机电控制与可编程序控制器课程设计

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1、 课 程 设 计 专 季：2011 秋机械专业本科 课程设计题目:机电控制与可编程序控制器 学生姓名: 学 号: 电 大: 指导教师: 1 前言前言 在保证质量的前提下考虑如何提高生产效率， 是企业提高竞争生存能力的条件之一。 在机械 加工企业中，有许多老式普通机床,为了能使这些老式机床适应目前复杂零件批量、多品种 的加工，充分挖掘利用普通机床潜力，就需要对普通机床进行机电一体化改造。数控技术是 先进制造技术的基础，它综合应用了计算机、控制技术、电气传动、传感检测、液压气动、 网络通信、光电技术、自动化、柔性化、集成化为基础的精密机械制造和管理信息等发展起 来的高新技术。作为数控加工的主体设备

2、，数控机床是典型的机电一体化产品，数控机床的 高精度、 高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是提高制造能力和水平， 适应市场需 求和提高竞争能力的主要物质基础条件之一。 近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC 的功能越 来越强大，功能模块越来越多，可以在小型 PLC 机上实现大型机的功能。本文提出了利用 PLC 控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化改造。 2 车床改造前后的对比车床改造前后的对比 金属切削加工是改变零件形状的方法之一， 从毛坯到成品， 使零件加工成符合生产需要的形 状和尺寸。数控机床是以编程控制器（PLC）微处理器为核心的一种新型工业

3、控制装置，具 有体积小、功能强、编程简单、可靠性强等优点，将加工信号传递到机床的数控系统，通过 伺服系统按程序自动进行加工， 检测设置是由传感器和传动电机组成， 根据闭锁系统反馈的 信号来控制、修正运动部件的偏移量，保证了零件加工的精确度。由于数控机床是根据控制 器输出的信号自动按工艺完成所需的加工工作， 减少了由操作人员接在普通机床加工时为保 证零件按图标定的诸如直径的上下偏差、长度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重 复开停机、调整、测试等一系列浪费时间的工作，并且保证产品质量。以普通车床为例，将 一根直径 40、长 500 毫米的坯料加工至直径=36，精度要求不柱度为 0.05 毫米

4、的轴。 普通车床车削时所需的机动时间 T 应该为： 由 n=1000vD=10001003.1440=796 转/分 式中：车床主轴速度 D工件坯料直径 因： L=l+y+=500+2+2=504 毫米 式中：L车刀所移动的距离 y吃刀距（毫米） l工件待加工长度 超出距（毫米） T=Lh/snt=5042/0.87962=0.79 分钟 式中：T机动时间 h切削厚度 s走刀量 n工件每分钟转数 t切削深度 除以上能以轴、 转速及走刀量等有据可依能算出的走刀时间外， 其余的如为保证尺寸精度必 须小心谨慎地给定进给量前的刀尖与工件表面的对刀，然后以拖板的刻度为参考小心进刀， 试车一定长度后，停机

5、检测（最多为两次），确信与图纸的要求相符后才进行车削，其中所 需的时间只能按实际操作加上人为制定给出该项工作所耗费的工时， 设定此所需的时间为0. 5 分钟时，则普通车床的实际用时 T应为： T=T +0.5=0.79+ 0.5=1.29（分钟） 改装（PLC）后的车床，转由编程控制器（PLC）发出的信号完成所须的加工工序，由于车 床的横向进给实现了自动化，程序应为：以车刀刀尖为基准点，控制车刀刀尖按指令给定的 以主轴中心轴线为基准进到所需加工的轴的半径距离时， 横向进给自锁， 依照信号进行纵向 切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反复开停车及检测用时，因此，从以上的加工一 根简单的 405

6、00（毫米）的轴可以得出：如果改装后数控车床的转速、切削用量等和普 通车床相同，则数控机床所需的实际用时为 T=0.79(分钟)。 普通车床与改装（PLC）可编程控制器后的车床的实际时间差为： TT=1.290.79=0.5(分钟) 由此可见改装（PLC）控制后车床的机动时比普通车床的用时省却了 0.5 分钟，工效将近提 高了一倍，对于批量生产的产品，不仅节省了大量的时间，还提高了控制系统的可靠性和准 确性，为企业提供了更可靠的自动化生产保障，提高了经济效益。 3 以以 CW6140 型普通车床为例，把继电控制改造为型普通车床为例，把继电控制改造为 PLC 控制控制 3.1 改造分析改造分析 1）根据机床电气控制原理图（图 1）的控制状态，选择合适的 PLC 机型； 2）列出 PLC 输入、输出 I/O 分配表（表 1、表 2）； 3）画出 PLC 控制电路接线图（图 2）； 4）画出 PLC 梯形图（图 3），并编制程序； 图图 1 CW6