C650大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書正文

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個(gè)人學(xué)習(xí)1.1 PLC概述PLC （即可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller）是用來取代用于電機(jī)控制的順序繼電器電路的一種器件。 是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來 的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行 業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通 過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá) 了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ) 程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指

2、示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,程序從起始步起，依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成 一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在 1微秒到幾十微秒之間。PLC種類繁多，但基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，由中央處理器（CPU），存儲(chǔ)器，輸入、輸出接口，電源，擴(kuò)展接口，通信接口，編程工具，編程工具， 智能I/O接口，智能單元等組成。CPU是PLC的核心，它接收并存儲(chǔ)從編程器 輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷 PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤； 接受和調(diào)用現(xiàn)場信息；執(zhí)行用戶程序；故障診斷。存儲(chǔ)器是用來存放系

3、統(tǒng)程序、 用戶程序、和運(yùn)行數(shù)據(jù)的單元。輸入接口是用來接收和采集開關(guān)量信號(hào)和模擬量 信號(hào)；輸出接口是用來連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件。PLC 一般使用單相交流電源電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、 存儲(chǔ)器等電路工作所需的直流電，保證 PLC的正常工作。PLC的軟件部分系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分組成。系統(tǒng)程序由PLC制造商固化在機(jī)內(nèi)，用以控制 PLC本身的動(dòng)作；用戶程序則是由使用者編制并輸入 的，用來控制外部對(duì)象的動(dòng)作。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、 標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序。系統(tǒng)程序主要由系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào) 用程序三部分組成。系統(tǒng)管理程序是系統(tǒng)程序

4、的重要組成部分， 用以控制可編程 序控制器的運(yùn)作，其作用是進(jìn)行運(yùn)行管理，控制PLC何時(shí)輸入、何時(shí)輸出、何時(shí)計(jì)算、何時(shí)自檢、何時(shí)通信等時(shí)間上的分配管理；進(jìn)行存儲(chǔ)空間管理，即生成 用戶環(huán)境，規(guī)定各種參數(shù)程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)、存儲(chǔ)地址化 為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式及物理存放地址，將有限的資源變?yōu)橛脩艉芊奖愕刂苯邮褂玫脑贿M(jìn)行系統(tǒng)自檢程序，包括系統(tǒng)出錯(cuò)檢查、用戶程序語法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)、 警戒始終運(yùn)行等。用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級(jí)程序語言和機(jī)器碼的橋梁，標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序有許多獨(dú)立的程序塊組成，分別完成輸入、輸出、特殊運(yùn)算等處理。用戶程序即應(yīng)用程序，是可編程控制器的使用者針對(duì)控制對(duì)象編制

5、的應(yīng)用程 序。根據(jù)不同控制要求編制不同的程序，相當(dāng)于改變可編程控制器的用途，也相 當(dāng)于繼電接觸器控制設(shè)備的硬接線線路進(jìn)行重設(shè)計(jì)和重接線，即“可編程序”。程序即可有編程器方便的送入 PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，也能通過它讀出、檢查與 修改。參與PLC應(yīng)用程序編制的是其內(nèi)部代表編程器件的存儲(chǔ)器，俗稱“軟繼電器”或“軟元件”。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)， 解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位為一 個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給 PLC的控制器。相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS,其成本要低

6、一些。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連 鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè) 的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。PLC在實(shí)際中用的很多。只要有工業(yè)的地方，就有 PLC存在的機(jī)會(huì)。如果 你就在機(jī)器制造、包裝、物料輸送、自動(dòng)裝配等行業(yè)中工作，那么你可能已經(jīng)在 使用它了。如果沒有的話，你就是正在浪費(fèi)金錢和時(shí)間。幾乎所有需要電氣控制的地方 都需要PLC?？删幊炭刂破鞯靡匝杆侔l(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器 控制裝置和通用計(jì)算機(jī)以及其他控制系

7、統(tǒng)所不具有的特點(diǎn)：（1）運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)（2）設(shè)計(jì)使用和維護(hù)方便（3）編程規(guī)范直觀易學(xué)（4）與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合(5) 體積小、質(zhì)量輕、能耗低1.2 PLC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)，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，并通過數(shù) 字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的

8、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。隨著我國電 力體制改革的深化，電力市場競爭將更加激烈，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)過科技人員的不斷引進(jìn)、開發(fā)、研究，我國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

9、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)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)

10、 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)揮越來越大的作用。2 C650車床運(yùn)動(dòng)及控制要求2.1 C650臥式車床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式C650普通臥式車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋等加工。C650臥式普通車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá) 1020mm,長度 可達(dá)3000mm其結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、 絲桿和光桿等部分組成。各部分結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示。圖2-1C650臥式車床車床有兩種運(yùn)動(dòng)，

11、一是軸卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為主運(yùn)動(dòng)(切削運(yùn)動(dòng))。車床的主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是由主軸通過卡盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)， 其為 車削加工時(shí)的主要切削功率。車削加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工工件，道具種類、工件尺 寸、工藝要求等來選擇不同的切削速度， 普通車床一般采用機(jī)械變速，車削加工 時(shí)，一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時(shí)，為避免亂扣，要反轉(zhuǎn)退刀，再以正向進(jìn) 刀繼續(xù)進(jìn)行加工，所以要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。另一種是溜板刀架頂針帶動(dòng)刀具的直線運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方式有 手動(dòng)和機(jī)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并通過各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進(jìn) 給速度。此外，為提高效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、便于對(duì)刀和減小輔助工時(shí)，C650車

12、床的刀架還能快速移動(dòng)，稱為輔助運(yùn)動(dòng)。2.2 C650車床的控制要求C650車床由三臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即主電動(dòng)機(jī)M1、冷卻電動(dòng)機(jī)M2和刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3。從車削工藝要求出發(fā)，對(duì)各電動(dòng)機(jī)的控制要求.主< 疋.主電動(dòng)機(jī)M1 (20KW):由它完成主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。要求：直接起動(dòng)連續(xù)運(yùn)行 方式并有點(diǎn)動(dòng)功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要；由于加工工件轉(zhuǎn)動(dòng) 慣性大，停車時(shí)帶有電氣制動(dòng)。冷卻電動(dòng)機(jī)M2 :用以加工時(shí)提供冷卻液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行、連續(xù) 工作方式。快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3 :單向點(diǎn)動(dòng)、短時(shí)工作方式要求有局部照明和必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。3 C650車床的電氣控制原理3.1 C

13、650臥式車床控制原理電路圖概述C650臥式車床控制電路原理圖如附錄所示。圖中主要分為主電路，冷卻電路，快速移動(dòng)電路等三部分。3.2 C650車床原理分析1. 主電路分析從附錄中可以看出，斷路器 QF將三相電源引入，F(xiàn)U1為主電動(dòng)機(jī)M1的短 路保護(hù)用熔斷器，F(xiàn)R1為M1電動(dòng)機(jī)過載保護(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)過載，點(diǎn)動(dòng)時(shí)也加入限流電阻R。通過互感器TA接入電流表A以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。熔斷器 FU2為M2電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接 觸器KM1、KM2為M1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器。FR2為M4電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)， 因快速電動(dòng)機(jī)M3短時(shí)工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。2. 控制電路分析

14、主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制電路中KM1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)。 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)由正向起動(dòng)按鈕 SB3控制。按下按鈕SB3時(shí)，接觸器KM3首先 得電動(dòng)作，他的主觸點(diǎn)閉合將限流電阻短接，接觸器 KM3的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)閉合 使中間繼電器KA得電，它的觸點(diǎn)閉合，使接觸器 KM1得電吸合。KM1的主觸 點(diǎn)將三相電源接通，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)和KA 的動(dòng)合

15、觸點(diǎn)的閉合將KM1線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)用反向起動(dòng)按鈕SB4,按下SB4, 同樣是接觸器KM3得電，然后接通接觸器KM2和中間繼電器KA，于是電動(dòng)機(jī) 在滿壓下反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)和KM2的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)分別串在對(duì)方 接觸器線圈的回路中，起到電動(dòng)機(jī)正傳和反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。 主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制當(dāng)速度接近于零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)電源。速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸相連的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn) KS1閉合；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS2閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸器KM3和KM，繼電器KA都處于得電動(dòng)作狀態(tài)，速度繼電器 的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)

16、KS1也是閉合的，這樣就為電動(dòng)機(jī)正傳時(shí)的反接制動(dòng)做好了準(zhǔn) 備。需要停車時(shí)，按下停止按鈕 SB1接觸器KM3失電，其主觸點(diǎn)斷開，電阻 R 串入主回路，與此同時(shí) KM1也失電，斷開了電動(dòng)機(jī)電源，同時(shí) KA失電，KA 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。在松開SB1后就使反轉(zhuǎn)接觸器KM2的線圈得電，電動(dòng)機(jī)的電 源反接，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn) 速時(shí)，速度繼電器KS的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS1斷開，切斷了接觸器KM2的通電回 路，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)與正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)相似。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的 反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS2是閉合的，這時(shí)按一下停止按鈕 SB1，在SB1松開后正轉(zhuǎn)

17、接 觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器 KM1吸合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。 刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵控制刀架的快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)限位開關(guān)ST來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動(dòng) ST后，接觸器KM5得電吸合，M3電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。如果車削加工需要 冷卻液時(shí)按下SB6,冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3動(dòng)作，KM5線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 工作，需要停止時(shí)按下按鈕SB5即可。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容與原則PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期 的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因此 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：1. 了解設(shè)備電器的工作原理。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程

18、分析控制要求，如需要完 成的動(dòng)作（動(dòng)作順序，必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等），操作方式（手動(dòng)，自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)， 連續(xù)等）。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。2. 進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)，主要為 PLC的選擇，PLC是PLC控制 系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起 著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、I/O模塊的選擇等。3. 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)等） 、輸出設(shè) 備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電 動(dòng)機(jī)、電磁閥等），這些設(shè)備屬于一般的電器元件。4. 根據(jù)控制要求基本確定I/O點(diǎn)

19、數(shù)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行I/O初步分配，繪 制I/O接線圖。5. 程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖，控制程序是控制整 個(gè)系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。6. 聯(lián)機(jī)調(diào)試。按照控制電路原理圖連接硬件，將編寫好的控制程序下載至 PLC,進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，如果不滿足控制系統(tǒng)的要求，再返回修改程序或檢查接 線，直到滿足控制系統(tǒng)的要求為止。7. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究， 搜集資料，并 擬定電氣控制方案。8. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。9. 保證控制系統(tǒng)安全可靠。10. 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝

20、的改進(jìn)，在選擇 PLC的容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有 余量。4.2 PLC基本指令在本次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用到以下幾種PLC指令。1. 標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令常開觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器地址為1狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語句表中，分別用 LD（Load，裝載）、A（And,與）和O （Or,或）指令表示開始、串聯(lián)和并聯(lián) 的常開觸點(diǎn)（見圖4-1（a）。常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址為0狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語句表中分別用LDN （Load Not）、AN（ And Not）和ON （Or Not）來表示開始、串聯(lián)和并聯(lián)的常 閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)符號(hào)中間的“ /”表示常閉（見圖4-1 （b）。（a）常開觸點(diǎn)（b）常閉觸點(diǎn)圖4-1標(biāo)準(zhǔn)觸

21、點(diǎn)指令2. 輸出指令輸出指令（=）與線圈相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)線圈的觸點(diǎn)電路接通時(shí)，線圈流過 能流” 指定位對(duì)應(yīng)的映像寄存器為1，反之為0。輸出指令語句表為（=bit）。輸出指 令（見圖4-2）應(yīng)放在梯形圖的最右邊，指令中的變量為 BOOL型。圖4-2輸出指令4.3 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：1. 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2. PLC輸出方式的選擇不同的負(fù)載對(duì)PLC的輸出

22、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。3. 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。4. 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。5. 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。6.

23、1/0點(diǎn)數(shù)及I/O接口設(shè)備的選擇7.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 X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)留有余量，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)存容量也能滿足。車床電氣控制系統(tǒng)所需的I/ 0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

24、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9個(gè),輸出點(diǎn)為5個(gè)?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的S7- 200 系列的CPU224型PLC，24V直流14點(diǎn)輸入。4.4 I/O接線圖根據(jù)PLC I/O端子的分配，畫出了 C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖如圖4-3

25、所示。圖4-3 PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖4.5 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9個(gè)；輸出點(diǎn)為5個(gè)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將I/O地址分配如 表4-1所示。表4-1 PLC控制系統(tǒng)I/O分配表輸入信號(hào)PLC地址輸出信號(hào)PLC地址停止按鈕SB1I0.1主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)KM1Q0.1主軸電動(dòng)機(jī)M1的點(diǎn)動(dòng)按鈕SB2I0.2主電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)KM2Q0.2主軸電動(dòng)機(jī)M1的正轉(zhuǎn)按鈕SB3I0.3制動(dòng)限流接觸器KM3Q0.3主軸電動(dòng)機(jī)M1的反轉(zhuǎn)按鈕SB4I0.4冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2起、停KM4Q0.4冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停止按鈕SB5I0.5

26、快速電動(dòng)機(jī)M3起、停KM5Q0.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)按鈕SB6I0.6行程開關(guān)STI0.7速度繼電器正轉(zhuǎn)觸頭 KS1I1.0速度繼電器反轉(zhuǎn)觸頭 KS2I1.14.6控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)1.車床正反向工作過程及反接制動(dòng)。該控制程序步驟為：按下SB3, Q0.1動(dòng)作，KM1吸合并自鎖，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, Q0.1釋放，M1正轉(zhuǎn)停止。Q0.2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。梯形圖如圖4-4所示:圖4-4主電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)PLC仿真如下圖

27、所示，M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)如圖4-5:圖4-5 M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)M1連續(xù)正轉(zhuǎn)如圖4-6:圖4-6 M1連續(xù)正轉(zhuǎn)M1正轉(zhuǎn)停止如圖4-7:圖4-7 M1正轉(zhuǎn)停止2.主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)過程按下SB2, Q0.1動(dòng)作，使KM1吸合，M1點(diǎn)動(dòng)，松開SB2, Q0.1斷開，M1 停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。梯形圖如圖 4-8所示。圖4-8 主電機(jī)點(diǎn)動(dòng)M1點(diǎn)動(dòng)仿真如圖4-9:圖4-9 M1點(diǎn)動(dòng)3. 刀架快速移動(dòng)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) ST,Q0.5動(dòng)作，KM5 吸合，M3起動(dòng)運(yùn)行。梯形圖如圖4-10所示。圖4-10 刀架快速移動(dòng)PLC仿真如下圖，M3點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)如圖4-11圖4-11 M3啟動(dòng)M3停止如圖4-1

28、2:圖4-12 M3停止4. 冷卻泵工作過程冷卻泵工作過程為按下 SB6，Q0.4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SB5即可，梯形圖如圖4-13所示。圖4-13冷卻泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)PLC仿真如下圖，M2啟動(dòng)如圖4-14:圖4-14 M2啟動(dòng)M2停止如下圖4-15:圖4-15 M2停止4.7改造后的總程序（見圖4-16）圖4-16 改造后的總程序4.8 改造后的電氣原理圖（見圖4-17）改造后的電氣原理圖如圖4-17所示。選擇西門子公司生產(chǎn)的S7- 200系列的 CPU224型PLC，24V直流輸入。圖4-17 改造后的電氣原理圖5系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試前我們需要對(duì)線路進(jìn)行檢查，按照接線

29、圖檢查電源線和接地線是否可 靠，主線路和控制線路連接是否正確，絕緣是否良好，各開關(guān)是否處于“ 0位,插頭和各插接件是否全部插緊；檢查工作臺(tái)等部件的位置是否合適，防止通電時(shí) 發(fā)生失誤。在檢查完各部分正確無誤后，便可接上設(shè)備的工作電源，開始通電調(diào) 試了。5.1 硬件檢查合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上供電的電源開關(guān)，用萬用表測量系統(tǒng)總電源開關(guān)進(jìn)線端的電壓， 看一看電壓是否正常，有無斷相或三相電壓特別不平衡的現(xiàn)象。如果一切正常， 便可合上總電源開關(guān)，并用萬用表測量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。 有無斷相。用萬用表測量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況，并與 電路控制原理圖一一對(duì)照，看是否有無接錯(cuò)的

30、地方。各部分都正確無誤的情況下 進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。5.2 PLC控制調(diào)試步驟調(diào)試過程如圖5-1所示：圖5-1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程本設(shè)計(jì)采用可編程控制器代替繼電器對(duì) C650機(jī)床進(jìn)行控制，在設(shè)計(jì)中體會(huì) 到理論必須和實(shí)踐相結(jié)合?？删幊炭刂破鹘M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。這 對(duì)于我國一個(gè)機(jī)床擁有量極大（其中大部分機(jī)床役齡較長），而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不 足的發(fā)展中國家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑通過使用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，使線路簡

31、化，維修方便等等。致謝四年的大學(xué)生活即將拉上帷幕，這是大學(xué)期間最后一次設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)的主 要目的是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來分析和解決電氣控制技術(shù)中 出現(xiàn)的一系列問題，它不僅體現(xiàn)了我們對(duì)設(shè)計(jì)的思想，更重要的是使我學(xué)會(huì)了在 今后設(shè)計(jì)過程中的一般步驟和方法。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中得到了 XXX老師的精心指導(dǎo)，設(shè)計(jì)期間，XXX指 導(dǎo)教師給予了我很大的幫助和支持，在此，我表示由衷的感謝。此外，我還要感 謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)， 感謝我的老師們?cè)谖宜哪昵髮W(xué)生 涯中給予的關(guān)心和幫助。是他們?cè)谖业拇髮W(xué)生活成長過程中給予了我無私的幫助， 教會(huì)了我方方面面的經(jīng)驗(yàn)，我在這次設(shè)計(jì)中收獲

32、很多東西。最后，對(duì)各位老師審閱我的畢業(yè)設(shè)計(jì)深表感謝， 由于本人能力有限，此設(shè)計(jì) 中存在不足之處渴望各位老師給予批評(píng)指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 羅宇航流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)M.西安：西安科技大學(xué)出版社,2006.12:602 林春方.可編程控制器及其應(yīng)用M.上海：上海交通大學(xué)出版社 ，2003.6:893 廖常初.PLC編程及應(yīng)用（第2版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.9:1104 曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社,2003:105 機(jī)床電路圖大全編寫組.機(jī)床電路圖大全（上冊(cè)）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.46 齊占慶.機(jī)床電氣自動(dòng)控制M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.8:797 黎亞元機(jī)床電氣自動(dòng)控制M.重慶：重慶大學(xué)出版社,1994.10:1408 王士蘭.PLC技術(shù)及運(yùn)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8:919 方宗達(dá).電氣控制與PLC運(yùn)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，1996.10:7510 夏國偉.機(jī)床電氣與維修M.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1980.6:62附錄控制電路原理圖版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個(gè)人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyri