C5225型立式車床的PLC控制改造

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（XXXX 屆 ）設(shè)計(jì)（論文）題目C5225 型立式車床的 PLC 控制改造辦 學(xué) 點(diǎn) （系）專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名起訖日期地點(diǎn)指導(dǎo)教師摘要摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)2C5225 型立式車床為大型立式加工車床， 主要用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)小的重型及大型工件。論文論述了用 PLC 控制的系統(tǒng)或設(shè)備，取代傳統(tǒng)繼電器、接觸器電氣控制，不但功能得到完善完善、接線少、可靠性高，提供了控制精度，解決了生產(chǎn)管理上的存在的缺陷，大大降低了操作者和勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，不易出故障，維修方便，系統(tǒng)性能好，對(duì)工作環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)。本文制定可編

2、程控制器 C5225 型立式車床電氣控制的設(shè)計(jì)方案包括 PLC 機(jī)型的選擇、 用 PLC 對(duì) C5225 立式車床控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并給出了 PLC 的 I/O 分配表和接線圖及 PLC 的梯形圖控制程序。關(guān)鍵詞： C5225 型立式車床；PLC 控制；可編程控制器；梯形圖；前言前言畢業(yè)設(shè)計(jì)3立式車床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成部分， 機(jī)床機(jī)械部分相對(duì)比較穩(wěn)定，使立式車床運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。傳統(tǒng)的普通立式車床功能不是很完善、接線繁瑣、可靠性不是很高，控制精度不行，生產(chǎn)管理上存在著缺陷， 操作者和勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度很大， 且維修繁瑣， 系統(tǒng)性能不好，與先進(jìn)制造技術(shù)相比

3、顯得較為落后，這對(duì)加工性能及成本有很大的影響，甚至無(wú)法在一些加工精度要求稍高的工件場(chǎng)合下使用， 本文通過(guò)對(duì)原系統(tǒng)以及 C5225 立式車床加工運(yùn)行性能和要求進(jìn)行分析研究， 設(shè)計(jì)一套低成本高性能的電氣控制系統(tǒng)，最大限度發(fā)揮機(jī)床的加工潛力，提高可靠性，降低運(yùn)行成本，對(duì) C5225 立式車床加工性能的提高和使用有很大的實(shí)際意義。我們運(yùn)用 PLC 作為一種控制器，改造 C5225 型立式車床的電氣控制系統(tǒng)。將立式車床的功能完善，在結(jié)構(gòu)上接線少，使用維修方便。器故障診斷功能也是一大優(yōu)點(diǎn)，故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個(gè)里程碑，其能使工業(yè)智能化控制，生產(chǎn)質(zhì)量和指標(biāo)進(jìn)一步提高。目目錄錄畢業(yè)設(shè)計(jì)4第

4、一章第一章 改造前的改造前的 C5225C5225 型立式車床型立式車床.11.1 C5225 型立式車床簡(jiǎn)介. 11.1.1C5225 立式車床的結(jié)構(gòu).11.1.2 電控特點(diǎn)及拖動(dòng)要求.21.2 C5225 型立式車床控制系統(tǒng). 21.2.1 電氣控制圖. .21.2.2 控制要求.4第二章第二章 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 PLCPLC 改造改造. 102.1 相關(guān)知識(shí)點(diǎn). 102.1.1 PLC 的定義. . 102.1.2 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和基本原理. 112.2 設(shè)計(jì)方案. 132.3 控制電路設(shè)計(jì). 132.3.1 選擇機(jī)型配置. 132.3.2 分配 I/O 點(diǎn).142.3.3 控制

5、系統(tǒng)電路圖. 152.4 梯形圖程序設(shè)計(jì).17第三章第三章 模擬調(diào)試模擬調(diào)試. .243.1 編程工具 STEP7-Micro/WIN32. . . .243.2 編譯調(diào)試. . 27結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ).29參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).30畢業(yè)設(shè)計(jì)5附錄附錄.31第一章第一章改造前的改造前的 C5225C5225 型立式車床型立式車床1.1 C5225 型立式車床的簡(jiǎn)介型立式車床的簡(jiǎn)介C5225 型立式車床為大型立式加工車床，主要用于加工徑向尺寸相小的重型及大型工件。1.1.1C52251.1.1C5225 型立式車床的結(jié)構(gòu)型立式車床的結(jié)構(gòu)C5225 型立式車床其工作臺(tái)直徑為 2500mm，共裝 7 臺(tái)三相異

6、步電動(dòng)機(jī)，機(jī)床的全部主要用電設(shè)備均由 380V 電源供電，控制電路的電壓為 220V。主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 通過(guò)變速箱能實(shí)現(xiàn) 16 種轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變。 橫梁的兩端裝有兩個(gè)進(jìn)給箱，在進(jìn)給箱的后部裝有刀架進(jìn)給和快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)各一臺(tái)。兩個(gè)立柱上各裝有一個(gè)側(cè)刀架和進(jìn)給箱。每個(gè)進(jìn)給箱上裝有刀架進(jìn)給和快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)各一臺(tái)。機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)為工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)包括垂直刀架的垂直移動(dòng)和水平移動(dòng) ，側(cè)刀架的橫向移動(dòng)和上下移動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)有橫向的上下移動(dòng)。C5225型立式車床實(shí)物圖如圖 1-1 所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)6圖 1-1 C5225 型立式車床實(shí)物1.1.21.1.2電控特點(diǎn)及拖動(dòng)要求電控特點(diǎn)及拖動(dòng)要求1） 工作臺(tái)由

7、主電動(dòng)機(jī)經(jīng)變速箱直接啟動(dòng)。 因立式在工作時(shí)主要是正向切割，所以電動(dòng)機(jī)只需要正向轉(zhuǎn)動(dòng)。但是為了調(diào)整工作或刀具，電動(dòng)機(jī)必須有正、反向電動(dòng)控制。2)由于工作臺(tái)直徑大、重量大、慣性也大，所以必須在停車時(shí)采取制動(dòng)措施。3）工作臺(tái)的變速由電氣、液壓裝置和機(jī)械聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。4）由于機(jī)床體積大，操作人員的活動(dòng)范圍也大，采用懸掛按鈕站來(lái)控制，其選擇開(kāi)關(guān)和主要操作按鈕都置于其上。5）在車削時(shí)，橫梁應(yīng)夾緊在立柱上，橫梁上升的程序是松開(kāi)夾緊裝置 -橫梁上升-最后夾緊。當(dāng)橫梁下降時(shí)，絲杠和螺母間出現(xiàn)的空隙，影響橫梁的水平精度，故沒(méi)有回升環(huán)節(jié)，使橫梁下降到位后略為上升一下。所以橫梁下降的程序是松-動(dòng)-回-升-緊。6）必須有完

8、善的連鎖與保護(hù)措施。1.21.2 C5225C5225 型立式車床控制系統(tǒng)型立式車床控制系統(tǒng)1.2.11.2.1 電氣控制圖電氣控制圖畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖 1-2C5225 型立式車床電氣控制電路原理圖（a）畢業(yè)設(shè)計(jì)8圖 1-2C5225 型立式車床電氣控制電路原理圖（b）畢業(yè)設(shè)計(jì)9圖 1-2C5225 型立式車床電氣控制電路原理圖（c）畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 1-2C5225 型立式車床電氣控制電路原理圖（d）畢業(yè)設(shè)計(jì)11圖 1-2C5225 型立式車床電氣控制電路原理圖（e）畢業(yè)設(shè)計(jì)121.2.11.2.1 控制要求控制要求從圖 1-2 a 可知，C5225 型立式車床由 7 臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)：主軸電動(dòng)機(jī) M

9、1，液壓泵電動(dòng)機(jī) M2，橫梁升降電動(dòng)機(jī) M3，右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4，右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5，右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M6，左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M7。從圖 1-2a、c 可知，只有在液壓泵電動(dòng)機(jī) M2 啟動(dòng)運(yùn)行、機(jī)床潤(rùn)滑狀態(tài)良好的情況下，其他電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。1. 液壓泵電動(dòng)機(jī) M2 控制按下按鈕 SB4，接觸器 KM4 閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M2 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí) 14區(qū)接觸器 KM4 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通了其他電動(dòng)機(jī)控制電路的電源，為其他電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行做好了準(zhǔn)備。2. 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 控制主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 可采用 Y-減壓?jiǎn)?dòng)控制，也可采用正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制，還可采用停車制動(dòng)控制，

10、由主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)的工作臺(tái)還可以通過(guò)電磁閥的控制來(lái)達(dá)到變速的目的。（1） 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 的 Y-減壓?jiǎn)?dòng)控制按下按鈕 SB4(15 區(qū))，中間繼電器 K1 閉合并自鎖，接觸器 KM1 線圈（17 區(qū)）通電閉合，繼而接觸器KMY 線圈(24 區(qū))通電閉合，同時(shí)時(shí)間繼電器 KT1 線圈（21 區(qū)）通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 開(kāi)始 Y-減壓?jiǎn)?dòng)。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，時(shí)間繼電器 KT1 動(dòng)作，接觸器 KT1 線圈斷電釋放，接觸器 KMY 線圈斷電，接觸器 KM線圈（26 區(qū)）通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1接法全壓運(yùn)行。（2） 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)電動(dòng)控制按下正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB5（17

11、區(qū)），接觸器 KM1 線圈通電閉合，繼而接觸器 KMY 通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1正向 Y 接法點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB6（20 區(qū)），接觸器 KM2 線圈（20 區(qū)）通電閉合，繼而接觸器 KMY 通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 反向 Y 接法點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。（3） 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 停車制動(dòng)控制當(dāng)主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器 KS 的常開(kāi)觸點(diǎn)（22 區(qū)）閉合。按下停止按鈕 SB3(15 區(qū))，中間繼電器 K1、接觸器 KM1、時(shí)間繼電器 KT1、接觸器 KM線圈失電釋放，接觸器 KM3畢業(yè)設(shè)計(jì)13線圈通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 能耗制動(dòng)。當(dāng)速度下降至 100r/m

12、in 時(shí)，速度繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)（22 區(qū)）復(fù)位斷開(kāi)，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 制動(dòng)停車完畢。（4） 工作臺(tái)的變速控制工作臺(tái)的變速由手動(dòng)開(kāi)關(guān) SA 控制，改變手動(dòng)開(kāi)關(guān) SA 的位置（電路圖中 3538 區(qū)），電磁鐵 YA1YA4 有不同的通斷組合，可得到工作臺(tái)各種不同的轉(zhuǎn)速。將 SA 扳至所需轉(zhuǎn)速位置，按下按鈕 SB7（31 區(qū)），中間繼電器 K3、時(shí)間繼電器線圈通電吸合，繼而電磁鐵 YA5 線圈通電吸合，接通鎖桿油路，鎖桿壓合行程開(kāi)關(guān) T1（28 區(qū)）閉合，使中間繼電器 K2、時(shí)間繼電器 KT2 線圈通電吸合，變速指示燈亮， 相應(yīng)的變速電磁鐵 （YA1YA4） 線圈通電， 工作臺(tái)得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。時(shí)間

13、繼電器 KT2 閉合后， 經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間， KT3 線圈通電閉合， 使接觸器 KM1、KM2 通電吸合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 做短時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，促使變速齒輪嚙合。變速齒輪嚙合 ST1 復(fù)位，中間繼電器 K2、時(shí)間繼電器 KT2、KT3、電磁鐵 YA1YA4 失電釋放，工作臺(tái)的變速過(guò)程。3、橫梁升、降控制（1）橫梁上升控制按下橫梁上升按鈕 SB15(68 區(qū))，中間繼電器 K12 通電吸合，繼而橫梁放松電磁鐵 YA6（33 區(qū)）通電吸合，接通液壓系統(tǒng)油路，橫梁夾緊機(jī)構(gòu)放松，然后行程開(kāi)關(guān) ST7、ST8、ST9、ST10（63 區(qū)）復(fù)位閉合，接觸器KM9 線圈（64 區(qū)）通電閉合，橫梁升降電動(dòng)機(jī) M3

14、 正向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)橫梁上升。松開(kāi)按鈕 SB15，橫梁停止上升。（2） 橫梁下降控制按下橫梁下降按鈕 SB14 （66 區(qū)） ， 時(shí)間繼電器 KT8 （66區(qū)）、（67 區(qū)）及中間繼電器 K12（68 區(qū)）線圈通電閉合，繼而橫梁放松電磁鐵 YA6（區(qū)）通電吸合，接通液壓系統(tǒng)油路，橫梁夾緊機(jī)構(gòu)放松，然后行程開(kāi)關(guān)ST7、ST8、ST9、ST10（63 區(qū)）復(fù)位閉合，接觸器 KM10 線圈（65 區(qū)）通電閉合，橫梁升降電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)橫梁下降。松開(kāi)按鈕 SB14 橫梁下降停止。4、刀架控制（1）右立刀架快速移動(dòng)控制將十字手動(dòng)開(kāi)關(guān) SA1 扳至“向左”（47 區(qū)50 區(qū)）中間繼電器 K4（47

15、 區(qū)）通電吸合，繼而右立刀架向左快速離合器電磁鐵YC1 線 （72 區(qū)） 通電吸合。然后按下右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 的啟動(dòng)按鈕 SB8畢業(yè)設(shè)計(jì)14（39 區(qū)），接觸器 KM5 通電吸合，右立刀架電動(dòng)機(jī) M4 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)右立刀架快速向左移動(dòng)，松開(kāi)按鈕 SB8，右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 停轉(zhuǎn)。同理，將十字手動(dòng)開(kāi)關(guān) SA1 扳至“向右”、“向上”、“向下”位置。分別可使右立各移動(dòng)方向電磁離合器電磁鐵 YC2YC4（74 區(qū)79 區(qū)）線圈吸合，從而控制右立刀架向右、向上、向下快速移動(dòng)。與右立刀架快速移動(dòng)控制的原理相同， 左立刀架快速移動(dòng)通過(guò)十字手動(dòng)開(kāi)關(guān)SA2（59 區(qū)62 區(qū)）扳至不同位

16、置來(lái)控制電磁離合器電磁鐵 YC9YC12 的通斷，按下左立刀架快速移動(dòng)，電動(dòng)機(jī) M6 啟動(dòng)按鈕 SB11（51 區(qū)）控制左立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M6 的啟停來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）右立刀架進(jìn)給控制在工作臺(tái)電動(dòng)機(jī) M1 啟動(dòng)的前提下，將手動(dòng)開(kāi)關(guān)SA3（43 區(qū)）扳至接通位置，按下右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5 啟動(dòng)按鈕 SB10，接觸器 KM6 通電吸合，右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)右立刀架工作進(jìn)給。按下右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5 的停止按鈕 SB9，右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5 停轉(zhuǎn)。左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M7 的控制過(guò)程相同。時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)松開(kāi)右立刀架快速進(jìn)給移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB8或按

17、下右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M4 的停止按鈕 SB9 時(shí)， 接觸器 KM5 或 KM6 失電釋放，由于 KT6 為斷電延時(shí)，因而 80 區(qū)中的時(shí)間繼電器 KT6 的瞬時(shí)閉合延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)仍然閉合，此時(shí)按下右立刀架水平制動(dòng)離合器按鈕 SB16（80 區(qū)），右立刀架水平制動(dòng)離合器電磁鐵 YC5、YC6 線圈通電吸合，使制動(dòng)離合器動(dòng)作，對(duì)右立刀架的快速移動(dòng)進(jìn)給及工作進(jìn)給進(jìn)行制動(dòng)。右立刀架快速移動(dòng)和工作進(jìn)給制動(dòng)控制的工作過(guò)程相同。畢業(yè)設(shè)計(jì)15第二章第二章 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 PLCPLC 改造改造2.1 相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)2.1.12.1.1 PLCPLC 的定義的定義1987 年 2 月，國(guó)際電工委員會(huì)

18、（IEC）頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿，其中對(duì)可編程序控制器定義如下： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍的設(shè)備，都應(yīng)該易于工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ”2.1.22.1.2PLCPLC 的基本結(jié)構(gòu)和基本原理的基本結(jié)構(gòu)和基本原理1.PLC1.PLC 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成，如圖2-1

19、 所示。圖 2-1 PLC 的組成框圖(1)CPU 模塊CPU 模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備 （如編程器、 電腦、 打印機(jī)等） 的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。(2)I/O 模塊I/O 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類：一類是從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、輸入模塊CPU模 塊輸出模塊可 編 程 序 控 制 器編 程 裝 置接 觸 器電 磁 閥

20、指 示 燈電 源 電源 限 位 開(kāi) 關(guān)選 擇 開(kāi) 關(guān)按鈕 畢業(yè)設(shè)計(jì)16數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬輸入信號(hào)?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。(3)電源可編程序控制器一般使用 220V 交流電源?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。(4)編程器編程器是 PLC 的外部編程設(shè)備，用戶可通過(guò)編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示 PLC 的工作

21、情況。 也可以通過(guò)專用的編程電纜線將 PLC 與電腦聯(lián)接起來(lái)，并利用編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控(5)輸入/輸出擴(kuò)展單元I/O 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。(6)外部設(shè)備接口此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。2.PLC 的基本原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程序控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序

22、控制器停機(jī)或切換到 STOP 工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過(guò)程中，可編程序控制器還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個(gè)階段,如圖 2-2 所示。在內(nèi)部處理階段，可編程序控制器檢查 CPU，模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與帶微處理器的畢業(yè)設(shè)計(jì)17智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開(kāi)（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變， 輸入信號(hào)變

23、化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。圖 2-2 循環(huán)工作過(guò)程在輸出處理階段，CPU 將輸出映像寄存器的通/斷狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。目前常用的國(guó)外 PLC 有德國(guó)的西門子、日本的三菱和歐姆龍、美國(guó)的 A-B 和GE 等，國(guó)產(chǎn)的有永宏和臺(tái)達(dá)等。PLC 實(shí)物圖如圖 2-3 所示。圖 2-3 PLC 實(shí)物圖2.22.2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案由于本項(xiàng)目是工程改造項(xiàng)目， 所以主電路和控制電路以外的硬件基本保持不變，僅將原控制電路改為 PLC 控制系統(tǒng)。2.32.3 控制電路設(shè)計(jì)控制電路設(shè)計(jì)2.3.12.3.1 選擇機(jī)型配置選擇機(jī)型配置本系統(tǒng)全部控制對(duì)象都為開(kāi)關(guān)量，控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度要求也不高，

24、可畢業(yè)設(shè)計(jì)18以選用西門子 S7-200 作為主控制器。又本系統(tǒng)輸入設(shè)備 22 個(gè)，輸出設(shè)備 22 個(gè)，可以選擇 S7200 系列的 CPU226。CPU226 機(jī)型有 24 個(gè)輸入點(diǎn)，16 個(gè)輸出點(diǎn)可以滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。2.3.22.3.2 分配分配 I/OI/O 點(diǎn)點(diǎn)輸入設(shè)備為總停止按鈕、總啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕、電動(dòng)機(jī) MI 停止按鈕、電動(dòng)機(jī) M1啟動(dòng)按鈕、電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)、電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)、工作臺(tái)變速按鈕、右立刀架進(jìn)給啟動(dòng)、右立刀架進(jìn)給停止按鈕、右立刀架快速移動(dòng)按扭、右立刀架進(jìn)給啟動(dòng)、左立刀架進(jìn)給停止按鈕、左立刀架快速移動(dòng)按鈕、左立刀架進(jìn)給啟動(dòng)、橫梁下降按鈕、橫梁上升按鈕、右立刀架

25、制動(dòng)按鈕、左立刀架制動(dòng)按鈕、工作臺(tái)變速選擇、右立刀架向左，總共 22 個(gè)。輸出設(shè)備為潤(rùn)滑指示燈、變速指示燈、主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 正傳接觸器、主拖動(dòng)電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)接觸器、 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 制動(dòng)接觸器、 主拖動(dòng)電機(jī) Y 啟動(dòng)接觸器、主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸、油泵電動(dòng)機(jī) M2 接觸器、右立刀架快速移動(dòng)電機(jī)接觸器、右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)接觸器、左立刀架快速移動(dòng)電機(jī)接觸器、左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)接觸器、橫梁上升接觸器、橫梁下降接觸器、工作臺(tái)變速電磁鐵、定位電磁鐵、橫梁放松電磁鐵、右立刀架向左離合器電磁鐵、右立刀架右離合器電磁鐵總共 22 個(gè)。設(shè)備占用了 PLC 的 22 個(gè)輸入點(diǎn)（I0.0、I0.2、I0.3

26、、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5、I1.6、I1.7、I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5） ，22 個(gè)輸出點(diǎn)（Q0.0、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4Q1.5、Q1.6、Q1.7、Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4、Q2.5） ，具體 PLC 輸入/輸出分配入表 2-1 所示。表 2-3PLC 輸入/輸出分配入表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)總停止按鈕SB1I0.0潤(rùn)滑指示燈HL1Q0.0總啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、 按鈕SB

27、2、QF1、QF2I0.1變速指示燈HL2Q0.1電動(dòng)機(jī) MI 停止按鈕SB3I0.2主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1 正傳接觸器KM1Q0.2電動(dòng)機(jī) M1啟動(dòng)按SB4I0.3主拖動(dòng)電機(jī) M1KM2Q0.3畢業(yè)設(shè)計(jì)19鈕反轉(zhuǎn)接觸器電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)SB5I0.4主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1 制動(dòng)接觸器KM3Q0.4電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)SB6I0.5主拖動(dòng)電機(jī)Y啟動(dòng)接觸器KMYQ0.5工作臺(tái)變速按鈕SB7I0.6主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸KMQ0.6右立刀架快速移動(dòng)按鈕SB8I0.7油泵電動(dòng)機(jī) M2接觸器KM4Q0.7右立刀架進(jìn)給停止按鈕SB9I1.0右立刀架快速移動(dòng)電機(jī)接觸器KM5Q1.0右立刀架進(jìn)給啟動(dòng)SB10、SA3I1

28、.1右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)接觸器KM6Q1.1左立刀架快速移動(dòng)按鈕SB11I1.2左立刀架快速移動(dòng)電機(jī)接觸器KM7Q1.2左立刀架進(jìn)給停止按鈕SB12I1.3左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)接觸器KM8Q1.3左立刀架進(jìn)給啟動(dòng)SB13、SA4I1.4橫梁上升接觸器KM9Q1.4橫梁下降按鈕SB14I1.5橫梁下降接觸器KM10Q1.5橫梁上升按鈕SB15I1.6工作臺(tái)變速電磁鐵YA1Q1.6右立刀架制動(dòng)按鈕SB16I1.7工作臺(tái)變速電磁鐵YA2Q1.7左立刀架制動(dòng)按鈕SB17I2.0工作臺(tái)變速電磁鐵YA3Q2.0工作臺(tái)變速選擇SA-1I2.1工作臺(tái)變速電磁鐵YA4Q2.1SA-2I2.2定位電磁鐵YA5Q2.2

29、SA-3I2.3橫梁放松電磁鐵YA6Q2.3SA-4I2.4右立刀架向左離合器電磁鐵YC1Q2.4右立刀架向左SA1-1I2.5右立刀架右離合器電磁鐵YC2Q2.52.3.32.3.3 控制系統(tǒng)電路圖控制系統(tǒng)電路圖PLC 電源采用交流 220V 供電，直流輸入，繼電器輸出。所有輸出端全部采用 220V 驅(qū)動(dòng)(包括指示燈、接觸器等)。根據(jù)控制對(duì)象特點(diǎn)和 PLC 輸入/輸出繼電器地址分配表，繪制控制系統(tǒng)電路如圖 2-4 所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)20圖 2-4 控制系統(tǒng)電路圖畢業(yè)設(shè)計(jì)212.42.4 梯形圖程序設(shè)計(jì)梯形圖程序設(shè)計(jì)P PLCLC 梯形圖控制程序如下所示梯形圖控制程序如下所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)22畢業(yè)設(shè)計(jì)

30、23畢業(yè)設(shè)計(jì)24畢業(yè)設(shè)計(jì)25畢業(yè)設(shè)計(jì)26畢業(yè)設(shè)計(jì)27語(yǔ)句表程序見(jiàn)附錄。語(yǔ)句表程序見(jiàn)附錄。28第三章第三章 模擬調(diào)試模擬調(diào)試3.1 編程工具編程工具 STEP-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32是西門子公司為SIMATIC S7-200系列可編程序控制器研制開(kāi)發(fā)的編程軟件，它是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開(kāi)發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。啟動(dòng) STEP7-Micro/WIN32 編程軟件，主界面外觀如圖 3-1 所示。界面一般可以分為以下幾個(gè)區(qū)：標(biāo)題欄、菜單條（包括 8 個(gè)主菜單項(xiàng)） 、工具條（快捷按鈕） 、引導(dǎo)條（快捷操作窗口） 、指令

31、樹(shù)（快捷操作窗口） 、輸出窗口、狀態(tài)條和用戶窗口。圖 3-1STEP7-Micro/WIN32 主界面下面簡(jiǎn)單介紹 STEP7-Micro/WIN32 的編程使用。1.新建文件新建一個(gè)程序文件，可用 FileNew 菜單，在主窗口將顯示新建的程序文件主程序區(qū)，也可用工具條中的 New 按鈕來(lái)完成。一個(gè)新建程序文件的結(jié)構(gòu)如圖 3-2 所示。29圖 3-2 新建程序文件結(jié)構(gòu) 3-3 輸入編程原件示例圖 3-4 編程按鈕2.編輯程序如圖 3-3 所示， 選擇指令樹(shù)窗口中的 Instructions 所列的一系列指令， 雙擊要輸入的指令，再根據(jù)指令的類別將指令分別排在若干子目錄中。也可以如圖所示用工具

32、條上的一組“編程”按鈕，單擊“觸點(diǎn)、線圈或指令盒”按鈕，從彈出的窗口中從下拉菜單所列出的指令中選擇要輸入的指令單擊即可。順序輸入元件示例如圖 3-5 所示。圖 3-5（a）順序輸入元件示例30圖 3-5（b）順序輸入元件示例圖 3-5（c）順序輸入元件示例圖 3-5（d）順序輸入元件示例313.2 編譯調(diào)試編譯調(diào)試程序編輯完成，可用 PLCCompile 菜單進(jìn)行離線編譯。編譯結(jié)束，在輸出窗口顯示變異結(jié)果信息，如圖 3-6 所示圖 3-6 編譯結(jié)果信息在模擬調(diào)試前，應(yīng)先進(jìn)行硬件連接。可以用 PC/PPI 電纜建立 PC 與 PLC之間的通信，如圖 3-7 所示。圖 3-7 通信窗口在通信窗口雙擊刷新，STEP7-Micro/WIN32 開(kāi)始搜索 PPI 網(wǎng)絡(luò)中的32S7-200CPU。 搜索完成后會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有 PLC 的列表， 選擇要操作的 P