基于PLC及WinCC的冷加工生产线上钻孔动力头的加工过程.
分布式控制课程设计设计题目：冷加工生产线上钻孔动力头的加工过程学校：院系：机械工程学院设计人员：指导教师：目录任务描述 (1)控制任务和要求 (1)方案分析 (2)硬件配置及I/O接线图 (2)（1）PLC外部接线图 (2)（2）系统硬件配置 (2)I/0地址分配 (3)程序设计 (3)（1）创建符号表 (4)（2）创建组织块OB1 (4)STEP 7仿真调试及运行 (5)（1）调试方案确定 (5)（2）软件仿真调试 (6)WINCC 介绍 (7)（1）简介7 （2）突出优点7 SIMATIC WINCC仿真 (8)（1）创建新的驱动程序 (8)（2）建立变量表 (8)（3）创建运行画面 (9)设计总结 (11)参考文献 (12)任务描述在各种形式的工件加工过程中，以快进—工进—快退作为生产流动方式的工艺过程得到了广泛的应用。
设计控制器的原则是：（1）可以根据实际工艺过程，设定具体的控制点。
（2）各具体要求的工艺过程能够很好的保持彼此间的关系。
（3）根据总体规模的大小要求，能够自由调整控制点个数。
为简单起见，将限位开关假设为一开关按钮，系统组成如图1所示。
在每动力头碰到限位开关时，相应的按钮被按下；图1 系统组成控制任务和要求(1)动力头在原为（压下限位开关SL0）时，按启动按钮，接通电磁阀YV1，动力头快进。
(2)动力头碰到限位开关SL1后，接通电磁阀YV1和YV2，动力头由快进转为共进。
(3)动力头碰到限位开关SL2后，延时3s。
(4)延时时间到，接通电磁阀YV3，动力头快退。
(5)动力头退回到原位后（碰到限位开关SL0）停车。
1方案分析动力头加工过程控制装置是由两大部分组成：电动机起停和限位开关。
电动机起停主要有关不同工位电动机的开关与工件所在位置的关系。
能完成任务中的相应要求，避免不工作的工位电机也保持转动。
限位开关主要用于判断工件所处的工位。
两个主要块在编写程序的过程中需注意以下几点：a、各工位要有准确的顺序，不能存在逻辑上的混乱。
b、当退回是，一定要确保进位电磁阀保持断开，形成互锁，以免破坏系统。
c、尽可能的简短PLC的扫描周期，以便提高系统的运算速度。
d、减少暂时不产生作用却仍处接通状态的继电器的数量，以此减少能耗，使程序更加合理。
硬件配置及I/O接线图（1）PLC外部接线图根据控制要求、控制台设计描述，PLC外部接线图如图2所示。
用小开关模拟各输入信号，通过观察LED及蜂鸣器，检查程序的运行情况。
图2 PLC的输入/输出接线图（2）系统硬件配置本系统对PLC的I/O总要求为：6个开关量输入点，5个开关量输出点。
综合考虑各方面因素及进一步发展的要求，设计选择西门子S7—300系列PLC为控制核心，CPU模块可选用2CPU315—2.图3 系统硬件配置状况I/0地址分配开关量输入/输出模块的位置，决定了接入系统中模块I/O端子的物理地址，以便于程序设计。
本系统的I/O地址分配如图5所列。
图4 I/O地址分配表程序设计应用程序是PLC控制系统设计的关键环节之一。
对于一个较复杂的控制系统，在具体设计应用程序之前，一般先要选择合理的程序结构。
合理的程序结构，不但能使编程工作简化，程序执行效率高、可读性强、可维护性好，而且还能起到事半功倍的效果。
线性化程序结构式小型、简单控制系统最常使用的结构，其特点是整个控制程序都放在组织块OB1中。
3图5 程序设计流程图图6 指示灯和音响运行图（1）创建符号表用STEP7符号表定义控制装置的全局变量，已在图4中定义。
（2）创建组织块OB1控制装置系统的主程序循环块OB1中的梯形图程序如图7所示。
4图7 控制装置的OB1程序STEP 7仿真调试及运行（1）调试方案确定5在使用“S7—PLCSIM Simulating Modules”STEP7组件正式运行之前，先定义各种运行状态，以便查找程序可能产生的错误。
①先接通M0.0观察：a、Q0.0是否接通；b、电磁阀YV1是否接通并亮灯；②先断开M0.0,接通M0.1，同时接通M0.2；观察：a、Q0.1、Q0.2触点是否保持接通；b、电磁阀YV1、YV2触点是否接通并亮灯；c、其他中间继电器是否处于关闭状态。
③保持接通M0.1，断开M0.2，再接通M0.3；观察：a、中间继电器Q0.4是否置位为1；b、电磁阀YV1、YV2触点是否断开并停止亮灯；c、计下T1的计时状态，看是否达到要求。
④在T1达到计时结束时，M0.1是一直保持接通的；观察：a、电磁阀YV3是否得电亮灯；b、中间继电器Q0.4是否复位。
⑤断开M0.1；观察：a、观察Q0.4是否断开接通；b、电磁阀YV3是否得停止亮灯。
（2）软件仿真调试用组件“S7—PLCSIM Simulating Modules”对所编写的程序仿真调试。
按照确定的调试方案，结果如下图所示。
图8 系统开始按下SB开始按钮状态图图9 动力头碰到限位开关SL1状态图图10 动力头碰到限位开关SL2后，T1计时状态图6图11 T1计时完毕状态图图12 动力头碰到限位开关SL0状态图WinCC的简介（1）简介；从面市伊始，用户就对SIMATICWinCC(Windows Control center)印象深刻。
一方面，是其高水平的创新，它使用户在早期就认识到即将到来的发展趋势并予以实现；另一方面，是其基于标准的长期产品策略，可确保用户的投资利益。
凭籍这种战略思想，WinCC，这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已发展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。
如果你想使设备和机器最优化运行，如果想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。
（2）突出优点；多功能通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web 持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展；“全集成自动化” 的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。
实例证明WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合，这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证明，包括：汽车工业、化工和制药行业、印刷行业、能源供应和分配、贸易和服务行业、塑料和橡胶行业、机械和设备成套工程、金属加工业、食品、饮料和烟草行业、造纸和纸品加工、钢铁行业、运输行业、水处理和污水净化。
其他作用WinCC是SIMATIC PCS 7过程控制系统及其它西门子控制系统中的人机界面组件。
WinCC 还为垂直市场解决方案提供有丰富的选件(options)和附加件(add-ons)。
通过利用“FDA选件”，并在工程与组态时采取适当的措施—这在白皮书中已阐明—SIMATIC WinCC符合制药和食品行业FDA 21 CFR Part 11的要求(FDA = 美国食品和药物管理局)。
众多的任选件，将使工厂认证更为容易，而这种认证为这些工业领域的各种要求更是提供了非常有说服力的全面响应。
例如，已开发出了一些应用于垂直市场，如供水行业的WinCC附加件：应用Sinaut ST7cc 的远程控制系统，应用PM-Aqua的归档和记录系统，应用Siwa-Plan的运行成本优化系统，应用FunkServer - Pro的报警管理系统等。
7SIMATIC WinCC仿真WinCC是SIMATIC PCS 7过程控制系统及其他西门子公司的控制系统中的人机界面组件。
WinCC为垂直市场的解决方案提供了丰富的选件和附加件。
众多的选件将使工厂认证更为容易，而这种认证更是对工业领域的各种要求做出了非常有说服力的全面相应。
为了集成到任何公司内的任何自动化解决方案中，WinCC提供了所有最重要的通信通道，用于连接到SIMATIC S5/S7/505控制器的通信，以及如ProfibusDP/FMS、DDE等非专用通道；亦能以选件的形式获得其他通信通道。
由于所有的控制器制造商都为其硬件提供了相应的OPC服务器，因而事实上可以不受限制地将各种硬件连接到WinCC。
（1）创建新的驱动程序在WinCC中创建新的驱动连接，并在MPI中改变与STEP7中相同的机架号与插槽号，使WinCC与STEP7建立连接。
（2）建立变量表在新建立的“cong”中建立如图16所示的变量名称，及相应的变量类型和参数。
并且该些变量必须与绘图编辑器产生连接，也要与STEP7中编写的变量一一对应。
（3）创建运行画面使用WinCC软件创建运行画面，如图17所示。
创建的运行画面既是现实的仿真画面，与现实情况相类似。
并在画面中的按钮分别与（2）中建立的变量建立连接，以产生运行效果。
最后将该画面“保存”后设为“启动画面”。
图13 创建新的驱动程序8图14 建立新的WinCC变量图15 创建仿真运行画面图16 系统开始按下SB开始按钮状态图图17 动力头碰到限位开关SL1状态图图18 动力头碰到限位开关SL2后，T1计时完毕的状态图19 动力头碰到限位开关SL0状态图设计总结成果终于出来了，丛理论上来说还不错，就是有一点可惜就是没有好好的去做人机界面优化，客户端等等。
事实上我们接触这个软件还是第一次，时间还是这么的紧！任务很艰巨，同时由于软件版本的问题，不能根据自己查的资料来顺利的进行人机界面设计，其实我自己也感到挺遗憾的，好不容易有个机会来做点实用的东西，却是不能好好的把它给完善。
心里也挺遗憾的。
看着自己做出来的东西还不够想象中的完美，你可以想象这种失落感。
时间有限，资料有限，等等。
通过这次设计实践，我加深了对PLC的基本编程方法的认识，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没做实践设计以前，我们对知道的都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到PLC 中时，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求结果不相符合。
通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。
学习，探索，查资料，再学习，一次又一次的学习，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于体会到了做成一件真正属于自己的东西的那种喜悦感，成就感无与伦比。
就是这种感觉我很喜欢，以后我们的生活就是为之而奋斗。
兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。
当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，当今世界还有很多的领域有待开发，有待研究，只要我们共同去研究，去探索，就能用自己的双手去征服一片天空，用我们的力量去打造一片创新的领域。
参考文献1王兆义，杨新志.小型可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社，2006.10 2廖常初. S7—300/400 PLC 应用技术.北京：机械工业出版社，2011.123西门子（中国）自动化与驱动集团编.深入浅出西门子S7—300 PLC .北京：北京航空航天大学出版社，2004.84甄立东.西门子WinCC V7基础与应用.机械工业出版社，2011.15 。
基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计
基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计摘要：钻孔组合机床是一种常用的加工设备，其控制系统对于机床的工作效率和加工质量有着重要的影响。
本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种钻孔组合机床控制系统，并对系统进行了仿真和实验验证。
实验结果表明，该控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，并且具有较高的精度和效率。
关键词：PLC；钻孔组合机床；控制系统；仿真；实验验证一、引言钻孔组合机床是一种常用的加工设备，广泛应用于各行各业。
传统的钻孔组合机床控制系统多采用电磁继电器和电路控制的方式，具有控制精度低、可靠性差等缺点。
而PLC技术具有编程灵活、控制精度高、可靠性好等优点，因此在钻孔组合机床控制系统中得到了广泛应用。
本文基于PLC技术，设计了一种钻孔组合机床控制系统，并对系统进行了仿真和实验验证。
二、PLC钻孔组合机床控制系统的设计1.控制系统硬件设计PLC钻孔组合机床控制系统的硬件部分包括PLC主控模块、人机界面模块、执行机构模块等。
PLC主控模块实现对整个控制系统各部分的控制指令的解码和执行；人机界面模块为操作员提供了直观的控制界面；执行机构模块负责实际的加工操作。
2.控制系统软件设计PLC钻孔组合机床控制系统的软件部分主要包括控制程序的编写和参数设置。
控制程序的编写是整个软件设计的核心，包括自动控制程序、手动控制程序、故障检测程序等。
参数设置是根据具体的机床和工件进行的，包括钻孔深度、钻孔速度等参数的设置。
三、PLC钻孔组合机床控制系统的仿真为了验证设计的控制系统的正确性和可行性，本文进行了系统的仿真。
仿真结果表明，控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，并且具有较高的精度和效率。
四、PLC钻孔组合机床控制系统的实验验证根据仿真结果，设计了实验验证方案，并进行了实验。
实验结果表明，控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，实现了钻孔深度和钻孔速度的准确控制。
五、总结通过本文的研究，基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计得到了较好的结果。
基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现
基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现随着科技的进步和工业自动化水平的提高，数控（Numerical Control）钻孔机在工业生产中得到了广泛的应用。
数控钻孔机的设计与实现基于PLC（Programmable Logic Controller）控制，PLC控制具有可靠性高、灵活性强等优点。
本文将介绍基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现。
首先，在数控钻孔机的设计中，我们需要考虑到几个方面。
首先是机械部分的设计，包括钻头的选择、主轴的设计、夹持装置的设计等。
其次是电气部分的设计，主要包括电机的选择、传感器的选择、电气线路的设计等。
最后是PLC控制程序的编写，需要根据实际需求设计钻孔程序。
在机械部分的设计中，我们需要选择适合的钻头来满足不同的钻孔需求。
常见的钻头有立铣钻头、圆滚钻头等。
主轴的设计需要考虑到主轴的转速和稳定性，可以选择带有变频器的电机来调整主轴的转速。
夹持装置的设计需要满足钻孔材料的夹持需求，可以选择气动夹紧装置或电动夹紧装置。
在电气部分的设计中，我们需要选择适合的电机来驱动主轴。
根据钻孔材料的不同，可以选择不同功率的电机。
传感器的选择需要满足对材料位置和尺寸的检测需求，可以选择接近开关、压力传感器等传感器。
电气线路的设计需要根据实际需求进行布线，保证线路的安全稳定。
在PLC控制程序的编写中，我们需要根据实际需求设计钻孔程序。
首先，我们需要编写一个启动程序，通过点击按钮或接近开关来启动钻孔机的工作。
然后，我们需要编写一个控制程序，通过设定参数来控制钻孔机的运行。
控制程序可以设置钻孔深度、钻孔速度等参数。
最后，我们还需要编写一个停止程序，当钻孔完成或发生异常情况时，通过点击按钮或接近开关来停止钻孔机的工作。
总结起来，基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现需要考虑到机械部分的设计、电气部分的设计以及PLC控制程序的编写。
通过合理的设计和实施，可以实现数控钻孔机的自动化控制，提高生产效率，降低人工成本，提高产品质量。
PLC编程实例之钻孔动力头控制
PLC编程实例之钻孔动⼒头控制某⼀钻床如图35-1 (a)所⽰，⽤于在⼯作台上钻孔，钻床的⼯作过程如下:钻头在原位时，限位开关SQ1受压。
按下启动按钮SB1,动⼒电动机Ml得电，带动钻头转动。
同时⼯进电动机M2得电，钻头快进。
当碰到限位开关SQ2时，⼯进电磁阀YV得电，转为⼯作进给。
当碰到限位开关SQ3时，YV2失电，停⽌⼯进。
5s后，钻头快退，碰到SQ1时，动⼒电动机和电磁阀均失电，停⽌⼯作。
按下停⽌按钮，动机电动机和电磁阀均失电。
控制⽅案设计1.输⼊/输出元件及控制功能如表35-1所⽰，介绍了实例35中⽤到的输⼊/输出元件及控制功能。
2.电路设计钻孔动⼒头控制梯形图如图35-2所⽰。
3.控制原理⽅法1:图35-2 (a)中，钻头在原位时限位开关X1受压，接点闭合。
按下启动按钮XO, MC 主控指令的线圈Y0得电并⾃锁，主轴电动机启动。
此处⽤MC、MCR指令的⽬的是保证只有在主轴电动机Y0得电时钻头才能⼯作，另⼀个⽬的是简化电路（如果⽤OUT Y0指令梯形图较复杂）。
同时Y1得电⾃锁，进给电动机得电快进。
当快进碰到限位开关X2时，Y3 得电⾃锁，⼯进电磁阀得电钻头⼯进。
当⼯进碰到限位开关X3时，M0得电⾃锁，Y1、Y3 失电，钻头停⽌；TO得电延时5s, Y2得电。
进给电动机得电快退。
当快退（中途碰到限位开关X2吋，由于Y2常闭接点断开，不会误使Y3得电）到原位碰到限位开关X1时，X1上升沿接点取反，使主控线圈Y0失电，完成⼀次钻孔过程。
⽅法2:图35-2 (b)中，初始状态，钻头在原位时限位开关X1受压。
按下启动按钮X0,状态器SO置位，由于限位开关X1受压接点闭合，状态器SO⼜复位，S500置位，Y0置位，主轴电动机启动。
Y1线圈得电，进给电动机得电快进。
当快进时碰到限位开关X2时，Y0仍置位，Y1失电，Y3得电，⼯进电磁阀得电钻头前进。
当⼯进碰到限位开关X3时，Y3失电钻头停⽌，TO得电延时5s，Y2得电。
基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现
基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现数控钻孔机是一种通过计算机数控系统实现自动钻孔的设备，可以实现高精度、高效率的钻孔作业。
本文将基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现进行详细介绍。
1.设计概述数控钻孔机主要由机械部分和控制系统两部分组成。
机械部分主要包括电动机、传动装置和钻头等，控制系统则由PLC控制器和人机界面组成。
2.机械部分设计为了实现高精度的钻孔作业，机械部分需要具备较高的稳定性和刚度。
首先，选择质量较好的电动机，通过减速装置将电动机的转速转为稳定的钻头转速。
其次，使用高硬度的刀具材料，以保证钻头在高速转动时不会变形。
最后，选择高精度的导轨和滑块，确保钻孔机在运动过程中无偏差。
3.PLC控制系统设计PLC控制系统是数控钻孔机的核心部分，它通过计算机数控系统来实现自动化的钻孔操作。
首先，选择适合的PLC控制器，通常选择具有高速计算和多IO口的控制器。
其次，编写PLC程序，根据用户输入的坐标参数和钻头尺寸，计算出钻孔的位置和深度。
然后，通过控制器的输出口，控制电动机的转速和钻头的升降运动，实现自动化的钻孔操作。
最后，在控制界面上添加合适的控制按钮和显示界面，方便用户操作和监测钻孔过程。
4.人机界面设计为了方便操作和监测钻孔过程，需要设计一个直观清晰的人机界面。
在界面上添加坐标输入框和尺寸调节按钮，方便用户输入钻孔的坐标和尺寸参数。
同时，添加控制按钮和监测指示灯，方便用户启动和停止钻孔过程，并实时监测钻孔状态。
另外，在界面上添加错误提示功能，当出现异常情况时能及时提示用户，并采取相应的应对措施。
5.钻孔机的实现在完成设计后，将机械部分和控制系统进行组装和调试。
首先，根据设计要求，选择适合的材料和加工工艺，制作机械部分的各个零件。
然后，组装机械部分，确保各个部件的协调配合。
接下来，将PLC控制器和人机界面与机械部分进行连接，并进行电气布线和信号调试。
最后，进行整机调试和测试，检查钻孔机的各项指标是否符合设计要求。
基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计
基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计钻孔加工是一种常见的加工方式，广泛应用于机械制造、汽车制造等行业。
为了提高钻孔加工的效率和准确性，可以设计一个基于PLC的自动化控制系统来实现钻孔加工的自动化。
首先，我们需要明确钻孔加工的自动化需求。
一般来说，钻孔加工需要控制钻头的进给速度、切削深度和钻孔位置等参数。
为了实现自动化控制，我们可以使用PLC来控制钻孔加工的整个过程。
在硬件方面，首先需要选择适合的PLC设备。
PLC控制器可以提供稳定的控制性能和高度的可编程性。
其次，我们需要选择合适的传感器来实时监测钻孔加工过程中的参数，如进给速度、切削深度、钻孔位置等。
最后，我们需要选择合适的执行机构，如电机、液压缸等，用于控制钻头的进给速度和钻孔位置。
在软件方面，首先需要编写PLC程序。
PLC程序可以使用基于图形化编程语言的编程软件进行编写，如Ladder Logic。
根据钻孔加工的需求，我们可以编写程序来控制进给速度、切削深度和钻孔位置。
例如，可以通过编写程序来控制电机的转速和方向，以实现钻头的进给速度和位置控制。
同时，还可以编写程序来监测传感器的信号，以实现对钻孔加工过程的实时监控。
此外，还需要考虑系统的安全性问题。
钻孔加工是一项高危作业，所以在系统设计中要考虑安全保护措施，如安装安全光幕、急停按钮等，以保证操作人员的安全。
综上所述，基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计需要考虑到硬件和软件两方面。
通过选择适合的PLC设备、传感器和执行机构，并编写合适的PLC程序，可以实现对钻孔加工过程的自动化控制。
这样可以提高钻孔加工的效率和准确性，降低人工操作的工作强度，提高生产效益。
同时，还需要考虑系统的安全性问题，采取相应的安全保护措施，确保操作人员的安全。
基于PLC的钻削加工装置钻头自动循环控制电路的设计
图 ４ Ｐ Ｃ 程序 流 程 图 Ｌ
［ ］ 李振 安． ４ 工厂 电气控制技术 ［ ．重庆 ： Ｍ］ 重庆大
学 出版社 ，０ ４ ２ ０
Ｔｈ ｅ ｉｎｉ ｇ ａ ｒ ｄｕ ｉ ｇ ｏ ｈ ｕ ｏ ｔｃｃ ｒ ｕ ａ ｉ ｎ ｃ ｒ ｕ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｎｄ ｐ ｏ ｃｎ ｆｔ ｅ ａ ｔ ｍａ ｉ ｉｃ ｌ ｔｏ ｉ ｃ ｉ
ｏ ｅａｇ ｉ ｅｉ ｈ ｏ ｅｃ ｔ ｒ ｃｓ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｆｔ ｉｕ ｌ ｎ ｔ ｅｂ ｒ －ｕ ｅ ｅ ｓｅ ｕｐ ｎ ｈ ｌ ｐ
ＬＩＧｕ —ｉｎ． Ｉ Ｗ ｅ — ｏ ｉｅ ａ Ｊ Ｎ ｎ ｔ ａ
４ ５
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第４ 卷
第１ 期
华北科技学 院学报
２０ ０ ７年 １ 月
图 ３ 系统 模 拟 试 验 电路
启动 按钮 Ｓ ＢＩ
电动机 ＭＩ 正转 Ｋ 得 电 ＭＩ
行程 开关 Ｓ Ｑ１
３ 结 语
电 动机 Ｍ２ Ｋ 得 电 Ｍ３
［ ］ 电机 工程 手册 编辑 委 员会． ２ 电气 工程 师 手册
电动机 Ｍｌ ｌ 电动机 Ｍ ｌ ２ 过载保护 Ｆ Ｉ ｌ Ｋ 停止 Ｒ Ｍ３ ｌ
停止按 钮 Ｓ ２ Ｂ 电动 机 Ｍ２ 过 载 保护 Ｆ ２ Ｒ
［ ． Ｍ］ 机械 工业 出版社 ，９ ７ １８
［］ 郑萍． ３ 现代控制技术［ ． Ｍ］重庆： 重庆大学出版
经过对 系统 的研究 、 设计 、 发 ， 制 系统 已经 开 控 做成 ， 通过模拟控制设备的运 行 ， 系统完全能满 足 此 小型工 程项 目的控制 系统 ， 本低 ， 性强 ， 成 适应 而且 ，
电动 机 ＭＩ 反转 ＫＭ２停止
基于PLC控制的数控钻孔机的设计与实现
中 图分 类 号 ： Ｍ ７ ． １ Ｔ ５１６ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ０ ２ （ ００ ０ ０３ ０ １ ４— ４０ ２ １ ）５— ０ ３— ２ ０
通用 钻床对加工特殊 产品 的效率 和精度等要 求均 较低 ， 而市面上数 控 钻床 又较 昂贵。本文 所介 绍 双钻 头数控钻 孑 机 ， 同时加 工同一规格 的二个产 品 ， Ｌ 能 根据
图 ２ 双钻 头数 控 钻 孔机 结构 示 意 图
工件 夹紧组 件通 过液 压 缸将 加工 工件 夹 紧 ， 随 并 分度齿轮旋转 。分度机构 中分度 步进 电机按 指令脉 冲 驱动分度齿 轮旋 转 ， 使加工件转 过一定角度 ， 并锁定 钻
可达 ６ 二十拍混合脉冲驱动 ， Ａ， 电源供 电 Ａ ０Ｖ。 Ｃ８ 为 了减少联轴 器 、 动轴 和耦 合齿 轮 等机 械 的误 传 差 以确保 加工精度 ， 个产 品加 工分 度定 位和 每孔 工 每 进均 考虑机械归 零Ｍ ， ］ 即当钻头 快速 退 回机械 归零 时
应 考虑如下关系。
控制信号和电机脱 机控制信 号 、 变频器正 向启 动信号 、 工件夹紧电磁 阀控制信 号等 。变频器调节频率 以控制 钻头的转速 。触摸屏人机界面设置或修改工件加工技 术参数 ， 并显示工作状况 。系统控制 电路见 图 ４ 。
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Ｏ Ｙ ２
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一
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以防 末 屑 堆 积 在 钻 头 上 。
２ 电气 控 制
考虑到本 数控钻 孔机 控制 精度 和成 本等 因素 ， 控 制系统采用 步进开环式定位控 制 。
钻孔动力头的plc控制分析
钻孔动力头的PLC控制分析钻孔动力头在各种钻探和钻孔工作中起着关键的作用，其性能直接影响到工作效率和质量。
随着现代工业的快速发展，自动化程度越来越高，PLC控制系统作为一种重要的控制方式得到了广泛应用。
本文将针对钻孔动力头的PLC控制系统进行分析，介绍其控制原理和实现方法。
钻孔动力头的工作原理首先，了解钻孔动力头的工作原理对于我们理解PLC控制系统非常重要。
在石油、水利、地质等领域，钻孔动力头的主要作用是将钻具传递给井下的钻头，同时驱动钻头进行钻孔作业。
具体来说，钻孔动力头主要由钻杆、传动机构、动力机构等部分组成，其工作原理如下：1.钻杆通过传动机构连接到动力机构；2.动力机构通过电机、液压或气动系统提供动力；3.传动机构将动力传递到钻头，驱动钻头旋转钻孔或钻取地质样品。
PLC控制系统的特点PLC即Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，也是一种数字控制器，广泛应用于各种现代工业控制系统中。
它拥有以下几个特点：1.开放性：PLC控制系统采用国际标准编程语言，具有开放性，易于维护；2.稳定性：PLC控制系统的硬件和软件都比较稳定，能够长时间运行；3.可编程性：PLC控制系统可以方便地进行编程，可根据需要随时修改程序；4.灵活性：PLC控制系统可根据控制参数的变化自动调整输出信号，实现自动化控制。
钻孔动力头的PLC控制系统钻孔动力头的PLC控制系统可分为三个主要部分：硬件平台、软件平台和外部设备。
其中：1.硬件平台：PLC控制系统的硬件平台主要包括PLC主控板、输入输出模块、通信模块、LCD显示屏等，其中，输入输出模块负责收集钻孔动力头的运行数据和操作命令，通信模块负责与上位机进行通讯，LCD显示屏用于显示工作状态和参数。
2.软件平台：PLC控制系统的软件平台主要由控制程序和监控程序组成。
控制程序主要负责控制钻孔动力头的运行，实现自动化控制；监控程序主要负责对钻孔动力头的状态进行监测和报警。
钻孔动力头PLC控制课程设计说明书
在未来的相关课程中，可以进一步加强对PLC控制理论的学习，包括PLC的工作原理、编程语言、通信协议等方面的知识。
加强PLC控制理论学习
通过增加实践环节，让学生有更多的机会亲自动手进行PLC编程和调试，提高学生的实践能力和动手能力。
增加实践环节
THANKS
感谢您的观看。
04
CHAPTER
软件编程与实现
编程语言选择
模块化
强大的数学运算能力
易于与硬件接口
结构化
特点分析
根据钻孔动力头控制需求，选用结构化文本（ST）作为编程语言。ST语言采用类似于高级编程语言的语法结构，易于理解和维护，同时支持复杂的算法和数学运算，适用于钻孔动力头的精确控制。
ST语言具有以下特点
采用类似于C/C等高级语言的语法结构，代码清晰易懂。
手动/自动模式选择模块
03
根据用户需求选择手动或自动模式，手动模式下用户可以通过操作面板直接控制钻孔动力头的动作，自动模式下则按照预设的程序进行自动控制。
允许用户设置钻孔动力头的运行参数，如转速、进给速度、钻孔深度等。
参数设置模块
当钻孔动力头出现故障时，及时停止设备运行并显示故障信息，方便用户进行维修和调试。
01
实现了钻孔动力头的PLC控制
通过编写PLC程序，成功实现了对钻孔动力头的精准控制，包括启动、停止、转速调节等功能。
02
完成了人机交互界面设计
设计了易于操作的人机交互界面，使得操作人员能够方便地对钻孔动力头进行控制和监控。
通过本次课程设计，我进一步熟悉了PLC编程语言和编程环境，提高了自己的编程能力。
03
在操作面板上显示当前转速、进给速度和位置;
VS
基于WinCC及PLC在钻井顶驱监控系统中的应用
３ 监控系统运行平 台 ２ －
井平 台各种设 备的状 态监控 。其程序设计 的基 Ｉ１ ２ 张成功． 井工程监控 管理 系统研 究ｌ西南石 钻 Ｊ １ ． 本流程如下图所示。 油大学，０ ６０ － ０ ２ ０ － ５２ ．
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Ｃｈｉ ａ Ｎｅ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｎｄ Ｐｒ ｄ ｃｔ ｎ ｗ ｃ ｎｏ ｏ ｉ ｓ ａ ｏ ｕ ｓ
信 息 技 术
基于Ｗｉ Ｃ ＰＣ ｎ 及 Ｌ 在钻井顶驱监控系统中的应用 Ｃ
范 永 强 （ 中原 油 田西 南钻 井公 司 ， 南 濮 阳 ４ ７ ０１ 河 ５０ ）
关 键 词 ： ｉＣ Ｐ Ｃ； 信 ； 驱 Ｗ ｎ Ｃ； Ｌ 通 顶
本 监控 系统服务器操作系统采 用 Ｗｉｄｗ ｎｏ ｓ 可用性 、 伸缩性 可 所 谓顶 驱 ，即顶 部 驱动 装 置 的简称 Ｔ Ｓ Ｓ ｅ ２０。它具有 可靠性 、 Ｄ ｅ ｒ ０３ 这使其成 为可靠 的运行平 台。 （ＯＰ Ｄ Ｖ Ｉ ＬＮ Ｓ Ｔ １ Ｆ ＲＩ Ｅ ＤＲ Ｌ Ｉ Ｇ ＹＳ ＥＭ ，它 是 Ｈ以 和安全 性， ］ ３３通讯方式 ． 直接从井架空间上部直接旋转 的钻 柱 ，沿专用 导轨向下送进 ， 完成多种钻井操作动作 的钻 来 Ｐ Ｃ系统通过 光纤 和本子站 进行 连接 ， Ｌ 与 其 他子站 通过 Ｐ Ｏ ＩＵ 通讯 电缆连接 。系统 Ｒ ＦＢ Ｓ 井机械设备 。 Ｌ ７３０ 顶 驱装置是机 电液一体化 、 成度很高的 主控 Ｐ Ｃ为西 门子 ｓ — ０ 系列 可编程控制器 ： 集 图 ２ Ｐ Ｃ设 计 流程 Ｌ Ｐ ３５２ Ｐ液压站 和本体 站使 用 Ｅ ２Ｏ Ｔ ＯＸ远 产品。 随着 自动化水平 、 计算机应用技术的不断 Ｃ Ｕ １— Ｄ ， 俞 Ｔ ０Ｍ ４ ｎ ． ＷｉＣＣ与 Ｐ Ｃ间的通讯 ３ Ｌ 发展和提高 ，顶驱装置已经成为现代钻井设 备 程输人辟 出控制站 ，司钻 台子站 采用 Ｅ ２ ０ 根据顶驱工作环境的需要 ，中心监控系统 的重要成果之 一。 本文利用 Ｗｉ Ｃ谢 ｆ ｎ Ｃ 顶驱的 分布式 Ｉ 。 ／ Ｏ 与 Ｐ Ｃ系统之 间通 过 Ｐ Ｏ ＩＵ 现 场总 线进 Ｌ Ｒ ＦＢ Ｓ ４ 组 态 过 程 监控装置 ， 可以实现实 时监控 、 报警 记录 、 历史 本 系统 的组态过程 主要分 为 ３ 个部 分 ： 监 行连接。 Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ 广泛用于机械制造业 、 交通 数据查询等功 能。在工控房利用 Ｐ Ｃ来完成数 Ｌ Ｐ Ｃ程序 设 计 、 ｎ Ｃ与 Ｐ Ｃ 电力 、 Ｗｉ Ｃ Ｌ 石油化工等领域 ， 可实现 现场 没备监控系 据的采集和上传 ， 形成 了一套独立 的 、 整的 自 控界 面 的设 计 、Ｌ 完 统 的分 散 式 控 制 与 通 信 。在 ＷｉＣ ｎ Ｃ中设 置 间的通讯 。 动化 监控系统 。 ２ＷｉＣ ｎ Ｃ及 Ｐ Ｃ简介 Ｌ ４ ． １监控系统 的设计 ＳＭ ＴＣ ｓ ｒｔ ｏ Ｓ ｉ 通 信驱 动模 块 ， Ｉ Ａ Ｉ ７ Ｐｏ ｃｌ ｕｔ ｏ ｅ 通 ４ ． 面没 汁需求 ．１界 １ 过 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ 通信 ， Ｒ ＦＢ Ｓ 可方便地 和 ｓ－ ０Ｐ Ｃ进 ７３ ０ Ｌ Ｗｉ Ｃ是西 门子视 窗 控 制 中心 （ ｎ ｏ ｓ ｎ Ｃ Ｗｉ ｗ ｄ 监控 系统 界面是操作人 员与计算机监控交 行数据传输。 ｃｎ ｏ ｃｎ ｒ ｏｔ ｌ ｅｔ） ｒ ｅ的简称 。 它从 １９ 年进人世界工 ９６ ５实 现 功 能 控组 态软件市场 ， 由于它追求性能最全 面 、 技术 互 的主要方式 ， 根据钻井平 台现 场的实际情况 ， 操作 界面 ５ 权 限管理 ： ． １ 监控 系统 可根据需 要 ， 按照 最先进 、 系统最 开放的设计思想 ， 并且遵从 世界 监 控系统界面应具有运行可靠 、 方便 、 图形显示直观 的特点 。 本监控 系统主 画面 值班人员 ，维护人员 和系统 管理员 三种级别授 范围 内使用的系统进行设计 ，同时它能 和不同 友好 ， 的控 制器进行通讯 ， 以 ＷｉＣ 所 ｎ Ｃ迅速发展 成为 工 分为四个区域 ， 分别显示不 同的信息 ：） （工具 予不同的操作权 限。 １ ５ ． ２图形显示 ： 顶驱工作状态 、 电源参数 、 网 了最成功的组态软件之一 。 使用 Ｗｉ Ｃ作为监 栏 ： 工具 栏区内是画 面切换 按钮 。（ 显示 区 ： ｎ Ｃ 在 ２ ） 控系统的上 位机组态软件 ，它具有灵活 的复杂 画面区是进行监控及控制操 作的主要 区域 。ｆ 络结构 、 制状态 、 ３ ） 控 报警等 画面 的显示 ， 过点 通 可视化组件 、方便 地进行扩展 、强大 的标 准接 报警栏 ： 报警栏 可显示系统 当前最新 的报警 内 击不同的画面按钮进 入不同的图形显示画面 。 口、 的脚本 语言 ， 多样 可以有效的降低操作 人员 容 。ｆ 态栏 ： ４ 献 状态栏 区显示 当前 的画面名称 、 ５ ． 警功能 ： 驱设备 正常运行 的情况 ３报 顶 下 ， 鸣器不发 出警示语音或灯光显示 为正常 蜂 的劳动强度 ，提高企业的劳动生产率和经 济效 当前 系统 时间等 。 否则 ， 系统会根据不 同的参数设置发 益。 通过单击工具栏上 的按钮可 以进入对应 的 运行状 态。 Ｐ Ｃ是 可编程 控制 器（ ｏｒｍ ａ ｌ Ｌ ｇ 监控 画面 ， 系统 主要有如下监控画 面 ： Ｌ Ｐ ｇ ｍ ｂ ｏｉ ｒ ａ ｅ ｃ 本 系统帮 出警示音 ， 提示工作人员进行相应 的操 作 ， 排除 Ｃ ｎｒ ｌ ） ｏｔ ｌ ｒ ｏ ｅ 的简称 。它足 以微型 Ｃ Ｕ为核心 ， Ｐ 融 助 画面 、 电源系统 画面 、 网络结 构 画面 、 驱系 故 障。 顶 控 报警记 录 画面 、 势画 趋 ５ 报表汇总 。 ４ ． 监控系统会记 录工作人员的 合了微电子技术 、 自动控制技术及通信技 术 ， 从 统 画面 、 制状态 画面 、 操 作记 录 、 警时间 、 报 报警次数 、 障位 置等 ， 故 可 传统 的继电器 控制系统的基础上发展起来 的一 面 、 系统登录画面 、 出系统 画面。 退 种新 型工业控制装置 。 Ｌ Ｐ Ｃ有 自己的 Ｃ Ｕ和控 Ｐ ４１ 界 面 组 态 ．２ ． 根 据不 同的需要生产各种报表 。 制软件 ， 主要完成现场 的数据采集 、 转换 、 存储 、 首先运行 ＷｉＣ ｎ Ｃ组态程序 ， 新建一个 项 ５ ． ５趋势曲线 ：监控系统对检测的功率 、 液 并设置好 Ｗｉ ｃ运行 系统 的启动组件 和使 压 、 ｎ ｃ 电流、 电压 、 温度 等以图形的形式显 示出来 ， 报警 、 控制等功能 ， 并通过通 信信 道与监控 中心 目， ２ １ ｎ Ｃ Ｔ Ｐ 的动态连接 ， 便 于操作人 员监控设备 的运行 清况 。 微机进 行数 据通信 ，同时根据工控房 的命令 完 用语言 。（建立 Ｗｉ Ｃ与 Ｓ Ｅ ７ 成数据传输 、 控制输 出等任 务。 在 ｓ 协 议 中设置 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ 通道 、 址 、 ７ Ｒ ＦＢ Ｓ 地 槽号 ５ ． ６实时控制。 工作人员在工控房通过监控 ３监控 系统构成 等建立工控房与各 Ｐ Ｃ的连接。（建立变 量标 程 序组态 画面进行操 作 ，实 现远程 的设备 启 、 Ｌ ３ ） ３ ． １系统硬件组成 签， ｎ Ｃ ＷｉＣ 按功能 可分为外部变量 、内部 变量 、 停 、 闸、 分 合闸等操作 ， 同时 ， 端设备 随时执行 终 监控系统的硬件 由］ 控机 、 一 电源系统 、 大屏 系统变量 、 脚本变量 ， 变量的选择要和 Ｐ Ｃ Ｌ 程序 工控房 的遥控 、 、 等操作 。 遥调 遥测 ４ ） ｎ Ｃ图形编辑界 面 幕 显示装置 、Ｌ Ｐ Ｃ控制柜 、 电缆 等几大部分 中的变量保持一致。ｆ在 ＷｉＣ 控制 ６结论 组成 。 基于 ＷｉＣ 及 Ｐ Ｃ的顶驱监控系统 的硬 中 ， 制组态Ｉ面 。根据钻井平 台的实际布 置 ， ｎＣ Ｌ 绘 画 基 于 Ｗｉ Ｃ和 Ｐ Ｃ的顶驱 监 控系 统 ， ｎ Ｃ Ｌ 监 件布置图如下所示。 利用 ＷｉＣ ｎ Ｃ自带的 图形丁 具 ，绘制操作界 面 ， 控系统功能全面 ， 人机界面友好。 ｎ Ｃ和 Ｐ Ｃ ＷｉＣ Ｌ 务必使操作界 面简洁 、 友好 。（ 激活 Ｗｉ Ｃ画 具有很好 的灵 活性 和扩展性 ，在本监控系统 中 ５ １ １ ｎ Ｃ 面。对 画面的图形的属性进行设 置 ， 如颜色 、 尺 实现 了顶驱 、 液压 、 整流等参 数的显示 、 录 、 记 报 寸、 闪烁等 ， 画面根据 系统 实际运 行的情 况 、 监 警和存档 ，大大提高 了企业 的劳动生产率和经 控 系统设 置值 的不 同， 显示不同的状态 。 济效益 、 了企业 的 自 提高 动化程 度 ， 同时降低 了 ４ Ｌ ． Ｐ Ｃ程序设计 ２ 操作人员 的劳 动强度 。本监 控系统 已应用于 四 ＰＣ Ｌ 控制器可 以实现设备 的数据 采集 及通 川某钻井公司 ，系统投入后运行稳定 ，安全性 过 执行器执 行Ｔ控 房 的各 项命 令 ，Ｌ Ｐ Ｃ程 序设 高。