※基于PLC控制的刀具库自动选刀的设计
基于PLC的刀库自动选刀应用与开发
ＤＥＮＧ ａ ｇ ｑ ，ＪＡＮＧ ａ ｌ ｎ Ｃｈ ｎ — ｉ Ｉ Ｇｕ ｎ—ｉ ａ
（ ｎｔ ｕｅｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｉ ｓ ｔｔ ｆ ｉ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｄＥ ｅ ｔ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｍａ ｍｉｇＣ ｌ ｇ ｏ ｎ ａ ｉ ｏ ｎ ｏｌ ｅＭａ ｍｉｇ，Ｍａ ｍｉｇＧ ａ ｇ ｏ ｇ５ ５ ０ ｅ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｎ ２ ０ ０，
０ 引 言
作为 数 控 加 工 中心 ， 刀库 的选 刀 是 其 核心 部 分 之
一
１ 加 工 中 心选 刀 方 式
１ １ 顺 序 选 刀 ．
，
直 接影 响刀 库 、 械 手 和 主 轴 间 的 自动 换 刀 ， 机 机 对
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｈ ａ ｈｉｅ ｍ ａ ｆｃ ｕ ｉｇ ｉｄ ｔｙ，ＣＮ Ｃ ｍ ａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｈ ｖ ｇａ ｕ ｌ ｂ ｃ ｍ ｅ ｏ ｉ ｎ ｉ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｔ ｅ ｍ ｃ ｎ ｎｕ ａ ｔ ｒｎ ｎ ｕｓｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｒ ｄ ａｌ ｙ ｅ ｏ ｄ ｍ ｎａ ｔ ｎ ｐｌｃ ｆｏ ｄ ｎ ｒ ａ ｈｉｅ ｏ ｌ ｃ ｕｓ ｆｍａ ｙ ａ ｖａ ｔ ｇ ｓ Ｂｙ ｔ ｅ ｐｒ ｅ ｓ ｉ ｃ ｎ ｂ ｉｉ ｅ ｎ ｏ ｔ ｏ ｋ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｒ ｉ ａ ｍ ｃ ｎ ｓｔ ｏ ａ ｅ ｏ ｎ ｄ ｎ ａ ｅ ． ｈ ｏｃ ｓ ｔ ａ ｅ ｄｖ ｄ ｄ ｉｔ ｗ ｉ ｄ ， ｙ ｂｅ ｇ ｎ ｒ ｌＣＮ Ｃ ｎ ＴＣ ． ｅ ｌｔｅ ｕｅｔ ｈ ｏ ａ ａ ｉｅ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ａ ｅ ｃ ｓｃ ｎｓｓｉ ｆａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｅ ａ ａ ｄＮ Ｔｈ ａｔ ｒｄ ｏ ｔ ｅ ｔ ｏｌ ｇ ｚｎ ｎ ｃ ａ ｉａ ｎｄ ｄ ｖｉｅ ｏ ｉｔ ｍ ｈ ｎｇｏ ｕ ｏ ｔｃ
-》基于PLC的刀库自动选刀应用与开发
(4)M1通 ( C0 为不大于 15 的非负数 ) ,将 C0 值 传至 C1 (MOV 指令 ) 。
(5)M2通 ( C0大于 15) , 30减去 C0值 ,差值存于 C1 ( SUB 指令 ) 。
(6)方向计算 :以 M1～M3最终状态来计算反转条 件 ( Y001通 ) : M3通 (C0原为负数 ) ,M1通 (C0绝对值 不大于 15 ) ; 或者 M3 不通 ( C0 原为非负数 ) , M2 通 (C0绝对值大于 15) 。正转条件 ( Y001 不通 ) : M3 通 (C0原为负数 ) , M1 不通 ( C0 绝对值大于 15 ) ; 或者 M3不通 (C0原为非负数 ) ,M2不通 ( C0绝对值不大于 15) 。
0 引言
作为数控加工中心 ,刀库的选刀是其核心部分之 一 ,直接影响刀库 、机械手和主轴间的自动换刀 ,对机 床的加工效率和加工精度具有十分重要的意义 [ 1 ] 。经 过长时期的发展 , PLC已具有强大的运算能力 ,良好的 通讯功能 ,极高的处理速度 ,已获得广泛的应用 。对于 高精尖的大型数控机床主要部件目前大部分都用的进 口元件 ,费用高 [ 2 ] 。 PLC及其定位控制器用于刀库 、机 械手和主轴间的自动换刀控制 ,取代某些昂贵的进口 元件 ,降低了设备费用 ,是降低费用的最佳的选择 。对 于小型加工中心的自动选刀控制 ,是一种理想的控制 设备 。
(2)计算机记忆选刀 :刀具号和存刀位置或刀座号 对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器的存储 器内 ,刀具存放地址改变 ,计算机记忆也随之改变 。在
收稿日期 : 2009 - 12 - 11 作者简介 :邓昌奇 (1963—) ,男 ,四川自贡人 ,茂名学院机电学院副教授 ,硕士 ,研究领域为数控机床 、机电一体化技术 , ( E - mail) dengchq@ tom.
课程设计任务书--基于PLC的刀库捷径方向选择控制
课程设计任务书专业：测控技术与仪器专业班级： 123班学生姓名横亘学号 10086课程名称PLC原理与应用设计题目基于PLC的刀库捷径方向选择控制的设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：1、掌握PLC功能指令中数据处理指令的用法2、掌握PLC控制系统的设计流程设计主要内容及要求：1、1、设计一个加工中心刀库捷径方向选择控制的程序，具体要求如下:2、（1）加工中心刀库回台式模拟装置上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、……、8。
刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。
（2）当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按顺时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。
这时数码管将显示该刀号地址。
拔码开关用来选择刀号。
选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。
程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转（即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。
2、画出实现程序流程图。
3、列出输入、输出端口。
4、写出梯形图程序。
5、调试程序，直至符合设计要求。
工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料第2-3天：学习课程设计中用到的PLC相关知识第4-5天：根据课程设计的要求画出程序流程图第6天：列出I/O分配表第7-8天：写出梯形图程序，并对程序进行注释第9-10天：学习西门子S7-200的编程软件STEP 7 MicroWIN SP6，并在该软件中编写梯形图程序第11天：学习西门子S7-200仿真软件，并进行程序仿真和调试。
第12天：将课程设计中用到的程序在PLC试验箱上进行运行和调试。
第13-14天：撰写课程设计报告。
主要参考资料[1]廖常初.S7-200 PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2013.8[2]梅丽凤.电气控制与PLC应用技术[M].机械工业出版社,2012.3[3]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M].机械工业出版社,2006.1指导教师签字教研室主任签字。
实验十 加工中心刀具库选刀控制
实验十加工中心刀具库选刀控制
一、实验目的：
用PLC构成加工中心刀具库选刀自动控制系统。
二、实验器材：
1、PLC―Ⅲ型可编程序控制实验台
2、PLC--回转刀盘模块
3、编程器
4、实验导线
三、模块I/O说明；
输入控制：SIN1—SIN4-- 4个刀具到位信号开关，SB1—SB4--四刀具选刀请求控制
输出控制：顺—电机正转选刀，逆--电机反转选刀，到位—到位指示，换刀—机械手换刀
四、控制要求
1、按请求信号，PLC记录请求刀号。
2、刀具盘按照某一方向运转，到位复合后，显示到位指示。
3、机械手开始换刀，显示换刀指示灯亮6S后结束，等待请求。
换刀过程中，其它请求信号均视为无效。
五、I/O分配
输入：SIN1—X1，SIN2—X2，SIN3—X3，SIN4—X4
SB1—X11，SB2—X12，SB3—X13，SB4—X14
输出：到位--Y0，换刀--Y1，顺转--Y2
六、程序清单
七、编程练习
1、 按上述控制要求，选刀后选择最近途径转动（顺/逆）。
2、到位显示等亮1S ，换刀灯再亮5S 后方可进入下一循环。
基于PLC的数控铣床回转刀库控制系统设计课程设计说明书
D201
当前换刀位刀座号
D202,D203
旋转一个刀座位置所需脉冲数
D204,D205
高速最高频率
D206,D207
中高速最高频率
D208,D209
中低速最高频率
D210,D211
低速最高频率
D212,D213
输出到驱动器的最高频率
D214
主轴上的刀具号
D215～D218
4个刀座内的刀具号
回顾起此次机床数控技术课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在课设的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，例如，对使用AutoCAD画接线图的方法我还是掌握的不全面，在用AutoCA标志,当M9接通时,Y006接通，告知机床计算机数控系统进行换刀。
（6)换刀完成后, X002接通,M9复位。
图5刀库旋转脉冲及换刀信号输出程序段梯形图
3.1.5报警信号输出与报警复位程序
（1)M10置位，表示主轴和刀库中找不到设定刀具,因此要由Y007将报警信号输出。
2.1步进电机及其驱动器的选型
根据相关的资料，一般作用在8刀座圆盘式刀库电机上的最大启动转矩为3N·m 左右，本次设计的刀库只有4刀座，所带来的最大启动转矩应该小一些，查找《数控技术课程设计》229页 表A-5，选择110BF003型反应式步进电机，参数如表1所示。
浅谈基于PLC的刀库自动换刀控制系统设计
浅谈基于PLC的刀库自动换刀控制系统设计
蒋继红;殷红梅;刘晓宇;朱洪亮
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】本文主要以圆盘刀库的机械手自动换刀控制器为主要工作目标,通过采用可编程控制器,完成了对圆盘刀库的旋转选刀、刀套翻转送刀和机械手旋转换刀程
序等的自动控制。
本文还着重介绍了刀具库中刀具手动转换控制器的基本构造、工作原理、硬件构成、软件设计等。
通过全新的换刀更换体系,可使其换刀效率大为
提高,进而获得较好的企业效益。
经实践运用证明,这种方式具有系统全面、见效快、使用广泛的优点,各部门都可进行需要的操作,能充分满足加工中心的需要。
【总页数】3页(P144-146)
【作者】蒋继红;殷红梅;刘晓宇;朱洪亮
【作者单位】江苏电子信息职业学院;涟水思麦柯动力机械有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG659;TP273
【相关文献】
1.加工中心盘式刀库自动换刀控制系统设计
2.基于PMAC的加工中心斗笠式刀库
自动换刀控制系统的研究3.盘式伺服刀库自动换刀控制系统设计4.基于PLC的刀
库自动换刀控制系统设计5.基于PLC的刀库自动换刀控制系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于PLC的数控加工中心刀具库选择设计
基于PLC的数控加工中心刀具库选择设计作者：张斌来源：《中国工业年鉴》2014年第04期【摘要】本文介绍了某型数控加工中心刀具库的PLC 控制设计，在分析控制要求的基础上，选用FX2N系列PLC 设计出相应控制程序。
控制程序包含：纪录当前刀具号、请求刀具号、转盘转动方向判断并确定转盘正反转、换刀定时及换刀指示灯闪烁等部分，程序结构性好、可读性强、运行效率高，能很好地满足实用要求。
【关键词】数控加工中心；刀具库； FX2N；可编程控制器引言随着科学技术的发展世界先进制造技术的兴起和不断成熟，而对作为现代制造业非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对加工中心的各种组成部分提出了更高的性能指标。
由于加工中心备有刀具库，大大增加了刀具的储存容量。
为了提高运行效率，数控加工中心在加工工件时，需要根据加工工艺的要求进行刀具库转位自动选择刀具。
目前，数控加工中心在实际加工工件时多数采用任意转位自动选择刀具的方式[1-2]。
本文设计了一套基于三菱FX2N系列PLC ，采用任意转位自动选择刀具的控制系统程序，能有效地实现刀具库换刀准确的自动选择，具有良好的加工效率和加工精度。
一、控制要求数控加工中心刀具库由六种刀具组成，如图1所示。
按钮SB1～SB6分别为六种刀具选择按钮；ST1～ST6为刀具到位行程开关，由霍尔元件构成。
（1）初始状态时，PLC记录当前刀号。
（2）当按下按钮SB1～SB6中的任何一个时，PLC记录该刀号，然后刀盘按照离请求刀号最近的方向转动。
转盘转动到达刀具位置时，到位指示灯发亮，机械手开始换刀，且换刀指示灯闪烁。
5 s后换刀结束。
（3）换刀过程中，其它换刀请求信号均无效。
换刀完毕，记录当前刀号，等待下一次换刀请求。
三、程序设计（一）程序编写根据控制要求，设计出数控加工中心刀具库选择PLC控制梯形图如图3所示。
（二）系统调试结果及分析将所设计的程序传入PLC中，进行调试，结果能完全实现控制要求的功能。
基于PLC的数控加工中心自动换刀系统的研究
盘式刀库自动换刀控制系统的优势主要体现在以下几个方面。首先，自动换刀 控制系统可以显著提高加工效率，避免了手动更换刀具的繁琐过程，节省了大 量时间。其次，自动换刀控制系统可以降低工人的劳动强度，减少错误操作的 可能性，提高生产安全性。最后，自动换刀控制系统有利于实现工厂的自动化 和智能化，提升整体竞争力。
目前，加工中心自动换刀装置的研究主要集中在换刀方式、刀库设计、夹持机 构和控制系统等方面。其中，换刀方式是自动换刀装置的核心技术之一，直接 影响到换刀的效率和精度。按照换刀过程中是否有旋转动作，换刀方式可以分 为旋转式和非旋转式两种。旋转式换刀方式又可以分为刀具旋转和主轴旋转两 种，而非旋转式换刀方式则可以分为直插式和伸缩式两种。
盘式刀库自动换刀控制系统的工作原理基于计算机数值控制（CNC）技术，通 过接收加工中心的指令，控制机械手臂进行刀具的更换。首先，机械手臂在盘 式刀库中选择需要更换的刀具，然后将其抓取并移动到加工区域。接下来，机 械手臂将旧的刀具从主轴中取出，并将新的刀具安装到主轴上。最后，机械手 臂将更换下来的刀具放回盘式刀库的正确位置。
近年来，随着人工智能、机器学习和计算机视觉等技术的不断发展，加工中心 自动换刀装置的研究也在不断深入。这些技术的应用，可以实现更加智能化和 高效的换刀控制，从而提高加工中心的生产效率和加工质量。
在应用前景方面，加工中心自动换刀装置将会在更多领域得到应用。例如，在 航空航天、汽车制造、模具制造和医疗器械等领域，由于对加工精度和效率的 要求较高，因此对自动换刀装置的需求也将会不断增加。此外，在智能制造和 数字化工厂的建设中，加工中心自动换刀装置也将会成为其重要组成部分之一。
加工中心自动换刀装置的发展历程可以追溯到20世纪80年代，当时该技术还处 于研究和实验阶段。随着计算机技术、机械制造技术和液压气动技术的发展， 自动换刀装置的可靠性、稳定性和效率得到了不断提高。进入21世纪以来，随 着数控技术的快速发展和制造业的不断升级，加工中心自动换刀装置的应用范 围和需求量也不断增加。
基于PLC刀库控制系统研究
·109·
3． 2 ATC 变频器
机械手换刀由 ATC 交流电机和凸轮箱联合控制。根 据启动平滑、制动迅速等要求选用三菱 FＲ-D740-1． 5k 变 频器来控制 ATC 电机。在自动换刀过程中，ATC 电机在 一次启动与停止之间的运动过程中要保持速度恒定。因 此利用变频器的多段调速来控制 ATC 电机的运动实现机 械手多速换刀。自动换刀装置变频器设计图如图 5 所示。
2． 1 刀库选刀与刀具定位
刀库有 20 把刀具，采用刀套编码的选刀控制方。 为了将目标刀具送到换到位置，必须正确判断电机的 转向和记忆经过换刀位置的刀号［3］。PLC 将目标刀套 号与当前刀套号进行比较，判断伺服电机转向，从而实 现刀库就近选刀。当电机正转时，PLC 程序内的计数 器自动记录当前刀套号，每转过一个刀位，计数器值加 1，反之减 1。当目标刀套运动到换刀位置时，PLC 停 止高速脉冲输出，伺服电机停止运转。接近开关反馈 刀位数给 PLC。刀库就近选刀换刀流程图如图 2 所 示。
6 -DHF@;
// F>=B
/0 -F>=B
/3
9@E
/2 -9@E
2.
-F,CB
25 +02I
22 7@A,EFG
1/ 7@A+
10 7@A,
D=3I / D=.I 0
=B:
80 81 /, 0+ =B:
A ;B9
图 4 伺服驱动器设计图
2015 年 2 月
杨伯金，等： 基于 PLC 刀库控制系统研究
加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的 重要装置，其结构设计及其控制是实现加工中心设计 制造的关键［5］。自动换刀装置的设计要求是换刀时间
短、刀具重复定位精度高、运行稳定可靠等。自动换刀 装置主要由变频器，ATC 电机，凸轮箱，机械手组成。 在换刀过程中，反馈装置检测机械手旋转位置信号反 馈给 PLC，控制电机启停实现机械手抓刀，拔刀，旋转， 装刀回，原点等一系列换刀动作。通过变频器多功能 端子能够实现机械手不同速度的换刀。
基于PLC刀库捷径方向选择自动控制的软件设计与研究
基于PLC刀库捷径方向选择自动控制的软件设计与研究作者：金世佳来源：《科技创新与应用》2014年第34期摘要：在数控加工中，为缩短加工时间、减少加工误差、降低劳动强度，数控机床中应配有自动换刀装置，而自动换刀的路径选择控制是其关键。
文章对刀库结构进行模拟，通过对PLC进行编程，可以对换刀路径进行选择和控制，从而实现了换刀捷径的选择和控制。
关键词：PLC；自动控制；换刀捷径控制1 刀库捷径方向选择自动控制的背景随着数字控制技术的不断发展，在现代制造业中，装有自动换刀系统的加工中心起着越来越重要的作用，它不但可以缩短产品的制造周期，而且还可以提高产品的加工精度，非常适合柔性加工。
自动换刀系统由刀库、机械手和驱动装置构成。
刀库装刀数在20～180把之间。
其功能是存储刀具和把下一把将要用的刀具准确地送到换刀位置，使换刀机械手完成新旧刀具的交换。
数控加工中心的刀库储量、换刀可靠性和换刀速度将直接影响加工中心的工作效率。
采取自动换刀方式可以进一步缩短加工时间，提高生产效率，降低劳动强度。
所以，数控机床在加工过程中为使工件在一次装夹中完成多道工序的加工，缩短工件的整个加工周期，降低多次安装工件所引起的加工误差，采用的方法之一就是在机床中安装自动换刀装置。
选择刀具的路径是衡量自动换刀装置的重要问题所在。
如何在众多路径中选择一条捷径，可以有多种控制方法，可以通过单片机实现也可以通过PLC实现。
文章采用PLC，通过编程来实现刀具选择方向的控制，从而实现最短路径即捷径的选择控制。
2 刀库运行环境的模拟及说明图1 刀库运行环境模拟示意图该模拟装置中，设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、3、4、5、6、7、8。
刀库转动时，将由传感器（采用霍尔开关）测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。
当按下启动开关后，如果霍尔开关没有检测到任何刀具，电机将按顺时针方向自动转动，直到霍尔开关检测到任意刀具，电机停止转动。
加工中心刀库任意选刀方式的PLC控制
加工中心刀库任意选刀方式的PLC控制摘要通过对利用数控系统的特殊功能和PLC的间接寻址指令控制加工中心刀库任意选刀方式的研究，认为该方式不仅能有效地缩短了选刀时间，而且结构简单，控制方便。
关键词任意选刀；自动换刀；PLC；间接寻址1加工中心的自动换刀系统其换刀过程分可为两个步骤加工中心的自动换刀系统其换刀过程分可为两个步骤：首先数控系统接收到TXX后自动选刀，然后执行M06代码，通过机械手完成刀具的自动交换。
一般由机械手实施的刀具自动交换动作的控制方法基本大同小异，但选刀方式的好坏直接影响整个换刀系统的效率。
本文着重讨论在数控系统上如何利用其特殊功能和PLC的间接寻址指令自动控制刀库任意选刀。
2刀库任意选刀自动控制任意选刀方式利用软件选刀，代替了传统的编码环和识刀器，主轴上的新刀号和还回刀库中的刀具号均在PLC内部的存储单元，不论刀具放在哪个位置，都能跟踪记忆。
这种刀具选择方式需要始终将刀具号（任意存放）和刀库中的刀座号（机械对应）对应地记忆在PLC 中。
也即在PLC 中开辟一个数据存储区，始终存储当前实际刀库的映像。
这可以利用PLC中的数据块来完成。
因为在PLC 中DB块的内容是永远保持的，即使系统断电后数据也不会丢失。
这样，一方面，刀具用完后可送回到刀库中的任意空余的刀座上，节省了刀库转动的时间，刀柄也可采用国际通用形式，刀具本身不必设置编码元件，结构简单，控制方便，通用性好。
另一方面，选刀控制转化为刀座控制，PLC在接受到NC系统发出的刀具选择指令TXX 后，利用间接寻址指令快速搜索刀库映像数据块，找到刀具对应的刀座号。
试想一下，刀具在刀库映像数据块是任意存放的，但刀座号始终是与机械对应的。
如果设计时将刀库轴设置为PLC控制的分度旋转轴，这样当刀库轴由PLC 接管后，可以方便地利用数控系统统PLC分度轴定位标准功能块FC16 完成刀库最短路径定位，而不必在PLC 中做相当繁琐的方向判断和最短路径计算，从而极大地方便了PLC刀库轴定位控制编程。
加工中心刀具库选择PLC控制系统设计
序号（学号）：湖北理工学院课程设计说明书课程名称可编程控制器课程设计教学院机电工程学院专业机械制造与自动化班级姓名指导教师2015 年 6 月11 日前言可编程控制器（Progra mmabl e logiccontro ller）是一种数字式运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。
本设计采用P LC对刀具库系统的自动控制，自动换刀装置在随机换刀时只识别刀具不识别刀套，因此可以把刀具编号，并且按顺序将刀具插入刀库中对应号和刀套上。
由数控系统的PLC设定刀号，使刀具号和刀库中的刀套地址对应的记在PLC上，一经设定，机床在以后的使用中，不论刀具在哪个刀套上P LC始终记忆着它的踪迹。
简化了控制系统的硬件和界限，减小了控制器的体积，提高了控制系统的灵活性，同时，PLC有较完善的自诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。
应用表明，PLC的简洁、快捷在自动换刀装置中得到了广泛的应用。
目录前言课程设计任务书第一章 PLC基本介绍 (1)1.1 PLC介绍 (1)1.2 PLC的工作原理 (1)1.3 PLC的选型及依据 (1)1.4 FX系列型号命名方法与输入输出技术指标 (1)1.5 FX系列PL C的特点 (2)第二章课程设计任务 (3)2.1 课程设计的目的 (3)2.2 课程设计内容 (3)第三章总体设计思路、实现方案及设计内容 (5)3.1 设计思路及方案 (5)3.2 设计内容 (6)3.3 I/0分置 (6)3.4 设计流程图 (7)3.5 连线图 (7)3.6 梯形图 (7)3.7 指令表 (8)3.8 系统调试结果及分析 (8)3.9 设计的优点与缺点 (8)第四章设计小结 (9)参考文献 (10).第一章 PLC基本介绍1.1 PLC介绍可编程控制器（PLC，Progra mmabl e LogicContro ller）是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。
基于PLC控制的刀具库自动选刀的设计[1]
![基于PLC控制的刀具库自动选刀的设计[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b1a7f553f01dc281e53af084.png)
（） ３ 待刀具旋转到位 ， 此时换刀指示灯 闪烁 ， 进行换
刀 ；ｓ 将 Ｍ０ 复 位 ， ５后 ． ５ 同时 换刀 指示 灯 熄灭 ， 换刀 结 束 。
４ 结 语
Ｐ Ｃ控制 的数控 加 工 中心刀 具 库 自动 选 择 的应 用 设 Ｌ
计 ，适 用 于经 济 型数 控 加工 中心 和普 通 数 控加 工 中心 的 初 始状 态 下 ， Ｐ Ｃ记 录 当前 刀 具号 ； 由 Ｌ 当按 下 按钮 中 改 造 。采 用 该设 计 方 案数 控 加 工 中心 ，能够 缩 短换 刀时
该 设计 及 以后升 级 改造 的需 求 。
表 １ 数 控 加 工 中 心 ７ 吴 库转 位选 择 Ｐ Ｃ 的 ｊ Ｌ 输 入腧 出 口分 配 表
名 称 代号 输人口 编号
１０ ０
１１ ０ ．
刀 具库 选 刀 的 原则 是 采 用最 近 方 向旋转 ，即 根 据程
序 指令 把 下 一Ｔ 序 要 用 的刀 具 移 到换 刀位 置 时 ，都要 向 距换 刀 位 置 ＜ ８ 。 ｌ ０ 的方 向旋转 ， 以减 少 换 刀时 间 。当选 定
Ｑ 一 ＹＧ ０ Ｂ 二 相 步 进 驱 动器 ， ｎ驱 动 二 相 四 、 ２ Ｂ ４３ Ｍ 丁
该 设 计 中按 钮 Ｓ Ｏ Ｓ ７分 别 为 ８种 供 选 择 刀具 的 Байду номын сангаасＢ—Ｂ
选 择按 钮 ； Ｔ — Ｔ Ｓ Ｏ Ｓ ７为各 ／ 具旋 转 到 位 的行 程 开 关 ， Ｊ 南霍
六 、 线混 合式 ４ ５ ８ ８ 八 ２、６、５、６系列步 进 电机 。 在该 方 案 中 用来 控 制步 进 电机 的转 向及速 度 。在 给定 ｌ作 方 式 正序 ｌ ： 换 相通 电 ， 步进 电机 带 动 刀具 库 正 转 ； 反 序通 电换 相 ， 按
基于PLC的刀库自动换刀控制系统设计
此 次 题 的 研 究 埘 象 足 皖 『萄 ● 式 ＪＪ１］ ｝ 心 ＶＭＣ１０００Ｌ的 『】动 换 ｊ装 簧 ， 其 Ｊ库 Ｊ
！Ｉ盘 式 ，Ｊ Ｊ车 ｉ｛＝ｆＪ， ｎｌ】Ｉ Ｉ、 ｌ ２ ÷， 、 住 １８０ｒ ａｍ， 度 为 ２５０ｔｕｒｎ，最 多 町 容 纳 ６把 ，Ｊ ｊＩ。 ｝ 垧ＩＩ队Ｉ斜 丁Ｌ Ｊ、 ｝｛Ｊ的 足 ７：２４ Ｉ 内钎 Ｉ耵， Ｊ 的 ｆｔ』℃址 ＭＳＡ４０３ ＢＴ－４０， 最 人 ｕＪ．以 承 受 ： 为 ９ＫＧ 的 ／ＪｌｊＩ．最 人 『ＩＪ容 纳 的 ／Ｊｊ｝Ｊ 寸为 ‘Ｄ１ ５０Ｘ４５０ｍｍ．换 时 Ｉ＇ｔｌＪ １０—３０Ｓ之 Ｉ＇ｔ ＴＪ
－ 过 特 制 容 埸… 观 战 障 ，所 以必 须 一耍按 严 格 标 准 的 辑 ，行 ，Ｊｊｌｌｌ￣）ｉ） 求使 个机 构 的 ｝ 动 刺１ ’ｉ协调 ＩＩｌｊ‘ 数 控 ｌｌ Ｉ ｌ１１心 Ｉｌ， ｆ】动 换 ｊ系
．
统 址 · 【成 ｆｌ｝ｌｊ分之 ‘，所 以 Ｉ，Ｊ‘以 说 它 的 效 就 址 机 床 的 Ｊ Ｊ【】Ｉ．效 。 小 逻删：究 的 址 数 ；加 ｌ： ＩＩＩ心 ｆ内恻 黜 Ｊ Ｊ年以及 机 械 ｒ换 Ｊ， 系统 的 艘 什 、换 Ｊｌｌ，Ｊ的 行 ｅＯｊｌｌｌｄｉ） 及 软 什 编 ，ｊ’ 进 行 Ｊ １ 嘤 ｎ勺研 究 分 ， Ｊ 刚 ｌ． 今干ＩＩ传 统 的 ｛ 『 换 ／Ｊ系 统 ， 然 ＾ 改 Ｊ 以 ｌ，ｊ－绷 制 系统
３ ＰＬＯ控 制 系 统要 求
存 找 们 ，１ 产 ＪＪＩ１ ｌ： 个 零 件 的 时 候 ， 往 往 小能 次 加 ｌ：完成 ，需 要 多 个上 序 米 充 成 加 上 。 『面 ‘舣 的 或 足 通 的 机 Ｊ术Ｉ｝Ｉ部 足 ｛能 完 成 一 个 的 加 】．， ｔ－＇．ＩＪ使 足功 能 ‘的 数 控 机 床 也 足 如 此 征 ＪＪｉ】１ 过 中 最 人 茕的 时 足 化 征 Ｊ，换 川 而 今 ｛｛：会 ｒ１动 化 度 越 术越 高 超 ， ｒ动 的 换 Ｊ 经 人 人 的影 响 Ｊ 生 产 的 效 率 ， 可 以 醣 ｆＪ动 的 换 系统 的作 川 加【ｌ：ＩＩ 终 足 划 ／ｆ 缓 。 本 次 改 汁就 足针 划此 种 情 况 对 ｝，１ Ｊ Ｊ 门控 制 系统 进 行 设 汁 ，ｊ 体 要 求 如 ：
基于PLC的数控加工刀具选择监控系统设计
基于PLC的数控加工刀具选择监控系统设计摘要加工中心是一种功能较全的数控加工机床，而自动换刀系统则是加工中心区别于其他数控机床的典型装置。
自动换刀系统（ATC）包括刀库结构、换刀结构以及控制系统3个部分，是加工中心的重要组件之一。
本文主要研究了采用西门子S7-200系列的PLC作为主控制器实现盘式刀库换刀系统的设计。
这种主要由软件进行选刀的方式，消除了由于识别装置的移动性和可靠性所造成的系统误差，提高了选刀精度，简化了控制装置。
通过对自动换刀系统基本结构、工作原理的分析以及对盘式刀库自动换刀控制流程的研究，介绍了自动换刀控制系统的硬件设计、软件编程设计，实现了快捷且准确可靠的换刀过程，能够很好的满足控制要求。
关键词：加工中心，自动换刀，盘式刀库，PLC，组态王Select Control System Of CNC machining tool Based on PLCABSTRACTMachining center is a function over the entire CNC machine tools, and automatic tool change system is different from other typical device processing center CNC machine tools. Automatic Tool Changer(ATC), including three part structure magazine, ATC structure and the control system is an important component machining centers. This paper studies the Siemens S7-200 series PLC as the master controller for the disc magazine ATC systems design. This is mainly carried outby the software tool selection, eliminating errors due to the mobility of the system and the reliability of the identification device caused improve the precision of tool selection, the control means is simplified. Research process by analyzing the basic structure of the automatic tool changing system, working principle and the automatic tool changer control son disc magazine, describes the hardware design of the automatic tool changer control system, software programming designed to achieve a fast and accurate and reliable exchange knife procedure, can well meet the control requirements.KEY WORDS:Machining Center, Automatic Tool Changer, Disc Magazine, PLC, Configuration King目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................. I I 目录 (III)前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 数控加工中心自动换刀系统的背景与意义 (2)1.1.1 加工中心的国内外研究动态 (2)1.1.2 研究加工中心的目的及意义 (2)1.2 数控加工中心自动换刀系统的结构类型 (3)1.2.1 自动换刀装置的结构特点 (3)1.2.2 自动换刀系统的设计形式 (4)1.3 PLC的简介 (5)1.3.1 PLC的工作原理及特点 (5)1.3.2 PLC的型号 (6)第2章硬件设计 (7)2.1 硬件设备的选型 (7)2.1.1 按钮开关 (7)2.1.2 行程开关 (7)2.1.3 接触器 (7)2.1.4 驱动刀库电机选型 (8)2.1.5 熔断器的选择 (10)2.2 加工中心刀具库的I/O资源配置 (11)2.2.1 刀具库I/O点分配 (11)2.2.2 刀具库I/O外部接线图 (12)第3章软件设计 (13)3.1 自动换刀控制系统的组成 (13)3.2 自动换刀控制系统的原理分析 (13)3.2.1 系统控制要求 (13)3.2.2 控制流程 (13)3.3 编程软件STEP 7 Micro/WIN概述 (15)3.4 自动换刀系统的PLC程序设计 (17)3.4.1 程序梯形图 (17)3.4.2 指令表 (19)第4章组态王软件仿真 (22)4.1 组态软件的概述 (22)4.1.1 组态软件的发展及简介 (22)4.1.2 组态王概述 (23)4.2 组态画面的设计 (24)4.2.1 创建组态工程 (24)4.2.2 定义硬件设备 (25)4.2.3 制作图形画面 (26)4.3 变量设置及动画连接 (27)4.3.1 数据变量的定义 (27)4.3.2 建立动画连接 (28)4.3.3 命令语言编程 (29)4.4 组态演示 (34)第5章软硬件调试 (37)5.1 硬件调试 (37)5.2 软件调试 (37)5.2.1 模拟调试 (37)5.2.2 联机调试 (38)结论............................................................................ 错误!未定义书签。
基于PLC自动换刀系统设计说明书
华东交通大学理工学院课程设计说明书题目：基于PLC自动换刀系统设计姓名：刘刚李省吴芸高峰学号：306 312 314 302 班级: 09机电（3）班专业: 机械电子工程指导教师: 余宏涛目录一、摘要 (3)二、自动换刀系统机械设计 (4)2.1 数控卧式铣床的结构 (4)2.2 最优方案设计 (4)2.2.1刀库横移装置 (4)2.2.2刀库分度装置 (4)2.3刀库结构组成 (5)2.3.1 刀库装置主要技术参数 (5)2.3.2 刀库容量的确定 (5)2.4刀库驱动转矩的计算 (6)2.4.1 刀库分传动设计及计算 (6)2.4.2旋转部件转动惯量计算 (8)2.4.3刀库驱动转矩计算 (8)2.5选择电动机容量 (8)2.6刀库驱动转矩的校核 (9)2.7 直齿圆锥齿轮传动设计 (10)2.7.1齿轮疲劳强度设计 (10)2.8 气缸设计和选择 (11)2.8.1气缸的选择要点 (11)2.8.2气缸初选 (11)2.8.3 驱动力校核 (12)2.9丝杠传动工作台总体设计方案 (12)2.9.1工作台的尺寸设计 (12)2.9.2导轨类型设计 (12)2.9.3电机的选择 (12)2.9.4减速器的选择 (12)2.9.5联轴器和轴承的选择 (13)2.10工作台的设计 (13)2.10.1工作台外形尺寸及重量初步估计 (13)2.10.2工作台简图 (13)2.11导轨的设计 (13)2.11.1导轨材料和类型选择 (13)2.11.2导轨额定载荷的预算 (14)2.12丝杠的设计 (14)三、PLC控制硬件设计 (16)3.1 PLC简介 (16)3.2 自动换刀控制系统要求 (16)3.3 PLC型号的选择 (16)3.4 系统控制元件列表 (17)3.5 PLC的I/O地址的分配 (18)3.6 PLC程序梯形图 (18)3.7程序的调试 (19)四、心得体会 (20)五、参考文献 (21)一、摘要随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动刀库方向发展。
基于PLC的刀库捷径方向选择控制改
物理与电子工程学院《PLC原理与应用》课程设计报告书设计题目：基于PLC的刀库捷径方向选择控制专业：自动化班级： XX 学生姓名: XX 学号: XXXX 指导教师： XX2013年12 月18 日物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级： 2班学生姓名XX 学号XX课程名称PLC原理与应用设计题目基于PLC的刀库捷径方向选择控制的设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：1、掌握PLC功能指令中数据处理指令的用法2、掌握PLC控制系统的设计流程设计主要内容及要求：1、1、设计一个加工中心刀库捷径方向选择控制的程序，具体要求如下:2、（1）加工中心刀库回台式模拟装置上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、……、8。
刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。
（2）当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按顺时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。
这时数码管将显示该刀号地址。
拔码开关用来选择刀号。
选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。
程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转（即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。
2、画出实现程序流程图。
3、列出输入、输出端口。
4、写出梯形图程序。
5、调试程序，直至符合设计要求。
工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料第2-3天：学习课程设计中用到的PLC相关知识第4-5天：根据课程设计的要求画出程序流程图第6天：列出I/O分配表第7-8天：写出梯形图程序，并对程序进行注释第9-10天：学习西门子S7-200的编程软件STEP 7 MicroWIN SP6，并在该软件中编写梯形图程序第11天：学习西门子S7-200仿真软件，并进行程序仿真和调试。
PLC控制的刀库的自动选刀开题报告
PLC控制的刀库的自动选刀开题报告
1.课题名称：PLC控制的刀库的自动选刀
2.课题来源
该课题是老师根据我们的情况与学校毕业设计的要求相结合提出来的。
这个方向是我根据自己的考研和未来准备发展的方向选定的。
3.选题的目的和意义
目的——以高速化为先导，提高数控机床的综合性能。
根据工艺要求，利用可编程控制器研究刀库和主轴间自动换刀的程序设计。
意义—①可以了解研究开发的大概流程。
②可以锻炼查找和利用各种资源的能力，培养良好的学习习惯。
③可以锻炼提高对数控机床，PLC，机电控制系统等的了解，使我们的专业知识得到充分的运用。
④增加实际设计经验，明确对系统硬件，完成刀库、PLC、液压系统等的具体设计。
基于plc的加工中心刀库换刀控制系统设计
基于plc的加工中心刀库换刀控制系统设计基于PLC的加工中心刀库换刀控制系统设计[摘要]本设计的题目是基于PLC加工中心刀库换刀控制系统的设计。
通过分析刀库的自动换刀的过程，使刀库在加工中心上能配合换刀机械手的需要——能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程每次换新刀只需输入相应换刀号信号即可。
在分析控制要求的基础上，设计出相应控制程序。
控制程序包含：建立当前刀具库映像、记录请求刀具号、转盘转动方向判断并确定转盘正反转、发出脉冲控制刀盘转动、到位灯及换刀指示灯显示等部分，程序结构性好、可读性强、运行效率高，能很好地满足实用要求。
[关键词]加工中心，刀库换刀， PLCBased on the PLC Machining Center Tool Change ControlSystem DesignRan Longjun( Shaanxi Institute of Mechanical Engineering College of mechanical engineering and automation professional machine from class 082, Shaanxi Hanzhoung 723003)Teacher: Hou Hongling[ Abstract]this design topic is based on the PLC machining center tool change control system design. Through the analysis of the knife of the automatic tool changing process, so that the cutter in machining center can be matched with the tool changing manipulator needs -- in NC program under the control of flexible implementation tool changing process every time new knife only needs to input the corresponding tool change signal can be. The analysis and control on the basis of the requirements, designs the corresponding control procedure. The control program includes: establish the library image, recording request tool number, the rotation of the turntable direction judgmentand to determine the turntable is reversed, to send pulses to control the cutter disc to rotate in place, lights and tool change indicator display parts, good program structure, readability is strong, operation efficiency is high,which can meet the practical requirements.[ Key words] MC, changing tool , PLC目录目录......................................................... I 引言 (1)1 PLC在加工中心中的应用 (5)1.1 数控加工中心组成结构及工作过程 (5)1.2 数控机床中PLC和NC的关系 (7)1.3 PLC在数控机床中的应用 (8)1.3.1PLC在数控机床中的应用形式 (9)1.3.2 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换 (9)1.3.3 PLC与数控机床外围电路的关系 (10)2 刀库自动选刀系统 (11)2.1刀库自动选刀机械系统 (11)2.2 刀库选刀方式 (11)2.3驱动装置步进电机工作原理与控制 (13)2.3.1 步进电机工作原理和特性 (13)2.3.2 基于PLC步进电机的控制原则 (14)3 选刀控制的PLC 系统设计 (16)3.1三菱PLC及其原理 (16)3.1.1 PLC系统组成及各部分的功能 (16)3.1.2 PLC的基本工作原理 (18)3.2编程方法与规则 (20)3.2.1 编程要求 (20)3.2.2 编程方法 (21)3.3 CNC与PLC的通信 (22)3.4 PLC型号的选择分析 (22)3.5 PLC地址分配 (23)3.6 PLC接线 (24)3.6.1 PLC接线图 (24)3.6.2 PLC硬件接线 (25)4 换刀控制过程 (27)4.1换刀总过程 (27)4.2换刀程序过程 (28)4.2.1建立刀具库映像 (28)4.2.2换刀号输入 (28)4.2.3得出换刀号所在的刀座号 (28)4.2.4判断刀盘转动方向并得出控制刀盘转动脉冲数 (29)4.2.5发出脉冲以及控制指示灯 (29)4.3 三菱FX2N指令使用 (29)4.4程序流程图 (33)5 程序梯形图 (35)6 软件编程 (43)6.1 GX Developer的特点 (43)6.2 GX Developer的编程环境 (44)致谢 (46)参考文献 (47)毕业设计实物模型 (48)引言进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的良机，也遭遇到加入WTO（世界贸易组织）后激烈的市场竞争压力。
数控车床刀具库选刀控制电路设计
数控车床刀具库选刀控制电路设计摘要数控车床刀具控制设计主要是为了实现刀具的自动换取，保证加工过程中的快速与稳定。
数控车床的换刀一般采用两种控制方式，即固定存放换刀控制和随机存取换刀控制。
在固定存取换刀控制中，刀库中各刀具的位置是固定的，刀具选择指令（CNC来的T代码）是以刀套编号为存取地址来控制存取动作，即原来从哪一刀套编号中取出来的刀具，在使用完毕后仍归还到那一刀套中。
而随机换刀控制中，还刀位置是随机的，刀具选择指令（CNC来的T代码）与刀套编号无关，指令仅以刀具自身的直接编号为目标。
这种换刀方式在新刀具取出后，刀库不需转动，立即随机存入原先的刀具，即换刀、存刀一次完成，缩短了换刀时间。
因此我们在设计时采用了第二种设计方案，使用PLC为基本控制部件，编制出对应的PLC程序来控制刀具库与机械手的运作。
当机械手读入当前位置刀具号后，我们只需人为按下所需选择的道具对应刀具号按钮，即可通过PLC控制电动机运转实现选刀。
这样的设计起到了对刀具库的保护、省时等。
关键词： 1,刀具库 2,选刀 3,控制 4,PLCAbstractThe number controls to process center knife to have a control design mainly is for carrying out knife to have of automatically exchange, promise to process in of fast and stable.The number controls to process change the knife of center to generally adopt two kinds of control ways, then fixedly deposit to change the knife control and random access to change the knife a control.In fix the access change the knife the control, each knife has in the knife database of the position be fixed, the knife has choice instruction(CNC come of T code) with knife set serial number for access an address to control access action, then originally took out from which knife the set the serial number of the knife have and still return there 1 after the usage complete in.But random change the knife a control medium, return the knife position is random, the knife has choice instruction(CNC come of T code) and knife set serial number irrelevant, instruction only with the knife have the direct serial number of oneself for target.This kind of changes the knife a way after the new knife take out, the knife database doesn't need to turn to move and immediately and random deposit at first of the knife have, then change the knife, save knife a completion, shortenned to change the knife time.So we adopted the second design project while design, use the PLC as basic control parts, draw up a rightness in response to of PLC procedure to control the operation that the knife has a database and machine hand.When the machine hand reads that going into current position knife has number after, we need factitiousness to press need to be choose of the prop can immediately pass the PLC control electric motor operation a realization to choose knife towards having a number button in response to the knife. So of the design rose to have the protection of database save time to the knife etc..Key word: 1,change the knife 2,choose knife 3,control 4,PLC目录前言 (1)第1章数控车床的分类 (2)1.1 按车床主轴位置分类 (2)1.2 按加工零件的基本类型分类 (2)1.3 按刀架数量分类 (3)1.4 按功能分类 (3)第2章可变程序控制器 (4)2.1 PLC的定义和特点 (4)2.1.1 PLC的定义 (4)2.1.2 PLC 的特点 (4)2.2 PLC的基本结构 (5)2.2.1 中央处理单元CPU (5)2.2.2 存储器 (6)2.2.3 输入输出接口 (6)2.2.4 存储器编程器 (6)2.3 PLC的工作原理 (7)第3章 PLC的指令与编程 (8)3.1 PLC的指令 (8)3.1.2 专用（功能）指令 (9)3.2 PLC编程 (10)3.2.1 PLC的编程语言 (10)3.2.2 PLC程序设计的基础规则 (11)3.2.3 PLC程序设计的一般步骤与方法 (12)第4章数控机床的可编程序控制器与自动换刀机构 (13)4.1 数控机床用PLC (13)4.1.1 “内装型”PLC (13)4.1.2 “外装型”PLC (13)4.2 自动换刀机构 (14)4.2.1 自动换刀装置 (14)4.2.2 用于数控车床的回转刀架 (15)4.2.3 自动刀架的分类与工作原理 (16)4.2.4 自动刀架 (16)第5章 PLC控制车床刀架 (19)5.1 刀架的选用 (19)5.2 电动刀架的电机控制 (19)5.3 车床刀架控制 (19)第6章数控车床刀具库选刀PLC控制 (23)6.1 设计要求 (23)6.1.1 设计题目 (23)6.1.3 设计要求 (23)6.2 设计分析 (23)6.2.1 技术参数 (23)6.2.2 梯形图 (26)6.2.3 指令表 (28)第7章 PLC控制系统的故障诊断及维护 (31)7.1 PLC控制系统故障诊断 (31)7.1.1 PLC控制系统故障诊断技术的基本原理 (31)7.1.2 PLC控制系统的故障类型 (31)7.1.3 PLC控制系统的故障诊断方法 (31)7.2 使用前检查与日常维护 (33)7.2.1 使用前检查 (33)7.2.2 日常维护检查 (35)参考文献 (36)本文总结 (37)谢辞 (38)前言在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
该 设 计 中 按 钮 SB0-SB7 分 别 为 8 种 供 选 择 刀 具 的 选择按钮；ST0-ST7 为各刀具旋转到位的行程开关 ，由霍 尔 元 件 构 成 ；Q0.0-Q0.1 分 别 为 到 位 指 示 灯 和 换 刀 指 示
灯；Q0.2-Q0.7 用来控制步进电机的驱动器。 2 硬件设计
OW8+6-OW2 N
差值≥半数 3 Y
置顺转标志
刀盘顺转
N
QW8-QW2=0 Y
到位指示灯亮，停转
换到指标灯亮，换刀
结束
图 3 刀具库转位流程图
初始状态下，由 PLC 记录当前刀具号；当按下按钮中 的任意一个时，PLC 记录该请求刀具号，然后刀具库转盘 按照距请求刀具<180°的方向旋转。 当请求刀具旋转到换 刀位置时，到位指示灯发亮，机械手开始换刀，同时换刀 指示灯闪烁。 5s 后换刀结束，换刀指示灯熄灭；要求在换 刀过程中，其他换刀请求信号无效。 待换刀完毕，则 PLC 记录当前刀具号，等待下一次换刀请求。
采用西门子 STEP7 软件并用梯形图方式进行刀具库 转位编程［4，5］，如图 4，，过程说明如下：
（1）当刀具处在换刀位置时，则该到位行程开 关 ST* 闭合，并将其刀具号传至输出寄存器 QW8 中，记录当前 的刀具号。 当请求选择刀具时，将按下请求刀具选择按钮 SB*，将请求刀具号传至输出寄存器 QW2 中；与此同时， 将 寄 存 器 M0.5 置 位 ，使 其 它 请 求 信 号无 效 ，直 至 刀 具 库 转盘旋转动作完成后再将 M0.5 复位。
（2）将 当 前 值 QW8 与 请 求 值 QW2 进 行 比 较 。 若 两 值相等，则刀具库转盘无动作，到位指示灯亮，且同时
图 4 刀具库转位梯形图
开 始 换 刀 动 作 ；若 当 前 值 QW8 大 于 请 求 值 QW2，则 将
两 值 直 接 相 减 ， 并 将 结 果 传 至 输 出 寄 存 器 QW6； 若 当
表 1 数控加工中心刀具库转位选择 PLC 的 输入/输出口分配表
名称
代号 输入口编号
名称
代号 输入口编号
0 号刀具选择按钮 SB0 I0.0 0 号刀具到位行程开关 ST0 I1.0
1 号刀具选择按钮 SB1 I0.1 1 号刀具到位行程开关 ST1 I1.1 输 入 2 号刀具选择按钮 SB2 I0.2 2 号刀具到位行程开关 ST2 I1.2
前 值 QW8 小 于 请 求 值 QW2，则 将 当 前 值 QW8 加 总 刀
数 8 后 再 与 请 求 值 QW2 相 减 ，并 将 结 果 传 至 输 出 寄 存
器 QW6。 此 时 ，再 将 输出 寄 存 器 QW6 的 值 与 刀 具 总 数
的一半即 4 进行比较 ， 若 大 于 等 于 4 则 将 M2.2 置位 ，
The Design for the Automatic Tool Selection of the Tool Magazine Based on PLC Control WANG Jun-cai, QIAO Dan, HU Chang-zhong, WANG Fu-ping
（Beifang Ethnic University, Yinchuan 750021, China ）
刀具库选刀的原则是采用最近方向旋转， 即根据程 序指令把下一工序要用的刀具移到换刀位置时， 都要向 距换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间。 当选定 刀具旋转到换刀位置时，刀具库转盘停止旋转，并由取放 刀机械手进行换刀（图 1）。
步进电机
刀具 回转体
刀夹
回转中心
刀库支架
主轴
主轴
换刀点
图 1 数控加工中心刀具库选择转盘示意图
控制驱动器使步进电机带动刀具库转盘反转控 制 驱动 器 使 步 进 电 机 带 动 刀 具 库
转盘正转。
（3）待刀 具 旋 转 到 位 ，此 时 换 刀 指 示 灯 闪 烁 ，进 行 换
刀；5s 后将 M0.5 复位，同时换刀指示灯熄灭，换刀结束。
4结语
PLC 控制的数控加工中心刀具库自动选择的应用设
信 号
3 号刀具选择按钮
SB3
I0.3
3 号刀具到位行程开关 ST3
I1.3
4 号刀具选择按钮 SB4 I0.4 4 号刀具到位行程开关 ST4 I1.4
5 号刀具选择按钮 SB5 I0.5 5 号刀具到位行程开关 ST5 I1.5
6 号刀具选择按钮 SB6 I0.6 6 号刀具到位行程开关 ST6 I1.6
作 者 简 介 ：王 俊 彩 （1985-），男 ，工 学 硕 士 ，助 教 ，主 要 研 究 方 向 为 计 算 机控制及电气自动化。
收 稿 日 期 ：2010-08-19
95 机械工程师 2010 年第 11 期
数控加工中心在加工工件时需要根据加工工艺的要 求进行刀具库转位自动选择刀具。 由于数控加工中心在 实际加工工件时多数采用任意转位自动选择刀具的方 式，本文着重讨论 S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库控 制 中 ，采 用 任意 转 位 自 动 选 择 刀 具 的 设 计 应 用 。 ［1-2］ 经 在 实际加工中应用该方案， 能有效地实现刀具库换刀准确 的自动选择，具有良好的加工效率和加工精度。 1 设计要求
Abstract： This paper designed a project in changing tool magazine for CNC machining centre by Siemens S7-300 PLC. First describes the design requirements, then design scheme according to the requirements, following determine the I/O address and control wiring of PLC, final design the program and make physical debugging. This project to meet the design requirements absolutely. Key words： S7-300; PLC; CNC machining centre; tool magazine
求进行方案设计，确定了 PLC 输入和输出的地址分配、接线控制等，最后设计出梯形图并进行实物调试，经调试该设计
方案能满足设计要求。
关键词：S7-300； PLC； 数控加工中心； 刀具库
中 图 分 类 号 ：TG659
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1002－2333（2010）11－0094－02
图 2 接线图
3 软件设计 按设计方案要求，首先记录当前刀号和请求刀号，其
次 计 算 判 断 其 旋 转 方 向，最 后 执 行 如 何 旋 转 的 顺 序 ［3］，设 计出的刀具库转位流程图如图 3。
启动
当 前 刀 具 号 存 入 QW8 设 定 刀 具 号 存 入 QW2
N
置逆转标志 刀盘逆转
QW8－QW2<0 Y
制造业信息化
MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 / 建模 /CAD/CAM/CAE/CAPP
基于 PLC 控制的刀具库自动选刀的设计
王俊彩， 乔丹， 胡长中， 王福平 （北方民族大学，银川 750021）
摘 要：设 计 了 一 套 由 西 门 子 S7-300 PLC 在 数 控 加 工 中 心 刀 具 库 转 位 自 动 选 择 的 方 案 ，阐 述 了 设 计 要 求 ，并 根 据 要
7 号刀具选择按钮 SB7 I0.7 7 号刀具到位行程开关 ST7 I1.7
输出 到位指示灯
Q0.0
控制步进电机驱动器 Q0.2～Q0.7
信号 换刀指示灯
Q0.1
Q2-BYG403BM 二 相 步 进 驱 动 器 ， 可 驱 动 二 相 四 、 六、八线混合式 42、56、85、86 系列步进电机。 在该方案中 用来控制步进电机的转向及速度。 在给定工作方式正序 换相通电，步进电机带动刀具库正转；按反序通电换相，
计， 适用于经济型数控加工中心和普通数控加工中心的
改造。 采用该设计方案数控加工中心， 能够缩短换刀时
间，优化数控加工中心设备的加工性能，提高数控加工中
心的工作效率和经济效益。
［参考文献］
［1］ 李方园．西门子 S7 系列 PLC 电气 控制 精解 ［M］．北京 ：化学工 业
出 版 社 ，2010．
［4］ SIEMENS．SIMATIC S7-300 和 M7-300 可 编 程 序 控 制 器 模 板
规 范 参 考 手 册 ［M ］．2001.
［5］ SIEMENS．SIMATIC S7-300 和 M7-300 梯 形 图 （LAD） 编 程 参
考 手 册 ［M ］．2004.
（编辑 立 明）
根据设计方案要求， 该数控加工中心刀具库转位控 制选择需要 16 个输入端和 4 个输出端，在保证稳定的性 能和以后升级改造需要的前提下， 我们采用西门子公司 的 S7-300 CPU314C-2DP 和 众 为 兴 技 术 有 限 公 司 Q2BYG403BM 二相步进驱动器进行控制设计。 CPU314C2DP 是一个用于分布式结构的紧凑型 CPU，内置 24 个数 字量输入（所有输入都可用作中断处理）和 16 个数字量 输出，以及 4 个模拟量输入和 2 个模拟量输出，足以满足 该设计及以后升级改造的需求。
［2］ 胡 健．西 门 子 S7-300/400PLC 工 程 应 用 ［M］．北 京 ：北 京 航 空 航
天 出 版 社 ，2008．
［3］ 黄 泽 正 ，刘 冲 ，陈 志 辉．加 工 中 心 自 动 换 刀 装 置 的 设 计 ［J］．机 械