基于PLC的臥式車床 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 / 18電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題: 基于 PLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名: 學(xué) 號(hào): 學(xué) 院: 工學(xué)院 專 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí): 一 班 日 期 2012 年 12 月 26 日2013 年 1 月 6 日 指導(dǎo)教師: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)電工程系基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 / 18電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目：基于 PLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 設(shè)計(jì)要求

2、： 要求根據(jù)機(jī)床工作的實(shí)際情況，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、控制線路簡單的基本要求。選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器；PLC 的選擇；分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖；設(shè)計(jì)控制程序；制定電器元件明細(xì)表；最后按要求寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，繪出設(shè)計(jì)圖樣。3. 設(shè)計(jì)依據(jù)： 主要技術(shù)參數(shù)和拖動(dòng)控制要求：1、最大車削工件外徑為 300mm。2、要求主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 直接起動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)串電阻，正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。3、要求切削時(shí)提供冷卻液。4、刀架可以由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)快速移動(dòng)。5、必要的照明、信號(hào)指示。4. 設(shè)計(jì)任務(wù)： 要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成下列工作量： 4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1. 分析控制要求。2. 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)

3、行電器。3. PLC 的選擇。4. 分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。5. 設(shè)計(jì)控制程序。6. 繪制電器位置圖、電氣接線圖。7. 制定電器元件明細(xì)表。4.2 設(shè)計(jì)圖樣 ：PLC 控制線路（I/O 連接圖）原理圖、電器位置圖和電氣接線圖各 1 張（A4 圖紙） 。5. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的書寫要求：5.1 設(shè)計(jì)報(bào)告的格式：要有封面、目錄、正文、參考文獻(xiàn)等，其中目錄、參考文獻(xiàn)部分各自要單獨(dú)放在一頁，參考文獻(xiàn)的書寫請(qǐng)參考電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)的參考文獻(xiàn)書寫規(guī)范。正文的字?jǐn)?shù)要求不少于 4000 字。5.2 設(shè)計(jì)報(bào)告的書寫內(nèi)容：按照任務(wù)書的 4.1 所列的設(shè)計(jì)內(nèi)容逐一書寫?；诨?PLCPLC 的臥

4、式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 / 18目錄目錄 1 引 言1.1 臥式車床簡介1.2 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用2 分析控制要求 2.1 車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求 2.2 主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制 2.3 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 2.4 主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制 2.5 刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵控制3 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器 3.1 主要電氣元件的選擇3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇3.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇3.4 保護(hù)電器的選擇3.5 控制電器的選擇4 PLC的選擇5. 分配I/O點(diǎn) 繪制I/O連接圖6 設(shè)計(jì)控制程序結(jié)束語參考文獻(xiàn)附錄1:制定電器元件明細(xì)表

5、附錄2:電氣原理圖附錄3:電氣接線圖附錄4:繪制電器位置圖附錄5:實(shí)物圖基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 / 181 引引 言言1.1 臥式車床簡介臥式車床簡介臥式車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸通過卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，溜板帶動(dòng)刀架的縱向和橫向直線運(yùn)動(dòng)，其中縱向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)操作者向左或向右的運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者向前或向后的運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)，包括刀架的快速移動(dòng)、工件的夾緊與松開等。工作過程如下：1正常加工時(shí)一般不需反轉(zhuǎn)，但加工螺紋時(shí)需反

6、轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度與刀具的進(jìn)給速度要保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，為此主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。主電動(dòng)機(jī)M1（功率為 20kW） ，采用直接起動(dòng)的方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，需停車時(shí)必須有停車制動(dòng)的功能，該設(shè)計(jì)的采用速度繼電器控制的電源反接制動(dòng)。 2電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)冷卻泵。車削加工時(shí)，刀具與工件的溫度較高，需設(shè)一冷卻泵電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的冷卻。冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 單向旋轉(zhuǎn)，采用直接起動(dòng)、停止方式，且與主電動(dòng)機(jī)有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。3快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，利用 M3

7、 帶動(dòng)刀架和溜板箱快速移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制起停。4采用電流表檢測電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況。 5車削加工時(shí)，因被加工的工件材料、性質(zhì)、形狀、大小及工藝要求不同，且刀具種類也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(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，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速。1.2 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC 是先進(jìn)的工業(yè)化國家通用的標(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)，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，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順

8、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。 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)境過于惡劣，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)

9、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，減少及消基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 / 18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，通過完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場總線通信能力會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求，PLC 作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化建設(shè)中發(fā)揮

10、越來越大的作用。2 分析控制要求分析控制要求2.1 車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求主軸電動(dòng)機(jī)：用于主軸正反向運(yùn)動(dòng)和刀具的工步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過手柄操縱機(jī)械變速箱改變主軸和進(jìn)給的轉(zhuǎn)速。 要求： 因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，主軸采用電氣停車制動(dòng)。 快移電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架拖板快速移動(dòng)，以減少輔助工時(shí)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)電氣控制要求： 主軸電動(dòng)機(jī)（30KW）：正、反轉(zhuǎn)電氣反接制動(dòng)正向點(diǎn)動(dòng)。 快移電動(dòng)機(jī)（2.2KW）：點(diǎn)動(dòng)控制。 冷卻泵電動(dòng)機(jī)（0.125KW）：起?？刂啤?（提供冷卻液） 。2.2 主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制電路中 KM3 為 M1 電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM3 為 M1 電動(dòng)機(jī)的長動(dòng)接

11、觸器，KA為中間繼電器。M1 電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)由點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB2 控制。按下按鈕 SB2，接觸器 KM1 得電吸合，他的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動(dòng)機(jī)在較低速下起動(dòng)。2.3 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路按動(dòng)正轉(zhuǎn) SB3 KT 線圈通電延時(shí)、KM3 線圈通電主回路 R 被短路KA 線圈通電 KM1線圈通電自鎖M1 正向起動(dòng)。啟動(dòng)完畢，KT 延時(shí)時(shí)間到A 投入檢測運(yùn)行電流。2.4 主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制按動(dòng)停車按鈕 SB1KM1、KT、KM3、KA 線圈斷電，松開 SB1KM2 線圈通電M1串 R 反接n100r/min 時(shí)K

12、M2 線圈斷電，切除反接電源，M1 停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.5 冷卻泵控制和刀架的快速移動(dòng)冷卻泵控制和刀架的快速移動(dòng)M2（冷卻泵）： SB5、SB6及KM4構(gòu)成起?？刂齐娐罚篗3（快移）： 刀架操縱手柄控制刀架拖板的工步移動(dòng)和快速移動(dòng)。 按動(dòng)操作手柄點(diǎn)動(dòng)按鈕，壓下位置開關(guān)SQKM5線圈通電電動(dòng)機(jī)M3點(diǎn)動(dòng)?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 / 183 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器3.1 主要電氣元件的選擇主要電氣元件的選擇任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個(gè)部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)

13、、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點(diǎn)組成的實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負(fù)載的接觸器線圈。在本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用 PLC 代替了繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。在車床的電氣控制系統(tǒng)，所有觸頭，行程開關(guān)，控制按鈕（SB1SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號(hào)；接觸器線圈（KM1-KM5），為系統(tǒng)的輸出信號(hào)。3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇在車床控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。因此，在選用電動(dòng)機(jī)種類時(shí)，若機(jī)械工作對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先選用三相交流電異步動(dòng)機(jī)。

14、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場（定子繞組內(nèi)的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。3.2.1 電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)的選擇主要是容量的選擇，如果電動(dòng)機(jī)的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載下運(yùn)行，會(huì)使它過早損壞，同時(shí)還出現(xiàn)啟動(dòng)困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。如果電動(dòng)機(jī)的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)都會(huì)下降。選擇電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)原則進(jìn)行。 發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高溫度等于或稍微小于電動(dòng)機(jī)絕m

15、ax緣的允許最高工作溫度，即。amaxa 過載能力：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的熱慣性很大，電動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時(shí)仍可保證，故maxa此時(shí)，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力。即所選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TL max必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即 (一般為 0.8 ) (3.1)maxmaxLmNTTTmmax/NTT 啟動(dòng)能力：由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動(dòng)機(jī)可靠啟動(dòng)，必須保證 () (3.2)LstNTT/ststNTT基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣

16、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 / 183.2.2 電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。3.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇交流接觸器和中間繼電器的選擇 接觸器接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動(dòng)開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動(dòng)銜鐵，靜觸點(diǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組成。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)，磁場消失

17、，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，交流接觸器的型號(hào)很多，電流在 5A-1000A 的不等，常用交流接觸器的型號(hào)有 CJ20、CJX1、CJ1 和 CJ10 等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了 CJ10 系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的 1.11.3 倍之間,各接觸器型號(hào)見附錄。 中間繼電器中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號(hào)有 JZ7、JZ14 等。3.4 保護(hù)電器的選擇保護(hù)電器的選擇 熔斷器熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)

18、生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。 熱繼電器熱繼電器主要用于電氣設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）的過負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢利用一種電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷和斷相保護(hù)。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，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)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，

19、使用中應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。熱繼電器的動(dòng)作電流整定值一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的 1.051.1 倍。3.5 控制電器的選擇控制電器的選擇基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 / 18 開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測量儀表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有 LW8、LW6 和 LA1

20、8 系列。 控制按鈕控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有 LA10、LA18、LA19、LA20 等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號(hào)及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄 I。4 PLC的選擇的選擇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

21、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

22、波整流電源。 I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇 存儲(chǔ)容量的選擇 PLC 程序存儲(chǔ)器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需的存儲(chǔ)器容量可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：程序容量 =K 總輸入點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)于簡單的控制系統(tǒng)， K=6 ；若為普通系統(tǒng)， K=8 ；若為較復(fù)雜系統(tǒng)， K=10 ；若為基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 / 18復(fù)雜系統(tǒng)，則 K=12 。在選擇內(nèi)存容量時(shí)同樣應(yīng)留有裕量，一般是運(yùn)行程序的 25% 。不應(yīng)單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC ，內(nèi)存容量也能

23、滿足。 車床電氣控制系統(tǒng)所需的 I/ O 點(diǎn)總數(shù)在 256 以下，屬于小型機(jī)的范圍. 控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡單功能。主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn) C650 車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可以選擇西門子公司的 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 13 個(gè),輸出點(diǎn)為 10 個(gè)。現(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的

24、 S7-200 系列的 CPU224 型 PLC ，24V 直流 14 點(diǎn)輸入。5. 分配分配I/O點(diǎn)點(diǎn) 繪制繪制I/O連接圖連接圖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)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 13 個(gè),輸出點(diǎn)為 10 個(gè)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將 I/O 地址分配如附錄 2 所示。6 設(shè)計(jì)控制程序設(shè)計(jì)控制程序 車床正反向工作及反接制動(dòng)過程該控制程序步驟為：按下 SB3，M0.0 導(dǎo)通，Q0.2 動(dòng)作，KM3 吸合短接電阻 R，同時(shí) M0.1動(dòng)作，Q0.0 動(dòng)作，KM1 吸合，主電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行，開始車削加工。要停車時(shí)，按下SB1，Q0.0、Q

25、0.2 釋放，松開 SB1，Q0.1 動(dòng)作，KM2 吸合，主電動(dòng)機(jī) M1 串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近于零時(shí)，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸頭 KS1 斷開，KM2 釋放電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn)。反向工作過程與正向相同。主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)過程按下 SB2，Q0.0 動(dòng)作，使 KM1 吸合，M1 串電阻限流點(diǎn)動(dòng)，松開 SB2，Q0.0 斷開，M1 停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。其梯形圖程序如圖 4.3 所示?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 / 18基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 / 18圖 4.3 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程

26、 快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程該控制程序步驟為：刀架快速移動(dòng)過程為按下位置開關(guān) SQ，Q0.4 動(dòng)作，KM5 吸合，M3起動(dòng)運(yùn)行，代替刀架的指示燈亮。 冷卻泵工作過程為按下 SB5，Q0.3 動(dòng)作 KM4 線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 工作，停止時(shí)按下 SB6 即可。其梯形圖程序如圖 4.4 所示?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 / 18圖 4.4 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程綜上所述,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和 PLC 編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)梯形圖程序如附錄所示。結(jié)束語結(jié)束語本設(shè)計(jì)采用可編程控制器代替繼電器對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，因?yàn)榭?/p>

27、編程控制器組成的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開支，縮減了成本，效益更高。通過使用PLC改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時(shí)間繼電器等等，使線路簡化,維修方便。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號(hào)指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。設(shè)計(jì)者可在規(guī)格繁多、品種齊全的系列可編程控制產(chǎn)品中，精選所需類型，使PLC具有較高的性能價(jià)格比。針對(duì)這點(diǎn)本設(shè)計(jì)盡量節(jié)省可編程控制器的端點(diǎn)，從而提高了性價(jià)比，節(jié)省了不必要的開支。通過本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專業(yè)課的基本理論和基本技能。達(dá)到了培養(yǎng)

28、我獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)實(shí)際資料的能力?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 / 18致謝致謝 本設(shè)計(jì)歷時(shí)近2周，在兩周的時(shí)間里，除了放假的時(shí)間我們頻繁奔于寢室和實(shí)驗(yàn)室之間。期間，主要靠馬老師的辛勤教導(dǎo)，讓我們從看到題目無從下手到獨(dú)立的完成此設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)讓我們對(duì)作圖軟件CAD，編程軟件都得到了深刻的鍛煉，以及對(duì)電氣控制和PLC知識(shí)的了解都有了很大的進(jìn)步.這次設(shè)計(jì)讓我們受益匪淺，再次感謝馬德貴老師！參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1廖常初.PLC編程及應(yīng)用(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.92鄭萍 現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，20013羅宇航.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì).西安：西安科技大學(xué)出版社,2006.124曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,20035林春方.可編程控制器及其應(yīng)用.上海：上海交通大學(xué)出版社,2003.6基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臥式車床電氣控制系統(tǒng)