機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于plc的車床電氣控制系統(tǒng)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 函授站函授站 西工院西工院 0909 級(jí)級(jí)專專 業(yè)業(yè) 機(jī)電一體化機(jī)電一體化 姓姓 名名 站名姓名專業(yè)機(jī)電一體化年級(jí) 09 級(jí) 6 班設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（或或論論文文）題題目目： 普通車床的 PLC 控制完完成成日日期期： 2012 年 5 月 12 日具具體體要要求求：根據(jù)切削加工工藝，對(duì)電氣控制提出下列要求： （1）主電動(dòng)機(jī)選用籠型異步電動(dòng)機(jī)，采用降壓起動(dòng)，為調(diào)整車床位置，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。 （2）主軸的正、反轉(zhuǎn)由主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制實(shí)現(xiàn)。 （3）為實(shí)現(xiàn)快速停車，主電動(dòng)機(jī)采用反接制動(dòng)。 （4）主電動(dòng)機(jī) M1，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2，快移電動(dòng)機(jī) M3，這 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)順序依次為：M

2、1-M2-M3，停機(jī)順序?yàn)椋篗3-M2-M1。 （5）當(dāng)暫停加工時(shí)，也可單獨(dú)停下快移電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)。 （6）3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)都應(yīng)有必要的短路和過(guò)載保護(hù)，任一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，所有電動(dòng)機(jī)均不能工作。 （7）應(yīng)有急停按鈕，防止起動(dòng)或運(yùn)行時(shí)發(fā)生意外。 （8）車床的工作狀態(tài)由相應(yīng)的指示燈指示。指導(dǎo)老師： 職稱： 2012 年 5 月 12 日目 錄摘 要.I前 言.II第一章 緒論.- 3 -1.1 機(jī)床的重要性與 PLC 改造的意義 .- 3 -1.2 CA6140 車床的主要結(jié)構(gòu)及參數(shù).- 4 -第二章 可編程控制器的控制.- 6 -2.1 可編程控制器（PLC）的簡(jiǎn)介.- 6 -2.2 CA614

3、0 車床的 PLC 改造控制要求.- 7 -2.3 PLC 控制系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的比較.- 8 -2.4 PLC 改造電氣系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn).- 9 -2.5 PLC 的發(fā)展前景.- 10 -2.6 繼電器線路的分析.- 11 -第三章 PLC 改造控制 CA6140 臥式車床的硬件選擇 .- 14 -3.1 統(tǒng)計(jì)輸入輸出設(shè)備 .- 14 -3.2 PLC 的選型與設(shè)計(jì)步驟.- 15 -3.3 系統(tǒng)元器件的選擇 .- 16 -3.4 設(shè)計(jì)步驟.- 18 -3.5 I/O 分配表.- 20 -3.6 PLC 的外部接線圖.- 20 -3.7 流程圖 .- 21 -第四章 PLC 控制 CA6140 車床

4、的軟件設(shè)計(jì) .- 23 -4.1 梯形圖設(shè)計(jì) .- 23 -4.2 語(yǔ)句表 .- 27 -第五章 PLC 控制車床的系統(tǒng)調(diào)試 .- 29 -5.1 主電機(jī) M1 的調(diào)試 .- 29 -5.2 液壓泵 M2 與快移電機(jī) M3 的的控制 .- 34 -5.3 系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)注意事項(xiàng).- 35 -結(jié)論.- 36 -參考文獻(xiàn).- 37 -致謝.- 38 -摘 要隨著工業(yè)發(fā)展的要求以及各種數(shù)控機(jī)床的誕生，由于普通機(jī)床的操作技術(shù)要求高，難于控制加工，導(dǎo)致生產(chǎn)效益過(guò)低逐漸被放棄。但是，隨著可編程序控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，由于其功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，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

5、自動(dòng)化工業(yè)控制過(guò)程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，改造舊機(jī)床這個(gè)行業(yè)也隨之興起。PLC 常常被用來(lái)作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。本次設(shè)計(jì)正是在這種背景下，運(yùn)用三菱 FX/2N(C)型PLC 對(duì) CA6140 普通車床進(jìn)行的現(xiàn)代化工程控制改造，詳細(xì)介紹了基于 PLC 控制的電氣控制系統(tǒng)改造過(guò)程，即根據(jù) CA6140 車床的控制要求和特點(diǎn)，確定 PLC 的輸入輸出分配，設(shè)計(jì)出梯形圖。實(shí)踐表明，基于 PLC 的控制系統(tǒng)具有可靠性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)民族的強(qiáng)盛，與他的國(guó)民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)，而國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支柱就是重工業(yè)。工業(yè)的根本也是創(chuàng)新改良，不斷地精益求精，這樣才能保證一個(gè)民族的強(qiáng)盛源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。伴隨著全球

6、經(jīng)濟(jì)危機(jī)的爆發(fā)，世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)都處于一個(gè)緩慢的增長(zhǎng)甚至倒退，但是德國(guó)依靠自己國(guó)家的強(qiáng)硬的重工業(yè)基礎(chǔ)以及遙遙領(lǐng)先于世界的工業(yè)水平成為屹立在此次金融危機(jī)中的鋼鐵巨人。我們國(guó)家還欠發(fā)達(dá)，我們更應(yīng)該注重重工業(yè)的發(fā)展，所以，我們改造機(jī)床對(duì)于我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高擁有很重要的意義。關(guān)鍵詞：可編程序控制器 普通車床 CA6140 改造 控制系統(tǒng) 梯形圖前 言當(dāng)今我國(guó)機(jī)械制造水平逐步與世界接軌，沈陽(yáng)第一機(jī)床廠，重慶重型機(jī)床廠，上海機(jī)床廠等，都在依靠我國(guó)自己的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展。但是我們以前制造的普通機(jī)床設(shè)備陳舊，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)有大量可用的普通機(jī)床，采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，對(duì)這些機(jī)床進(jìn)行

7、改造已經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，以 PLC 控制、變頻調(diào)速、觸摸屏人機(jī)對(duì)話、組態(tài)監(jiān)控為主體的新型控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。尤其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器已成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)，同時(shí)也給工業(yè)控制帶來(lái)了前所未有的變化。本次課題是運(yùn)用三菱 FX/2N（C）型 PLC 把CA6140 車床改造程序控制車床，這種花費(fèi)少、時(shí)間短、針對(duì)性強(qiáng)的改造，能克服原機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率，是符合我國(guó)國(guó)情提高機(jī)床數(shù)控化率的一個(gè)主要途徑。由于本人能力和設(shè)計(jì)水平的有限，本論文之中肯定存在不足之處，敬請(qǐng)老師加以指導(dǎo)！ 屈鵬謙 2012.05.14第一

8、章 緒論1.1 機(jī)床的重要性與 PLC 改造的意義 一個(gè)國(guó)家的繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)重工業(yè)、國(guó)防工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化與智能化。這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。一個(gè)現(xiàn)代化的制造業(yè)必須有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)作為后盾，機(jī)床工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大的作用。目前我國(guó)在世界上是機(jī)床消費(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。最新的工信部資料表明，我國(guó)機(jī)床總量約為 400 余萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 12 萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率才 3%左右，而一些發(fā)達(dá)國(guó)家早己達(dá)到

9、 20%以上。伴隨著近些年德國(guó)日本等機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)對(duì)抗金融危機(jī)的能力的體現(xiàn)，重工業(yè)的發(fā)展必要性與重要性得以完全體現(xiàn)，我們國(guó)家的機(jī)床就顯得落后、陳舊，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)也有很大的影響。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。我國(guó)的機(jī)床大部分都是普通機(jī)床，更換數(shù)控機(jī)床的耗費(fèi)較大，但是普通機(jī)床的的改造只花費(fèi)大約數(shù)控機(jī)床 30%左右的價(jià)格就可以達(dá)到數(shù)控機(jī)床的要求，所以改造舊機(jī)床就顯得尤為重要了。 可編程控制器（PLC）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

10、，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，可編程控制器控制機(jī)床具有廣闊的發(fā)展前景和極具重要的研究意義，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，起著不可估量的作用。1.2 CA6140 車床的主要結(jié)構(gòu)及參數(shù)1-主軸箱 2-刀架 3-尾座 4-床身 5-絲杠 6-光杠 7-床腿8-溜板箱 9-床腿 10-進(jìn)給箱 最左邊掛輪機(jī)構(gòu) 圖 1-2-1車床的主要參數(shù) 表 1-2-2 型號(hào)與規(guī)格CA6140最大工件長(zhǎng)度1000mm最大加工長(zhǎng)度950mm床身上400mm最大工件回轉(zhuǎn)直徑拖板上230mm正轉(zhuǎn)范圍 (18級(jí))11-1600r.p.m反轉(zhuǎn)范圍 (9 級(jí))14-1450r.p.

11、m內(nèi)孔直徑72mm主軸內(nèi)孔錐度莫氏錐度 No.100縱向范圍 (6 種)0.038-6.28mm/rev進(jìn)給量橫向范圍 (64種)0.014-2.27mm/rev公制螺紋 (57種)1-192mm英制螺紋 (57種)2-24tpi模數(shù)螺紋 (57種)0.25-48mm加工螺紋徑節(jié)螺紋 (57種)1-96DP橫向最大行程260mm小刀架最大行程130mm刀桿尺寸 (寬*高)25*25mm縱向快移速度4.4m/min床鞍刀架橫向快移速度1.6m/min最大行程150mm內(nèi)孔錐度莫氏錐度 No.5尾座套筒套筒直徑80mm主電機(jī)功率Y123M-4 7.5KW快速移動(dòng)電機(jī)功率AOS 5634 0.25K

12、W電動(dòng)機(jī)冷卻泵電機(jī)功率AB-25 0.09KW長(zhǎng)2620mm3120mm外形尺寸寬1050mm1050mm高1250mm1250mm第二章 可編程控制器的控制2.1 可編程控制器（PLC）的簡(jiǎn)介隨著工業(yè)發(fā)展的要求以及各種數(shù)控機(jī)床的誕生，由于普通機(jī)床的操作技術(shù)要求高，難于控制加工，導(dǎo)致生產(chǎn)效益過(guò)低逐漸被放棄。但是，隨著可編程序控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，由于其功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，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 在自動(dòng)化工業(yè)控制過(guò)程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，改造舊機(jī)床這個(gè)行業(yè)也隨之興起。PLC 常常被用來(lái)作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。本次設(shè)計(jì)正是在這種背景下，運(yùn)用三菱

13、 FX/2N(C)型PLC 對(duì) CA6140 普通車床進(jìn)行的現(xiàn)代化工程控制改造，詳細(xì)介紹了基于 PLC 控制的電氣控制系統(tǒng)改造過(guò)程，即根據(jù) CA6140 車床的控制要求和特點(diǎn)，確定 PLC 的輸入輸出分配，設(shè)計(jì)出梯形圖。實(shí)踐表明，基于 PLC 的控制系統(tǒng)具有可靠性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 CA6140 車床進(jìn)行車削加工時(shí)，將工件的一端夾在三爪卡盤(pán)上，另一端用頂尖頂緊，完成工件的夾緊定位。啟動(dòng)機(jī)床，主電機(jī)通過(guò)主傳動(dòng)鏈把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給主軸，使主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使刀架縱向，橫向移動(dòng)，使其對(duì)準(zhǔn)工件車削，刀具通過(guò)進(jìn)給傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)縱向或橫向移動(dòng)。在切削螺紋時(shí)，進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)莾?nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，主軸旋

14、轉(zhuǎn)一周，刀架的移動(dòng)量等于螺紋導(dǎo)程。在切削圓柱面和端面時(shí)，進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)峭饴?lián)系傳動(dòng)鏈，進(jìn)給量 f 也是以工件每轉(zhuǎn)刀架的移動(dòng)量來(lái)計(jì)算，車削完成后，刀架實(shí)現(xiàn)縱向，橫向的快速退刀。并按下停止按鈕，使主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，再反向擰松三爪卡盤(pán)，取出已加工工件，并清掃切屑。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。 表 1-2-2 主傳動(dòng)齒輪全

15、部采用淬火磨削；床身采用超音頻淬火，導(dǎo)軌面硬度在 HRC45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。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。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

16、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。經(jīng)過(guò)科技人員的不斷引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、研究, 我國(guó)的機(jī)床改造行業(yè)已由繼電器控制過(guò)渡到完全由 PLC 監(jiān)控工作的階段。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)于惡

17、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)電氣自動(dòng)化建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。2.2

18、CA6140 車床的 PLC 改造控制要求控制要求： 根據(jù)切削加工工藝，對(duì)電氣控制系統(tǒng)提出以下要求： （1）主電動(dòng)機(jī)選用籠型異步電動(dòng)機(jī)，采用降壓起動(dòng)，為調(diào)整車床位置，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。 （2）主軸的正、反轉(zhuǎn)由主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制實(shí)現(xiàn)。 （3）為實(shí)現(xiàn)快速停車，主電動(dòng)機(jī)采用反接制動(dòng)。 （4）主電動(dòng)機(jī) M1，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2，快移電動(dòng)機(jī) M3，這 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)順序依次為：M1-M2-M3，停機(jī)順序?yàn)椋篗3-M2-M1。 （5）當(dāng)暫停加工時(shí)，也可單獨(dú)停下快移電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)。 （6）3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)都應(yīng)有必要的短路和過(guò)載保護(hù)，任一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，所有電動(dòng)機(jī)均不能工作。 （7）應(yīng)有急停按鈕，防止

19、起動(dòng)或運(yùn)行時(shí)發(fā)生意外。 （8）車床的工作狀態(tài)由相應(yīng)的指示燈指示。2.3 PLC 控制系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的比較PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 控制方法電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而 PLC 采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯時(shí)以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中的，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存

20、儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的 PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性也較好。（2） 工作方式在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而 PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。（3） 控制速度繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作效率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而 PLC 時(shí)通過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，

21、程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題。（4） 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制電氣控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。（5） 安全可靠性以及可維護(hù)性由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等問(wèn)題，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而 PLC 大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，壽命長(zhǎng)、可

22、靠性高。PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和維護(hù)提供了方便。2.4 PLC 改造電氣系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位，但是繼電器接觸器控制有著明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動(dòng)作速度慢、功能少、程序不可變；因此對(duì)于程序固定，控制過(guò)程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。但是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，所以當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。但可編程序控

23、制器（PC）以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積少及高可靠性等特點(diǎn)在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，PC 被廣泛采用為核心的控制器件。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個(gè)工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動(dòng)控制。它還是繼電器控制柜的理想替代物。在生產(chǎn)工藝控制、過(guò)程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動(dòng)控制等場(chǎng)合，PC 機(jī)占有舉足輕重的地位。特別是在數(shù)控機(jī)床及大量的機(jī)床改造和老設(shè)備改造中，PC 應(yīng)用極廣。2.5 PLC 的發(fā)展前景現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平,產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等各項(xiàng)指標(biāo)在很大程度上取決于生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)性和電氣化程度.隨著大規(guī)模集成電路及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,給電氣控制技術(shù)開(kāi)辟了新的前景.可

24、編程控制器是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新興工業(yè)控制器,由于它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn),因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛.在實(shí)際生產(chǎn)中,由于大量存在一些用開(kāi)關(guān)量控制的簡(jiǎn)單的程序控制過(guò)程,而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的,因而傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求.電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn),提高了電氣控制的靈活性和通用性,其控制功能和控制精度都得到很大的提高.然而在其初期,存在著系統(tǒng)復(fù)雜,使用不便,抗干擾能力差,成本高等缺陷,尤其對(duì)上述簡(jiǎn)單的過(guò)程控制有大材小用

25、和不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題.因而,在 20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)需要,方便地改變控制程序,而又遠(yuǎn)比電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置順序控制器,它是通過(guò)組合邏輯元件插接或編程來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器接觸控制線路功能的裝置.它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性,但它還是使用硬件手段,裝置體積大,功能也受到一定限制.隨著大規(guī)模集成電路和微處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化.在 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)了用軟件手段來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器可編程控制器,這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。由于它兼?zhèn)淞擞?jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)

26、兩方面的優(yōu)點(diǎn),故目前在世界各國(guó)以作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。PC 出現(xiàn)后就受到普遍的重視,其應(yīng)用發(fā)展也十分的迅速,原因在于現(xiàn)有的各種控制方式相比,它有一系列受用戶歡迎的特點(diǎn),主要是:1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 在惡劣的 工業(yè)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性提出很高的要求。PC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),由于采取了一系列措施,使 PC 控制系統(tǒng)的平均無(wú)故障間隔時(shí)間一般能達(dá)到 45 萬(wàn) h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).可以說(shuō),到目前為止尚無(wú)任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能達(dá)到和超過(guò) PC.保證 PC 工作的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的主要措施是:(1) 采用循環(huán)掃描、集中采樣,集中

27、輸出的工作方式。(2) 硬件設(shè)計(jì)采用模塊式結(jié)構(gòu)并采取屏蔽、濾波、隔離、聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術(shù),同時(shí)增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境檢測(cè)與故障診斷等提高可靠性電路。(3) 軟件設(shè)計(jì)中設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種故障的診斷、處理、報(bào)警顯示及保護(hù)功能.因此 PC 優(yōu)于微機(jī)控制的首要特點(diǎn)是它能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。2.編程簡(jiǎn)單、易于掌握 這是 PC 優(yōu)于微機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。梯形圖編程方式是 PC 最常用的編程語(yǔ)言。它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點(diǎn)。3組合靈活使用方便 由于它采用標(biāo)準(zhǔn)化得到通用模塊結(jié)構(gòu)，能靈活方便地組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)。

28、4功能強(qiáng)，通用性好 現(xiàn)代 PC 具備很強(qiáng)的信息處理功能和輸出控制能力，它既可以對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制又可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。5開(kāi)發(fā)周期短，功率高 6體積小，重量輕，工耗低隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PC 技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性價(jià)比越來(lái)越高。 2.6 繼電器線路的分析 1.從圖中可以看出，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 和 FR2 相同為 M1，M2，M3 三臺(tái)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

29、的電流。三臺(tái)電機(jī)任意一臺(tái)過(guò)載三臺(tái)同時(shí)停止工作。2.控制電路分析(1)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，KM 為 M1電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)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 SB6 控制。按下按鈕 SB6，接觸器 KM3 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)。圖 2-6-1(2)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 SB1 控制。按下按鈕 SB1 時(shí)，接觸器 KM 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 KM 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，

30、使接觸器 KM3 得電吸合。KM3 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)。KM3 的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)和 KA 的動(dòng)合觸點(diǎn)的閉合將 KM3 線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)用反向起動(dòng)按鈕 SB2，按下 SB2，同樣是接觸器 KM 得電，然后接通接觸器 KM4 和中間繼電器 KA，于是電動(dòng)機(jī)在滿壓下反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM3 的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)和 KM4 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(kāi)觸點(diǎn) KS1 閉合；電動(dòng)

31、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) 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 SB4 接觸器 KM 失電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電阻 R串入主回路，與此同時(shí) KM3 也失電，斷開(kāi)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(kāi) SB4 后就使反轉(zhuǎn)接觸器 KM4 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(kāi)，切斷了接觸器 KM4

32、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 SB4，在 SB4 松開(kāi)后正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器 KM3 吸合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。 (3)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(kāi)關(guān) SQ 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動(dòng)SQ 后，接觸器 KM2 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，KM4 線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 工作，需要停止時(shí)按下按鈕 SB5 即可。 改造結(jié)果： 本次改造給主電機(jī)采用 Y

33、-降壓?jiǎn)?dòng)，并加入速度繼電器進(jìn)行反接制動(dòng)，電氣系統(tǒng)更加的完善。第三章 PLC 改造控制 CA6140 臥式車床的硬件選擇3.1 統(tǒng)計(jì)輸入輸出設(shè)備 類 型功能所占點(diǎn)數(shù)(個(gè))M1 的停止按鈕1M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕2M1 的正轉(zhuǎn)連續(xù)按鈕1M1 的反轉(zhuǎn)連續(xù)按鈕1M2 的停止按鈕1M2 的啟動(dòng)按鈕1M3 的限位開(kāi)關(guān)2M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電2M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電1速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)1速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)1暫停加工按鈕1輸入設(shè)備急停按鈕1M1 的 Y 型1M1 的型1M1 的正轉(zhuǎn)接觸器1M1 的反轉(zhuǎn)接觸器1M2 接觸器1M3 接觸器1M3 的正轉(zhuǎn)1 輸 出 設(shè) 備M3 的反轉(zhuǎn)1輸出指示燈83.2 PLC 的

34、選型與設(shè)計(jì)步驟 最大限度的滿足生產(chǎn)過(guò)程的控制要求； 在滿足控制要求的前提下盡量使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)適用； 保證控制系統(tǒng)的安全可靠； 選擇 PLC 容量時(shí)留有改進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展工藝的余地，選擇點(diǎn)數(shù)稍大的 PLC。 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

35、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 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)表 3-1-1算：程序容量 =K 總輸入

36、點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)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(jiǎn)單功能。主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn) CA6140 車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可以選擇西門(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

37、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 16 個(gè)外部輸入信號(hào)，16 個(gè)輸出信號(hào)。PLC 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需多余 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 18 個(gè),輸出點(diǎn)為 15 個(gè)?，F(xiàn)選擇日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2n-48MR 型 PLC ，24V 直流 24 點(diǎn)輸入。3.3 系統(tǒng)元器件的選擇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(lái)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(kāi)關(guān)類手動(dòng)開(kāi)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，

38、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(kāi)電磁線圈中的電流時(shí)，磁場(chǎng)消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開(kāi)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.

39、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。中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動(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(guò)大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過(guò)小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒(méi)有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小。所以它用的

40、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。 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)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(guò)它的電流小于規(guī)定值時(shí)，其熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，起電氣連接作用；當(dāng)通過(guò)它的電流超過(guò)規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)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

41、。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(lái)工作的保護(hù)電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)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(guò)載保護(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(guò)電流(過(guò)載和斷相)現(xiàn)象，如果過(guò)電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)電流是允許；如果過(guò)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)。選

42、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(guò)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(guò)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(guò)載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)瞬間(56)Ie不受影響。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。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱組合開(kāi)關(guān)，一般用于電

43、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(kāi)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(guò)的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開(kāi)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。按鈕開(kāi)關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕），是一種接通或斷開(kāi)小電流電路的手動(dòng)開(kāi)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

44、的接通或斷開(kāi)，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐贰Ｄ壳俺Ｓ玫陌粹o開(kāi)關(guān)盒為 LA4 系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開(kāi)關(guān)型號(hào)為 LA4-3H。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)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。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)。籠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，

45、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)矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來(lái)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 JY1。3.4 設(shè)計(jì)步驟分析控制要求資料的準(zhǔn)備開(kāi)始資料的準(zhǔn)備流程圖的設(shè)計(jì)確定用戶的 I/O 設(shè)備梯形圖的程序編寫(xiě)PLC 的硬件系統(tǒng)配置分配 I/O 點(diǎn)數(shù)軟硬件，軟檢查件修改程序，硬件檢查外部接線程序輸入 PLC在 GX 驗(yàn)證模擬調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)測(cè)試編寫(xiě)程序改造使用說(shuō)明滿足

46、要求滿足要求交付使用設(shè)計(jì)安裝控制柜開(kāi)始3.5 I/O 分配表 I 點(diǎn)輸入信號(hào)O 點(diǎn)輸出信號(hào)X0SB1正傳連續(xù)啟動(dòng)Y0KM主電機(jī)主觸點(diǎn)X1SB2反轉(zhuǎn)連續(xù)啟動(dòng)Y1KMY星形X2SB3正傳點(diǎn)動(dòng)Y22Y23KM三角形X3SB4反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)Y4KM1冷卻泵電機(jī)X4SB5快移左行啟動(dòng)Y5KM2快移電機(jī)X5 SB6快移右行啟動(dòng)Y6KM21快移左行X6 SQ1SQ1 左限位Y7KM22快移右行X7 SQ2SQ2 右限位Y10正傳指示燈X10 SB7正傳停止Y11反轉(zhuǎn)指示燈X11SB8反轉(zhuǎn)停止Y12冷卻泵指示燈X12 KH熱繼電器Y13正傳點(diǎn)動(dòng)指示燈X13SB8暫停加工按鈕Y14左行指示燈X15SB20急停按鈕Y1

47、5右行指示燈X16KS1速度繼電器反轉(zhuǎn)常開(kāi)Y20冷卻泵單獨(dú)啟動(dòng)指示燈X17KS2速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)Y22KM11M1 正傳線圈X20SB9液壓泵單獨(dú)啟動(dòng)Y23KM12M1 反轉(zhuǎn)線圈 PLC 的編程軟件多種多樣，我選擇了專門(mén)針對(duì)三菱系列 PLC 編程的 GX8C 編程程序。這個(gè)程序可以模擬輸出，進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試，為漢化版，在國(guó)內(nèi)屬于比較先進(jìn)完善的編程程序。3.6 PLC 的外部接線圖正傳連續(xù)啟動(dòng) M1主觸頭反轉(zhuǎn)連續(xù)啟動(dòng)星形正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)三角形冷卻泵電機(jī)快移左行啟動(dòng)快移電機(jī)快移右行啟動(dòng)快移左行SQ1 左限位 快移右行SQ2 右限位 正傳指示燈正傳停止反轉(zhuǎn)指示燈反轉(zhuǎn)停止 冷卻泵指示KH正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)指示暫

48、停加工按鈕左行指示燈液壓泵啟動(dòng)右行指示燈急停按鈕速度繼電器反轉(zhuǎn)常開(kāi)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)指示M1 正傳線圈速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)M1 反轉(zhuǎn)線圈3.7 流程圖X0 x1X2x3x4x5X6x17x16x12x13X20 x15x10 x11X7Y7Y33Y44Y55Y66Y11Y22Y00Y22Y13Y14Y15Y16Y11Y12Y10Y23comFX2NC型PLCcomNNNNYYYYYPLC 與電氣系統(tǒng)的準(zhǔn)備PLC 自檢是否正常開(kāi)始啟動(dòng)主軸電機(jī)是否正常指示燈 L1 點(diǎn)亮是否進(jìn)行加工液壓泵是否正常運(yùn)行指示燈 L2 點(diǎn)亮快移電機(jī)是否運(yùn)行指示燈 L3 點(diǎn)亮停止電機(jī)逆序停止M3-M2-M1結(jié)束系統(tǒng)報(bào)警指示燈 L0 亮

49、，程序硬件的人工排查系統(tǒng)報(bào)警指示燈 L1 亮，程序硬件的人工排查系統(tǒng)報(bào)警指示燈 L2 亮，程序硬件的人工排查點(diǎn)動(dòng)正傳點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)正傳連續(xù)反轉(zhuǎn)連續(xù)反轉(zhuǎn)只在切削螺紋使用系統(tǒng)報(bào)警指示燈 L3 亮，程序硬件的人工排查對(duì)切削降溫潤(rùn)滑第四章 PLC 控制 CA6140 車床的軟件設(shè)計(jì)4.1 梯形圖設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)梯形圖不僅僅滿足了設(shè)計(jì)要求的需要，還可以滿足反轉(zhuǎn)的點(diǎn)動(dòng)，可以點(diǎn)動(dòng)在最初 1S 內(nèi) Y 型對(duì)刀也可以正反轉(zhuǎn)的點(diǎn)動(dòng)電機(jī)型運(yùn)行。液壓泵 M2 和快移電機(jī) M3 可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)啟動(dòng)與停止，滿足實(shí)際加工的要求，一切從實(shí)際出發(fā)?？煲齐姍C(jī) M3 還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，并且加入了限位開(kāi)關(guān) SQ，保證了車床加工時(shí)工人和設(shè)備的安全性能

50、。這樣 PLC 改造的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，我們可以最大化的利用PLC 來(lái)減少人力的輸出，極大地提高生產(chǎn)率，符合我們改造的目的與要求。程序設(shè)計(jì)的說(shuō)明：主電機(jī)的點(diǎn)動(dòng) 按下 X2 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行,Y0 和 Y1 啟動(dòng)，1S后 Y0 和 Y22 運(yùn)行，點(diǎn)動(dòng)指示燈 Y13 亮，實(shí)現(xiàn)降壓點(diǎn)動(dòng)，既可以快速的對(duì)刀，也可以進(jìn)行短距離的加工。按下 X3 可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)，這個(gè)一般我們用于對(duì)刀或者切削螺紋時(shí)進(jìn)行退刀，保證加工精度。主電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 按下 X0，主電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)行。按下 X0，Y0和 Y1 得電，1S 后降壓?jiǎn)?dòng)，Y0 和 Y22 得電自鎖，電動(dòng)機(jī)型連續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈 Y10 亮。同時(shí)冷卻泵電

51、機(jī) M2 快移電機(jī) M3 分別有 Y4、Y5 線圈運(yùn)行，并且主電機(jī)的指示燈與 M2 的指示燈 Y13 同時(shí)點(diǎn)亮。可以通過(guò) X4，X5 來(lái)控制快移電機(jī)的左右運(yùn)行，指示燈 Y14、Y15 可以分別點(diǎn)亮。按下 X1 為反轉(zhuǎn)運(yùn)行，指示燈Y11 點(diǎn)亮，并且啟動(dòng) M2 和 M3。冷卻泵與快移電機(jī)的單獨(dú)啟動(dòng) 按下 X20，冷卻泵啟動(dòng)，可以單獨(dú)對(duì)工件進(jìn)行冷卻，指示燈 Y20 亮。同時(shí)帶動(dòng)快移電機(jī)的主觸頭 KM2 吸合?？煲齐姍C(jī)待命。急停按鈕 急停按鈕設(shè)置為 X15 可以快速的停下電機(jī)的運(yùn)行并且加入了正反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)，保證機(jī)器與工人的安全。暫停加工按鈕 暫停加工按鈕 X13，可以在暫停加工時(shí)單獨(dú)停下冷卻泵與快移

52、電機(jī)的使用，減少消耗，方便我們對(duì)工件的檢查。過(guò)載保護(hù) 為了保證電機(jī)與工人的安全，程序中使用了雙重連鎖和熱繼電器的保護(hù)，在程序中，使用了同一個(gè)熱繼電器，這樣可以保證在三臺(tái)電機(jī)M1M2M3 任何一臺(tái)過(guò)載或者短路時(shí)我們其余電機(jī)都可以停止工作，保護(hù)電機(jī)的安全與工作人員的安全。我們對(duì)電機(jī)采用順序啟動(dòng)逆序停止，防止電流過(guò)大，對(duì)線路造成太大的壓力保證安全。 4.2 語(yǔ)句表 第五章 PLC 控制車床的系統(tǒng)調(diào)試5.1 主電機(jī) M1 的調(diào)試 主電機(jī)主觸頭 KM(Y0)啟動(dòng)梯形圖，M30 為正轉(zhuǎn)連續(xù)輔助繼電器，M31 為反轉(zhuǎn)連續(xù)輔助繼電器。M11 為正轉(zhuǎn)連續(xù)輔助繼電器 M12 為反轉(zhuǎn)連續(xù)輔助繼電器 M13正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)輔

53、助繼電器 M14 為反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)的輔助繼電器。Y0 為主電機(jī)的 KM1 的線圈啟動(dòng)，Y1 為 Y 型降壓?jiǎn)?dòng) KMY，所以在點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn) X2、X3，主電機(jī)的正傳連續(xù)X0 反轉(zhuǎn)連續(xù) X1 以及停止時(shí)的反接制動(dòng) X10，X11 都要使用 KM1 和 KMY 進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)。所以，我們先把輔助繼電器的梯形圖在此加以說(shuō)明。 電機(jī)的反轉(zhuǎn)一般只體現(xiàn)為加工螺紋時(shí)的使用，用來(lái)保證螺紋切削時(shí)牙型的完整，提高加工精度。降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng) Y Y 型型 正轉(zhuǎn)連續(xù)的啟動(dòng)與三臺(tái)電機(jī)的順序啟動(dòng) ： 按下 SB1 即 X0 啟動(dòng)，M30 帶電 Y0（KM1)得電，主觸頭閉合，Y1 得電，主電機(jī) Y 型啟動(dòng)運(yùn)行，1S 后三角形運(yùn)行，

54、Y 型斷開(kāi)，主電機(jī)正傳型運(yùn)行，Y22 得電指示燈 Y10 同時(shí)亮。主軸運(yùn)行的同時(shí)液壓泵啟動(dòng)然后快移電機(jī)啟動(dòng)。Y4 得電然后 Y5 得電，指示同時(shí)燈亮。主軸電機(jī)的正傳運(yùn)行 Y22，在主電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)還是連續(xù)都采用 Y22 進(jìn)行輸出。型運(yùn)行型運(yùn)行 M1-M2-M3M1-M2-M3 順序啟動(dòng)順序啟動(dòng)正轉(zhuǎn)連續(xù)的逆序停止正轉(zhuǎn)連續(xù)的逆序停止: : 按下 SB7，X10 得電停止運(yùn)行，同時(shí)速度繼電器開(kāi)始控制，并且在停止以后進(jìn)行反接制動(dòng) Y0 和 Y3 同時(shí)得電。低于速度設(shè)定值反轉(zhuǎn)停止?？煲齐姍C(jī)首先停止然后是液壓泵的停止，由三個(gè)時(shí)間繼電器控制，T10，T11，T12 分別設(shè)定為 1S,2S,3S 來(lái)斷開(kāi) M3，M2,M1，達(dá)到逆序停止的要求。主軸停止正轉(zhuǎn)運(yùn)行反接制動(dòng)主軸停止正轉(zhuǎn)運(yùn)行反接制動(dòng)主電機(jī) M1 的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)：正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制 反轉(zhuǎn)原理和正轉(zhuǎn)相同，在此不再贅述。 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)一般只用在加工螺紋。5.2 液壓泵 M2 與快移電機(jī) M3 的的控制 主電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)連續(xù)正反轉(zhuǎn)均可啟動(dòng) M2 與 M3 電機(jī)，在此根據(jù)實(shí)際的切削加工要求，冷卻泵電機(jī)和快移電機(jī)可以單獨(dú)的啟動(dòng)運(yùn)行，來(lái)保證加工完成后的清洗降溫和移動(dòng)。暫停加工時(shí)按下 X13 主電機(jī)運(yùn)行，冷卻泵 M2 和快移電機(jī) M3 停止運(yùn)行。急停按鈕 X15 用于及時(shí)的保護(hù)機(jī)器與工人的安全。