羅一航-畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)題目基于PLC的C650臥式車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生所在學(xué)院電氣信息學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)12155989學(xué)生姓名羅一航指導(dǎo)教師賈渭娟起止日期目錄TOC\o"1-3"\h\u4294摘要 330216引言 4265131.1設(shè)計(jì)研究意義 4190631.2論文主要內(nèi)容及安排 4268702.C650臥式機(jī)床概述 5119882.1C650臥式機(jī)床簡(jiǎn)介 5215882.2PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 7115153系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 8318123.1C650臥式車床控制原理分析 893693.1.1主電路分析 8172093.1.2主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制分析 10209773.1.3主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制分析 1045303.1.4主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析 11193613.1.5快速電動(dòng)機(jī)與冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制分析 11152193.2輔助電路分析 12142253.2.1照明電路和控制電源分析 12144663.2.2電流表保護(hù)電路 12103173.3系統(tǒng)元器件的選擇 13247783.3.1熔斷器 13187913.3.2熱繼電器 1372373.3.3速度繼電器 13298863.4PLC的簡(jiǎn)介與選擇 14211264基于PLC控制C650臥式車床硬件設(shè)計(jì) 15133774.1I/O地址的分配 15193994.2I/O接線圖 1513425.C650臥式車床改造為PLC控制的軟件設(shè)計(jì) 17302555.1電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì) 17221125.2電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì) 189855.3電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì) 1813945.4快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì) 19126195.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì) 20286115.6梯形圖中的其它控制設(shè)計(jì) 20129305.7系統(tǒng)總梯形圖設(shè)計(jì) 2025411總結(jié) 2219383參考文獻(xiàn)： 23摘要傳統(tǒng)的C650臥式車床采用繼電器實(shí)現(xiàn)電氣控制，接線多且復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成，想改變或增加功能很困難，其工作性能已不能達(dá)到現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。本設(shè)計(jì)以西門子S7-200系列PLC取代常規(guī)的繼電器，根據(jù)C650普通臥式車床原控制要求，利用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵工作等一些列功能，確定了PLC的I/O地址分配，PLC控制系統(tǒng)的I/O外部接線圖，設(shè)計(jì)了梯形圖并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬調(diào)試，繪制組態(tài)監(jiān)控畫面對(duì)車床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。C650臥式車床改由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)省大量的繼電器元件，車床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，車削精度更高該項(xiàng)技術(shù)可推廣應(yīng)用于自動(dòng)化其他領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞：C650臥式車床PLC繼電器程序引言1.1設(shè)計(jì)研究意義隨著社會(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，一切從實(shí)際出發(fā)，選定了畢業(yè)設(shè)計(jì)課題——車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們選定了C650車床為改造對(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)，改為PLC控制，得到了很大簡(jiǎn)單化,且維修方便，便于檢查，節(jié)省了大量空間，這樣就提高了企業(yè)的利潤空間，有利于企業(yè)的發(fā)展，最主要的是機(jī)床的很多性能頁都得到明顯的改善，工作效率頁有了很大的提高。1.2論文主要內(nèi)容及安排本次論文主要研究如何設(shè)計(jì)PLC對(duì)C650臥式車床進(jìn)行控制，包括對(duì)C650車床工作原理的介紹，設(shè)計(jì)電路。還有PLC以及硬件設(shè)計(jì)。我先對(duì)C650進(jìn)行了了解，在學(xué)習(xí)C650臥式車床的運(yùn)行原理，有個(gè)總體了解之后再設(shè)計(jì)電路和PLC梯形圖。2.C650臥式機(jī)床概述2.1C650臥式機(jī)床簡(jiǎn)介C650臥式車床屬于中型車床，它是由床身、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成，結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示圖2-1C650臥式車床結(jié)構(gòu)圖工藝過程：車床具有切削運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。車床有三種運(yùn)動(dòng)形式：車削加工的主運(yùn)動(dòng)是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它承受車削加工時(shí)的主要切削功率；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀架的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為溜板箱的快速移動(dòng)，尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床車削加工時(shí)，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機(jī)械變速方法。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩種。2.2PLC簡(jiǎn)介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，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。用PLC控制其繼電器控制電路,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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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，PLC是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的。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(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。3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1C650臥式車床控制原理分析3.1.1主電路分析如圖3-1，C650臥式車床主電路是由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路組成。QS為電源開關(guān)，F(xiàn)U1是主電動(dòng)機(jī)M1的短路保護(hù)熔斷器，F(xiàn)R1是M1過載保護(hù)熱繼電器。R為限流電阻，當(dāng)主軸點(diǎn)動(dòng)時(shí)，起到限制啟動(dòng)電流的作用，在停車反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，又能將讓反向制動(dòng)電流不會(huì)過大。電動(dòng)機(jī)M1的繞組電流用電流表A來顯示，電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動(dòng)機(jī)M1的動(dòng)力回路上。圖中短接電流表A用時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)KT來控制，機(jī)床剛啟動(dòng)時(shí)，以讓電流表躲避啟動(dòng)尖峰電流沖擊。等一段時(shí)間過后，時(shí)間繼電器的KT斷開，電流表A接入電路，顯示主軸電動(dòng)機(jī)繞組電流。機(jī)床處于正常工作狀態(tài)時(shí)，采用調(diào)整切削用量的方法來讓電流和M1的額定電流的對(duì)應(yīng)值相等，以便提高生產(chǎn)效率。KM1、KM2為控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，KM3用于短接電阻R的接觸器，它們相互組合控制主軸電機(jī)M1。速度繼電器KS為控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)用。FU2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的短路保護(hù)熔斷器，KM4為控制M2運(yùn)行的接觸器，F(xiàn)R2為M2過載保護(hù)熱繼電器。FU3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的短路熔斷器，KM5為控制M3運(yùn)行的接觸器點(diǎn)動(dòng)時(shí)運(yùn)行，故不設(shè)置熱繼電器保護(hù)。圖3-1C650車床控制原理圖3.1.2主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制分析如圖2-1，SB2為控制主電動(dòng)機(jī)的按鈕開關(guān)，當(dāng)按下SB2且不松手時(shí)，接觸器KM1線圈通電，KM1主觸點(diǎn)閉合接通電路，這時(shí)接觸器KM3線圈沒有接通，電網(wǎng)電壓經(jīng)限流電阻接入主電動(dòng)機(jī)M1，從而減少了起動(dòng)電流。由于中間繼電器KA未通電，雖然此時(shí)KM1的常開觸點(diǎn)（13-15）已閉合，但并未能自鎖。因此，當(dāng)松開SB2后，KM1線圈隨即斷電，主電動(dòng)機(jī)M1停止運(yùn)行。3.1.3主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制分析如圖2-1，雖然主電動(dòng)機(jī)M1的額定功率為30KW，但只是在車削時(shí)消耗功率較大，而啟動(dòng)負(fù)載很小，因而啟動(dòng)電流并不很大。所以，在非頻繁點(diǎn)動(dòng)的一般工作時(shí)，仍然采用了全壓直接啟動(dòng)。SB3為正向啟動(dòng)控制按鈕開關(guān)，當(dāng)按下SB3時(shí)，SB3（7—15）閉合，交流接觸器KM3線圈通電，KM3主觸點(diǎn)閉合，短接限流電阻R，另一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)（5-23）閉合，中間繼電器KA線圈通電，其常開觸點(diǎn)（7-19）閉合，使得KM3在SB3松開后保持通電，進(jìn)而KA也保持通電。同時(shí)KA的常閉觸點(diǎn)將停車制動(dòng)的基本電路切除。另一方面，當(dāng)SB3尚未松開時(shí)，由于KA的另一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)（9-13）已閉合，因而使得交流接觸器KM1線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，主電動(dòng)機(jī)M1全壓?jiǎn)?dòng)運(yùn)行。與此同時(shí)，KM1的常開輔助觸點(diǎn)（13-15）閉合，與之前閉合的兩個(gè)KA常開觸點(diǎn)（7-19、9-13）形成自鎖通路，當(dāng)SB3松開后，從而KM1保持通電。KT的常閉觸點(diǎn)在主電路中短接電流表A，其作用是使電流表避過啟動(dòng)尖峰電流的沖擊。在KA常開觸點(diǎn)（7-19）閉合KM3通電的同時(shí)，通電延時(shí)時(shí)間繼電器KT通電，開始延時(shí)，時(shí)間到后，其主電路的常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電流表接入電路開始監(jiān)測(cè)主電動(dòng)機(jī)M1的繞組電流。如圖所示，SB4（13區(qū)）為反向啟動(dòng)按鈕開關(guān)，反向啟動(dòng)控制過程與正向啟動(dòng)控制過程類似，在此不在分析。3.1.4主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析如圖2-1，C650臥式車床采用反接制動(dòng)方式進(jìn)行停車制動(dòng)，使用速度繼電器KS（3區(qū)）進(jìn)行檢測(cè)與控制。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)達(dá)到120r/min時(shí)，速度繼電器KS的正向常開觸點(diǎn)KS1（17-23）閉合，制動(dòng)電路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)按下總停按鈕SB1（3-5）開關(guān)后，原來通電的KM1、KM3、KA、KT就馬上失電，它們的所有觸點(diǎn)均被釋放復(fù)位到常態(tài)。而主電動(dòng)機(jī)因慣性仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，因速度不可能立刻降下來（n<100r/min），所以速度繼電器KS1（17-23）仍閉合，當(dāng)SB1（3-5）復(fù)位時(shí)——KS1（17-23）與控制反接制動(dòng)電路的KA常閉輔助觸點(diǎn)（7-17）一起接通接觸器KM2的線圈電路，電流通路是：TC（110V）→FU5（1-3）→SB1常閉觸點(diǎn)（3-5）→FR1（5-7）→KA常閉觸點(diǎn)（7-17）→KS正向常開觸點(diǎn)KS1（17-23）→KM1常閉觸點(diǎn)（23-25）→KM2線圈（4-25）→FU5（2-4）→TC。這樣，主電動(dòng)機(jī)M1主電路即串入限流電阻R進(jìn)行反接制動(dòng)，強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停止，正向轉(zhuǎn)速很快就降下來，當(dāng)降到（n<100r/min）很低時(shí)，速度繼電器KS的正向常開觸點(diǎn)KS1（17-23）復(fù)位斷開，這樣就切斷了上面的KM2線圈通路，其相應(yīng)的主觸點(diǎn)復(fù)位，電動(dòng)機(jī)斷電，則正向反接制動(dòng)結(jié)束。反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)過程與正轉(zhuǎn)停車制動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)過程相似，則不在作詳細(xì)分析。在反接狀態(tài)下，速度繼電器KS的反向常開觸點(diǎn)KS2（9-17）閉合，制動(dòng)時(shí)接通KM1（4-11）的線圈電路，進(jìn)行反接制動(dòng)。3.1.5快速電動(dòng)機(jī)與冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制分析如圖2-1，若要使快速電動(dòng)機(jī)動(dòng)作(刀架快速移動(dòng)),則轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄,使其壓合位置開關(guān)SQ(5-23),SQ閉合,接通KM5線圈電路,KM5線圈主觸點(diǎn)(5區(qū))閉合,這樣快速電動(dòng)機(jī)M3就開始運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)溜板箱,帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。當(dāng)?shù)都苁直鷱?fù)位時(shí)，快速電動(dòng)機(jī)M3停止運(yùn)行。SB5、SB6按鈕開關(guān)分別為冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的停止、啟動(dòng)開關(guān)，控制接觸器KM4線圈電路的通斷，達(dá)到控制冷卻泵M2的通斷運(yùn)行。3.2輔助電路分析3.2.1照明電路和控制電源分析如圖2-1，TC為控制變壓器，二次側(cè)有兩路，一路為110V，為控制電路提供電源；而另一路為36V（安全電壓），供照明電路照明，SA（7區(qū)）為控制照明電路的開關(guān)，SA閉合時(shí)照明燈HL（7區(qū)）點(diǎn)亮，斷開則熄滅。3.2.2電流表保護(hù)電路如圖2-1，電流表A（3區(qū)）經(jīng)電流互感器TA（2區(qū)）接在主電動(dòng)機(jī)M1的主電路上，由于在主電動(dòng)機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)尖峰電流很大，為了讓電流表躲過啟動(dòng)尖峰電流的沖擊，則在線路上設(shè)置了時(shí)間繼電器KT（12區(qū)）的常閉開關(guān)KT（3區(qū)）進(jìn)行保護(hù)。在主電動(dòng)機(jī)正向或反向啟動(dòng)后，時(shí)間繼電器KT（12區(qū)）通電，延時(shí)開始，延時(shí)時(shí)間尚未到時(shí)，電流表A（3區(qū)）被時(shí)間繼電器KT（12區(qū)）延時(shí)常閉觸點(diǎn)（3區(qū)）短路，延時(shí)時(shí)間到后，電流表開始指示（監(jiān)測(cè)主電動(dòng)機(jī)繞組電流）。3.3系統(tǒng)元器件的選擇3.3.1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。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。3.3.2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。3.3.3速度繼電器速度繼電器是當(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。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖3-2圖3-2速度繼電器結(jié)構(gòu)圖機(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)選擇的速度繼電器型號(hào)為JY1型速度繼電器500V、2A。3.4PLC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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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。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×總輸入點(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?？刂葡到y(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能。主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。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11個(gè)外部輸入信號(hào)，6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14個(gè),輸出點(diǎn)為7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基于PLC控制C650臥式車床硬件設(shè)計(jì)4.1I/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11個(gè),輸出點(diǎn)為6個(gè)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將I/O地址分配如下圖4-1所示。輸入信號(hào)PLC地址輸出信號(hào)PLC地址主軸電動(dòng)機(jī)MA1的正轉(zhuǎn)按鈕SF1I0.0主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)KM1Q0.0主軸電動(dòng)機(jī)MA1的反轉(zhuǎn)按鈕SF2I0.1主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)KM2Q0.1主軸停止按鈕SF3I0.2短接制動(dòng)電阻KM3Q0.2主軸電動(dòng)機(jī)MA1的點(diǎn)動(dòng)按鈕SF4I0.3主電動(dòng)機(jī)M1點(diǎn)動(dòng)Q0.3速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸頭KS1I0.4冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2起、停KM4Q0.4速度繼電器反轉(zhuǎn)常開觸頭KS2I0.5快速電動(dòng)機(jī)M3起、停KM5Q0.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)MA2起動(dòng)、停止開關(guān)SF5I0.6快速電動(dòng)機(jī)MA3起動(dòng)按鈕SF6I0.7熱繼電器BB1I1.0熱繼電器BB2I1.1過流繼電器KFI1.2圖4-1C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配圖4.2I/O接線圖根據(jù)PLCI/O端子的分配，畫出了C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖如下圖4-2所示代號(hào)名稱型號(hào)及規(guī)格用途數(shù)量MA1三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-60.75KW380V905r/min主電動(dòng)機(jī)1MA2三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-60.75KW380V905r/min冷卻泵電動(dòng)機(jī)1MA3三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-60.75KW380V905r/min快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)1FA1熔斷器RL1-1515A主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)1FA2熔斷器RL1-1515AM2、M3短路保護(hù)1QA1交流接觸器CJ10-40A線圈電壓220VM1正轉(zhuǎn)接觸器1QA2交流接觸器CJ10-40A線圈電壓220VM1反轉(zhuǎn)接觸器1QA3交流接觸器CJ10-40A線圈電壓220V短接制動(dòng)按鈕1QA4交流接觸器CJ10-75A線圈電壓220V控制M21QA5交流接觸器CJ10-40A線圈電壓220V控制M31QA6交流接觸器CJ10-40A線圈電壓220VM1點(diǎn)動(dòng)接觸器1BB1熱繼電器JR10-6052.5AM1過載保護(hù)1BB2熱繼電器JR10-10*147.20AM2過載保護(hù)1SF1按鈕黑色M1正轉(zhuǎn)1SF2按鈕黑色M1反轉(zhuǎn)1SF3按鈕黑色M1停止1SF4按鈕黑色M1點(diǎn)動(dòng)1SF5開關(guān)黑色M2起動(dòng)停止1SF6按鈕黑色快速移動(dòng)電機(jī)1KS1速度繼電器LA2紅色反接制動(dòng)1KS2速度繼電器LA19-11J紅色反接制動(dòng)1TA電流互感器LQG-0.5100/5A1KA中間繼電器1A欠電流保護(hù)1KF過流繼電器過電流保護(hù)1圖4-2C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖5.C650臥式車床改造為PLC控制的軟件設(shè)計(jì)5.1電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì)在正反轉(zhuǎn)電路中，電路互鎖使電動(dòng)機(jī)無法在正轉(zhuǎn)過程中直接切換為反轉(zhuǎn)或直接在反轉(zhuǎn)過程中直接切換為正轉(zhuǎn)；用中間繼電器對(duì)啟動(dòng)按鈕進(jìn)行自鎖。在進(jìn)行正反轉(zhuǎn)之前先將KM閉合，這樣也就使無論正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)M1都是采用全壓空載直接啟動(dòng)。使主電動(dòng)機(jī)M1無論是在正傳過程中還是在反轉(zhuǎn)過程中都能過停下來。這樣得到電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖如圖5-1所示。圖5-1主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形圖M1正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器KM1和KM2的主觸點(diǎn)控制的，在主電機(jī)M1通電正轉(zhuǎn)時(shí)將串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)打開，所以此時(shí)無法直接切換完成電機(jī)的反轉(zhuǎn)，此時(shí)若完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。同理在主電機(jī)M1通電反轉(zhuǎn)時(shí)在將串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下總停車按鈕，再將反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕打開，此時(shí)無法直接切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向，若想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下總停車按鈕，在按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。5.2電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)主電動(dòng)機(jī)M1的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制是由按鈕SB4對(duì)應(yīng)的I0.3控制的，由于是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行所以不能對(duì)I0.3產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，為了保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行所以將熱繼電器總停車按鈕I0.2與主電機(jī)串聯(lián)在一起，如圖5-2所示。圖5-2電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制梯形圖5.3電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過高，在切斷電源之后如果使其正常停止花費(fèi)的時(shí)間太長，使機(jī)床無法也充分使用，為了使主電機(jī)能夠快速停下來創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中添加了速度繼電器。將其與主電動(dòng)機(jī)同軸連接，在電機(jī)斷電后起制動(dòng)作用。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)閉合；主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。轉(zhuǎn)速低于120r/min時(shí)速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開使電機(jī)自然停車。如圖5-3所示。主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)時(shí)，反接制動(dòng)的方法與正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)方法類似，不同的是采用KS2（I0.5）來控制。圖5-3電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制梯形圖5.4快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)快速移動(dòng)電機(jī)Q0.5為小容量電機(jī)采用直接啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制方式，用限位開關(guān)SQ（I1.3）作為點(diǎn)動(dòng)按鈕來完成快速移動(dòng)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制，如圖5-4所示。圖5-4快速移動(dòng)電機(jī)的控制梯形圖5.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)冷卻泵電動(dòng)機(jī)Q0.4為長動(dòng)電機(jī)所以在梯形圖中添加有自鎖，并為其設(shè)有熱繼電器做過載保護(hù)，如圖5-5所示。圖5-5冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制梯形圖5.6梯形圖中的其它控制設(shè)計(jì)監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表延時(shí)控制，由于電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)瞬間電流過大，如果直接進(jìn)行電流的檢測(cè)必定對(duì)電流表造成極大的負(fù)面影響。為了時(shí)電流表正常工作在梯形圖中使用延時(shí)器設(shè)定在主電機(jī)通電5S后開始檢測(cè)主回路中電流，如圖5-6所示。圖5-6電流表的控制梯形圖5.7系統(tǒng)總梯形圖設(shè)計(jì)由5.2設(shè)計(jì)的各個(gè)部分梯形圖匯總設(shè)計(jì)可以得到完整的C650臥式車床的梯形圖，該梯形圖能完成主電動(dòng)機(jī)M1的點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、M1的正轉(zhuǎn)、M1的反轉(zhuǎn)、M1的反接制動(dòng)，以及M2的起動(dòng)、M2的停止、M3的起動(dòng)，以及電流表的正常檢測(cè)，圖5-7為C650臥式車床的梯形圖。圖5-7C650臥式車床梯形圖總結(jié)現(xiàn)在C650已經(jīng)是一