数控机床的PLC设计

南华大学电气工程学院毕业设计i数控机床的PLC设计摘要：随着信息化产业的高速发展，数控机床的功能日趋完善，数控机床取代普通机床已是一种必然的趋势，随着数控机床的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足工业生产的需要，而可编程控制器(PLC)因其具有可靠性高，抗干扰能力强；功能强，性能价格比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；编程方法简单易学等显著特点，已成为人们的首要选择。在此背景下，本文提出了数控机床的PLC设计思路。本文描述了如今数控机床的基本组成、工作原理、分类及各自的特点。并且对数控机床中的PLC做了详细的介绍，把PLC在数控机床的工作过程，设计流程做了具体分析。然后以立式车床C5112B为例，描述了它的PLC设计过程，最后再介绍了PLC在数控机床上故障维修的一些方法。关键词：数控机床；可编程控制器；C5112B立式车床；三菱FX2N南华大学电气工程学院毕业设计iiPLCdesignofNCmachinetoolsAbstract:Withtherapiddevelopmentofinformationindustry,thefunctionsofnumericalcontrolmachinetoolsarematuring.CNCmachinetoolshasbeenreplacedbyordinaryisaninevitabletrend,withthedevelopmentofCNCmachinetools,thetraditionalrelaycontrolsystemscannotmeettheindustrialproductionneeds.ProgrammableLogicController(PLC)becauseofitshighreliability,stronganti-interference;featurestrong,highcostperformance;hardwarepackageiscomplete,theusereasytouse,adaptable;programmingeasytolearnandothernotablefeatureshasbecomethefirstchoice.Inthiscontext,thispaperpresentsdesignideasPLCCNCmachinetool.Thispaperdescribesthebasiccomposition,workingprinciple,classificationofCNCmachinetoolsandtheircharacteristics.AndontheNCmachinetoolinthePLCmadeadetailedintroductiontotheworkofthePLCintheprocessofCNCmachinetools,todoadetailedanalysisofthedesignprocess.ThenverticallatheC5112B,forexample,describesitsPLCdesignprocess,andfinallyintroducesthePLCfaultinthemaintenanceofCNCmachinetoolsonsomeoftheways.Keywords:CNCmachinetools；PLC；C5112BVerticalLathe；MitsubishiFX2N南华大学电气工程学院毕业设计iii目录引言......................................................................11、数控机床的组成、工作原理、分类及特点......................................21.1数控机床的组成及工作原理............................................21.1.1数控机床的组成................................................21.1.2数控机床的工作原理............................................51.2数控机床的分类......................................................71.2.1按工艺方式分类................................................71.2.2按控制系统运动方式分类.......................................71.2.3按控制系统功能水平分类........................................91.3数控机床的特点......................................................101.4小结.................................................................112、计算机数控系统............................................................122.1概述................................................................122.1.1CNC系统的组成.................................................122.1.2CNC系统的功能和一般工作过程...................................142.2计算机数控中的可编程逻辑控制器.......................................182.2.1PLC及其工作过程...............................................182.2.1.1.PLC的基本功能.........................................192.2.1.2.PLC的基本结构.........................................222.2.1.3.PLC的工作过程.........................................252.2.1.4.PLC的规模和几种常用名称...............................272.2.2PLC在数控机床上的应用........................................282.2.3机床控制程序的设计流程........................................312.3小结................................................................333、PLC在立式车床中的应用...................................................343.1立式车床概况........................................................343.2PLC应用于立式车床的现实意义........................................34南华大学电气工程学院毕业设计iv3.3C5112B立式车床运行机构简介.........................................353.3.1C5112B立式车床主拖动电动机有7台,分别是:....................353.3.2相对应的控制部分有:...........................................363.3.3C5112B立式车床的动作流程如图3.1所示:.......................363.4PLC控制系统的设计..................................................363.4.1硬件设计......................................................363.4.2软件设计......................................................393.5程序调试............................................................453.6小结................................................................454、PLC在数控机床上故障维修方法.............................................464.1与PLC有关的故障特点................................................464.2与PLC有关的故障检测方法............................................474.2.1根据故障号诊断故障............................................474.2.2根据动作顺序诊断故障..........................................484.2.3根据控制对象的工作原理诊断故障................................484.2.4根据PLC的I/O状态诊断故障....................................494.2.5通过梯形图诊断故障............................................494.2.6动态跟踪梯形图诊断故障........................................504.3小结................................................................505、总结....................................................................51参考文献....................................................................52谢辞.....................................................................53附录.......................................................................54南华大学电气工程学院毕业设计第1页共54页引言20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。