题目：基于PLC的滑台钻床控制系统设计

一、选题背景（含题目来源，应用性和先进性及发展前景）

1.目来源：

PLC的滑台钻床．结构精巧．机动性强．是因地制宜．用途广泛的万能型PLC的滑台钻床。该机床为适应不同工作物的多变性，可在任何角度位置对工件进行钻孔、扩孔、绞孔、锪控和攻螺纹等。特别适应大型机器及船舶的制造和装配，以及修配车间对特殊钻孔的加工。该机床主轴箱除可沿摇臂导轨做水平移动外，还可以在它的拖板上做360度的回转，摇臂又可以绕立柱轴线做360度回转。因此工件在一次装夹下，可在不同位置上加工各种角度位置的孔。主轴进给即可手动亦可机动，且可随意变换。摇臂升降为是电器按钮操作，轻便安全。电器装置完善，设有灵敏的总停按钮，可在加工中保障安全。

2.选题的意义：

大、小钻头PLC的滑台钻床的控制系统的主要的控制器主要是有继电器逻辑电路，可编程控制器控制及计算机。而可编程控制器它实际上是一类专门用于工业控制的计算机，是根据不同用户编制的程序利用循环扫描去处理各个需求以及控制功能[5]。并且由于可编程控制内部有类似于继电器线圈的触点，实际上比继电器更加有优越性，比继电器的运行时间更长，工作更加可靠。所以对于大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统的改进升级我决定采用可编程控制器。

为了拥有更为优化的控制方案，就一定要打破之前那些老旧的PLC的滑台钻床存在的那些有瑕疵的地方。若想要实现对传统的老旧的PLC的滑台钻床的自动化的完善改进，就不得不通过升级老旧的传统的PLC的滑台钻床的机械结构去实现。

我这一次进行构思的设计是西门子系列PLC和组态王组态软件在大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统中的应用，进而使大、小两个钻头的PLC的滑台钻床可以根据任务书要求自动的完成钻孔所有过程。用组态王组态软件对上位机执行监控软件组态，从而实现了对操作加工现场的实时监控，实时模拟等具有Windows格调的动态性的操作画面。通过这一系列的PLC和组态软件的紧密有效的结合使PLC的滑台钻床加工控制系统大幅度其便利性、可靠性。

3.PLC的滑台钻床控制系统：

所谓PLC的滑台钻床就是在不同的零部件上面进行各种孔的加工来满足不同的工业需求的机床，就像钻孔、扩孔、绞孔等都是类似的。在20世纪70年代初，不同的国家PLC的滑台钻床的控制却都是用继电器逻辑控制的形式来实现其任务所要求的功能。在使用了很大数量的中间继电器、时间继电器、行程开关等诸如此类的控制方式的电气系统以后，就难免使得系统有了如下所说的很多的问题[1]。

鉴于我们国内机床行业市场的巨大的潜在市场需求，吸引了全球范围内著名的机床公司进入国内机床市场，其中主要的15家机床企业在国内的投资都占到了机床行业资金总量的69%[2]。国外企的先进的管理理念和机床控制系统研发技术对我们国内的机床行业标准的发展提供了强度的支持，一批批新的机床企业也都得到空前的发展。目前建筑行业的需求的机床控制系统，大部分都能国内企业自主生产，甚至一些企业的控制系统还出口到了非洲、拉丁美洲等地区。

我们国家的企业在引入了ISO以来，提高了制造机床控制系统的标准，快速的使国内的机床制造技术居于世界的前列。

大、小钻头PLC的滑台钻床是一个很复杂的系统它包含了众多领域，其中有机械，机电，电气，土木等领域，所以研究大、小钻头PLC的滑台钻床也就成为一个重要的问题[3]，它的安全性可靠性舒适性维护成本，维护时间等就成了要解决的问题，但是PLC出现了，它的出现完美的解决了这所有的问题，PLC它不仅仅拥有可靠性高的优点而且它的安全性能也是相当的稳定有保障，维护起来非常方便，成本造价低廉，让其成为当今控制行业的发展方向[4]。

大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统是非常复杂的，PLC的出现为大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统技术的进步提供了很大的帮助。而可编程控制器它是专门用来研发和用来控制工业设备中的电子装置，随着电子技术的升级，PLC的体积变小，功能方面也是愈来愈强大，对于大、小钻头PLC的滑台钻床进行控制的过程也是比之前那些系统平稳的许多，并且能够把机械部件和有序的安装在一起，因此已经成为大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统中一个非常关键的部件了。

总而言之，我国关于这方面的技术的发展蒸蒸日上，仍有很大的潜力值。并将汲取国外优秀的技术不断进行创新发展自己。

二、设计方案（含设计主要内容、方法手段）

设计主要内容：

本文的重点是阐述机械零部件在PLC的滑台钻床加工中与电气控制系统PLC进一步的升级从而让PLC的滑台钻床更加快速有效的工作。重中之重是对那些过去普遍使用过时的继电器控制线路老化问题、可靠性问题和故障排除复杂等问题进行控制系统改造。所以，此次设计对大钻头和小钻头PLC的滑台钻床电气控制系统的进一步优化，是利用把PLC控制技术融合到优化改进方案里面去，用来提升大、小钻头PLC的滑台钻床的工作性能。大、小钻头PLC的滑台钻床主要是用计算机来进行控制，管理，监视主机，应用可编程控制器西门子系列PLC S7-200为控制器，设计大、小两个钻头和旋转工作台，上位机是用组态王6.55软件完成PC和PLC之间的相互数据通信。

研究方法和手段：

整个的课题的设计过程主要是包括硬件的设计、软件的设计、组态的设计和实现组态王及PLC之间的通讯功能。主要的任务是调试成功大、小钻头PLC的滑台钻床系统的正常的工作及监控画面的实时监控。我通过整机联调从而验证了系统的可实行性，完全适应设计的要求。硬件的部分是使用西门子S7-200系列的PLC，软件部分采用的是STEP 7 编程软件编制下位机的控制方面程序实现功能，上位机的监控系统应用组态王6.55工控组态软件进行监控。

三、目标、主要特色及工作进度

1、目标：

研究大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统的控制方法，得到了大、小钻头PLC的滑台钻床控控制系统的运行指标，提高了大、小钻头PLC的滑台钻床控制系统运行的效率。根据控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，利用PLC实验台进行组态设计。

2、主要特色：

在刚开始进行工作的时候大、小钻头是在最上面的地方，在这个时候限位开关I0.3以及I0.5为ON的状态。当操作人员把工件在钻头下方放置好以后，按下启动按钮SB1（I0.0），此时工件就会被两端夹紧，夹紧后此时压力继电器是呈现ON的状态，这个时候大、小两个钻头同时开始向下进给。当大的钻头执行指令向下钻到任务所设定的深度SQ1时，大钻头又执行上升命令，在上升到指定地方的起始位置SQ2的时候停止上行。与上面大钻头工作步骤类似，小的钻头钻到任务所设定的深度SQ3的时候，钻头执行上升指令，当升到设定地点的原来的开始的位置SQ4的时候停止上升。大、小钻头都停止并且到达起始位置后，此时零件旋转120度，旋转到位时SQ5为ON的状态，这时接着开始钻第二对孔。三对孔都完好的钻完后，工部件立刻松开，松开到位时，所对照的限位开关SQ6就变为停止状态，系统重新变为最开始的模式。PLC的滑台钻床加工示意图如图1所示。

图1 PLC的滑台钻床加工示意图

工作进度：

第1周  查找相关文献，熟悉了规程，原则和方法

第2周  确定方案，进行答辩

第3周  网上查资料，找合理的图片进行收集。

第4周  滑台PLC的滑台钻床系统的组成

第5周  处理接地故障的步骤，

第6周  主轴电动机接触器KM1的选择

第7周  热继电器和熔断器选择原则

第8周  PLC梯形图程序设计

第9周  撰写设计说明书，交于设计检查

第10周 打印设计报告，进行毕业答辩

四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）

[1]严盈富. 触摸屏与PLC入门. 北京: 人民邮电出版社, 2006

[2]欧金成, 欧世乐, 林德杰等. 组态软件的现状与发展. 工业控制计算机, 2002

[3]Rockwell Automation CMPLX-BR001A-ZH. www. Rockwell Automation.Com. Cn. 2

[4]丁树模主编. 机械工程学. 北京：机械工业出版社

[5]吴中俊等编著. 可编程序控制器原理及应用. 北京: 机械工业出版社, 2004

[6]肖军, 孟令军编著. 可编程序控制器原理及应用. 北京: 清华大学出版社, 2008

[7]廖常初. PLC编程及应用. 北京: 机械工业出版社, 2002

[8]西门子公司. SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册, 2000

[9]贺哲荣, 曾龙飞编著. 流行可编程序控制器梯形图识图入门. 北京: 机械工业出版社, 2010

[10]Kevin Collins, Programming for Industrial Automation, Exposure Publishing (February PLC 5, 2007)

指导教师：

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