基于PLC的CA6140車床改造設(shè)計(jì)

1、基于PLC的CA6140車床改造設(shè)計(jì)物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)PLC原理與應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)設(shè)計(jì)題目： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名 : 學(xué) 號(hào) : 指導(dǎo)教師：2015 年 11 月 20物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專業(yè)： 班級(jí)：學(xué)生 姓名學(xué)號(hào)課程 名稱PLC 原 理 與應(yīng)用設(shè)計(jì) 題目基于 PLC的 CA6140 車床改造設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 目 的、 主要 內(nèi)容 （參 數(shù)、 方 法） 及要 求設(shè)計(jì)目的：通過(guò)設(shè)計(jì)車床改造有關(guān)的 PLC控制程 序熟悉 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程， 加深對(duì) PLC工作 原理的理解，熟練掌握相關(guān)指令的編寫(xiě)方 法，在實(shí)踐

2、中加深對(duì)工業(yè)通信技術(shù)理論知識(shí) 的理解。主要內(nèi)容：1、課程設(shè)計(jì)應(yīng)包含硬件電路原理圖， 軟件設(shè)計(jì)流程圖，軟件設(shè)計(jì)程序，仿真電路 圖等部分內(nèi)容。2、基本功能包括：自動(dòng)控制；手動(dòng)控 制。3、主要技術(shù)參數(shù)： PLCS7-200；CA6140 車床。工作2 周時(shí)間，每天 3 學(xué)時(shí)，共計(jì) 42 學(xué)時(shí)物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)量進(jìn)度 安排第 1 天：明確課程設(shè)計(jì)的目的和意義， 根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求查找相關(guān)資料第 2-3 天：學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)中用到的 S7-200PLC 相關(guān)知識(shí)第 4-5 天：根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求完成硬 件選型及硬件電路設(shè)計(jì)。第 6-7 天：學(xué)習(xí) CAD軟件，繪制硬件電 路原理圖。第

3、8-10 天： 學(xué)習(xí) S7-200 編程軟件， 完 成軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第 11-12 天：通過(guò)試驗(yàn)箱，進(jìn)行仿真調(diào) 試。第 13-14 天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。主要 參考 資料1 阮友德 .PLC、變頻器、綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn) M . 北京 : 中國(guó)電力出版社， 2009.2 何獻(xiàn)忠 . 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) M . 北 京 : 清華大學(xué)出版社 ,2007.3 張錚 . 機(jī)電控制與 PLCM . 北京 : 機(jī)械工業(yè)物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)出版社 ,2007.4 馮薇 . 電氣控制與可編程序控制器 M . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2006.指導(dǎo) 教師 簽字教研室主任簽字物理與電子工程學(xué)院

4、2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)摘要隨著可編程序控制器（簡(jiǎn)稱 PLC ）技術(shù)的發(fā)展，由于其功能強(qiáng)大、容易使用、 高可靠性，廣泛的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性和方便的工藝擴(kuò)展性能， PLC 在工業(yè)自動(dòng)控制過(guò) 程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，常常被用來(lái)作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)各的控制。組 態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件平臺(tái)工具，在 PC 機(jī)上可開(kāi)發(fā)出友好人機(jī)界 面，通過(guò) PLC 可以對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行 “智能”控制。本次設(shè)計(jì)正是在這種背景下，運(yùn)用西門(mén)子 S7-200PLC 對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行的現(xiàn)代化 程控改造，討論了控制流的選擇。關(guān)鍵詞：可編程序控制器；控制流物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)目錄1 緒論 01.1

5、概述 01.2 程控機(jī)床的意義 02 機(jī)床改造方案的確定及系統(tǒng)的選擇 02.1 CA6140 車床的概述 02.2 S7-200 CPU 介紹 22.3 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 33 對(duì) CA6140 車床控制系統(tǒng)的選擇 33.1 PLC 的選型 33.2 系統(tǒng)的控制過(guò)程 43.3 系統(tǒng)的組成 54 PLC 的基本工作原理 64.1 系統(tǒng)程序流程圖 64.2 系統(tǒng) I/O 口分配表及 PLC 外部接線圖 64.3 系統(tǒng)程序流程圖 74.4 仿真圖 8心 得 體 會(huì) 9參 考 文 獻(xiàn) 10附 錄 12物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)1 緒論1.1 概述目前我國(guó)在世界上是機(jī)床消

6、費(fèi)的第一大國(guó)，并正由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展。但是，我國(guó)現(xiàn)在機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較差距很大，設(shè)備的陳舊，技術(shù)水平 的落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力和發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)在有大量可用的普通機(jī)床，對(duì)這些機(jī) 床進(jìn)行程控化改造是用少的投資來(lái)提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。迄今為止，我國(guó)現(xiàn)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的陳舊落后的機(jī)床，這些是機(jī)床大修和程控改造 實(shí)施的賴以生存的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)之一。簡(jiǎn)單分析有以下幾點(diǎn)：（1）機(jī)床設(shè)備造價(jià)高昂，顯著的經(jīng)濟(jì)效益是程控改造行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。（ 2）一般改造的費(fèi)用僅為購(gòu)置新設(shè)備費(fèi)用的30% 左右。（ 3）通過(guò)程控改造可以進(jìn)一步滿足用戶對(duì)設(shè)備的工藝需求以獲取更大的效益。1.2 程控機(jī)床的意義早期機(jī)床的

7、控制方式是以繼電器控制占主導(dǎo)地位， 造成控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)， 如：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更 差，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成時(shí)間 和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為此，對(duì)原有機(jī)床利用可編程控制器（ PLC ）對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行 改造；這些都是實(shí)現(xiàn)改造的可行性研究，他們體積小、功能強(qiáng)、靈活性和適應(yīng)性好 以及模塊化結(jié)構(gòu)的一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受 到廣大技術(shù)開(kāi)發(fā)人員和用戶的青睞，他們?cè)诠I(yè)控制領(lǐng)域迅猛發(fā)展，得到越來(lái)越廣 泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱之一。因此，程控機(jī)床具有廣闊的發(fā)展前景和極具重要的研究

8、意義，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展 的趨勢(shì)，起著不可估量的作用。2 機(jī)床改造方案的確定及系統(tǒng)的選擇2.1 CA6140 車床的概述為了進(jìn)一步對(duì)程控機(jī)床系統(tǒng)的了解，現(xiàn)以 CA6140 型號(hào)的車床為例進(jìn)行研究。CA6140 型普通車床適合于車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、端面及其它旋轉(zhuǎn)面；能夠車 削多種公制、英制、模數(shù)及徑節(jié)螺紋，并能作鉆孔、拉油槽等加工。本機(jī)床的主要 特點(diǎn)是：主軸孔徑大 （ 72mm） ，變速范圍廣 （11-1600 轉(zhuǎn)/分）；主軸支承采用雙列向 心短柱滾子軸承與 60 度接觸角雙向推力向心球軸承組合，動(dòng)靜剛度高，抗震型高。主傳動(dòng)齒輪全部采用淬火磨削； 床身采用超音頻淬火， 導(dǎo)軌面硬度在 HRC45

9、 以上； 精度保持性好。床頭箱采用外循環(huán)潤(rùn)滑，有利于散熱、降噪、防泄漏。操作系統(tǒng)簡(jiǎn) 潔適用，指示明晰，定位準(zhǔn)確，手感好。機(jī)床外形美觀1 。床鞍和橫向拖板可以快速進(jìn)退。尾座可卸荷；尾座套筒直徑大，剛性好。主要技術(shù)參數(shù)如表 2-1 ：物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)表 2-1 技術(shù)參數(shù)型號(hào)與規(guī)格CA6140最大工件長(zhǎng)度1000mm最大加工長(zhǎng)度950mm最大工件回轉(zhuǎn)直徑床身上400mm拖板上230mm主軸正轉(zhuǎn)范圍11-1600r.p.m反轉(zhuǎn)范圍14-1450r.p.m內(nèi)孔直徑72mm內(nèi)孔錐度Metricc system進(jìn)給量縱向范圍0.038-6.28mm/rev橫向范圍0.014-2.

10、27mm/rev加工螺紋公制螺紋1-192mm英制螺紋2-24tpi模數(shù)螺紋0.25-48mm徑節(jié)螺紋1-96DP床鞍刀架橫向最大行程260mm小刀架最大行程130mm刀桿尺寸25*25mm縱向快移速度4.4m/min橫向快移速度1.6m/min尾座套筒最大行程150mm物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)內(nèi)孔錐度 Morse No.52.2 S7-200 CPU 介紹西門(mén)子 S7 系列可編程控制器分為 S7-400 、S7-300、 S7-200 三個(gè)系列，分別為 S7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。 S7-200 系列可編程控制器有 CPU21X 系 列， CPU22X 系列，

11、其中 CPU22X 型可編程控制器提供了 4 個(gè)不同的基本型號(hào)，常 見(jiàn)的有 CPU221 ，CPU222 ， CPU224 和 CPU226 四種基本型號(hào) 2。小型 PLC 中，CPU221 價(jià)格低廉能滿足多種集成功能的需要。 CPU 222 是 S7-200 家族中低成本的單元，通過(guò)可連接的擴(kuò)展模塊即可處理模擬量。 CPU 224 具有更多 的輸入輸出點(diǎn)及更大的存儲(chǔ)器。 CPU 226 和 226XM 是功能最強(qiáng)的單元， 可完全滿足 一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。四種型號(hào)的 PLC 具有下列特點(diǎn)：（ 1）集成的 24V 電源：可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器，CPU 221 和CPU222

12、具有 180mA 輸出。 CPU224 輸出 280mA ， CPU 226 、CPU 226XM 輸出 400mA 可用作負(fù)載電源。（ 2）高速脈沖輸出：具有 2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá) 20KHz ， 用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。（ 3）通信口： CPU 221 、CPU222 和 CPU224 具有 1個(gè) RS-485 通信口。 CPU 226 、 CPU 226XM 具有 2 個(gè) RS-485 通信口。支持 PPI 、MPI 通信協(xié)議，有自由口通信能 力。（ 4）模擬電位器： CPU221/222 有 1 個(gè)模擬電位器， CPU224/226/226XM 有

13、2 個(gè)模擬電位器。模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（SMB28 ，SMB29 ）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)。（ 5） EEPRO ：存儲(chǔ)器模塊（選件）可作為修改與拷貝程序的快速工具，無(wú)需 編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。（6）電池模塊：用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）可通過(guò) 內(nèi)部的超級(jí)電容存儲(chǔ)大約 5 天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間到200 天（10 年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。（ 8）不同的設(shè)備類型： CPU 221226 各有 2 種類型 CPU ，具有不同的電源電 壓和控制電壓。（ 9）數(shù)字量輸入 /輸出點(diǎn)： C

14、PU 221 具有 6個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)； CPU 222 具有 8 個(gè)輸入點(diǎn)和 6個(gè)輸出點(diǎn)； CPU 224 具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)； CPU226/226XM 具有 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16 個(gè)輸出點(diǎn)。 CPU22X 主機(jī)的輸入點(diǎn)為 24V 直 流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（ MOS 型）兩種類型。（ 10）高速計(jì)數(shù)器： CPU 221/222 有 4個(gè) 30KHz 高速計(jì)數(shù)器， CPU224/226/226XM 有 6個(gè) 30KHz 的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比 CPU 掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)2.3 PLC 在電

15、氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC 是先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家通用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中 是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大技術(shù)支柱 (PLC,CAD/CAM,ROBOT) 之一，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ) 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、 模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的 繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線 復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充

16、分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。 用 PLC 控制改造其繼電器控制電路 , 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小，降低了設(shè)備 故障率 , 提高了設(shè)備使用效率 , 運(yùn)行效果良好。隨著我國(guó)電力體制改革的深化，電力 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，降低資源損耗和提高管理效益成為各發(fā)電企業(yè)的迫切需求。 為此，對(duì)火電廠輔助車間自動(dòng)控制水平提出了更高的要求。經(jīng)過(guò)科技人員的不斷引 進(jìn)、開(kāi)發(fā)、研究 , 我國(guó)大型火電站的輔助系統(tǒng)(輸煤、化水、除灰、除渣、燃油泵 房、循環(huán)水泵房等)已由繼電器控制過(guò)渡到完全由 PLC 監(jiān)控。PLC 是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言，無(wú)須任何保護(hù)措施就 可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于

17、惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或 安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出， 這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證 PLC 的正常運(yùn)行。要提高 PLC 控 制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、 安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對(duì) PLC 的影響。在 新的時(shí)代， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，通過(guò)完美的 人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線通信能力會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制 場(chǎng)合的需求， PLC 作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國(guó) 發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化建設(shè)

18、中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。3 對(duì) CA6140 車床控制系統(tǒng)的選擇3.1 PLC 的選型PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指 標(biāo)起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能 需要。選型的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： PLC 結(jié)構(gòu)的選擇在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價(jià)格低。 PLC 輸出方式的選擇不同的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶 直流負(fù)載和交流負(fù)載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)

19、負(fù)載。 I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇PLC 的響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間、 輸出電路的延遲和掃描周期引起的時(shí)間延 遲。 聯(lián)網(wǎng)通信的選擇若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián) 網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其它 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等接口的能力。 PLC 電源的選擇電源是 PLC 干擾引入的主要途徑之一， 因此應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)電源以助于提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用 直流電源時(shí)要選用橋式全波整流電源。 I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇為實(shí)現(xiàn) CA6140 車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可

20、以選擇西門(mén)子公司的 S7 - 200 系列。它的價(jià)格低，體積小，非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng). 該機(jī)床的輸入信號(hào)是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，輸出是負(fù)載三相交流電動(dòng)機(jī)接觸器等。車床電氣控制系統(tǒng)需要 9 個(gè)外部輸入信號(hào)， 5 個(gè)輸出信號(hào)。 PLC 所具有的輸 入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余30 % ，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)為 12 個(gè),輸出點(diǎn)為 7 個(gè)。現(xiàn)選擇西門(mén)子公司生產(chǎn)的 S7 - 200 系列的 CPU224 型 PLC ， 24V 直流 14 點(diǎn)輸入。I/O 地址的分配根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備，確定了 I/O 點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開(kāi) 關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 12

21、個(gè) ,輸出點(diǎn)為 7 個(gè)需進(jìn)行控制， 現(xiàn)將 I/O 地址分配如表 3-1 所示3。3.2 系統(tǒng)的控制過(guò)程一臺(tái) CA6140 車床，需先啟動(dòng)冷卻泵，然后啟動(dòng)主軸，單按鈕啟動(dòng)工作臺(tái)。工 作臺(tái)原點(diǎn)出發(fā)到終點(diǎn)限位自動(dòng)返回 2 次，再到原點(diǎn)停止，可進(jìn)行正、反點(diǎn)動(dòng)，設(shè)有 總停按鈕、工作臺(tái)停止按鈕。（ 1）初始狀態(tài)： SB1，SB2，SB5，SB6，SB7 都為 OFF ；電動(dòng)機(jī) M1，M2， M3 也都為 OFF 。（ 2）啟動(dòng)過(guò)程：上電后系統(tǒng)進(jìn)行初始化，當(dāng)按下按鈕SB1（即 SB1=ON ），電動(dòng)機(jī) M2 開(kāi)始啟動(dòng)；經(jīng)過(guò) 2S 過(guò)后，電動(dòng)機(jī) M1 自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)按下按鈕 SB2 （即 SB2=ON ），電動(dòng)

22、機(jī) M3 開(kāi)始啟動(dòng)，然后向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碰到終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān)時(shí)， 電動(dòng)機(jī) M3 改變運(yùn)動(dòng)方向朝另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次后回到原點(diǎn)停止。（ 3）停止及其它狀態(tài)：當(dāng)按下按鈕SB6（即 SB6=ON ），電動(dòng)機(jī) M3 停止運(yùn)動(dòng)（即 M3=OFF ）；當(dāng)按下按鈕 SB3 或 SB4（ SB3=ON/SB4=ON ），電動(dòng)機(jī) M3 進(jìn)行點(diǎn)物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)動(dòng)（即 M3=ON ）；當(dāng)按下按鈕 SB5（即 SB5=ON ），電動(dòng)機(jī) M1 ，M2 ，M3 都停止運(yùn) 動(dòng)（即 M1=OFF,M2=OFF,M3=OFF ）。3.3 系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)主要由主電路部分，控制部分，監(jiān)控部分

23、和數(shù)據(jù)通信部分組成。（1）主電路部分：該部分由三相異步電動(dòng)機(jī)，交流接觸器，熱繼電器，熔斷器， 刀開(kāi)關(guān)組成。（ 2）控制部分：該部分由西門(mén)子S7-200PLC ，中間繼電器，操作臺(tái)組成。（ 3）主電路分析：從圖 3-1 中可以看出，斷路器 QF 將三相電源引入， FU1 為 主電動(dòng)機(jī) M1 的短路保護(hù)用熔斷器， FR1 為 M1 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器。為防 止在連續(xù)點(diǎn)動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載，點(diǎn)動(dòng)時(shí)也加入限流電阻 R。通過(guò)互感 器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流， CA6140 車床控制電路原理如圖3-1 所示。380VSASB1KM3KA44KS1KMKM4KM4KAK

24、MKM4KM3nKTn KS2SB5KM1SQFR2KM1KAKM2FR1圖 3-1 CA6140 車床控制電路原理圖物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)4 PLC 的基本工作原理4.1 系統(tǒng)程序流程圖PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行， 按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開(kāi) 始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不 斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。 輸入刷新階段在輸入刷新階段 ，CPU 掃描全部輸入端口， 讀取其狀態(tài)并寫(xiě)入輸入狀態(tài)寄存器。 完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行

25、階段。 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐條執(zhí)行，并將相 應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路并 通過(guò)一定輸出方式輸出 ，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作 ，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出 44.2 系統(tǒng) I/O 口分配表及 PLC 外部接線圖PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配如表 4-1 所示。表 4-1 PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表啟動(dòng)按鈕I0.0主電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.0工作臺(tái)啟動(dòng)行程開(kāi)關(guān)I0.1主電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.1工作臺(tái)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.2冷卻泵電機(jī)Q0.2工作臺(tái)反轉(zhuǎn)點(diǎn)

26、動(dòng)按鈕I0.3快速電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.3工作臺(tái)行程開(kāi)關(guān)原點(diǎn)I0.4快速電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.4工作臺(tái)行程開(kāi)關(guān)終點(diǎn)I0.5主電機(jī)原點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)I0.6工作臺(tái)停止按鈕I1.0停止按鈕I1.16物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)I/O 接線圖如圖 4-1 所示220V圖 4-1 PLC 控制系統(tǒng) I/O 接線圖4.3 系統(tǒng)程序流程圖如圖 4-2 所示。物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)圖 4-2 系統(tǒng)程序流程圖4.4 仿真圖8物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)TITLE= 程序注釋心得體會(huì)本設(shè)計(jì)是針對(duì) PLC 技術(shù)對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)的研究。我國(guó)現(xiàn)有大量可用的普通機(jī) 床，而這些機(jī)床控制系統(tǒng)是

27、以繼電器控制占主導(dǎo)地位的，但這種由繼電器構(gòu)成的控 制系統(tǒng)存在著明顯的缺點(diǎn)，如：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不 高，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就 必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。然而對(duì)這些機(jī)床進(jìn) 行改造，是用少的投資來(lái)提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 以其高性價(jià)比、高可靠性、廣泛的適 用性和組成控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了更好的運(yùn) 用 PLC 到自動(dòng)控制系統(tǒng)中去，本次設(shè)計(jì)對(duì) PLC 的控制、工作原理和應(yīng)用方法進(jìn)行物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本

28、科課程設(shè)計(jì)了闡述，隨著 PLC 應(yīng)用的普及，各種設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。本次設(shè)計(jì)在對(duì)比、綜合各 種設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出了一整套 PLC 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的設(shè)計(jì)步驟和方 法。從系統(tǒng)的硬件選型、 設(shè)計(jì)到軟件的設(shè)計(jì)方法都進(jìn)行了一系列的闡述。 根據(jù) STEP7 的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)，完成了控制程序的編程，利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了人機(jī)界面及 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的通信。在今后的發(fā)展，隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC 控制必將向智能化、大型網(wǎng)絡(luò) 工廠化方向發(fā)展， PLC 技術(shù)在智能控制，大型網(wǎng)絡(luò)工廠控制方面的應(yīng)用研究將成為 我今后的研究方向和課題。參考文獻(xiàn)1阮友德 .PLC 、變頻器、綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn) M.

29、 北京：中國(guó)電力出版社， 20092 何獻(xiàn)忠 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù) M. 清華大學(xué)出版社， 20073張錚 .機(jī)電控制與 PLCM. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 4馮薇.電氣控制與可編程序控制器 M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 200610物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)LDI1.1RQ0.0, 5OM1.1Network 4ANI0.0LDM0.5=M1.1AI0.6Network 3LDM0.0LDI1.0LDM0.5AI0.0OM1.0AI0.6OLDANI0.0OSM0.1SM0.1, 1=M1.0SM0.0, 1RM0.0, 1Network 2RM0.1, 5Netwo

30、rk 511物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)LDM0.1Network 11AT37LDM0.2SM0.2, 1OM0.3RM0.1, 1OM0.4Network 6ANM1.1LDM0.4=Q0.0AI0.5Network 12ANC0LDNM1.0LDM0.2OI0.2AI0.1AM0.3ANM1.1OLD=Q0.3SM0.3, 1Network 13附錄RM0.2, 1LDM0.3RM0.4, 1Network 7EULDM0.3LDM0.0AI0.4CTUC0, 2SM0.4, 1Network 14RM0.3, 1LDNM1.0Network 8OI0.3LDM0.4AM0.4AI0.5ANM1.1AC0=Q0.4SM0.5, 1Network 15RM0.4, 1LDM0.5Network 9=Q0.1LDM0.1OM0.2OM0.3OM0.4OM0.0ANM1.1=Q0.2Network 10LDM0.1TONT37, 2012物理與電子工程學(xué)院 2012 級(jí)本科課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表院系： 班級(jí)： 姓名： 學(xué) 號(hào)：項(xiàng)目分 值優(yōu)秀 (x 90%)良好 (90% x 80%)中等 (80% x 70%)及格 (70% x 60%)不及 格 (x60 %)評(píng) 分