钻镗专用机床液压系统设计与plc控制大学毕设论文.docx
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钻镗专用机床液压系统设计与plc控制大学毕设论文
沈阳化工大学科亚学院
本科毕业设计
题目:
钻镗专用机床液压系统设计与PLC控制
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
1203
学生姓名:
东晓光
指导教师:
王志成
论文提交日期:
2016年6月2日
论文答辩日期:
2016年6月8日
毕业设计(论文)任务书
机械设计制造及其自动化专业
1203班
学生:
东晓光
毕业设计(论文)题目:
钻镗专用机床液压系统设计与PLC控制
毕业设计(论文)内容:
设计说明书一份;
绘制图纸折合A1四张以上;
毕业设计(论文)专题部分:
(1)钻镗机床的结构原理和工作要求分析。
(2)工况分析,工艺参数确定。
(3)液压原理图设计。
(4)液元件选择,性能验算,动态性能仿真。
(5)控制方案选择,PLC选型,PLC硬件电路设计。
(6)梯形图设计与仿真有条件时在液压实验台上验证。
起止时间:
2016.2.29~2016.6.8
指导教师:
王志成签字2016年3月1日
摘要
近年来,可编程逻辑控制器技术发展极为迅速,厂商也推出了强大的新可编程控制器和各种特殊功能模块和通信网络设备,可编程序控制器成为一套微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置,已成为工业自动化的有力工具,已广泛应用于工业控制领域。
钻孔机是一种精密机床,主要用于圆柱工件在孔上的精密加工。
这些孔通常需要严格的水平或垂直的,并且彼此之间的距离是非常准确的。
所有这些要求很难达到。
组合机床是专门为处理大量的专用设备加工一个工件,专用镗床由三相异步电机驱动,电机型号Y100L-6型(1.5KW,4A)和单向操作。
技术人员必须掌握的过程中,进料系统采用液压系统,以提高工作效率为快进和自动转换,由液压马达、电磁阀yv1-yv4控制变换。
液压泵电机y801-2(750W,1.9A)。
PLC的硬件使用的模型设计fx2n-16mr-001,程序的设计是用来转换到编程的单序列的中心。
最后,由于时间仓促,本次设计的设计难免会有疏忽和遗漏,我衷心希望老师给予批评指正。
关键词:
LC;硬件系统;软件系统;程序设计
Abstract
Inrecentyears,programmablelogiccontroller(PLC)exceptionallyfasttechnologydevelopment,producerhaslaunchedsomepowerfulnewprogrammingcontroller,avarietyofspecialfunctionmoduleandcommunicationsnetworkequipment,settobecomeacomputerprogrammingtechnology,automationtechnology,inthegeneralindustrialcontrolequipmentofautomationtechnology,industrialautomationbecomesapowerfultool,invariousfieldsofindustrialcontrolhasbeenwidelyused.
Boringlatheisakindofhighprecisionmachinetool,mainlyusedforthemachiningoftheworkpieceontheprecisionofthehole.Theaxesoftheseholesareoftenrequiredtobestrictlyhorizontalorvertical,andthedistancerequirementsareveryaccurate.Theserequirementsaredifficulttodrill.Modularmachinetoolisusedtodealwithalargenumberofidenticalparts,especiallythespecialprocessingequipment,specialboringmachinedrivenbythree-phaseasynchronousmotor,motormodely100l-6(1.5KW,4a),one-wayrevolution.Technicalpersonnelmustgraspitsprocessingtechnologyprocess,thefeedsystemuseshydraulicpressure,feedforimprovingworkefficiencyhasenteredarapidentryandtwokindsoffluctuationsoftradingtimelabor,bythehydraulicmotorandtheelectromagneticvalveyv1-yv4controltransformation.Hydraulicpumpmotorisy801-2(750W,1.9A).ThedesignofthePLChardwareusingthemodelisfx2n-16mr-001,thedesignoftheprogramisusedtoconverttothecenterofthesinglesequenceprogrammingmethod.
Finally,duetotheshorttime,thedesignofnegligenceandomissionoftheinevitable,Isincerelyhopethattheteachertogivecriticismandcorrection.
Keywords:
PLC;hardwaresystem;softwaresystem;programming
第一章可编程控制器概述
1.1可编程控制器的基本概念
人们最初将被用于逻辑控制的可编程逻辑控制器称为可编程控制器,可编程控制器是一种数字运算操作,用于数字运算在工业环境中的应用。
它可用于编程的存储器,用于其内部存储实现的逻辑,顺序操作,定时,计数和算术运算,如操作指令,通过数字或模拟输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器是一种数字运算的电子设备,它具有“可编程存储器”、“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”的工作,可认为具有基本特性的可编程序控制器具有计算机。
事实上,无论从内部结构、功能和工作原理,可编程控制器都是计算机。
可编程逻辑控制器是为工业环境和计算机应用而设计的。
工业环境和一般办公环境不同,具有特殊的结构,使其能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰下工作和温度变化剧烈的环境中,以控制机械或生产过程,但它可以“容易和工业控制系统”这些都是个人电脑不能做。
因此,可编程序控制器不是一种普通的计算机,它是一种计算机在工业领域中的应用。
可编程序控制器可以控制各种类型的工业设备和生产过程。
它“很容易扩展它的功能”,它的程序可以根据不同的控制对象的要求,让用户可以进行编程。
也就是说,可编程逻辑控制器(可编程控制器)比以前的工业控制计算机,如工业单片机控制系统,具有更大的灵活性,它可以方便地在各种场合使用,是一种通用的工控机。
可编程序控制器不仅是计算机的核心,而且是工业控制中使用的一种设备。
但是,另一方面,它是一个通用的机器,而不是经过两年的发展,它不能用于任何特定的工业设备。
1.2可编程控制器的市场情况和发展
1.2.1PLC的发展和市场情况
世界的第一个可编程控制器是公认的1969美国数字设备公司(12月)制定的。
在组件和计算机发展水平的时候,早期的可编程控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制和定时、计数功能。
在70年代初,有一个微处理器,它被迅速引入到可编程逻辑控制器,它增加了可编程控制器和数据传输的操作
和处理等功能,成为一个真正的工业控制设备的特点,计算机。
为了方便熟悉继电器触点控制系统的电气工程和技术人员使用,编程控制器采用和继电器接触器的电路图是类似于梯形图作为主要编程语言,并将参与计算机存储器元件的操作被命名为继电器。
因此,可编程控制器是微机技术与继电保护技术的结合。
1968美国通用汽车(通用汽车)提出取代继电器控制装置的要求,二年美国数字公司开发的首个土地改革可编程序控制器方案,以满足通用汽车装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展,可编程控制器产品有第五代。
改变制造业的特征的几何形状和机械性能和物理变化和化学变化的原料转化成行业中的产品的功能,除了连续反馈控制,特别是在制造业存在开环序列控制大量的开关量,它按照逻辑条件进行序列号根据运动序列;并与顺序,时序逻辑关系的独立根据联锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、定时器、计数器、模拟量越限报警状态的离散数据采集和监控。
由于这些控制和监测的要求,可编程控制器已发展成为一种替代继电器电路和基于顺序控制的产品。
在多年来的生产实践中,逐渐形成了一个潜在的PLC、DCS、IPC鼎,如表1.1所示,和其他单回路智能调控在市场上占有一定的比例。
表1.1近年来国际市场上PLC、DCS与IPC的销售情况对比
市场占有率
PLC
DCS
IPC
1993年
39亿美元(46%)
26.4亿美元(31%)
10.2亿美元(12%)
2000年
76亿美元(50%)
41亿美元(27%)
21.3亿美元(14%)
在八十年代中期至九十年代中期,是可编程控制器的增长最快的时期,年增长率一直保持在30到40%。
由于PLC的人机界面的处理能力和网络仿真功能的进步,挤占了DCS市场部分(过程控制)和污水处理逐步垄断等行业,但是由于工业PC(IPC)的出现,特别是近年来现场总线技术的发展,IPC和FCS也分流一部分PLC市场,所以近年来PLC的增长速度一般是渐进的。
目前已拥有超过200家生产企业生产的可编程控制器产品超过300个,主要用于汽车(23%)、食品加工(16.4%)、化工/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。
可编程控制器国内生产的约30家工厂,但没有形成大规模的生产能力和品牌的产品,部分是模仿,组装提供的零部件或“代工”的生产模式,可以说,在中国的可编程控制器尚未形成制造业。
由于原理,技术和技术都不成熟的技术产品,只要努力,就能够形成一个制造业。
在可编程控制器的应用中,中国是非常活跃的。
近年来,新一年的1000万套可编程控制器产品,年销售额300亿元,工业应用非常广泛。
但与其他国家相比,在机械加工和生产线的应用,但也需要增加投资。
1.2.2PLC的网络及发展趋势
近年来,PLC厂家在原来的CPU模板的物理层的RS232/422/485接口提供了基础,并逐步增加各种通讯接口,而且提供完整的通讯网络。
由于近年来数据通信技术的飞速发展,用户对开放性的要求很强,现场总线和以太网技术的发展,使可编程控制器的系统比开放式系统的现状要好得多。
目前,罗克韦尔AB公司已形成多层结构,即净醚、网络控制、网络设备、ASI等现场总线(原DH+网络也兼容)。
在PROFIBUSDP通信网络西门子公司及Profibus-FMS网络,该网络的路由S7,即Profibus-DP现场总线和工业以太网两层结构。
网络仍在发展,我们国家应该有一个积极的态度。
2001中国的机械工业成为工业发展的新亮点,总产值比上年增长17.15%,汽车产量是世界上第一个10位,机床产量为世界5号。
机械行业利润增长33.35%,占总工业增加利润的六以上。
出口也显示出有前景的增长。
现提出工业机械实施网络。
就这一点,可编程控制器的员工应该有一个清醒的认识,响应网络的开放网络构成的性能/价格比和网络的可靠性,安全性,先进的专项工作。
网络连接互联网的问题,甚至是现场总线,和现有的网络与以太网的“E网到底”的模式,由客户机/服务器和浏览器/服务器模式的网络,生产者/消费者,接口软件采用OPC和需要进一步落实。
PLC和智能马达控制中心、与数控机床配套的数控数控设备,以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器、软启动器,这是连接成一个系统;PLC与DCS系统之间的劳动分工,DCS作为远程I/O站;PLC工控和劳动分工,除了IPC作为人机界面,PLC软件I/O部件是可行的。
此外,可编程控制器与紧急停车系统(公共服务、紧急停机系统)、仓库、机器人技术、计算机辅助设计、计算机辅助设计等之间的关系。
总之,可编程控制器兼容各种新技术,使可编程控制器成为了“计算机”的真正意义上的“。
PLC的应用领域是广泛的,而许多地区迫切需要发展,如海关过境车辆认证(盐田)、自动售药小(一些中医店在中国的一些例子。
在离散事件系统中,如道路网络交通流(车辆计数、乘客计数和停留时间测量)、物流系统、软制造系统(敏捷制造系统)和所有非标准随机服务系统可采用可编程控制器,然后建模及对策和优化。
可编程序控制器的前途是美好的,所有的悲观论调都不站在。
至于技术进步,可编程控制器和其他技术的融合,甚至消失,这也需要一个特定的时间
第二章设计概述
2.1课题背景及研究意义
2.1.1镗床的发展
钻孔机主要是由镗孔在工件上一直进行钻孔,使用不同的工具和配件也可以钻,铣,切削螺纹加工和外圆和结束。
在1769年瓦特获得了实用蒸汽机的专利,并对汽缸的加工精度成为蒸汽机的关键问题。
1774年英威尔金森发明了镗削机筒,用于加工蒸汽筒体。
1776年他做了一个更精确的汽缸钻孔机。
1880年后,德国开始生产的水平钻孔机前和后的列和表。
为了进行工件的加工,特别是大的,在三十年代开发的掘进机。
随着铣削量的增加,50年的落地镗铣床的出现。
在第二十世纪初,由于钟表仪器制造业的发展,需要对孔加工设备误差较小的距离,在瑞士的坐标钻孔机。
目前,最无聊的机器已经采用了数字控制系统来实现坐标位置和过程自动化。
镗铣床主要是镗削刀具的工件上的德国机床,通常,镗削刀具的旋转运动,镗削刀具或工件进给运动。
其加工精度和表面质量均高于钻床。
钻孔机是大型箱体零件加工的主要设备。
加工特点:
工件的加工是不动的,所以工具是移动的,中心的是孔的工具中心,并使刀具旋转(主运动)。
2.1.2镗床的开放分类
(一)卧式钻孔机
卧式镗铣床是一种应用最广的掘进机。
它主要是一个钻孔,镗孔精度可达IT7,1.6-0.8um主要参数对表面粗糙度Ra值。
卧式镗铣床主轴直径。
(二)坐标钻孔机
坐标钻孔机是一种高精度机床。
其结构特点是精密测量装置的坐标位置。
坐标钻孔机可分为单柱坐标钻孔机、双柱坐标钻孔机和水平坐标钻孔机。
1单柱坐标钻孔机主轴驱动机床主轴回转主轴回转运动和主轴轴向运动。
特点:
结构简单,操作方便,特别适合于加工板状零件的精密孔,但它的刚性较差,所以这种结构只适用于中小型坐标镗床。
2。
双柱夹具钻孔机:
主轴安装的刀具主要动作,工件被安装在桌子上,沿导轨床的纵向直线运动。
其良好的刚度,采用这种结构的大坐标钻孔机。
工作台宽度双柱坐标钻孔机的主要参数。
3。
水平坐标钻孔机:
在水平面上可旋转,进给运动可以由表纵向运动或主轴轴向运动来实现。
其加工精度较高。
(三)钻石钻孔机
金刚石钻孔机是在非常小的进给量和较高的切削速度和工件的加工尺寸精度高,加工(--),可以达到0.2微米的表面粗糙度。
fk110台湾数控刨台卧式铣镗床是引进德国先进技术,按照欧洲市场的需求,结合成熟的结构我厂生产的同一类型的机器和机床的发展。
模块化设计,即在同一台主机上(用一个镗轴直径),用不同的系统,在机床的布局、结构、精度等方面采取相应措施,可以形成各种不同档次的机床。
(四)数控钻孔机
数控镗铣床也可以进行钻孔、扩孔、铰孔、车和飞机面临多个进程的圈外。
特别适用于加工孔、孔间距要求更准确的箱体零件,可实现机床坐标的自动定位,同时也实现了坐标、直线、任意三个坐标轴、可用直线插补、圆弧插补等加工的轮廓和三维表面。
2.1.3镗床按结构和被加工对象分类.
(一)卧式镗铣床、镗轴设置水平和轴向进给,主轴箱沿垂直运动的前立柱导轨,做垂直或横向运动,都是无聊的。
本机是广泛使用和与经济相比,它主要用于在箱体(或支架)零件的孔加工和其他加工表面的孔。
(二)坐标钻孔机:
与钻孔机精密坐标定位装置。
它主要用于镗削尺寸、形状、特别是一系列关于高位置精度要求的孔,也可用于精密坐标测量,模板划线,规模。
(三):
用金刚石或硬质合金工具,精密镗镗机床的精镗机床。
(四):
用于深孔钻孔机。
(五):
将工件放置在着陆点的桌面,沿纵向或横向运动的列床。
用于加工大型工件。
2.2继电器控制系统与PLC控制系统
2.2.1继电器控制系统与PLC控制系统的联系与区别
继电器控制系统与可编程控制器的控制系统之间的连接是,这两种方法基本上可以实现相同的功能。
他们的使用要求的门电路的知识。
门电路是“和”,“不是”,“或”知识。
还有一个触点,使用可编程控制器控制,通常在采集输入信号时,可能需要使用继电器。
当输出控制信号时,还要用继电器来做“功率放大”,来实现什么样的控制,是由被控对象和你自动控制的目的决定的,并且使用了什么手段。
继电器控制系统和可编程控制器的控制系统的区别在于:
实现不同的硬件、继电器控制系统的逻辑功能,其逻辑功能是由传统继电器完成的,如时间继电器,对应于时间继电器。
继电器动作一般与电磁。
可编程序控制器是一种可编程控制器,它是基于集成控制器的各种“门电路”。
它的工作条件更接近于计算机。
对于已连接到该行的,可以更改可编程控制器程序以改变控制逻辑和参数,用更灵活的方式来使用。
另一个区别是继电器控制系统应用于简单的逻辑控制,而可编程控制器可以实现更复杂的逻辑控制。
继电接触器控制的不足之处:
如果电机的电气控制系统采用继电接触器控制。
由于大量的机械接触,导致设备的响应速度慢,可靠性差,故障率高,布线复杂,不便于调整和维护,产品质量不高,无法保证。
2.2.2PLC控制的优点
(1).可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
可编程控制器由于采用现代大规模集成电路技术,严格的制造工艺,内部电路采用先进的抗干扰技术,具有较高的可靠性。
如三菱生产的F系列PLC(MTBF)高达30,000个小时,一些CPU冗余PLC的平均无故障时间较长,从机器的PLC电路,构成PLC控制系统的使用,和同样大小的继电器控制系统相比,电气连接线和开关特性已减少到原来的几百甚至几千倍,故障也将大大降低。
此外,可编程控制器有一个硬件的检测功能的自我检测,故障十可以及时发送报警信息。
在应用软件中,用户还可以将其编程为外围设备的故障自诊断过程,使系统中除了可编程控制器的电路设备也得到了故障自诊断和保护。
以这种方式,整个系统具有非常高的可靠性。
(2).配备齐全,功能完善,适用性强
到今天,已经形成了大、中、小规模的各种产品,可用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能外,大多数现代可编程控制器具有完善的数据处理计算能力,可用于各种数字控制领域,。
近年来,可编程控制器的功能模块已经大量涌现,使可编程控制器已深入到了位置控制、温度控制、计算机控制(数控)等工业控制中。
随着可编程控制器通信的增加和人机界面技术的发展,使其在各种控制系统中的应用非常简单。
(3).系统设计周期短,维护方便,改造容易
可编程控制器采用逻辑存储代替布线逻辑,大大降低了布线和外部控制设备,控制系统的设计周期大大缩短,同时也变得易于维护。
更重要的是,在改变生产过程可能的改变过程中的相同的设备。
适用于多品种、小批量生产的场合。
(4).体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,在小于100mm2大小底部新产品品种、重量小于150g,只有几瓦的功耗。
由于体积小,容易在机器内部装载,是实现机电一体化的理想控制装置。
2.3本人的主要工作
我设计的专用机床可编程控制器控制系统,它涉及到机械钻孔机,首先,我必须了解专用机床的结构和工作原理。
组合机床是专门为处理大量的专用设备加工一个工件,专用镗床由三相异步电机驱动,电机型号Y100L-6型(1.5KW,4A)和单向操作。
进给系统采用液压系统,以提高工作效率为快进和自动转换,由液压马达、电磁阀yv1-yv4控制变换。
对于y801-2液压泵电机(750W,1.9A),对理解专用镗孔机的工作原理,我开始认为总体方案设计,在设计中,在集镗铰选择要求行动的处理流程,我用的常开和常闭开关SA的无聊铰的状态选择。
在程序设计过程中,我用了一个单一序列的中心转换为编程。
本程序是同时满足这两个条件,逐步转换活动步骤所需(Mi-1=1)和转换条件满足(西=1),通过对象和西的常开触点,从而形成一个串联电路。
当电路接通时,完成了2次运算,随后的一步是转换成步进步进。
这种编程方法和转换的基本规则的实现,在编写严格的对应关系时,在编写功能的梯形图时,更能显示其优越性。
第三章镗孔机床的工作原理及控制要求
3.1镗床液压动力滑台介绍
液压动力滑台、机械滑台的区别是,该液压滑台的进给运动是动力动力油,和动态机械滑动到电机。
液压动力由滑动、滑动、气缸和控制块组成的铁件、气缸体上滑动的滑动座上。
一个典型的液压机自动工作循环有机械的滑动,它通过电气控制回路来控制液压系统的实现。
滑动送料速度由节流阀调节,可实现无级调速。
电气控制电路一般采用行程、时间原理和压力控制方法。
3.2控制方式及工作方式
3.2.1专用镗孔机床控制方式选择
现在我们主要了解PLC控制,单片机控制,DSP控制,设计控制,数字模拟混合电路控制,嵌入式系统控制,继电器接触器控制,等等。
我在这里讨论的是可编程控制器控制,单片机控制,数字信号处理器控制,继电器接触器控制这三种方式。
该控制系统的主要特点是具有高可靠性的控制系统,其结构简单,在高压下,步进控制其优点,程序改造不频繁,对系统的要求较高,使用比较好,内部系统资源少,投入到了更高的要求。
单片机控制主要特点:
内部系统资源,体积小,价格便宜,稳定可靠,缺乏一般在弱情况下较好,在使用一般负载时必须和功率放大器电路来驱动。
数字信号处理器控制主要特点:
内部系统资源较大,处理速度快,具有复杂的数字处理功能,一般用于通信、国防和大型系统,技术要求较高,一般使用成本要高于可编程控制器。
继电器接触器控制:
如果电机的电气控制系统采用继电器接触器控制。
由于大量的机械接触,导致设备的响应速度慢,可靠性差,故障率高,布线复杂,不便于调整和维护,产品质量无法得到可靠保证。
各种综合控制功能:
由于专用机床从三相异步电机拖动,且可靠性要求高,因此设计采用专用镗铣床的控制方式比较合适。
3.2.2专用镗孔机床工作方式选择
现代控制系统越来越多地应用于生产、研究、娱乐、通信等许多领域的自动化设备的自动化程度。
智能、节能环保、易维护的特点。
一般来说,大部分的设备是手动、自动、半自动、这三种工作方式。
在我们的生产和生活中所使用的机械和电子设备,大部分是手动和自动操作的组合。
完全自动化设备在航空航天领域。
在本次设计中,我使用的是手动和自动操作的组合。
在专用钻孔机快速前进,并进入工作条件,特别无聊的机
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