機(jī)電控制綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)X52K立式銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、完整設(shè)計(jì)機(jī)電工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目： X52K立式銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年12月 5日2011-2012學(xué)年第1學(xué)期 機(jī)電控制綜合設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目名稱：X52K立式銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系名稱 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師： 材 料 目 錄序號(hào)名 稱數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13圖紙24內(nèi)容摘要可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心，集微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動(dòng)化控制為目標(biāo)的新型控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方

2、便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富。它的功能主要是：控制功能、數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存與處理功能、通信、聯(lián)網(wǎng)功能、輸入/輸出接口調(diào)理功能、人機(jī)界面功能。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是利用PLC對(duì)X52K型銑床的電器部分進(jìn)行改造。首

3、先我對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的分析，使自己有一個(gè)大致的總體概念，然后仔細(xì)分析銑床，對(duì)車床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)還有其它的輔助運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行分析。最后根據(jù)控制電路的線路圖，編譯PLC的梯形圖，編譯通過后，利用PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。因此使X52K銑床在完成原有的功能特點(diǎn)外，還具有安裝簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、易于維修、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：可編程控制器，X52K立式銑床，梯形圖，電氣控制目 錄第一章 引言11.1 X52K立式銑床改造主要內(nèi)容1第二章 電氣控制原理22.1 主電路分析22.2控制電路分析3第三章 X52K萬能銑床電氣控制線路的PLC改造措施.6第四章 系統(tǒng)元器件的選擇73.1 PLC 類型的簡(jiǎn)介73.

4、2 PLC型號(hào)的選擇73.3 電動(dòng)機(jī)選擇83.4 其它元器件的選擇83.4.1 交流接觸器的選擇83.4.2 中間繼電器的選擇93.4.3 保護(hù)電器的選擇93.4.4 控制開關(guān)電器的選擇9第五章 PLC控制電路設(shè)計(jì)124.1 PLC的硬件電路框圖124.2 車床控制PLC輸入/輸出接口分配表及電氣原理圖124.2.1 PLC控制原理電路設(shè)計(jì)13第六章 調(diào)試18第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)及其致辭18參考文獻(xiàn)19第一章 引言隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今迅猛發(fā)展的社會(huì)的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，于是我們?cè)谶x畢業(yè)設(shè)計(jì)課題之際，選定了課程設(shè)計(jì)課題銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們選定了X52K立式銑

5、床為改造對(duì)象，進(jìn)行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以PLC控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡(jiǎn)單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。1.1 X52K立式銑床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)M1，冷卻泵電機(jī)M3，快速移動(dòng)電機(jī)M2.三臺(tái)電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。主電動(dòng)機(jī)M1能完成主軸主運(yùn)動(dòng)和流板箱進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，采用降壓?jiǎn)?dòng)的方法啟動(dòng)，可以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并且可以正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的反接制動(dòng)，為加工方便，還應(yīng)具有點(diǎn)動(dòng)控制空能。電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供切削液，采用直接啟動(dòng)及停止方式，

6、并且為連續(xù)工作方式。 主電路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動(dòng)電流對(duì)電流產(chǎn)生沖擊。主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。機(jī)床要有照明設(shè)施。第二章 電氣控制原理X52K立式銑床屬于中型車床，為提高工作效率，該機(jī)床采用了反接制動(dòng)。為了減少制動(dòng)電流，制動(dòng)時(shí)在定子回路串入了限流電阻R，圖2-1是它的電氣原理圖。圖2-1 X52K銑床電氣原理圖21 主電路分析主軸電動(dòng)機(jī)M1拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工，通過組合開關(guān)SA5來實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2通過操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖動(dòng)工作臺(tái)前后、左右、上下6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，其正反轉(zhuǎn)由接觸器KM2、KM3來實(shí)現(xiàn)；冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3供應(yīng)切削液

7、，且當(dāng)M1啟動(dòng)后，用手動(dòng)開SA3控制；3臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別用熱繼電器FR2、FR3、FR1作過載保護(hù)。圖2-2為X52K立式銑床的主電路圖。圖2-2 X52K立式銑床主電路22控制電路分析控制電路的電源由控制變壓器TC輸出110V電壓供電。 主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制 主軸電動(dòng)機(jī)M1采用兩地控制方式，SB3和SB4是兩組啟動(dòng)按鈕，SB3和SB4是兩組停止按鈕。KM1是主軸電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)接觸器，YB是主軸制動(dòng)用的電磁離合器，SQ7是主軸變速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)的位置開關(guān)。 1）主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)前，應(yīng)首先選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，再把主軸換向開關(guān)SA5扳到所需要的轉(zhuǎn)向。按下啟動(dòng)按鈕SB3（或SB4），接觸器KM1線圈得電，

8、KM1主觸頭和自鎖觸頭閉合，主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，KM1常開輔助觸頭（9-10）閉合，為工作臺(tái)進(jìn)給電路提供了電源。按下停止按鈕SB1（或SB2），SB1（或SB2）常閉觸頭分?jǐn)?，接觸器KM1線圈失電，KM1觸頭復(fù)位，電動(dòng)機(jī)M1斷電慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，SB1（或SB2）常開觸頭閉合，接通電磁離合器YB，主軸電動(dòng)機(jī)M1制動(dòng)停轉(zhuǎn)。 圖2-3 X52K控制電路圖2)主軸換銑刀時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳向換刀位置，這時(shí)常開觸頭SA2-2閉合，電磁離合器YB線圈得電，主軸處于制動(dòng)狀態(tài)以便換刀；同時(shí)常閉觸頭SA2-1斷開，切斷了控制電路，保證了人身安全。 3)主軸變速時(shí)，利用變速手柄與沖動(dòng)位置開關(guān)SQ7，通過M1點(diǎn)動(dòng)，使

9、齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生一次抖動(dòng)，以便于齒輪順利嚙合，且變速前應(yīng)先停車。 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2的控制 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在主軸啟動(dòng)后方可進(jìn)行。工作臺(tái)的進(jìn)給可在3個(gè)坐標(biāo)的6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過兩個(gè)操作手柄和機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，并且6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是聯(lián)鎖的，不能同時(shí)接通。 1）當(dāng)需要圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將開關(guān)SA2扳到接通位置，這時(shí)觸頭SA1-1和SA1-3斷開，觸頭SA1-2閉合，使接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，通過一根專用軸帶動(dòng)圓形工作臺(tái)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳到斷開位置，這時(shí)觸頭SA1-1和SA1-3閉合，觸頭SA1-2斷開，以保證工作臺(tái)在6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)

10、動(dòng)，因?yàn)閳A形工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也是聯(lián)鎖的。 2）工作臺(tái)的左右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由左右進(jìn)給操作手柄控制。操作手柄與位置開關(guān)SQ1和SQ2聯(lián)動(dòng)，有左、中、右三個(gè)位置，其控制關(guān)系見表1。當(dāng)手柄扳向中間位置時(shí)，位置開關(guān)SQ1和SQ2均未被壓合，進(jìn)給控制電路處于斷開狀態(tài)；當(dāng)手柄扳向左或右位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)SQ1或SQ2，使常閉觸頭SQ1-2或SQ2-2分?jǐn)?，常開觸頭SQ1-1或SQ2-1閉合，接觸器KM2或KM3得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在SQ1或SQ2被壓合的同時(shí)，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)已將電動(dòng)機(jī)M2的傳動(dòng)鏈與工作臺(tái)下面的左右進(jìn)給絲杠相搭合，所以電動(dòng)機(jī)M2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向

11、右運(yùn)動(dòng) 表1 工作臺(tái)左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系手柄位置位置開關(guān)動(dòng)作接觸器動(dòng)作電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)向傳動(dòng)鏈搭合絲杠工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向左SQ1K2正轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向左中停止停止右SQ2K3反轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向右工作臺(tái)的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由一個(gè)手柄控制的。該手柄與位置開關(guān)SQ3和SQ4聯(lián)動(dòng)，有上、下、前、后、中5個(gè)位置，其控制關(guān)系見表2。當(dāng)手柄扳至中間位置時(shí)，位置開關(guān)SQ3和SQ4均未被壓合，工作臺(tái)無任何進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；當(dāng)手柄扳至下或前位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)SQ3使常閉觸頭SQ3-2分?jǐn)?，常開觸頭SQ3-1閉合，接觸器KM3得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)著工作臺(tái)向下或向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)手柄扳向上或后時(shí)，手柄壓下位置開關(guān)

12、SQ4，使常閉觸頭SQ4-2分?jǐn)?，常開觸頭SQ4-1閉合，接觸器KM4得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)著工作臺(tái)向上或向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)操作手柄被置定于某一進(jìn)給方向后，只能壓下四個(gè)位置開關(guān)SQ3、SQ4、SQ1、SQ2中的一個(gè)開關(guān)，接通電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路，同時(shí)通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)鏈與三根絲杠（左右絲杠、上下絲杠、前后絲杠）中的一根（只能是一根）絲杠相搭合，拖動(dòng)工作臺(tái)沿選定的進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)沿其他方向運(yùn)動(dòng)。表2 工作臺(tái)上、下、中、前、后進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系手柄位置位置開關(guān)動(dòng)作接觸器動(dòng)作電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)向傳動(dòng)鏈搭合絲杠工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向上SQ4KM4反轉(zhuǎn)上下進(jìn)給絲杠向上下SQ3KM3正轉(zhuǎn)上下

13、進(jìn)給絲杠向下中停止停止前SQ3KM3正轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向前后SQ4KM4反轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向后左右進(jìn)給手柄與上下前后手柄實(shí)行了聯(lián)鎖控制，如當(dāng)把左右進(jìn)給手柄扳向左時(shí)，若又將另一個(gè)進(jìn)給手柄扳到向下進(jìn)給方向，則位置開關(guān)SQ1和SQ3均被壓下，觸頭SQ1-2和SQ3-2均分?jǐn)啵瑪嚅_了接觸器KM2和KM3的通路，電動(dòng)機(jī)M2只能停轉(zhuǎn)，保證了操作安全。 3）個(gè)進(jìn)給方向的快速移動(dòng)是通過兩個(gè)進(jìn)給操作手柄和快速移動(dòng)按鈕配合實(shí)現(xiàn)的。安裝好工件后，扳動(dòng)進(jìn)給操作手柄選定進(jìn)給方向，按下快速移動(dòng)按鈕SB5或SB6（兩地控制），接觸器KM2得電，KM2常閉觸頭分?jǐn)?，電磁離合器YC1失電，將齒輪傳動(dòng)鏈與進(jìn)給絲杠分離；KM2兩對(duì)常開

14、觸頭閉合，一對(duì)使電磁離合器YC2得電，將電動(dòng)機(jī)M2與進(jìn)給絲杠直接搭合；另一對(duì)使接觸器KM2或KM3得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2得電正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)沿選定的方向快速移動(dòng)。由于工作臺(tái)的快速移動(dòng)采用的是點(diǎn)動(dòng)控制，故松開SB5或SB6，快速移動(dòng)停止。 4）進(jìn)給變速時(shí)與主軸變速時(shí)相同，利用變速盤與沖動(dòng)位置開關(guān)SQ6使M1產(chǎn)生瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)，齒輪系統(tǒng)順利嚙合。第三章 X52K萬能銑床電氣控制線路的PLC改造措施 圖3-1 PLC控制原理電路圖X52K萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器TC的輸出及整流器VC的輸出部分去掉。用可編程控制器改造后的PLC硬接線如圖3所示，為

15、了保證各種聯(lián)鎖功能，將SQ1SQ6,SB1SB6按圖示分別接入PLC的輸入端，換刀開關(guān)SA2和圓 形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1分別用其一對(duì)常開和常閉觸頭接入PLC的輸入端子。輸出器件分兩個(gè)電壓等級(jí)，一個(gè)是接觸器使用的110V電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的36V直流電，這樣也將PLC的輸出口分為兩組連接點(diǎn)。根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱FX2N32MR型PLC。X52K型銑床電器位置圖如圖4所示，所有的電器元件均可采用改造前的型號(hào)。 根據(jù)X52K銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖，如圖5所示。該程序共有8條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因SQ7和SB1、S

16、B2都采用常閉觸頭分別接至輸入端子I1.3、I0.2，則I1.3、I0.2的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動(dòng)按鈕SB1或SB2時(shí)，I0.0常開觸點(diǎn)閉合，I0.0、M0.0線圈得電并自鎖，第3支路中I0.0常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第4支路以下程序執(zhí)行做好 準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。I0.0的輸出信號(hào)使主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕SB1或SB2時(shí)，I0.2常開觸點(diǎn)復(fù)位，I0.0線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)I0.3常開觸點(diǎn)閉合，M0.4線圈得電接通電磁離合器YB，主軸制動(dòng)停轉(zhuǎn)。 第2支路表達(dá)了KM2及YC2的工作邏輯，當(dāng)按下快速移動(dòng)按鈕SB5或SB6時(shí)，I

17、0.1常開觸點(diǎn)閉合，則M0.1及M0.5線圈得電，KM2常閉觸頭斷開，電磁離合器YC1失電，YC2得電，工作臺(tái)沿選定方向快速移動(dòng)；松開SB5或SB6則YC1得電，YC2失電，快速移動(dòng)停止。第4、5、6、8支路表達(dá)了工作臺(tái)六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及圓工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1動(dòng)作，4、5支路中I0.5的常開觸點(diǎn)分?jǐn)啵?支路中I0.5常閉觸頭復(fù)位，M0.4及Q0.2線圈得電，使KM2得電，電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)SA1復(fù)位時(shí)，M0.4、Q0.2線圈失電，圓形工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)，SQ1或SQ2被壓合，I0.6常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，而I1.0或I1

18、.1常開觸點(diǎn)閉合，M2（其常開觸點(diǎn)使Q0.2線圈得電）或Q0.3線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。同樣，工作臺(tái)上下、前后進(jìn)給時(shí)，SQ3或SQ4被壓合，I0.7常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，M2或M0.3線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。第四章 系統(tǒng)元器件的選擇4.1 PLC 類型的簡(jiǎn)介20世紀(jì)70年代末至80年代初，PLC產(chǎn)品的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能使得PLC不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，它以面向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功地取代了傳統(tǒng)

19、的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展迅速。在國內(nèi)的市場(chǎng)上應(yīng)用較多的PLC多為日本、德國和美國的產(chǎn)品，如日本OMRON公司的C系列、日本松下公司的FP系列、日本三菱公司的FX系列、德國西門子公司的S7系列和美國ABB公司的07系列等。西門子公司的最新PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，其中的S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 4.2 PLC型號(hào)的選擇S7-200

20、系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。S7-200系列PLC可提供5個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU可供使用。如表4-1所示在選用PLC上，考慮到只是對(duì)X52K立式銑床做電器部分的改造，輸出端口需要6個(gè)，輸入端口

21、需要13個(gè)。改造后的程序只143字節(jié)，內(nèi)容小于4千字節(jié)。而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用SIMATIC S7-200 系列的S7224CN 作為本次設(shè)計(jì)的PLC。表4-1 S7-200 CN系列PLC CPU模塊的技術(shù)規(guī)范及特性描述CPU221CPU222CNCPU224CNCPU224XP CNCPU226CN尺寸（mm）90×80×62120.5×80×62140×80×62196×80×62數(shù)字量I/O6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出24

22、輸入/16輸出模擬量I/O無2輸入/1輸出無擴(kuò)展I/O模塊無27數(shù)字I/O映像256（128輸入/128輸出）電容后備50h（40時(shí)最少8h）100h（40時(shí)最少70h）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2KB8KB10KB程序存儲(chǔ)器4KB8KB/12KB12KB/16KB16KB/24KB模擬電位器1個(gè)8位分辨率2個(gè)8位分辨率執(zhí)行速度每條布爾運(yùn)算指令0.22通信接口1個(gè)RS-485接口2個(gè)RS-485接口卡選項(xiàng)存儲(chǔ)器、電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器、電池（實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置）高速計(jì)數(shù)器單相兩相4個(gè) 30kHZ2個(gè)20kHZ6個(gè)30kHZ4個(gè)20kHZ4個(gè)30kHZ，2個(gè)200kHZ3個(gè)，每個(gè)20kHZ，1個(gè)100kkZ6個(gè)30kH

23、Z4個(gè)20kHZ脈沖輸出（DC）2個(gè)20kHZ2個(gè)100kHZ2個(gè)20kHZ4.3 其它元器件的選擇4.3.1 交流接觸器的選擇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

24、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11.4倍之間, 在此控制主軸電機(jī)的KM3、KM4、KM，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)KM1和控制快進(jìn)電機(jī)的KM2選取交流接觸器型號(hào)為：CJ2010，線圈電壓220V。4.3.2 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大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有

25、主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國標(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。4.3.3 保護(hù)電器的選擇 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(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)通過它的電流超過規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(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

26、選擇熔體熔斷電流應(yīng)為電機(jī)額定電流的1.52.5倍。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)原理來工作的保護(hù)電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(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。選型原則：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)的過載特性之下，并盡可能地接近

27、，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載和啟動(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。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。4.3.4 控制開關(guān)電器的選擇（1）轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(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。一般選取的原則為允許

28、通過的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開關(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。（2）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開小電流電路的手動(dòng)開關(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)器等電器線圈電流的接通或斷開，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。目前常用的按鈕開關(guān)盒為LA4系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號(hào)為LA4-3H。第五章 PLC控制電路設(shè)計(jì)51 PLC的硬件電路框圖世界各國各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同

29、。主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）接口、電源及外圍編程設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。圖5-1 PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖圖5-2 PLC控制原理電路圖根據(jù)X52K銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖，如圖5所示。該程序共有8條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因SQ7和SB1、SB2都采用常閉觸頭分別接至輸入端子I1.3、I0.2，則I1.3、I0.2的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動(dòng)按鈕SB1或SB2時(shí)，I0.0常開觸點(diǎn)閉合，I0.0、M0.0線圈得電并自鎖，第3支路中I0.0常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M

30、1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第4支路以下程序執(zhí)行做好 準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。I0.0的輸出信號(hào)使主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕SB1或SB2時(shí)，I0.2常開觸點(diǎn)復(fù)位，I0.0線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)I0.3常開觸點(diǎn)閉合，M0.4線圈得電接通電磁離合器YB，主軸制動(dòng)停轉(zhuǎn)。 第2支路表達(dá)了KM2及YC2的工作邏輯，當(dāng)按下快速移動(dòng)按鈕SB5或SB6時(shí)，I0.1常開觸點(diǎn)閉合，則M0.1及M0.5線圈得電，KM2常閉觸頭斷開，電磁離合器YC1失電，YC2得電，工作臺(tái)沿選定方向快速移動(dòng)；松開SB5或SB6則YC1得電，YC2失電，快速移動(dòng)停止。第4、5、6、8支路表達(dá)了工作臺(tái)

31、六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及圓工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1動(dòng)作，4、5支路中I0.5的常開觸點(diǎn)分?jǐn)啵?支路中I0.5常閉觸頭復(fù)位，M0.4及Q0.2線圈得電，使KM2得電，電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)SA1復(fù)位時(shí)，M0.4、Q0.2線圈失電，圓形工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)，SQ1或SQ2被壓合，I0.6常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，而I1.0或I1.1常開觸點(diǎn)閉合，M2（其常開觸點(diǎn)使Q0.2線圈得電）或Q0.3線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。同樣，工作臺(tái)上下、前后進(jìn)給時(shí)，SQ3或SQ4被壓合，I0.7常開觸點(diǎn)復(fù)位，第5、6支路被分?jǐn)?，M2或M0.3線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 圖5-3 PLC控制電路梯形圖程序語句表如下：Network 1 LD I0.0O M0.0A I0.2O I1.3AN I0.4= Q0.0AN I1.3=