多工位组合机床控制系统设计..doc

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1、北华航天工业学院毕业论文毕业设计报告(论文)报告(论文)题目： 多工位组合机床控制系统设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 机械电子工程 作者所在班级： B15151 作 者 姓 名 ： 张紫薇 作 者 学 号 ： 2015401A613 指导教师姓名： 韩伟娜 完 成 时 间 ： 2019年6月 北华航天工业学院教务处制摘 要组合机床是以动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件这样的系列化、标准化的通用零部件为基础，然后再配以少量的按工件的特殊形状和加工工艺的专用部件和夹具组成的一种专用机床。组合机床能够实现半自动加工或全自动加工，适合用在大批量加工相同或者相似的零件的

2、一个工序或者几个工序的生产活动中，能够大大的提高生产效率。组合机床能够实现对工件的钻孔、扩孔、铰孔、车、铣、攻螺纹等多种工序。本课题的多工位回转工作台组合机床，设有四个工位；装卸-钻孔-扩孔-铰孔四个工位。此组合机床通过回转工作台的回转来进行不同工位的加工，实现了一次装卸多次加工的的工作，大大节省了时间，提高了工作效率。组合机床多采用液压控制与PLC控制相结合，本课题的多工位回转工作台式组合机床，其回转工作台的回转运动、动力滑台的前进以及后退运动就是靠液压系统来控制的，而其循环动作以及动力系统的控制均需要PLC来控制，本课题中采用了两种控制方法：自动控制和手动控制。PLC具有使用灵活、体积小、

3、较稳定、编程方法多样也容易理解等优点，能够稳定的实现控制过程。关键词：组合机床 动力滑台 液压系统 PLC控制系统 多工位回转工作台AbstractModular machine tools are based on serial and standardized general components such as power components, supporting components, conveying components, control components and auxiliary components. Then a special machine tool is c

4、omposed of a small number of special parts and fixtures according to the special shape and machining technology of the workpiece. The combined machine tool can realize semi-automatic machining or fully automatic machining, which is suitable for the production of one process or several processes of m

5、ass machining of the same or similar parts, and can greatly improve the production efficiency. The combined machine tool can realize the drilling, reaming, turning, milling, thread tapping and other working procedures of the workpiece. The rotary table combined machine tool is equipped with four sta

6、tions, drilling, reaming, reaming and loading and unloading. The combined machine tool carries on the machining of different stations through the rotation of the rotating table, which realizes the work of one loading and unloading and multiple processing, which greatly saves the time and improves th

7、e working efficiency. Most of the modular machine tools adopt the combination of hydraulic control and PLC control. The rotary motion of the rotary worktable, the forward and backward motion of the power sliding table are controlled by the hydraulic system of the multi-station rotary working table c

8、ombined machine tool in this paper. And its cyclic action and the control of the power system need to be controlled by PLC, because PLC has the ability to use the Flexible, small volume, more stable and other advantages, can be stable to achieve the control process.Key words：Unit built machine tool

9、Power slide Hydraulic system PLC control system Multi-station and rotary table 目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 国内外的研究现状及发展趋势11.3 本课题研究的内容及意义3第2章 总体控制方案设计设计42.1 控制方案的确定42.1.1 工作要求42.1.2 控制方案42.2 液压原理图的设计52.2.1 液压元器件的选型52.2.2 动作分析及原理图的确定8第3章 PLC的控制系统设计123.1 控制系统的硬件设计123.1.1 元器件的选型133.1.2 硬件接

10、线图设计143.1.3 输入输出端口设计153.2 控制系统的程序编写173.2.1 系统控制流程图183.2.2 系统控制梯形图203.3 仿真及联机调试22第4章 总结及展望25致 谢26参考文献27附 录29 第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着生产力和科学技术的快速发展，人们对加工的速度、精度、效率等方面有了更多的需求和更高的要求。普通的机床都只具有单一的功能，例如：车床、铣床、钻床等，只能进行一种形式的加工，且需要多次装夹，因此就降低了加工效率。因此多工位组合机床随之诞生，从而慢慢取代只有单一功能的机床。组合机床作为一种高效率与高质量的专用自动化装备，广泛应用于工业生产中，但

11、是其存在一个缺点，就是组合机床的多轴箱与被加工工件必须一一对应，不能随着产品设计和加工过程的变化而变化，缺乏柔性；于是多工位组合机床应势而生，弥补了这一缺点，多工位组合机床通过与回转工作台、液压滑台等相结合，实现了柔性加工的要求1。并将液压与PLC（可编程控制器）结合，对多工位组合机床进行控制。使用PLC对组合机床进行电气控制，可以减少零件的更换，当想要进行工艺的转变时，只需要修改对应程序中的参数与代码；因此使用PLC不仅可以大大的节约成本，也可以节省时间，有利于提升数控机床控制系统自动化水平2。动力头滑台和回转工作台都使用液压系统来控制，但是需要用电气控制来完成液压系统的动作循环。组合机床是

12、大批量生产部门常用的重要技术装备，其机械结构简单，并且控制系统在不断的进行改善、提高与发展。随着现代生产要求的提高以及生产效率的提高，普通的机床已经无法达到生产要求。因此在保证生产产品的多样化的同时，人们基于实践经验研制出一种以大量的标准件为基础，再配以动力部件、支承部件、运输部件、控制部件和辅助部件而制成了专用机床。专用机床主要用于加工专用部件，专用部件主要针对特定加工工序和加工形状，组合完成的专用机床是一种可以实现工序集中自动化或半自动化的机床。这种针对性较强、加工效率较高、自动化性能好、加工精度高的机床主要应用于箱体类零件的加工，既能够保证所加工的零件工艺性好，而且又能够实现批量生产，因

13、此组合机床多用于大批量生产活动中，极大地提高了生产效率。1.2 国内外的研究现状及发展趋势组合机床最早是在美国制成用来加工生产汽车零件的，起初的组合机床没有标准部件，给用户使用与维修方面带来了麻烦，因此美国各制造厂协商制造出来了标准的通用部件，提高了通用部件的互换性。组合机床在我国已经发展了28年的时间，技术方面已经有了比较坚实的基础，生产制造出的组合机床也应用到了各个领域，我国的生产效率因此大大提高。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，可以完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种

14、形状槽，以及铣削平面和成形面等3。随着科学技术的不断发展，组合机床的控制系统多采用液压控制与PLC控制相结合，因PLC的可靠性高、效率高、操作简便，并可以灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床，所以应用越来越广泛，越来越受到各行各业的青睐4。过去的组合机床大都采用继电器控制，继电器控制虽然能够提高生产效率，但是可靠性低，且加工出来的工件的精度不高，因此已经逐渐被淘汰。现代的组合机床采用自动化控制，控制自动化不仅可以提升生产工作效率，而且还有助于降低实际生产成本，提高加工的工作精度与工作可靠性5。因此现在的组合机床大多采用PLC（可编程控制器）来实现机床的自动控制。利用机床完成一个工件的完整加工

15、需要以下几个步骤：上料-输送-定位装夹-进给加工-拆卸，如果利用传统的控制系统，需要人工上下料，则会浪费很多加工时间，降低加工效率，因此新乡日升数控轴承装备股份有限公司6发明了一种组合机床多工位加工结构，能够实现不用人工上料，节省人力，降低生产成本的一种加工轴承座的自动上下料装置。利用气压缸实现工件的传送，用多工位回转台实现一次装夹，进行多种加工的要求，大大提高了工作效率。这也显示出我国的多工位组合机床在经过28年的发展以来，已经取得了很大的成就，我国现有的技术主要是把电气控制，液压控制，机械控制，机电技进行有效组合，达到自己多层次控制的特点，我国现在应用组合机床加工的基本上是标准件加工，像工

16、厂进行的大批量箱体类或者是轴类零件,随着现代制造技术的发展，组合机床在连杆、板件这些领域也得到了一些应用，也许未来组合机床会不断开发新的市场，发挥更加重要的作用3。而且组合机床之中最重要的就是回转台的设计，多工位组合机床之所以能够提高加工的效率，依靠的是回转工作台的设计。回转工作台主要是将工件从已加工完的工位通过回转转移到下一个加工工序的工位。此设计可以实现加工与装卸工件同时进行，但需要注意的问题是要装卸工件的时间比加工时间要稍短一些，达到一种同步进行的效果7。并且我国现在也在开始研发一种新型的柔性组合机床，相信不久之后我国的多工位组合机床就会取得更高层次的成就。而国外的组合机床在80年代就已

17、经完成了第一阶段的发展，现在国外的组合机床在满足最基本的精度和效率等要求上，着力于综合成套和各种柔性技术的变革8。经过多年的研究，国外组合机床取得了很大的成功，特别是在提高加工精度，机床操作的简便性，功能的灵活切换以及不同品种加工的柔性装备上，取得了我国目前还不能达到的高度，并且国外在组合机床的技术上，慢慢的和计算机技术融合，实现了加工工序的软件化操作，提高了加工和操作的集中性，节约了成本和维修难度，并且引进了加工过程的监控技术，保持加工过程的监督，特别是对于尖端技术的研究提供了很好的研究环境9。1.3 本课题研究的内容及意义本课题是针对钻、扩、铰多工位卧式组合机床进行控制系统的设计，在其回转

18、工作台上设有四个加工工位，分别为：一工位钻孔，二工位扩孔，三工位铰孔，四工位装卸。组合机床的控制主要包括：回转工作台的自动回转控制、各个工位上的液压滑台、动力头的控制。回转工作台的自动工作循环为：回转台松开抬起回转台回转回转台反靠（精确定位）回转台夹紧，使用液压系统控制其一系列的动作，液压系统的动作循环是靠电气控制进行的。动力头滑台的自动进给为：三个动力滑台分别带着三个动力头快进动力头分别工进延时停留（等待工进结束）动力头快退。动力头电动机在自动循环的工进阶段开始旋转；每个动力头需要采用不同的液压控制系统，协同控制来完成；三个滑台都退回到原点，一次自动循环进给结束。机床回转工作台不需要点动调整

19、，但需要调整动力头和滑台的位置。工件的夹紧装置仍然采用液压控制。本课题的设计能够实现，工件只需要在回转工作台上定位夹紧，经过回转工作台回转一周，就能在该机床上完成所有的工序，包括：钻孔、扩孔、铰孔。多工位回转工作台组合机床生产效率高、自动化程度高，主要由于多工位回转工作，回转工作台上有多个工位，可以同时安装多个需要被加工的工件，每个工位上的加工内容各不相同，由相对应的刀具进行加工：工件在完成一次装夹后，通过回转工作台的回转分别到达不同的加工工位，再由对应工位上的刀具进行加工；回转工作台之所以能够提高生产效率，就是由于工件只需要装夹一次，通过回转台的回转到达不同的工位，分别由各工位的刀具进行加工

20、，从而实现所有的加工工序，提高了加工效率10。因此 研究本课题的意义就在于提高组合机床的生产效率，并提高其控制系统的灵活性、稳定性，从而使多工位回转工作台组合机床能够更加稳定的工作。第2章 总体控制方案设计2.1 控制方案的确定多工位回转工作台组合机床主要的控制包括回转工作台的回转控制和各个工位上的动力滑台、动力头的控制。2.1.1 工作要求（1）回转工作台的自动循环工作为：回转台抬起（松开）回转台回转回转台反靠（精确定位）回转台夹紧，其控制方式为液压控制，但是其液压系统的动作循环是靠电气控制进行的。（2）为了能够更加直观、详细的了解动力头滑台的工作情况，也为了能够及时的发现动力头滑台在工作时

21、是否会出现一些问题，需要为动力头滑台设计两套控制系统：自动进给系统与手动进给系统：动力头滑台的自动进给为：三个动力头快进动力头分别工进延时停留（等待工进结束）-动力头快退。动力头电动机要求在自动循环的工进阶段开始旋转；动力头滑台的手动进给为：分别使用按钮来启动动力滑台的快进、工进、快退动作，停止由各个限位开关来控制。每个动力头需要采用不同的液压控制系统，并且协同控制来完成；三个滑台都退回到原点，一次自动循环进给结束。（3）机床回转工作台不需要点动调整，但需要调整动力头和滑台的位置。（4）工件的夹紧装置仍然采用液压控制。2.1.2 控制方案回转工作台与三个液压滑台的动作使用液压系统来控制，通过变

22、量泵、电磁阀、液压缸等相互接通组成回路来控制。三个液压滑台的快进、工进、快退，使用差动连接来实现；回转工作台的控制共分为四个部分11：（1）回转工作台的松开与夹紧：使用液压回路来控制，夹紧时采用压力继电器来判断是否夹紧到位；（2）回转工作台的回转；（3）回转工作台的反靠动作：回转工作台的反靠主要靠液压缸的活塞杆上的齿条动作来带动齿轮转动，从而带动回转台回转，可以实现回转台的顺时针转动与逆时针转动，从而可以调整回转台的定位，使之定位更加准确；（4）回转工作台的回转缸中的活塞杆回到原位，以便下次回转工作台的回转。2.2 液压原理图的设计 根据以上的工作要求以及控制方案的初步拟定，需先根据给出的数据

23、进行液压元器件的选型，再确定液压回路，最终确定液压原理图。2.2.1 液压元器件的选型本液压系统设计参数要求为：本系统完成的工作循环为：液压滑台快进液压滑台工进液压滑台快退停止。运动部件的重量G=5000N，快进、快退速度为6m/min，工进速度为30mm/min200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为200mm，最大切削力为8000N，采用平面导轨，静摩擦系数为，动摩擦系数，启动、制动时间为，机械效率。（一） 工况分析根据已给条件与数据，计算出各个阶段的速度与负载情况12，并用折线图来表示，如图2-1所示。 （a） 速度循环图 (b)负载图图2-1液压滑台的速度循环图与负载图

24、启动阶段：加速阶段：快进、快退阶段：工进阶段：表2-1各个工作阶段中液压缸的压力、流量、功率的计算工况负载速度 压力/MPa流量q/(L/min)功率P/kW计算公式快进启动1111V2=0.1m/sV1=0.00050.03m/sV3=0.1m/s0.6加速7450.4恒速5560.311.80.02工进94444.80.159.00.020.6快退启动11111.2加速7451.1恒速5561.018.40.2（二）液压缸参数确定根据负载查表2-2得，取液压缸的工作压力为，因此可计算得出：液压缸内径：取液压缸内径标准值：因为液压缸的快进速度与快退速度相等，采用单活塞杆差动连接，所以活塞杆直

25、径：取活塞杆值径标准值；根据液压缸内径、活塞杆直径，可以算得：液压缸无杆腔有效作用面积：液压缸有杆腔有效作用面积：活塞杆面积：（三）液压系统元器件的选型工进采用调速阀调速，由调速阀产品样本上查得其最小稳定流量，已知最小工进速度为，则液压缸有效作用面积能满足其最低工进速度要求。具体的液压元件的选型如表2-3所示。表2-2 按切削负载选执行元件的工作压力负载工作压力表2-3 液压元件明细表序号元件名称规格额定流量额定压力型号1三位五通电磁阀636.335E-63BY2变量泵307YB-B92B3调速阀25212F2E6B-20B/10QM4二位二通电磁阀200.8ZQDF-20B5过滤器40XU-

26、J40806减压阀0.8J-Fa10D-P/O-17二位三通电磁阀500.83V208NC2.2.2 动作分析及原理图的确定1-回转工作台 2-底座 3-定位销 4-定位块 5-滑块 6-固定挡块 7-离合器 8-钻孔进给液压缸 9-扩孔进给液压缸 10-铰孔进给液压缸图2-2 回转工作台的液压系统原理图1、回转工作台的液压回路分析，液压原理图如图2-2所示。1）1G液压回路。此回路是控制回转工作台的松开与夹紧，在每一次回转工作台回转之前，需要将回转工作台松开，才能进行回转；每一次回转工作台回转到位后，需要将回转工作台夹紧，才能进行加工工序。具体的液压回路为：松开液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV

27、2得电，电磁阀左位接通1G下腔进油，推动活塞杆上移回转台抬起（松开）夹紧液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV3得电，电磁阀右位接通1G上腔进油，推动活塞杆下移回转台夹紧。2）2G液压回路。此回路的作用是实现回转台的定位，主要是通过定位销3的伸缩运动来实现的，在每次转位之前需要将定位销3向下运动，不要挡住定位块4，从而定位块4就可以与回转工作台一起转动。当回转台转位到一定距离后，定位销3在2G的带动下向上伸出，挡住下一工位上的定位块，从而实现定位。具体的液压回路为：向下缩回的液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV2得电，电磁阀左位接通2G上腔进油，推动活塞杆克服弹簧的弹力向下移动。向上伸出的过程不需要使用液压

28、回路提供动力，靠的是弹簧作用，将伸缩销弹出，从而复位。3）3G液压回路。此回路的作用是实现回转工作台的回转以及反靠运动，主要是通过3G活塞杆上的 失调来带动齿轮转动，然后经过齿轮带动工作台转动（齿轮位于离合器和工作台下方）。当活塞杆向右移时，回转工作台顺时针转动；活塞杆向左移时，回转工作台逆时针转动，实现回转台的反靠，反靠的目的就是调整回转台转动的位置，使定位更加准确。活塞杆右移的液压回路：液压泵减压阀JF电磁阀磁铁YV5得电，电磁阀左位接通3G左腔进油活塞杆向右移动回转工作台顺时针转动活塞杆左移的液压回路：液压泵减压阀JF电磁阀磁铁YV6得电，电磁阀右位接通节流阀L3G右腔进油活塞杆向左移动

29、回转工作台逆时针转动，实现反靠。回转台反靠时的速度比回转台顺时针转动时的速度慢，因为油箱里的油需要经过节流阀L进入到3G右腔，所以速度较慢，从而使回转台缓慢转动，来调整回转工作台的回转的位置，使定位更加准确。4）4G液压回路。此液压回路主要实现离合器7的脱开或结合。当回转工作台正常回转时，离合器7应当为吸合状态，4G在弹簧的作用下处于复位状态。当回转工作台停止回转后，为了让液压缸3G的活塞杆回到原位，以便为回转工作台的下一次回转做准备，而且又不至于带动回转工作台一起转动，需要将离合器7脱开。脱开时的液压回路：液压泵减压阀JF电磁阀磁铁YV1得电，电磁阀左位接通4G下腔进油活塞杆上移，克服弹簧弹

30、力带动离合器7上部分结构移动，脱离啮合。待3G回到原位后，YV4电磁阀的右位接通，4G在弹簧作用下下移，离合器7又吸合。回转工作台工作过程中各电磁阀的动作状态表以及限位开关的工作状态，如表2-4所示。表2-4 回转工作台工作时电磁阀磁铁及限位开关的动作状态工步工件液压电磁换向阀的电磁铁转换开关YV1YV2YV3YV4YV5YV6SQ1回转台原位-KP回转台抬起-+-+回转台回转-+-SQ2回转台反靠-+-+SQ3回转台夹紧-离合器脱开+-+KP液压缸返回-SQ4、SQ52、三个动力头液压滑台的液压回路分析，三个动力头液压滑台的液压原理图如2-2所示。三个动力头滑台的动作均为快进工进快退，分别由

31、液压缸8、9、10控制，液压回路采用差动连接，其动作路程示意图2-3所示。图2-3 液压滑台工作行程示意图图2-4 液压滑台工作原理图 由于动力头液压滑台的运动情况是一样，采用的液压回路也相同，因此下面只对钻孔液压滑台的回路进行详细分析，扩孔液压滑台与铰孔液压滑台的分析与其相同。1）快进液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV7和YV9得电，电磁阀左位接通钻孔液压缸8左腔进油活塞杆右移。钻孔液压缸8右腔的油经过三位五通电磁换向阀的左位，再经过两位两通电磁换向阀的左位回到钻孔液压缸的左腔，从而形成差动油路，使其快进。2）工进液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV7得电，电磁阀左位接通钻孔液压缸8左腔进油活塞杆右移

32、。与快进不同的是，工进时钻孔液压缸8右腔的油不会再通过电磁阀回到左腔，而是通过节流阀L1回到油箱，由于节流阀的作用，使其速度变慢，形成工进。3）快退液压回路：液压泵电磁阀磁铁YV8得电，电磁阀右位接通钻孔液压缸8右腔进油活塞杆左移。钻孔液压缸8左腔的油直接通过三位五通电磁换向阀的中位回到油箱，流速较快，从而形成快退回路。三个动力滑台在工作时，电磁阀磁铁的工作状态如表2-5表2-7所示。表2-5 钻削滑台动作顺序表动作YV7YV8YV9开关快进+-+SB8工进+-SQ6快退-+-SQ7停止-SQ8表2-6 扩孔滑台动作顺序表动作YV10YV11YV12开关快进+-+SB8工进+-SQ9快退-+-

33、SQ10停止-SQ11动作YV13YV14YV15开关快进+-+SB8工进+-SQ12快退-+-SQ13停止-SQ14表2-7 扩孔滑台动作顺序第3章 PLC的控制系统设计3.1 控制系统的硬件设计回转工作台的回转运动和钻孔、扩孔、铰孔的动力头滑台的运动是靠液压系统来控制的，但是其实现自动循环进给是需要电气控制的。本课题选用PLC控制，因为PLC具有可靠性好，具有良好的可操作性和灵活性，且容易编写程序，适应性强等优点，并且多工位回转工作台组合机床的控制内容较多，自动化要求较高，使用PLC控制能够减少故障的发生。根据本课题的技术要求可以确定，首先需要有钻孔动力头电动机、扩孔动力头电动机、铰孔动力

34、头电动机；因为需要为回转工作台的回转运动和动力头液压滑台提供动力，所以需要一台液压泵电动机；为了避免动力头在工进阶段，与工件产生大量的热量，从而对工件或者刀具造成伤害，需要一台冷却泵电动机，在工进阶段不断地提供冷却液，避免热量的产生，造成不必要的损失13。多工位回转工作台组合机床的电气控制主电路如图3-1所示。由主电路图可以看出，钻孔动力头电动机、扩孔动力头电动机、铰孔动力头电动机分别由接触器KM1、KM2、KM3来控制，可以实现三个电动机的同时启动或者停止；液压泵电动机由接触器KM4控制，液压泵在工作过程中需要一直处于工作状态，为三个液压滑台以及回转工作台提供压力油；冷却泵电动机由接触器KM

35、5控制，冷却泵可以在快进结束时，即工进开始时启动，也可以为了安全起见，与液压泵一起启动。五个电动机都是用了熔断器和热继电器来对电路进行短路保护与过载保护，不需要正反转。图3-1 多工位回转工作台组合机床的电气控制主电路3.1.1元器件的选型 经过统计，此控制系统需要37个输入点，20个输出点，根据输入输出点的数量确定选用具有14个输入点和10个输出点的小型机西门子S7-200系列的 CPU 224 AC/DC/RLY的主机14，再选用两个具有16输入点和16输出点的EM 223的扩展模块，并且满足留有备用接口的要求。电源类型：PLC、接触器线圈、热继电器需要使用交流220V的电源，按钮、开关、

36、电磁阀为直流24V的电源。PLC控制系统中需要用到大量的行程开关、按钮、电磁阀磁铁、接触器线圈、传感器等电气元件。按钮的选用根据所需要的使用场合、颜色和触点数来选择；开关根据电源诶性、触点数等来选择；接触器根据电源种类、额定电压、额定电流和频率等参数了选择；电磁阀磁铁在选择电磁换向阀时候就已经确定了，无需再次进行选型；热继电器的选型根据其额定电流来选择，要求热继电器元件的额定电流接近或者略大于电动机的额定电流。根据以上要求，所选的各电气元器件的型号以及实物如图3-2图3-9 所示。 图3-2 停止按钮：LA38-11BN 图3-3急停按钮：XB2-BS542C 图3-4 启动按钮：LA4-3H

37、 图3-5 行程开关：LXP1-100 图3-6 熔断器：RL1-100 图3-7 手动按钮：LA38-11 图3-8 接触器：CJX1-16/22 图3-9 热继电器：JR36-203.1.2 输入输出端口分配PLC是通过输入、输出端子与控制对象取得联系且一个元器件只能对应一个输入或者输出端口。根据西门子S7-200系列的CPU224主机的输入输出点与扩展模块EM223的输入输出点的分配地址来具体的对元器件进行分配，具体分配情况如表3-1所示。 表3-1 输入输出分配表输入输出回转工作台的工作起动按钮I0.0SB1钻孔动力头控制Q0.0KM1回转工作台抬起到位I0.1SQ1扩孔动力头控制Q0

38、.1KM2回转工作台回转到位I0.2SQ2铰孔动力头控制Q0.2KM3回转工作台反靠I0.3SQ3液压泵控制Q0.3KM4回转缸原位I0.4SQ4冷却泵控制Q0.4KM5离合器脱开I0.5SQ5离合器用电磁铁Q0.5YA1动力头电动机的起动按钮I0.6SB2回转台抬起Q0.6YA2动力头电动机的停止按钮I0.7SB3回转台夹紧Q0.7YA3钻孔滑台快进到位I1.0SQ6回转台低速回转（微调）Q1.0YA4钻孔滑台工进到位I1.1SQ7回转台回转Q1.1YA5钻孔滑台原位I1.2SQ8回转缸活塞杆返回Q2.0YA6扩孔滑台的快进到位I1.3SQ9钻孔滑台前进用的电磁铁Q2.1YA7扩孔滑台的工进

39、到位I1.4SQ10钻孔滑台快进用的电磁铁Q2.2YA8扩孔动力头原位I1.5SQ11钻孔滑台后退用的电磁铁Q2.3YA9铰孔滑台的快进到位I2.0SQ12扩孔滑台前进用的电磁铁Q2.4YA10铰孔滑台的工进到位I2.1SQ13扩孔滑台快进用的电磁铁Q2.5YA11铰孔滑台原位I2.2SQ14扩孔滑台后退用的电磁铁Q2.6YA12液压泵起动按钮I2.3SB4铰孔滑台前进用的电磁铁Q2.7YA13液压泵、冷却泵停止按钮I2.4SB5铰孔滑台快进用的电磁铁Q3.0YA14冷却泵起动按钮I2.5SB6铰孔滑台后退用的电磁铁Q3.1YA15钻孔工位传感器I2.6SQ15扩孔工位传感器I2.7SQ16铰

40、孔工位传感器I3.0SQ17急停按钮I3.1SB7复位按钮I3.2SB8液压滑台自动与点动用开关I3.3I3.4I3.5SA1SA2SA3回转台压力继电器I3.6KP钻孔滑台快进手动按钮I3.7SB9钻孔滑台工进手动按钮I4.0SB10钻孔滑台快退手动按钮I4.1SB11扩孔滑台快进手动按钮I4.2SB12扩孔滑台工进手动按钮I4.3SB13扩孔滑台快退手动按钮I4.4SB14铰孔滑台快进手动按钮I4.5SB15铰孔滑台工进手动按钮I4.6SB16铰孔滑台快退手动按钮I4.7SB173.1.3 硬件接线图设计CPU主机选型：考虑到本系统中需要用到按钮、开关、接触器线圈等元器件，但是其所工作的电

41、压不同，按钮、开关、电磁阀需要在直流24V的的电压下使用，而接触器线圈需要在交流220V的电压下工作，且根据系统所需的输入输出端的数量，选用CPU 224 AC/DC/RLY的主机。扩展模块选型：根据剩余的输入输出点数，初步拟定选用EM 223的扩展模块，本控制系统的输出部分既有直流电也有交流电，而且负载较多，因此选用负载能力较强，既能接直流电也能接交流电的EM 223 24V DC数字量组合16输入/16继电器输出的扩展模块。根据CPU 224的输入输出点的分配与扩展模块EM 223输入输出点的分配，多工位回转工作台组合机床的PLC控制系统的外部接线图，如图3-10、图3-11所示。 图3-

42、10 CPU 224的外部接线图当主机的输入、输出点数量不够用时，需要加扩展模块对剩余的元器件进行地址分配。但是需要注意的是其系统自动分配的扩展模块输入地址是从I2.0开始的，而不是I1.6。 图3-11 EM 223的外部接线图3.2 控制系统的程序编写根据本课题的技术要求，PLC控制系统选择使用自动控制和手动控制，两种工作方式。自动控制能够实现回转工作台的自动回转和三个液压滑台的自动进给，并且能够实现自动循环；手动控制需要手动触发启动按钮与进给按钮，回转工作台才会回转，液压滑台才能够动作，有利于调整机床，在调试机床的过程中起到了至关重要的作用。本系统采用主程序调用子程序的编程方法，选择开关一共有三个档位，即有三种工作模式可以选择：自动循环模式、手动模式、单步模式，分别由I3.3、I3.4、I3.5控制，并且需要在三个液压滑台、回转缸均在原位时才能执行动作，否则需要按复位按钮，将各执行元件均恢复到原位，再进行动作。主程序如图3-12所示。图3-12 PLC控制系统主程序3.2.1 系统自动控制流程图设计PLC的程序常用设计方法一般可分为逻