.2.2编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本1.2.3根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。

基于s7-200PLC液压组合机床的控制设计1.引言随着现代制造业的发展，组合机床在生产中的应用越来越广泛。

组合机床具有高效率、高精度、高自动化程度等特点，是制造业的重要设备。

西门子S7-200PLC作为一种广泛应用于工业控制领域的可编程控制器，具有性能稳定、编程简单、扩展性强等特点。

本文主要介绍基于S7-200PLC的液压组合机床控制系统设计，包括硬件选型、软件设计、控制系统运行原理等方面。

2.液压组合机床概述液压组合机床是一种采用液压驱动的复合加工设备，集成了多种加工功能，如铣削、钻孔、镗孔、切削等。

它具有高效率、高精度、高自动化程度等特点，适用于批量生产。

液压组合机床的核心部件是液压系统，其性能直接影响到机床的加工能力和稳定性。

3. S7-200PLC简介西门子S7-200PLC是一款性能稳定、编程简单、扩展性强的可编程控制器。

它具有以下特点：（1）高速度、高可靠性（2）丰富的指令集（3）强大的扩展能力（4）友好的编程环境4.基于S7-200PLC的液压组合机床控制系统设计4.1硬件设计（1）PLC选型：根据液压组合机床的加工需求和性能要求，选择西门子S7-200PLC作为控制核心。

（2）传感器选型：选择合适的传感器，如温度传感器、压力传感器等，实现对液压系统状态的实时监测。

（3）执行器选型：根据加工工艺要求，选择合适的液压马达、电磁阀等执行器。

4.2软件设计（1）系统架构：采用模块化设计，主要包括输入输出模块、控制算法模块、通信模块等。

（2）控制算法：根据液压组合机床的加工过程，设计合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等。

（3）人机界面：设计直观、易操作的人机界面，实现对机床状态的实时监控和参数设置。

4.3控制系统运行原理（1）实时监测：通过传感器对液压系统状态进行实时监测，如压力、温度等。

（2）信号处理：将监测到的信号传输至S7-200PLC，进行数据处理。

（3）控制执行：根据处理后的数据，通过PLC输出信号，控制执行器实现对液压系统的精确控制。

正文第一章绪论一、组合机床概述组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。

组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。

通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。

专用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效率也较高。

但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。

专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。

在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。

组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。

常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。

各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。

多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是动力部件的点动和复位控制。

第二方面是动力部件的半自动循环控制。

第三方面是整批全自动工作循环控制。

组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。

因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。

目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。

本文所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，组成四个加工工位，除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器，四个辅助装置以及冷却和液压系统共14个部分。

机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面以及中心孔进行加工，一次加工完成一个零件，由上料机械手自动上料，下料机械手自动取走加工完成的零件，零件每小时可加工80件。

如何用PLC改造组合机床组合机床是一种高效率、自动化的专用设备，用继电器等控制，由于触点多，因而，故障率高。

本文根据实际情况，提出了用PLC控制的设计思路，设计了PLC梯形图及接线原理图，并写明了各部分电路的调试过程。

组合机床是对某种工件进行特定加工的一种高效率、自动化的专用加工设备。

原有的控制电路为继电器、接触器控制，其触点多、线路复杂、故障率高，给操作及维修人员增加了麻烦，并且影响了生产率进一步的提高。

用PLC改造后，克服了上述缺点，使故障率大为降低，相应提高了设备的利用率，从而提高了生产效率。

设计思路•原有机床的加工工艺步骤保持不变；•原有的电气系统的操作方式不变；•在改造过程中，机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、交流接触器及热继电器等继续使用，总停按钮SB6继续使用常闭触头；•将原有的继电器控制线路改为由PLC来实现，型号为FP1-C40。

概述组合机床有单机控制、双机控制和多机控制。

加工工位有四个：第一个是钻孔工序，第二个是扩孔工序，第三个是铰孔工序，第四个工位做装卸工具用。

这里只说明单机控制，一道工序PLC控制的改造与调试过程。

（例如，钻孔工序）其工作过程如图一所示。

动力头由原位快进，当钻头接近工件时由快进转为工进，当钻孔达到要求深度时由工进转为快退，当动力头退回原位停止。

完成一道工序的加工过程。

M1主轴电动机，M2液压泵电动机，M3冷却泵电动机。

分别由交流接触器KM1、KM2、KM3控制。

主电路电压为380V，由电网提供；三台电动机控制用的交流接触器，继续使用原来的，其控制电压为220V，仍然用原有的控制变压器提供；电磁阀的直流控制电压为24V，由原来的整流电路提供，PLC中也有24V输出，考虑到PLC的输出功率，所以不采用。

主电路部分不做改动，控制电路原理由梯形图体现，如图二所示，控制电路接线如图三所示。

调试过程1、主电路调试：原电路要求M1、M2电动机同时启动工作。

由复合开关SA3、SA4可控制M1与M2个之单独启动、停止（机床调试用）；M3电动机在动力头工进时自动启动，也可以由按钮SB2单独控制。

常州工学院PLC课程设计课题名称：PLC 在组合机床控制中应用专业：电气工程及其自动化学院：电子信息与电气工程学院姓名：周森华苏建佘一峰沃凌霄李国锋肖孙波班级： 02 电二指导老师：罗慧芳二 00 五年九月目录一任⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..1二内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3 ( 一) 控制要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 ( 二)体程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.51.件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. 52.硬件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..3.故障⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..三小⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..四附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..1. 合机床表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..2. 程序指令表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3. 参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..二设计内容〔一〕控制要求：1．组合机床归纳两工位钻孔，攻丝组合机床，能自动完成工件的转孔和攻丝加工，自动化程度高，生产效率高。

机床主要由床身，搬动工作台，夹具，钻孔动力头，攻丝滑台，攻丝动力头，滑台搬动控制凸轮和液压系统等组成，如附录一。

搬动工作台和夹具用以完成工件的搬动和加紧，实现自动加工。

转孔滑台和转孔动力头用以实现转孔加工量的调整和转孔加工。

攻丝滑台和攻丝动力头用以实现攻丝加工量的调整和攻丝加工。

工作台的搬动〔左移，右移〕，夹具的动作〔夹紧，放松〕，转孔滑台和和攻丝滑台的搬动〔前移，后移〕，都由液压系统执行，其中的来年感个滑台的液压系统由滑台搬动控制凸轮来控制，工作台的搬动和夹具的夹紧和放松电磁阀的控制。

依照设计要求，工作台的搬动和华东台的搬动应按严格要求规定的时序同步进行，两种运动亲近配合，以提高生产效率。

2．加工工艺及控制要求系统通电，自动启动液压泵电机M1。