数控机床的PLC设计

南华大学电气工程学院毕业设计第1页共58页毕业设计(论文)题目数控机床的PLC设计学院名称电气工程学院指导教师孙凌翔职称副教授班级自动化06级3班学号20064460316学生姓名谭淳效2010年05月25日南华大学电气工程学院毕业设计第2页共58页数控机床的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第3页共58页Abstract:Withtherapiddevelopmentofinformationindustry,thefunctionsofnumericalcontrolmachinetoolsarematuring.CNCmachinetoolshasbeenreplacedbyordinaryisaninevitabletrend,withthedevelopmentofCNCmachinetools,thetraditionalrelaycontrolsystemscannotmeettheindustrialproductionneeds.ProgrammableLogicController(PLC)becauseofitshighreliability,stronganti-interference;featurestrong,highcostperformance;hardwarepackageiscomplete,theusereasytouse,adaptable;programmingeasytolearnandothernotablefeatureshasbecomethefirstchoice.Inthiscontext,thispaperpresentsdesignideasPLCCNCmachinetool.ThispaperdescribesthebasiccompositionofCNCmachinetoolsnow,workingprinciple,classificationandtheircharacteristics.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第4页共58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。这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。PLC即可编程控制器，（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC因其具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等显著特点，因此运用PLC控制数控机床已越来越成为一种趋势。因此本文介绍的即是数控机床的PLC设计。从数控机床的基本组成和工作原理出发，让读者先从整体上大概了解下数控机床和PLC有关概念，并以C5112B立式车床为例，详细说明了数控机床的PLC设计，并给出了PLC的硬件电路图和软件程序。并且举例说明了一些PLC在数控机床上的故障维修方法，供读者参考。通过本文达到让读者能够了解数控机床的PLC设计方法的目的。南华大学电气工程学院毕业设计第5页共58页目录1数控机床的组成、工作原理、分类及特点…………………………….....61.1数控机床的组成及工作原理…………………………………………………..61.1.1数控机床的组成……………………………………………………….61.1.2数控机床的工作原理…………………………………………………81.2数控机床的分类………………………………………………………………….131.3数控机床的特点………………………………………………………………….131.4小结…………………………………………………………………………………132计算机数控系统………………………………………………………………………152.1概述…………………………………………………………………………………..172.1.1CNC系统的组成……………………………………………………………172.1.2CNC系统的功能和一般工作过程………………………………………172.2计算机数控中的可编程逻辑控制器…………………………………...……....212.2.1PLC及其工作过程…………………………………………………………212.2.1.1.PLC的基本功能…………………………………………………….222.2.1.2.PLC的基本结构…………………………………………………….242.2.1.3.PLC的工作过程…………………………………………………….272.2.1.4.PLC的规模和几种常用名称……………………………………..292.2.2PLC在数控机床上的应用……………………………………………….302.2.3机床控制程序的设计流程………………………………………………332.3小结………………………………………………...………………………..…….…343PLC在立式车床中应用的系统设计…………………………….………………353.1立式车床概况…........................................................................................................353.2PLC应用于立式车床的现实意义..........................................................................353.3C5112B立式车床运行机构简介………………………………………………….363.4PLC控制系统的设计………………………………………………………………373.4.1硬件设计……………………………………………………………………..373.4.2软件设计……………………………………………………………………..39南华大学电气工程学院毕业设计第6页共58页3.5程序调试…………………………………………………………………...…….….443.6小结…………………………………………………………………………....….….444PLC在数控机床上故障维修方法………………………………………………454.1与PLC有关的故障特点…………………………………………………………..454.2与PLC有关故障检测方法………………………………………………………..454.2.1根据故障号诊断故障…………………………………………………….464.2.2根据动作顺序诊断故障…………………………………………………464.2.3根据控制对象的工作原理诊断故障………………………………….464.2.4根据PLC的I/0状态诊断故障………………………………………..474.2.5通过梯形图诊断故障…………………………………………………….474.2.6动态跟踪梯形图诊断故障.......................................................................474.3小结..............................................................................................................................475总结.......................................................................................................................................50参考文献....................................................................................................................................51致谢...............................................................................................................................................52附录..............................................................................................................................................53南华大学电气工程学院毕业设计第7页共58页1、数控机床的组成、工作原理、分类及特点1.1数控机床的组成及工作原理1.1.1数控机床的组成1数控机床的概念数控即数字控制(NumericalControl，简称NC)。数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术。计算机数控(ComputerizedNumericalControl，简称CNC)是指用计算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统为计算