1、 目目 录录 第一章 绪论 . 2 1.1 课题研究背景 2 第二章 机床数控系统 . 4 2.1 改造方案 . 4 2.2 相关技术 . 4 2.2.1 变频技术. 4 2.2.2 伺服控制. 6 2.3 PLC 技术 . 7 2.3.1 基础知识. 7 2.3.2 发展趋势. 8 2.4 小结 8 第三章 PLC 编程技术 9 3.1 概述 9 3.1.1 语言特点. 9 3.1.2 编程语言的形式 10 3.2 程序设计 11 3.2.1 程序结构11 3.2.2 变量表 22 3.3 小结 22 第四章 PLC 接口与通信技术 . 23 4.1 自由口模式下 PLC 与计算机的通信.
2、23 4.1.1 通信协议. 23 4.1.2 通信技术. 25 4.2 PLC 与控制系统通信 33 4.3 PLC 与人机界面 HMI. 34 4.4 小结 35 第五章 总结 . 36 论文总结 . 36 致 谢 37 参 考 文 献 . 38 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 课题研究背景课题研究背景 由于机床一般都具有较长的使用时间，在上个世纪 70、80 年代制造的普通机床都 采用的是接触器-继电器控制，到目前有很大一部分还在使用，该系统具有体积大、功 耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。 在如今的加工环境中已经越来越不适应精确，高效率
3、的要求。 可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环 境应用而设计的数字运算操作的电子装置。 PLC 是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，PLC 控制 一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。机床采用了 PLC 控制， 用软件实现对机床运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简 化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行 安全性，并便于检修。 鉴于其种种优点，目前，普通机床的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替。同时， 由于电机交流变频调速技术的发展，机床的调速方
4、式已由原来的齿轮箱固定档位调速改 为直接由伺服电机拖动的无级调速。它具有体积小，调速范围广。 如果要把那些老式机床废弃，重新购买新的数控机床，不仅花费巨大，而且原有的 老式机床也将浪费。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增 长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“ 永恒“的课题。所以，对这些机床进行数控化改造，就有了很大的市场，且具有投资少， 交货快，可充分利用现有条件和采用最新技术的特点。 同购置新机床相比，一般可以节省 6080的费用，改造费用低。特别是大型、 特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的 1/3，交货期
5、短。但有 些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造 成本提高 23 倍，与购置新机床相比，只能节省投资 50%左右。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革 新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧 机床改成当今水平的机床。 宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、80 年代初已开始大规 模应用数控机床。最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而 我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数 控机床的比重(数控化率)到
6、 1995 年只有 1.9，而日本在 1994 年已达 20.8，因此每年 都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的 必要性。 目前，在我国随着企业加速进行现代化技术改造，PLC 及其应用技术越来越多的应 用到企业的设备改造和技术更新之中。近几年在大型机床的电气化改造中 PLC 技术的 应用得到了长足发展，有许多成功范例。 第二章第二章 机床数控系统机床数控系统 我国 20 年以前生产的机床电气控制普遍采用交流接触器和继电器进行控制，经过 长期使用，电器元件老化，触点烧损，造成设备故障频发。在维护中由于线路接点多， 元件更新，许多故障不能及时处理，给企业生产带来诸多不便。随着电子和信息技术的 发展，PLC 技术也获得了长足进步。许多企业为了提高机床效率与精度开始对老式机床 进行技术改造，运用 PLC、变频控制、人机交互、网络控制等技术提高机床的可靠性和 精度，提高设备现代化技术水平，以适应市场经济带来的挑战。 2.12.1 改造方案改造方案 C5235 双柱立式车床是武汉重型机床厂 70 年代生产的大型车床，采用接触器和继 电器回路进行控制，主要加工
