畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）C650車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)綜合實(shí)踐題 目： 車床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作 者： 指導(dǎo)老師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù)： 2011年 3 月 浙江溫州溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合實(shí)踐開題報(bào)告姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 課程名稱： 車床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 2010年 12月 20日本課題意義及現(xiàn)狀、需解決的問題和擬采用的解決方案隨社會(huì)工業(yè)自動(dòng)化的騰飛，對(duì)工業(yè)控制要求越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的繼電器/接觸器控制系統(tǒng)已不不滿足當(dāng)今社會(huì)工業(yè)自動(dòng)化控制的需要，隨著可編程控制器（plc）的發(fā)展，技術(shù)越來越成熟，其在工業(yè)控制領(lǐng)域已占有相當(dāng)高的地位，它是先進(jìn)的

2、工業(yè)化國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制設(shè)備，是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器/接觸器的控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物！本次畢業(yè)課題改造c650臥式車床傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用繼電器實(shí)現(xiàn)電氣控制，接線多而復(fù)雜并導(dǎo)致了整個(gè)車床體積大、功耗大，系統(tǒng)一旦組成，日后若想改變或者增加功能將很困難，如今已不在適合當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化社會(huì)的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，鑒于此考慮，本次課題以plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器/接觸器控制系統(tǒng)，改造后的系統(tǒng)將提高工作性能，并且達(dá)到車床的控制要求，實(shí)現(xiàn)車床啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵等一系列功能，系統(tǒng)改由plc與 觸摸屏屏控制后，其控制系統(tǒng)將大大的簡(jiǎn)化，并且維修方便、易于檢查，節(jié)省

3、大量的空間，且機(jī)床的各項(xiàng)性能將有很大的改善，工作效率將有明顯的提高及整個(gè)控制系統(tǒng)將整體可在觸摸屏上操作，使控制直觀、簡(jiǎn)單化。為企業(yè)提高提高整體效率和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日專業(yè)教研室審查意見： 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 課 題 摘 要c650臥式車床采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣控制，接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，可靠性差，自動(dòng)化水平低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，并且系統(tǒng)一旦構(gòu)成，想改變或增加功能就很困難，隨著社會(huì)的發(fā)展，如今其工作性能已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)以plc與 觸摸屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制部分，其余情況如下：1.

4、原車床的工藝加工方法不變。2. 不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。3. 改造原繼電器控制中的硬件接線，改為plc與 觸摸屏屏編程實(shí)現(xiàn)。4. 有完善的限位保護(hù)、電機(jī)過流保護(hù)等保護(hù)功能。5. 原有控制功能不變的情況下，把主軸電機(jī)起動(dòng)改為y/起動(dòng)、取消降壓電阻。具體要求如下：主軸具有正、反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能。. 主軸具有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)主軸電機(jī)為y形接法。. 主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)采用y/起動(dòng)。. 主軸制動(dòng)時(shí)采用y接法。. 冷卻泵電機(jī)起停控制功能。. 快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)功能，并改用按鈕控制點(diǎn)動(dòng)。本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)介紹了c650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運(yùn)行形式，編寫了pl

5、c與 觸摸屏屏控制梯形圖程序和指令表程序。利用plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵動(dòng)作等一系列功能，改由plc與 觸摸屏屏控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡(jiǎn)單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。經(jīng)反復(fù)調(diào)試，該項(xiàng)技術(shù)可推廣應(yīng)用于自動(dòng)化其他領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，車削精度更高。關(guān)鍵詞：plc 觸摸屏 臥式車床 繼電器目 次1 引言11.1 c650型臥式車床簡(jiǎn)介11.2 c650臥式車床改造要求32 c650 臥式車床控制原理分析42.1主電路分析42.2控制電路分析52.2.1 主電動(dòng)機(jī)

6、點(diǎn)動(dòng)控制分析52.2.2 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制分析52.2.3 主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析62.2.4 快速電動(dòng)機(jī)與冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制分析72.3 輔助電路分析72.3.1 照明電路和控制電源分析72.3.2 電流表a保護(hù)電路73 plc與觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1 電動(dòng)機(jī)選擇103.2 系統(tǒng)元器件的選擇103.2.1 交流接觸器的選擇103.2.2 中間繼電器的選擇113.2.3 保護(hù)電器的選擇113.2.4 控制開關(guān)電器的選擇123.2.5 速度繼電器選擇133.3 plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)143.3.1 確定plc i/o 口地址表143.3.2 plc選型153.3.3 plc的i/o電氣接線圖173.

7、4 觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)183.4.1 觸摸屏的選擇183.4.2 觸摸屏人界面設(shè)計(jì)183.4.3 觸摸屏供電電源開關(guān)電源選擇223.5 plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)233.6 程序設(shè)計(jì)243.7 系統(tǒng)總程序274 系統(tǒng)調(diào)試334.1 系統(tǒng)調(diào)試的準(zhǔn)備工作344.1.1 拖動(dòng)板硬件檢查344.2 功能演示系統(tǒng)綜合調(diào)試344.3 系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)注意事項(xiàng)37結(jié)論38致謝39參 考 文 獻(xiàn)40附錄a411 引言隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今迅猛發(fā)展的社會(huì)的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，于是我們?cè)谶x畢業(yè)課題之際，一切從實(shí)際出發(fā)，選定了畢業(yè)設(shè)計(jì)課題車床plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們選定了c650車床為改造

8、對(duì)象，進(jìn)行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。改由plc與 觸摸屏屏控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡(jiǎn)單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。1.1 c650型臥式車床簡(jiǎn)介c650臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm，最大工件長(zhǎng)度為30000mm，它主要由床身、主軸變速箱、尾座、進(jìn)給箱、絲桿、光桿、刀架和溜板箱等組成，如圖1-1。圖1-1 c650臥式車床結(jié)構(gòu)圖c650車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動(dòng)均由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。車床有三種運(yùn)動(dòng)形式：

9、車削加工的主運(yùn)動(dòng)是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它承受車削加工時(shí)的主要切削功率；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀架的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為溜板箱的快速移動(dòng)，尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床車削加工時(shí)，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機(jī)械變速方法。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩種。其工作過程過程如下：(1) 正常車削加工時(shí)一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時(shí)，為保證螺紋的加

10、工質(zhì)量，為避免亂扣，加工完畢后要求反轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動(dòng)速度之間保持嚴(yán)格的比例關(guān)系。因此，c650臥式車床溜板箱與主軸變速箱之間通過齒輪傳動(dòng)來連接，由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。(2) c650臥式車床通過主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn)，當(dāng)主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，刀架也跟著后退。(3) 電流表a經(jīng)電流互感器ta接在主電動(dòng)機(jī)m1的動(dòng)力回路上，用來監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況。(4) 車削加工近似于恒功率負(fù)載，主電動(dòng)機(jī)m1通常選用普通籠型異步電動(dòng)機(jī)（功率為30kw），完成主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。m1電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，為加工方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。由于加工的工件比較大，加工時(shí)

11、其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有停車制動(dòng)動(dòng)能，c650車床的正反停車采用速度繼電器控制電源的反接制動(dòng)，以提高生產(chǎn)效率。(5) 車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量，車床附有一臺(tái)單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2，功率為0.18kw。(6) c650臥式車床的床身較長(zhǎng)，為了提高生產(chǎn)效率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，專門設(shè)置了一臺(tái)功率為2.2kw的電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)溜板箱快速移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制起停。(7) c650在進(jìn)行車削加工時(shí)，因被加工的工件材料、形狀、大小、性質(zhì)及工藝要求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較

12、大的調(diào)速范圍。車床大多采用機(jī)械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可改變主軸的轉(zhuǎn)速。1.2 c650臥式車床改造要求（1）原車床的工藝加工方法不變。（2）不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。（3）改造原繼電器控制中的硬件接線，改為plc與 觸摸屏屏編程實(shí)現(xiàn)。（4）有完善的限位保護(hù)、電機(jī)過流保護(hù)等保護(hù)功能。（5）原有控制功能不變的情況下，把主軸電機(jī)起動(dòng)改為y/起動(dòng)、取消降壓電阻。具體要求如下： 主軸具有正、反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能。 主軸具有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)主軸電機(jī)為y形接法。 主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)采用y/起動(dòng)。 主軸制動(dòng)時(shí)采用y接法。 冷卻泵電機(jī)起?？刂乒δ?。 快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)

13、動(dòng)功能，并改用按鈕控制點(diǎn)動(dòng)。 照明電路改為plc控制，有啟?？刂乒δ?。2 c650 臥式車床控制原理分析圖2-1 c650車床控制原理圖2.1主電路分析如圖2-1，c650臥式車床主電路設(shè)有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。組合開關(guān)qs為電源開關(guān)，將電源引入。fu1為主電動(dòng)機(jī)m1的短路保護(hù)熔斷器，fr1為m1過載保護(hù)熱繼電器。r為限流電阻，當(dāng)主軸點(diǎn)動(dòng)時(shí)，限制啟動(dòng)電流，在停車反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，又起限制過大的反向制動(dòng)電流的作用。電流表a用來監(jiān)視電動(dòng)機(jī)m1的繞組電流，由于主軸電機(jī)m1的功率很大，故電流表a經(jīng)電流互感器ta接在主電動(dòng)機(jī)m1的動(dòng)力回路上。圖中時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)kt作用是短接電流表a，在機(jī)床剛開始啟動(dòng)時(shí)，

14、以讓電流表躲避啟動(dòng)尖峰電流沖擊，待時(shí)間繼電器延時(shí)一定時(shí)間后，常閉kt斷開，電流表a接入電路，開始監(jiān)測(cè)主軸電動(dòng)機(jī)繞組電流。當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，可調(diào)整切削用量，使電流表a的電流接近主電動(dòng)機(jī)m1額定電流的對(duì)應(yīng)值（經(jīng)電流互感器ta后減小了的電流值），以便提高生產(chǎn)效率和充分利用電動(dòng)機(jī)m1的潛力。km1、km2為控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，km3用于短接電阻r的接觸器，由它們的主觸頭相互組合控制主軸電機(jī)m1。速度繼電器ks為控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)用。fu2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2的短路保護(hù)熔斷器，km4為控制m2運(yùn)行的接觸器，fr2為m2過載保護(hù)熱繼電器。fu3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)m3的短路熔斷器，km5為控制m3運(yùn)行的接觸

15、器點(diǎn)動(dòng)時(shí)運(yùn)行，故不設(shè)置熱繼電器保護(hù)。 2.2控制電路分析 2.2.1 主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制分析如圖2-1，sb2為控制主電動(dòng)機(jī)的按鈕開關(guān)，當(dāng)按下sb2且不松手時(shí)，接觸器km1線圈通電，km1主觸點(diǎn)閉合接通電路，這時(shí)接觸器km3線圈沒有接通，電網(wǎng)電壓經(jīng)限流電阻接入主電動(dòng)機(jī)m1，從而減少了起動(dòng)電流。由于中間繼電器ka未通電，雖然此時(shí)km1的常開觸點(diǎn)（13-15）已閉合，但并未能自鎖。因此，當(dāng)松開sb2后，km1線圈隨即斷電，主電動(dòng)機(jī)m1停止運(yùn)行。2.2.2 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制分析如圖2-1，雖然主電動(dòng)機(jī)m1的額定功率為30kw，但只是在車削時(shí)消耗功率較大，而啟動(dòng)負(fù)載很小，因而啟動(dòng)電流并不很大。所以，

16、在非頻繁點(diǎn)動(dòng)的一般工作時(shí)，仍然采用了全壓直接啟動(dòng)。sb3為正向啟動(dòng)控制按鈕開關(guān)，當(dāng)按下sb3時(shí)，sb3（715）閉合，交流接觸器km3線圈通電，km3主觸點(diǎn)閉合，短接限流電阻r，另一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)（5-23）閉合，中間繼電器ka線圈通電，其常開觸點(diǎn)（7-19）閉合，使得km3在sb3松開后保持通電，進(jìn)而ka也保持通電。同時(shí)ka的常閉觸點(diǎn)將停車制動(dòng)的基本電路切除。另一方面，當(dāng)sb3尚未松開時(shí)，由于ka的另一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)（9-13）已閉合，因而使得交流接觸器km1線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，主電動(dòng)機(jī)m1全壓?jiǎn)?dòng)運(yùn)行。與此同時(shí)，km1的常開輔助觸點(diǎn)（13-15）閉合，與之前閉合的兩個(gè)ka常開觸點(diǎn)（7-

17、19、9-13）形成自鎖通路，當(dāng)sb3松開后，從而km1保持通電。kt的常閉觸點(diǎn)在主電路中短接電流表a，其作用是使電流表避過啟動(dòng)尖峰電流的沖擊。在ka常開觸點(diǎn)（7-19）閉合km3通電的同時(shí)，通電延時(shí)時(shí)間繼電器kt通電，開始延時(shí)，時(shí)間到后，其主電路的常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電流表接入電路開始監(jiān)測(cè)主電動(dòng)機(jī)m1的繞組電流。如圖所示，sb4（13區(qū)）為反向啟動(dòng)按鈕開關(guān)，反向啟動(dòng)控制過程與正向啟動(dòng)控制過程類似，在此不在分析。2.2.3 主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析如圖2-1， c650臥式車床采用反接制動(dòng)方式進(jìn)行停車制動(dòng)，使用速度繼電器ks（3區(qū)）進(jìn)行檢測(cè)與控制。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)達(dá)到120r

18、/min時(shí)，速度繼電器ks的正向常開觸點(diǎn)ks1（17-23）閉合，制動(dòng)電路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)按下總停按鈕sb1（3-5）開關(guān)后，原來通電的km1、km3、ka、kt就馬上失電，它們的所有觸點(diǎn)均被釋放復(fù)位到常態(tài)。而主電動(dòng)機(jī)因慣性仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，因速度不可能立刻降下來（n 100r/min），所以速度繼電器ks1（17-23）仍閉合，當(dāng)sb1（3-5）復(fù)位時(shí)ks1（17-23）與控制反接制動(dòng)電路的ka常閉輔助觸點(diǎn)（7-17）一起接通接觸器km2的線圈電路，電流通路是：tc（110v） fu5 （1-3） sb1常閉觸點(diǎn)（3-5） fr1（5-7） ka常閉觸點(diǎn)（7-17）ks正向常開觸點(diǎn)ks1（17-23

19、）km1常閉觸點(diǎn)（23-25）km2線圈（4-25）fu5（2-4）tc 。這樣，主電動(dòng)機(jī)m1主電路即串入限流電阻r進(jìn)行反接制動(dòng)，強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停止，正向轉(zhuǎn)速很快就降下來，當(dāng)降到（n 100r/min）很低時(shí)，速度繼電器ks的正向常開觸點(diǎn)ks1（17-23）復(fù)位斷開，這樣就切斷了上面的km2線圈通路，其相應(yīng)的主觸點(diǎn)復(fù)位，電動(dòng)機(jī)斷電，則正向反接制動(dòng)結(jié)束。反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)過程與正轉(zhuǎn)停車制動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)過程相似，則不在作詳細(xì)分析。在反接狀態(tài)下，速度繼電器ks的反向常開觸點(diǎn)ks2（9-17）閉合，制動(dòng)時(shí)接通km1（4-11）的線圈電路，進(jìn)行反接制動(dòng)。2.2.4 快速電動(dòng)機(jī)與冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制分析如圖2-

20、1，若要使快速電動(dòng)機(jī)動(dòng)作(刀架快速移動(dòng)),則轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄,使其壓合位置開關(guān)sq(5-23),sq閉合,接通km5線圈電路,km5線圈主觸點(diǎn)(5區(qū))閉合,這樣快速電動(dòng)機(jī)m3就開始運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)溜板箱,帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。當(dāng)?shù)都苁直鷱?fù)位時(shí)，快速電動(dòng)機(jī)m3停止運(yùn)行。 sb5、sb6按鈕開關(guān)分別為冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2的停止、啟動(dòng)開關(guān)，控制接觸器km4線圈電路的通斷，達(dá)到控制冷卻泵m2的通斷運(yùn)行。2.3 輔助電路分析2.3.1 照明電路和控制電源分析 如圖2-1，tc為控制變壓器，二次側(cè)有兩路，一路為110v，為控制電路提供電源；而另一路為36v（安全電壓），供照明電路照明，sa（7區(qū)）為控制照明電路的

21、開關(guān)，sa閉合時(shí)照明燈hl（7區(qū)）點(diǎn)亮，斷開則熄滅。2.3.2 電流表保護(hù)電路 如圖2-1，電流表a（3區(qū)）經(jīng)電流互感器ta（2區(qū)）接在主電動(dòng)機(jī)m1的主電路上，由于在主電動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)尖峰電流很大，為了讓電流表躲過啟動(dòng)尖峰電流的沖擊，則在線路上設(shè)置了時(shí)間繼電器kt（12區(qū)）的常閉開關(guān)kt（3區(qū)）進(jìn)行保護(hù)。在主電動(dòng)機(jī)正向或反向啟動(dòng)后，時(shí)間繼電器kt（12區(qū)）通電，延時(shí)開始，延時(shí)時(shí)間尚未到時(shí)，電流表a（3區(qū)）被時(shí)間繼電器kt（12區(qū)）延時(shí)常閉觸點(diǎn)（3區(qū)）短路，延時(shí)時(shí)間到后，電流表開始指示（監(jiān)測(cè)主電動(dòng)機(jī)繞組電流）。3 plc與觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任何一個(gè)控制系統(tǒng)的都是由輸入部分，邏輯部分和輸出部

22、分組成。而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要改造的對(duì)象c650臥式車床的傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，其輸入部分由所有行程開關(guān)、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。輸出部分為控制各種負(fù)載的所有接觸器線圈組成。邏輯部分由各種繼電器及其觸點(diǎn)組成實(shí)現(xiàn)邏輯控制。我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，輸入部分為車床控制控制系統(tǒng)的控制按鈕（sb1-sb9）,速度繼電器監(jiān)測(cè)主軸電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的正反向常開觸點(diǎn)（ks1、ks2）,及熱繼電器常閉觸點(diǎn)（fr1、fr2）,輸出部分為機(jī)床控制系統(tǒng)的接觸器線圈（km1-km6）,中間繼電器線圈（ka），照明燈（hl）,其余情況如下：(1)原車床的工藝加

23、工方法不變。(2)不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。(3)改造原繼電器控制中的硬件接線，改為plc與 觸摸屏屏編程實(shí)現(xiàn)。(4)有完善的限位保護(hù)、電機(jī)過流保護(hù)等保護(hù)功能。(5)原有控制功能不變的情況下，把主軸電機(jī)起動(dòng)改為y/起動(dòng)、取消降壓電阻。具體要求如下：主軸具有正、反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能。主軸具有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)主軸電機(jī)為y形接法。主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)采用y/起動(dòng)。主軸制動(dòng)時(shí)采用y接法。冷卻泵電機(jī)起?？刂乒δ堋？爝M(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)功能并采用按鈕控制快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)。照明電路改為plc控制，有啟?？刂乒δ?。因此，可得改造后的系統(tǒng)主電路圖，見圖3-1。圖3-1 系統(tǒng)主電路圖3.1

24、 電動(dòng)機(jī)選擇本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無變化。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，并將主軸電機(jī)改為y/連接（即在剛啟動(dòng)或點(diǎn)動(dòng)及制動(dòng)時(shí)為y形連接，在啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)完成后即改為形連接運(yùn)行），詳見表3-1。表3-1 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表參數(shù)主軸電機(jī)快進(jìn)電機(jī)冷卻泵電機(jī)型 號(hào)y255m-6y90l-2y2-631-2額定電壓ac 380v 50hzac 380v 50hzac 380v 50hz額定電流59.5a4.8a0.35a額定功率30kw2.2kw0.18kw額定轉(zhuǎn)速98028402730功率因數(shù)0.85

25、0.860.8連接方式 y/yy絕緣等級(jí)bee3.2 系統(tǒng)元器件的選擇3.2.1 交流接觸器的選擇交流接觸器是一種頻繁應(yīng)用于工業(yè)電氣控制，并用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動(dòng)切換電器。在功能上除了能自動(dòng)切換外，還具有刀開關(guān)類手動(dòng)開關(guān)所不能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離操作功能和失壓（或欠壓）保護(hù)功能。其生產(chǎn)方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用十分廣泛。交流接觸器由電磁機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸點(diǎn)及基座等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動(dòng)銜鐵上的動(dòng)觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時(shí)，磁場(chǎng)消

26、失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài) 。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有cjx8(b系列)cj12、cj20、cjt1(cj10)、cjx1(3tb、3tf系列)、cj40、smc等系列產(chǎn)品。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了cj20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的11.4倍之間（或經(jīng)驗(yàn)公式2pn 選擇，pn為電動(dòng)機(jī)功率）, 在此控制主軸電機(jī)的km1、km2、km3、km4，選取交流接觸器型號(hào)為：cj2063，線圈電壓220v；控制冷卻泵電機(jī)km5和控制快進(jìn)電機(jī)的km6選取交流接觸器型號(hào)為：cj2010，線圈電壓220v。3.2.2 中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與

27、自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是k，老國(guó)標(biāo)是ka。常用的中間繼電器型號(hào)有jz7、jz14等。本次設(shè)計(jì)選擇的中間繼電器型號(hào)為jz7-44。3.2.3 保護(hù)電器的選擇 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)通過它的電流小于規(guī)定

28、值時(shí)，其熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，起電氣連接作用；當(dāng)通過它的電流超過規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)）一定時(shí)間后，其熔體自動(dòng)熔斷并切斷電路，從而起到保護(hù)作用。一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有rl5、rl6、rl7和rl8系列產(chǎn)品，一般選擇熔體熔斷電流應(yīng)為電機(jī)額定電流的1.52.5倍。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)為:rl1-100/100.冷卻泵電機(jī)電路、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)分別為：rl1-15/2、rl1-15/6.控制電路選取型號(hào)rl1-15/2。（2）熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限保護(hù)特性。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保

29、護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。也常與接觸器配合成電池啟動(dòng)器。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置熱繼電器保護(hù)。選型原則：應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的使用條件、工作環(huán)境、啟動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)的形式以及電動(dòng)機(jī)允許的過載能力等加以考慮。一般原則是使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載和啟動(dòng)瞬間(56)ie不受影響。

30、通常熱繼電器選取的額定電流應(yīng)為大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流。整定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.051.1倍（或按經(jīng)驗(yàn)公式整定，2 pn 整定，pn為電動(dòng)機(jī)功率）。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號(hào)為：jr36-63,整定電流為：60a；冷卻泵電路熱繼電器選取型號(hào)為：jr36-20，整定電流為：0.36a。3.2.4 控制開關(guān)電器的選擇（1）轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負(fù)載、測(cè)量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)換開關(guān)由動(dòng)觸頭（動(dòng)觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。其動(dòng)靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時(shí)，每

31、層的動(dòng)觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。一般選取的原則為允許通過的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的產(chǎn)品有：hz5、hz10和hz15等系列。本次設(shè)計(jì)選取hz10-100/3。（2）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開小電流電路的手動(dòng)開關(guān)電器，一般不直接去控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出啟動(dòng)或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等電器線圈電流的接通或斷開，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐贰Ｄ壳俺Ｓ玫陌粹o開關(guān)盒為la4系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號(hào)為la4-3h。3.2.5 速度繼電器選擇 速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。主要用于電動(dòng)

32、機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖所示。1轉(zhuǎn)子2電動(dòng)機(jī)軸3定子4籠型繞組5定子柄6動(dòng)觸頭7反力彈簧8靜觸頭圖3-2 速度繼電器結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子是一塊固定在軸上的永久磁鐵。浮動(dòng)的定子與轉(zhuǎn)子同心，而且能獨(dú)自偏擺，定子由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。速度繼電器的軸與電動(dòng)機(jī)軸相連，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?；\型繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏擺，定子柄推動(dòng)相應(yīng)觸頭動(dòng)作。定子柄推動(dòng)觸頭的同時(shí)，也壓縮反力彈簧，其反作用阻止定子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩

33、小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。調(diào)整反力彈簧的拉力即可改變觸頭動(dòng)作的轉(zhuǎn)速。機(jī)床上常用的速度繼電器有jy1型、jfz0型兩種。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為jy1型速度繼電器500v、2a。3.3 plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1 確定plc i/o 口地址表 由系統(tǒng)改造要求可確定i/o地址表，如表3-2所示。表3-2 i/o地址表 輸入輸出名稱功能作用i/o口名稱功能作用i/o口sb1總停x0km1控制m1正轉(zhuǎn)運(yùn)行y0sb2m1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)x1km2控制m1反轉(zhuǎn)運(yùn)行y1sb3m1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)x2

34、km3控制m1 形運(yùn)行y2sb4m1點(diǎn)動(dòng)x3km4控制m1 y形運(yùn)行y3sb5m2啟動(dòng)x4km5控制m2運(yùn)行y4sb6m2停止x5km6控制m3運(yùn)行y5sb7hl照明x6ka電流表a短接中間繼電器y6sb8hl熄滅x7hl車床照明y7sb9m3點(diǎn)動(dòng)x10fr1m1過載保護(hù)x11fr2m2過載保護(hù)x12ks1正轉(zhuǎn)制動(dòng)速度繼電器常開觸點(diǎn)x13ks2反轉(zhuǎn)制動(dòng)速度繼電器常開觸點(diǎn)x143.3.2 plc選型(1) plc常用的有晶體管輸出與繼電器輸出，其區(qū)別為： 負(fù)載電壓、電流類型不同。負(fù)載類型：晶體管只能帶直流負(fù)載，而繼電器帶交、直流負(fù)載均可。電流：晶體管電流0.2a-0.3a，繼電器2a。電壓：晶體

35、管可接直流24v（一般最大在直流30v左右，繼電器可以接直流24v或交流220v。 負(fù)載能力不同。晶體管帶負(fù)載的能力小于繼電器帶負(fù)載的能力，用晶體管時(shí)，有時(shí)候要加其他東西來帶動(dòng)大負(fù)載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。 晶體管過載能力小于繼電器過載的能力。一般來說，存在沖擊電流較大的情況時(shí)（例如燈泡、感性負(fù)載等），晶體管過載能力較小，需要降額更多。 晶體管響應(yīng)速度快于繼電器。繼電器輸出型原理是cpu驅(qū)動(dòng)繼電器線圈，令觸點(diǎn)吸合，使外部電源通過閉合的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，其開路漏電流為零，響應(yīng)時(shí)間慢（約10ms）。晶體管輸出型原理是cpu通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時(shí)間快（約0.2ms甚至

36、更?。＞w管輸出一般用于高速輸出，如伺服步進(jìn)等，用于動(dòng)作頻率高的輸出。 在額定工作情況下，繼電器有動(dòng)作次數(shù)壽命，晶體管只有老化沒有使用次數(shù)限制。繼電器是機(jī)械元件所以有動(dòng)作壽命，晶體管是電子元件，只有老化，沒有使用次數(shù)限制。繼電器的每分鐘開關(guān)次數(shù)也是有限制的，而晶體管則沒有。(2)下表為三菱plc fx2n系列，繼電器輸出、晶體管輸出部分型號(hào)列表。表3-3 三菱plc fx2n系列，繼電器輸出、晶體管輸出部分型號(hào)列表序號(hào)型號(hào)輸入輸出總點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)輸出類型1fx2n-16mr-0011688繼電器輸出2fx2n-32mr-001321616繼電器輸出3fx2n-48mr-00148242

37、4繼電器輸出4fx2n-64mr-001643232繼電器輸出5fx2n-16mt-0011688晶體管輸出6fx2n-32mt-001321616晶體管輸出7fx2n-48mt-001482424晶體管輸出8fx2n-64mt-001643232晶體管輸出因此本次設(shè)計(jì)考慮到共有輸入13個(gè)信號(hào)，輸出8個(gè)信號(hào)，又因控制程序不是很大及不需要遠(yuǎn)程控制與特殊要求，所以選用三菱fx系列的fx2n-32mr-001,由表知輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為32，輸入點(diǎn)數(shù)為16，輸出點(diǎn)數(shù)為16，繼電器輸出，可以滿足本次設(shè)計(jì)的要求。3.3.3 plc的i/o電氣接線圖由3.3.1 i/o 口分配表可以知道，輸入部分：按鈕sb1

38、為整個(gè)控制系統(tǒng)的停止開關(guān)；按鈕sb2、sb3及sb4分別控制主軸電機(jī)m1的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制；按鈕sb5、sb6分別控制冷卻泵電機(jī)的m2啟動(dòng)與停止；按鈕sb7、sb8分別控制hl的照明于熄滅；按鈕sb9控制快進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)；熱繼電器常閉開關(guān)fr1，fr2分別為m1、m2的過載保護(hù)；速度繼電器ks1、ks2分別輔助主軸電機(jī)m1的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)。輸出部分：km1、km2接觸器分別控制主軸電機(jī)m1的正反轉(zhuǎn)；km3、km4接觸器分別控制主軸電機(jī)m1的、y運(yùn)行；km5、km6接觸器分別控制冷卻泵電機(jī)m2、快進(jìn)電機(jī)m3的運(yùn)行；hl為車床照明。下圖為，plc的輸入、輸出i/o電氣接線圖，如圖3-3。圖3-3 plc

39、 i/o電氣接線圖3.4 觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.4.1 觸摸屏的選擇本次設(shè)計(jì)使用日本三菱公司的觸摸屏，其觸摸屏獨(dú)有的“透明傳輸”為其它品牌觸摸屏所不具備，本次設(shè)計(jì)選擇的型號(hào)為：gt1155-qsbd-c。以下為gt1155-qsbd-c部分參數(shù)資料。 產(chǎn)品名稱： 5.7英寸三菱觸摸屏gt1155-qsbd-c。 種類：tft彩色觸摸屏。畫面尺寸：5.7英寸。分辨率：320*240(點(diǎn)）。 顯示尺寸：115（w）*86（h）（mm）。顯示顏色：256色。 外型尺寸：164(w)*135(h)*56(d)(mm)。重量：0.7kg。輸入電源電壓：dc24v(+10%、-15%) 脈動(dòng)電壓200mv以

40、下。沖擊電流：15a以下（26.4v）2ms。 面板開孔尺寸：153(w)*121(h)(mm)。 3.4.2 觸摸屏人界面設(shè)計(jì)注明院校、系別、專業(yè)畫面名稱標(biāo)注本次設(shè)計(jì)使用gt designer3軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫面建立大概步驟為：先新建一個(gè)基本畫面，軟件自動(dòng)編號(hào)為1，然后新建其他畫面，并依次編號(hào)設(shè)置好，我此次共設(shè)計(jì)了5幅人機(jī)畫面 ，即，（1）開機(jī)畫面，（2）系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面，（3）主軸電機(jī)監(jiān)控畫面，（4）冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面，（5）快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面。建好5幅畫面后，然后對(duì)各自畫面進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不在一一詳細(xì)說明，建好的畫面如下介紹及圖所示。設(shè)置日期顯示畫面切換開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行，觸摸，則切換到系

41、統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面設(shè)置同步時(shí)間顯示 圖3-4開機(jī)畫面課題題目標(biāo)注畫面名稱標(biāo)注設(shè)置時(shí)間顯示圖3-5系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面設(shè)置時(shí)間顯示如圖3-5所示，課題題目下面有三個(gè)畫面切換開關(guān)，畫面右下角有一個(gè)畫面切換開關(guān)，共四個(gè)畫面切換開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)主軸電機(jī)監(jiān)控畫面，冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面，快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面開機(jī)畫面，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)若觸摸任意一個(gè)開關(guān)，則畫面切換到相應(yīng)的畫面。畫面名稱標(biāo)注圖3-6主軸電機(jī)監(jiān)控畫面如圖3-6所示，畫面共設(shè)有6個(gè)位開關(guān)分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、照明，熄滅和總停分別控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)，車床照明燈hl的亮、熄及主軸電機(jī)的制動(dòng)，即停止，并有總停功能。8個(gè)位指示燈分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、y形、形、ks

42、1、ks2、fr1、照明分別指示主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、y形運(yùn)行、形運(yùn)行，速度繼電器ks正反向常開指示，熱繼電器fr1的正常指示，車床照明指示，圖示為常態(tài)。當(dāng)主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、y形運(yùn)行、形運(yùn)行時(shí)分別用紅燈指示，速度繼電器ks正反向常開閉合時(shí)用紅燈指示，熱繼電器正常投入工作時(shí)亦用紅燈指示，車床照明用黃燈指示。3個(gè)畫面切換開關(guān)為冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)觸摸其中任一個(gè)畫面切換開關(guān)開關(guān)，可轉(zhuǎn)換到冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面、快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面、系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面相應(yīng)的畫面。亦設(shè)置有時(shí)間顯示，可供工作人員參看。畫面名稱標(biāo)注設(shè)置時(shí)間顯示 圖3-7冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面如圖3-7所示，設(shè)置有2

43、個(gè)位開關(guān)，為啟動(dòng)、停止分別控制冷卻泵電機(jī)的啟動(dòng)與停止；2個(gè)位指示燈，為冷卻泵、fr2分別指示冷卻泵的運(yùn)行指示和熱繼電器的正常運(yùn)行指示，圖示為常態(tài)。當(dāng)冷卻泵運(yùn)行時(shí)，用紅燈指示，熱繼電器正常投入工作時(shí)使用紅燈指示；3個(gè)畫面切換開關(guān)為主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)觸摸其中任一個(gè)畫面切換開關(guān)開關(guān)，可轉(zhuǎn)換到主軸電機(jī)監(jiān)控畫面、快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面、系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面相應(yīng)的畫面。亦設(shè)置有時(shí)間顯示，可供工作人員參看。畫面名稱標(biāo)注畫面切換開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，觸摸此開關(guān)，可切換到主軸電機(jī)監(jiān)控畫面快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)時(shí)（紅燈）指示畫面切換開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，觸摸此開關(guān)，可切換到系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面點(diǎn)動(dòng)

44、位開關(guān)設(shè)置時(shí)間顯示 畫面切換開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，觸摸此開關(guān)，可切換到冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面圖3-8 快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面如圖3-8所示，為快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面，畫面已作標(biāo)注，在此不在作介紹。觸摸屏畫面的位開關(guān)、位指示燈相關(guān)設(shè)置，見觸摸屏畫面位開關(guān)、位指示燈對(duì)應(yīng)設(shè)置一覽表，如表3-4所示。表3-4 觸摸屏畫面位開關(guān)、位指示燈對(duì)應(yīng)設(shè)置一覽表畫面位開關(guān)位指示燈主軸電機(jī)監(jiān)控畫面名稱設(shè)置功能及作用名稱設(shè)置功能及作用正轉(zhuǎn)m10控制主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)y0主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)指示反轉(zhuǎn)m11控制主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)y1主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)指示點(diǎn)動(dòng)m12控制主軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)形y2主軸電機(jī)形運(yùn)行指示總停m13控制主軸電機(jī)停止、兼有總停功能y

45、形y3 主軸電機(jī)y形運(yùn)行指示照明m14控制車床照明照明y7車床照明指示熄滅m15控制車床照明熄滅fr1x11熱繼電器fr1正常運(yùn)行指示ks1x13速度繼電器正向常開ks1閉合指示ks2x14速度繼電器正向常開ks2閉合指示冷卻泵電機(jī)監(jiān)控畫面啟動(dòng)m16控制冷卻泵電機(jī)啟動(dòng)冷卻泵y4冷卻泵運(yùn)行指示停止m17控制冷卻泵電機(jī)停止fr2x12熱繼電器fr2正常運(yùn)行指示快進(jìn)電機(jī)監(jiān)控畫面點(diǎn)動(dòng)m18控制快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)快進(jìn)y5快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)指示3.4.3 觸摸屏供電電源開關(guān)電源選擇由觸摸屏的參數(shù)資料可選擇開關(guān)電源型號(hào)為：s-50-24 2.1a/24v。輸入電壓為交流220v，功率為：50w，輸出電壓24v，輸出電流

46、2.1a。3.5 plc與 觸摸屏屏控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)綜上，我們有plc與 觸摸屏控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)電氣接線圖，如圖3-9。圖3-9 plc與觸摸屏控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)電氣接線圖3.6 程序設(shè)計(jì)（1）主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)。如梯形圖所示，x1、m10為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制，當(dāng)按下sb2或觸摸觸摸屏“正轉(zhuǎn)”、則對(duì)應(yīng)的x1或m10閉合，接通輔助繼電器m0線圈，其常開觸點(diǎn)m0閉合，接通y0線圈，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。x2、m11為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制，當(dāng)按下sb3或觸摸觸摸屏 “反轉(zhuǎn)”、則對(duì)應(yīng)的x2或m11閉合，接通輔助繼電器m1線圈，其常開觸點(diǎn)m1閉合，接通y1線圈，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)。（2）主軸電機(jī)y/啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)。如梯形圖所示，當(dāng)

47、主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)常開觸點(diǎn)y0閉合，接通y3線圈，同時(shí)t0開始計(jì)時(shí)，5s后動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開y3線圈得電通路，常開觸點(diǎn)閉合，接通y2線圈，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)y/啟動(dòng)運(yùn)行。主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)常開觸點(diǎn)y1閉合，接通y3線圈，同時(shí)t0開始計(jì)時(shí)，5s后動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開y3線圈得電通路，常開觸點(diǎn)閉合，接通y2線圈，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)y/啟動(dòng)運(yùn)行。（3）主軸正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)程序設(shè)計(jì)。如梯形圖所示， x0、m13為主軸停車制動(dòng)控制，當(dāng)主軸在正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)（正向轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)， x13閉合），按下sb1或觸摸觸摸屏上的“總?！睍r(shí)（控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行的常開觸點(diǎn)m0失電斷開，切斷主軸正轉(zhuǎn)運(yùn)行電源，主軸自然停車），則對(duì)應(yīng)

48、的x0或m13閉合，接通輔助繼電器m3線圈，其常開觸點(diǎn)m3閉合，接通y1線圈，其常開觸點(diǎn)閉合，接通y3線圈，則立即給主軸電機(jī)通入反轉(zhuǎn)y形制動(dòng)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反向力矩來制動(dòng)主軸電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)，使主軸電機(jī)的正轉(zhuǎn)速度很快降下來。當(dāng)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)速度降到100r/min時(shí)，正轉(zhuǎn)時(shí)已閉合的x13觸點(diǎn)斷開，線圈m3失電、同時(shí)y1線圈、y3線圈也失電，他們的相應(yīng)觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，及時(shí)切斷反接制定電源，主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)停機(jī)而又防止了主軸電機(jī)反向起動(dòng)，完成主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)過程。 x0、m13為主軸停車制動(dòng)控制，當(dāng)主軸在反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)（反向轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)， x14閉合），按下sb1或觸摸觸摸屏上的“總停

49、”時(shí)（控制反轉(zhuǎn)運(yùn)行的常開觸點(diǎn)m1失電斷開，切斷主軸反轉(zhuǎn)運(yùn)行電源，主軸自然停車），則對(duì)應(yīng)的x0或m13閉合，接通輔助繼電器m4線圈，其常開觸點(diǎn)m4閉合，接通y0線圈，其常開觸點(diǎn)閉合，接通y3線圈，則立即給主軸電機(jī)通入正轉(zhuǎn)y形制動(dòng)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反向力矩來制動(dòng)主軸電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)，使主軸電機(jī)的反轉(zhuǎn)速度很快降下來。當(dāng)主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)速度降到100r/min時(shí)，反轉(zhuǎn)時(shí)已閉合的x14觸點(diǎn)斷開，線圈m4失電、同時(shí)y0線圈、y3線圈也失電，他們的相應(yīng)觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，及時(shí)切斷反接制動(dòng)電源，主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)停機(jī)而又防止了主軸電機(jī)正向起動(dòng)，完成主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)過程。（4）主軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。如梯形圖所示，x3、

50、m12為主軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制，當(dāng)按下sb4或觸摸觸摸屏上的“點(diǎn)動(dòng)”，則對(duì)應(yīng)的x3或m12閉合，接通y0線圈，其常開觸點(diǎn)y0閉合并接通y3線圈，主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)y形點(diǎn)動(dòng)，松開sb4或觸摸觸摸屏的手指離開“點(diǎn)動(dòng)”，則y0線圈、y3線圈失電，相應(yīng)觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，主軸電機(jī)停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)的正轉(zhuǎn)y形點(diǎn)動(dòng)。（5）冷卻泵電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)。 如梯形圖所示，x4、m16為冷卻泵啟動(dòng)控制，當(dāng)按下sb5或觸摸觸摸屏上的“啟動(dòng)”時(shí)，則對(duì)應(yīng)的x4或m16閉合，接通y4線圈，冷卻泵投入工作。當(dāng)需要冷卻泵停止工作時(shí)，按下sb6或觸摸觸摸屏“停止”，則對(duì)應(yīng)x5或m17失電，斷開y4得電通路，y4線圈失電，冷卻泵停止工作。（6）快進(jìn)電

51、機(jī)點(diǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。如梯形圖所示，x10、m18為快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制，當(dāng)按下sb9或觸摸觸摸屏“點(diǎn)動(dòng)”時(shí)，則對(duì)應(yīng)的的x10或m18閉合，接通y5線圈，快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)，當(dāng)復(fù)位sb9或手離開觸摸觸摸屏“點(diǎn)動(dòng)”，y5線圈失電斷開，快進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)。（7）hl照明設(shè)計(jì)。如梯形圖所示，x6、m14為hl照明控制，當(dāng)按下sb7或觸摸觸摸屏“照明”，則對(duì)應(yīng)的x6或m14閉合，接通y7線圈，hl投入車床照明。x7、m15為hl熄滅控制，當(dāng)按下sb8或觸摸觸摸屏“熄滅”，則對(duì)應(yīng)的x7或m15失電，斷開y7得電通路，y7線圈失電，hl熄滅。3.7 系統(tǒng)總程序（1）梯形圖。程序設(shè)計(jì)說明： 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)控制。如梯形圖第一邏輯

52、行所示，x1、m10為主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制。當(dāng)按下控制按鈕sb2或在觸摸屏觸摸“正轉(zhuǎn)”，則對(duì)應(yīng)的x1或m10閉合，接通輔助繼電器m0的線圈并自鎖；其位于第五邏輯行的常開觸點(diǎn)m0閉合，接通y0線圈（x11常開觸點(diǎn)在plc通電后即為閉合狀態(tài)）；位于第七邏輯行的常開觸點(diǎn)y0閉合，接通y3線圈。同時(shí)t0開始計(jì)時(shí)，5s后動(dòng)作，t0線圈得電，位于第八邏輯行的常開觸點(diǎn)t0 閉合，接通y2線圈并自鎖，至此完成主軸電機(jī)的y/正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。在主軸電機(jī)完成y/正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的同時(shí)t1開始計(jì)時(shí)，5s后動(dòng)作，t1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合并接通y6線圈，電流表a開始監(jiān)測(cè)主軸電機(jī)的電流。在主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)，第三邏輯行x13常開觸點(diǎn)閉合，為主軸電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)反接制動(dòng)做好準(zhǔn)備。 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)控制。如梯形圖第二邏輯行所示，x2、m11為主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制，當(dāng)按下控制按鈕sb3或在觸摸屏觸摸“反轉(zhuǎn)”，則對(duì)應(yīng)的x2或m11閉合，接通輔助繼電器m1的線圈并自鎖；其位于第六邏輯行的常開觸點(diǎn)m1閉合，接通y1線圈（x11常開觸點(diǎn)在plc通電后即為閉合狀態(tài)）；位于第七邏輯行的常開觸點(diǎn)y1閉合，接通y3線圈。同時(shí)