C650普通車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、目 錄第1章 引言 ················································&#

2、183;·········1 1.1 可編程控制器的簡單介紹·····································

3、83;······1 1.2 西門子S7-200 的簡單介紹········································

4、·· 4 1.3 C650臥式車床簡述·············································&

5、#183;···5第2章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計 ······································7 2.1 C650臥式車床的控制要求··&

6、#183;········································7 2.2 電氣控制線路分析·······

7、;············································7 2.3 C650臥式車床電氣控制線路的特點··

8、··································9第3章 C65O普通車床的PLC 設(shè)計過程············&#

9、183;···················10 3.1 控制要求····························

10、83;·····························10 3.2 方案說明··················

11、3;·······································10 3.3 確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC的類型······

12、83;···························10 3.4 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表·················

13、83;·········11 3.5 控制電路設(shè)計······································&#

14、183;···············11 3.6 PLC控制程序設(shè)計·······························

15、3;··················13 3.7 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序語句表···························

16、;·15 3.8 系統(tǒng)調(diào)試···············································

17、···········18結(jié)論······································&#

18、183;·····························19設(shè)計總結(jié)···················&#

19、183;···········································20謝辭·····

20、3;·················································

21、3;············21參考文獻(xiàn)····································

22、3;··························22第1章 引 言 本設(shè)計主要針對C650普通車床進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。1.1 可編程控制器的簡單介紹1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制

23、器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種機械或生產(chǎn)過程。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng)PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中的程序，按序號作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，再開始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實際上，PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個工作

24、過程分為自診斷、通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個階段。 可編程序控制器的組成 可編程序控制器硬件由中央處理器、電源、輸出組件、輸入組件、輸入輸出、編程器六部分構(gòu)成: 中央處理器（ Central Processor Unit 簡稱CPU）：它是可編程序控制器的心臟部分。CPU 由微處理器（Microproce-ssor）存儲實際控制邏輯的程序存儲器和存儲數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲器構(gòu)成。 電源 （Power Supply）：給中央處理器提供必需的工作電源。 輸入組件（Inputs）：輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場信號送給中央處理器。現(xiàn)場信號可能是開關(guān)量、模擬量或針對某一特定目的使用的特殊變

25、量。 輸出組件（Outputs）：輸出組件接收CPU 的控制信號，并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流等現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所能接收的信號后，傳送控制命令給現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行器。 輸入輸出（簡稱I/O）是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫作系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測開關(guān)和編碼器等。輸出信號包括繼電器、指示燈、顯示器、電機啟動等直流和交流設(shè)備。 編程器（Programmer）：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯程序編制和加載，不能對系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調(diào)試和控制系統(tǒng)故障時作為檢查故障的有效工具。 可編程序控制器

26、的特點 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同?？删幊绦蚩刂破饕唤?jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。它的主要特點如下： （1）抗干擾能力強，可靠性高 微機雖然具有很強的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化，都可以使一般通用微機不能正常工作。而PLC 在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取生產(chǎn)廠家長期積累的工業(yè)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I0 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷

27、措施；所有這些使PLC 具有較高的抗干擾能力。PLC 的平均無故障時間通常在幾萬小時以上，這是一般微機不能比擬的。 繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸點，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點在開閉時易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。而PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強 PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類

28、的物理器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個PLC 裝置用于不同的控制對象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。PLC 的輸入輸出可直接與交流220 V，直流24V 等強電相連，并有較強的帶負(fù)載能力。 （3）編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言，只要具有一定的電工和工藝知識的人員都可在短時間學(xué)會。 （4）功能完善 PLC 的輸

29、入輸出系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入輸出。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現(xiàn)定時、計數(shù)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強制I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯運算、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印及報表生成功能。此外，它還可以和其他微機系統(tǒng)、控制設(shè)備共同組成分布式或分散式控制系統(tǒng)，還能實現(xiàn)成組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運算及快速中斷等功能。因此PLC 具有極強的適應(yīng)性，能夠很好地滿足各種類型控制的需要。可編程控制器PLC的應(yīng)用 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕

30、紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 （1）開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （2）模擬量控制  在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用

31、于模擬量控制。 （3）運動控制  PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 （4）過程控制  過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PL

32、C也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5）數(shù)據(jù)處理  現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng)  PLC通信含PLC間

33、的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.2 西門子S7-200 的簡單介紹 本設(shè)計以西門子公司的S7-200 系統(tǒng)小型PLC 為主要講述的。S7-200 以其極高的性能價格比，在國內(nèi)占有很大的市場份額。S7-200 適用于各種各業(yè)的檢測、監(jiān)測及控制的自動化，無論獨立運行或連成網(wǎng)絡(luò)，都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 CPU22X 型的選擇 S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU供使用。 （1）CPU 221 本機集成6輸入/4

34、輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 （2）CPU 222 本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點?？蛇B接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 （3）CPU 224 本機集成14輸入/1

35、0輸出共24個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 （4）CPU 224XP 本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展值至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/O點。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速

36、計數(shù)器（100KHz），2個100KHz的高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強大控制能力的新型CPU。 （5）CPU 226 本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口

37、，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 元件的介紹 （1）基本位操作指令 CPU運行掃描到觸點符號時，到觸點位地址指定的存儲器位訪問，該位數(shù)據(jù)狀態(tài)為1 時，觸點為動態(tài)，即“合觸點閉合，動合觸點斷開”；數(shù)據(jù)狀態(tài)為0 時，觸點為常態(tài)，即“動合觸斷開，動斷觸點閉合”。當(dāng)邏輯運算結(jié)果為1 時，能量流可以到達(dá)線圈，使線圈通電，CPU 將線圈位地址指定的存儲器位置1；當(dāng)邏輯運算結(jié)果為0 時，線圈不通電，存儲器

38、位置置0。 （2）邊沿觸發(fā)指令 邊沿觸發(fā)是指用邊沿觸發(fā)信號產(chǎn)生一個機器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。邊沿觸令分為正跳變觸發(fā)（上升沿）和負(fù)跳變觸發(fā)（下降沿）兩大類。正跳變觸發(fā)指輸入脈沖的上升沿使觸點閉合（ON）一個掃描周期。負(fù)跳變觸發(fā)指輸入脈沖的下降沿使觸點閉合（ON）一個掃描周期。 （3）通電延時定時器指令 使能端（IN）輸入有效時，定時器開始計時，當(dāng)前值從0 開始遞增，大于或等于預(yù)置值（PT）時，定時器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸點有效），當(dāng)前值的最大值為32767。使能端無效（斷開）時，定時器復(fù)位（當(dāng)前值清零，輸出狀態(tài)位置0）。 （4）增計數(shù)器指令 增計數(shù)器指令在CU 端輸入脈沖上升沿，計數(shù)

39、器的當(dāng)前值增1 計數(shù)。當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。當(dāng)前值累加的最大值為32767。復(fù)位輸入（R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)復(fù)位（置0），當(dāng)前計數(shù)值清零。1.3 C650臥式車床簡述 臥式車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削加工機床，主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面、螺紋和端面，并可通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔和攻螺紋等切削加工。 臥式車床通常由一臺電動機拖動，經(jīng)由機械傳動鏈，實現(xiàn)切削主運動和刀具進(jìn)給運動的輸出，其運動速度由變速齒輪箱通過手柄操作進(jìn)行切換。刀具的快速移動、冷卻泵和液壓泵等通常采用單獨的電動機驅(qū)動。不同型號的臥式車床，其主電動機的工作要求不同，因而其具有不同的控制線路。C650臥式車

40、床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm，最大工件長度為3000mm。 C650臥式車床主要由床身、主軸、刀架、溜板箱和尾架等部分組成。該機床有兩種主要運動;一種是安裝在床身主軸箱中主軸轉(zhuǎn)動，稱為主運動；另一種是溜板箱中的溜板帶動刀架的直線運動，稱為進(jìn)給運動。刀具安裝在刀架上，與滑板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給運動，主軸的轉(zhuǎn)動與溜板箱的移動均由主電動機驅(qū)動。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，需要停車時不易立即停止轉(zhuǎn)動，因此必須有停車制動的功能，較好的停車制動是采用電氣制動的方法。為了加攻螺紋等工件，主軸需要正、反轉(zhuǎn)，主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)隨工件的材料、尺寸、工藝要求及刀

41、具的種類不同而變化，所以要求在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。在加工過程中，還需提供切削液，并且為減輕工人的勞動強度和節(jié)省輔助的工作時間，而要求帶動刀架移動的溜板能夠快速移動。第2章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計2.1 C650臥式車床的控制要求 （1）主要控制電器為三臺電機：主電動機、冷卻泵電機、快速移動電機。三臺電動機都要有短路保護(hù)措施。 （2）主電機M1完成主軸運動和溜板箱進(jìn)給運動的驅(qū)動，電動機采用降壓啟動的方式啟動，可以正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行正反兩個方向的反接制動。為加工調(diào)整方便，還應(yīng)具備點動功能。 （3）電動機M2拖動冷卻泵，在加工時提供冷卻液，采用直接啟動停止方式，并且為連續(xù)工作方式。

42、（4）主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流表產(chǎn)生沖擊。 （5）主電動機和冷卻泵電動機采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。 （6）機床要有照明設(shè)施。2.2 電氣控制線路分析圖2.1 C650臥式車床的繼電接觸器控制線路圖 主電路分析 刀開關(guān)將380V的三相電源引入。電動機M1的電路接線分為五部分： 第一部分有KM8、KM5的兩組主觸點控制的正、反轉(zhuǎn)。 第二部分KM4主觸點實現(xiàn)的反接制動，為防止反接時電路電流過大在其后串入一組電阻R*3。 第三部分由KM1、KM2、KM3三組主觸點實現(xiàn)的星形三角形降壓啟動。 第四部分電流表PG經(jīng)電流互感器BE接在主電動機M1的主回路上，以監(jiān)視電動機繞組變化時

43、的電流變化。為防止啟動時的電流對電流表沖擊，采用時間繼電器的延時動斷觸頭在啟動時將其短接。 第五部分速度繼電器KS的速度檢測部分與電動機的主軸同軸相聯(lián)，在停車制動過程中，當(dāng)主電動機轉(zhuǎn)速低于KS的動作值時，其常開觸點可將控制電路的中的反接制動的相應(yīng)電路切斷，完成制動停車。 冷卻泵電動機M2由接觸器KM7控制其主電路的接通與斷開，快速移動電動機M3由接觸器KM7控制。 為保證主電路的正常運行，主電路中還設(shè)置了熔斷器的短路保護(hù)和熱繼電器的過載保護(hù)環(huán)節(jié)。 控制電路的分析 （1）主電動機M1降壓啟動 當(dāng)按下啟動按鈕SB2 時，接觸器KM1得電自鎖，接觸器KM3、時間繼電器KT得電，KM3常開觸點閉合、常

44、閉觸點斷開，此時電動機星形接入，延時繼電器KT的常閉觸點KT將電流表短接。延時繼電器KT延時到設(shè)定值，常閉觸點KT斷開使KM3失電，KM3各觸點恢復(fù)初始狀態(tài)，常開觸點KT閉合使KM2得電自鎖，此時電動機M1三角形接入，電流表PG接通顯示主電路電流變化。 （2）主電動機M1點動 按下轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2，按啟動按鈕SB2，繼電器KM1不能自鎖，即可實現(xiàn)點動。 （3）主電動機M1正、反轉(zhuǎn) 按下按鈕SB3，繼電器KM5得電并自鎖，主電路中KM5常開觸點閉合，兩條主線調(diào)換，此時按下SB1就可實現(xiàn)主電動機M1反轉(zhuǎn)。 按下按鈕SB7，繼電器KM8得電并自鎖，主電路中KM8常開觸點斷開，兩條主線調(diào)換，此時按下SB

45、1就可實現(xiàn)主電動機M1正轉(zhuǎn)。 （4）主電動機M1反接制動 按下按鈕SB1，接觸器KM1、KM2失電，接觸器KM4得電，常開觸點KM4閉合使主電動機M1定子串電阻反接實現(xiàn)快速制動，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值n時，速度繼電器常開觸點恢復(fù)原狀態(tài)斷開，避免因停車引起反轉(zhuǎn)。 （5）刀架的快速移動和冷卻泵電動機的控制 按下按鈕SB4接通接觸器KM6，常開觸點KM6閉合，電動機M3得電實現(xiàn)刀架快速移動，松開按鈕SB4結(jié)束快速移動。按下啟動按鈕SB6接觸器KM7得電自鎖，常開觸點KM7閉合，冷卻泵工作，按下停止按鈕SB5，接觸器KM7失電，冷卻泵停止工作。 （6）照明燈控制 轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制照明燈HL,且HL為36V

46、的安全照明電壓。2.3 C650臥式車床電氣控制線路的特點 （1）主軸與進(jìn)給電動機M1有正、反轉(zhuǎn)控制、點動控制和反接快速制動的控制功能，并設(shè)有監(jiān)視電動機繞組工作電流變化的電流表和電流互感器。 （2）主電動機M1采用了星形三角形降壓啟動的方法。能夠進(jìn)行刀架的快速移動。 第3章 C65O普通車床的PLC 設(shè)計過程 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要內(nèi)容就是編寫PLC 用戶程序。設(shè)計步驟包括分析控制要求，確定控制方案、PLC 外部接線圖、I/O 地址分配表、程序設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等。3.1 控制要求 (1）主要控制電器為三臺電機：主電動機、冷卻泵電機、快速移動電機。三臺電動機都要有短路保護(hù)措施。 （2）主電

47、機M1完成主軸運動和溜板箱進(jìn)給運動的驅(qū)動，電動機采用降壓啟動的方式啟動，可以正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行正反兩個方向的反接制動。為加工調(diào)整方便，還應(yīng)具備點動功能。 （3）電動機M2拖動冷卻泵，在加工時提供冷卻液，采用直接啟動停止方式，并且為連續(xù)工作方式。 （4）主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流表產(chǎn)生沖擊。 （5）主電動機和冷卻泵電動機采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。 （6）機床要有照明設(shè)施。3.2 方案說明 （1）主電動機M1采用星形三角形降壓啟動，利用接觸器和時間繼電器完成，正反轉(zhuǎn)選擇、點動選擇以及反接制動均采用接觸器完成。冷卻泵以及快速移動電動機的啟動與停止均采用接觸器完成。 （

48、2）三個電動機主電路均為避免過載和短路而安裝的有熱繼電器和熔斷器。 （3）為避免超行程引起事故，機床上安裝保護(hù)裝置行程開關(guān)。 （4）根據(jù)輸入輸出點數(shù)選擇PLC類型。 （5）PLC采用繼電器輸出型。 （6）PLC自身配有24V直流電源，外接負(fù)載時考慮其供電容量。3.3確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC的類型 對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對控制要求不高時，可選用小型PLC（如西門子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。 對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力

49、、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動裝置，并且選擇運算功能較強的中小型PLC，如西門子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。 對于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)信網(wǎng)4等，可選用中大型PLC（如西門子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同的地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，一組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點有12個

50、，分別為I0.0-I1.3;輸出點有8個，分別為Q0.0-Q0.7。I/O點共18個，故選擇S7200系列（CPU-224）PLC。3.4 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表 控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號電動機M1停止信號常開按鈕SB1I0.0電動機M1啟動信號常開按鈕SB2I0.1電動機M1點動選擇信號常開按鈕SB7I0.2電動機M1點動取消信號常開按鈕SB8I0.3停止信號行程開關(guān)SQ1I0.4停止信號行程開關(guān)SQ2I0.5電動機M1反轉(zhuǎn)選擇信號常開按鈕SB3I0.6快速移動信號常開按鈕SB4I0.7冷卻泵開啟信號常開按鈕SB6I1.0冷卻泵關(guān)閉信號常開按鈕

51、SB5I1.1電動機M1反轉(zhuǎn)選擇信號常開按鈕SB9I1.2電動機M1正反轉(zhuǎn)選擇取消信號常開按鈕SB10I1.3輸出信號電動機M1星形驅(qū)動信號接觸器KM1Q0.0電動機M1三角形驅(qū)動信號接觸器KM2Q0.1電動機M1星形驅(qū)動信號接觸器KM3Q0.2電動機M1反接制動信號接觸器KM4Q0.3電動機M1正轉(zhuǎn)驅(qū)動信號接觸器KM8Q0.7電動機M1反轉(zhuǎn)驅(qū)動信號接觸器KM5Q0.4快速移動信號接觸器KM6Q0.5冷卻泵驅(qū)動信號接觸器KM7Q0.6 表31 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表3.5 控制電路設(shè)計 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)電路原理圖如圖32所示。圖32 C650普通車床PLC

52、控制系統(tǒng)電路原理圖3.6 PLC控制程序設(shè)計 在可編程控制器中有多種程序設(shè)計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。

53、梯形圖由觸點、線圈和應(yīng)用指令等組成。觸點代表邏輯輸入條件。CPU運行掃描到觸點符號時，便轉(zhuǎn)到觸點位指定的存儲器位訪問（即CPU對存儲器的讀操作）。在用戶程序中常開觸點和常閉觸點可以使用無數(shù)多次。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果和輸出標(biāo)志位，當(dāng)線圈左側(cè)接點組成的邏輯運算結(jié)果為“1”時，“能流”可以到達(dá)線圈，使得線圈得電動作，則CPU將線圈的位地址指定的存儲器的位置為“1”，邏輯運算結(jié)果為“0”時，線圈斷電，存儲器的位置為“0”。 （1）梯形圖STEP7-Micro/WIN32軟件是西門子S7-200PLC的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。用STEP7-Micro/WIN3

54、2軟件編制的該控制系統(tǒng)的程序梯形圖如下圖：圖3-3 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序梯形圖3.7 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序語句表指令表編程語言類似于計算機中的助記符匯編語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。語句表通常和梯形圖配合使用，互為補充，將該控制系統(tǒng)的梯形圖轉(zhuǎn)化為語句表Network 1 / 主電動機M1反轉(zhuǎn)選擇LD I0.6O Q0.4AN I1.3AN Q0.7= Q0.4Network 2 / 主電動機M1正轉(zhuǎn)選擇LD I1.2O Q0.7AN I1.3AN Q0.4= Q0.7Ne

55、twork 3 / Network Title/ Network Comment主電動機M1的啟動與停止LDN M0.0A Q0.0O I0.1AN I0.0A I0.4A I0.5LPSAN Q0.3= Q0.0LRDLD T37O Q0.1ALDAN Q0.2= Q0.1LPPAN Q0.1LPSAN T37= Q0.2LPPTON T37, 20Network 4 / 選擇主電動機M1點動LD I0.2O M0.0AN I0.3= M0.0Network 5 / 電動機M1的反接制動LD I0.0O Q0.3AN Q0.0A I0.4A I0.5= Q0.3Network 6 / 電動機M1的正反轉(zhuǎn)選擇LD I0.6O Q0.4AN I0.0A I0.4A I0.5= Q0.4Network 7 / 快速移動選擇LD I0.7A I0.4A I0.5= Q0.5Network 8 / 冷卻泵開啟選擇LD I1.0O Q0.6A I0.4A I0.5AN I1.1= Q0.6 3.8系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試前我們需要對線路進(jìn)行檢查，按照接線圖檢