PLC控制交通燈和PLC對(duì)C650普通車床的電氣改造

南京工程學(xué)院畢業(yè)論文專業(yè)：機(jī)電一體化班級(jí)：高機(jī)電（2）班姓名：指導(dǎo)老師：論文名稱：PLC控制交通燈日期：摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、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,可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制,特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.關(guān)鍵詞：交通燈PLC程序設(shè)計(jì)目錄摘要 II第1章前言 11.1課題背景 11.2研究目的和意義 11.3本文的主要工作 2第2章可編程程序控制器（PLC） 32.1PLC概述 32.1.1PLC的發(fā)展歷程 32.1.2PLC的發(fā)展趨勢(shì) 42.1.3PLC的應(yīng)用 52.2PLC的硬件結(jié)構(gòu) 62.3PLC的工作原理 72.4本章小結(jié) 8第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法 93．1控制要求 93．2控制時(shí)序 93.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件 104．1梯形圖 114．3軟件設(shè)計(jì) 16第五章設(shè)計(jì)總結(jié) 16謝辭 17參考文獻(xiàn) 18PAGEPAGEI-PAGEI- 第1章前言1.1課題背景1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。1.2研究目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)：①脫機(jī)手動(dòng)工作；②聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作；③上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；④由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；⑤自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。近年來PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因：①PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在30萬小時(shí)以上；②編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實(shí)現(xiàn)；③抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC；根據(jù)交通信號(hào)燈系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用了德國(guó)西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)控制。1.3本文的主要工作第一章，回顧交通燈的歷史，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通管制的要求越來越高，采用可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機(jī)，設(shè)計(jì)開發(fā)了交通燈控制系統(tǒng)，才會(huì)滿足穩(wěn)定可靠的交通控制系統(tǒng)需求。第二章，敘述了可編程程序控制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程，通過論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點(diǎn)、卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理，有一個(gè)感性的總體認(rèn)識(shí)。第三章，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì)，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。第四章，通過對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè)，再進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。第2章可編程程序控制器（PLC）2.1PLC概述可編程序控制器（ProgrammabieLogicController,縮寫PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能.簡(jiǎn)單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。2.1.1PLC的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1968年美國(guó)通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個(gè)階段：1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。1980—1990年：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格.品種開始系列化，并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F.F1.F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增強(qiáng)，PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。2.1.2PLC的發(fā)展趨勢(shì)從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看，PLC發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。①體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?，F(xiàn)代PLC無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。②性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面?？删幊绦蚩刂破髟谖覈?guó)的發(fā)展?fàn)顩r如下：(1)我國(guó)可編程序控制器的發(fā)展與國(guó)際上的發(fā)展有所不同，國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國(guó)則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個(gè)階段：①可編程序控制器的初級(jí)認(rèn)識(shí)階段（70年代后期到80年代初期）國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國(guó)內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國(guó)對(duì)可編程序控制器的認(rèn)識(shí)始于70年代后期到80年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中，當(dāng)時(shí)的上海寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約200多臺(tái)可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型DDC系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國(guó)內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過程中，我們打開了眼界，了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器，這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展。②可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（80年代初期到90年代初期）80年代初期開始，隨著我國(guó)改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí)，國(guó)外原裝的可編程序控制器開始涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。③可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（90年代初期到現(xiàn)在）進(jìn)入90年代，我國(guó)的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(2)政府重視可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時(shí)機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于1991年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)。可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。同時(shí)可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于1993年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，為我國(guó)可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。2.1.3PLC的應(yīng)用1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來，PLC的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?種類型：（1）順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域。它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。(2)運(yùn)動(dòng)控制PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。（3）過程控制PLC還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊提供了使PLC具有閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。（4）數(shù)據(jù)處理在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。（5）通信網(wǎng)絡(luò)PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。2PLC在我國(guó)的應(yīng)用

雖然我國(guó)在PLC生產(chǎn)方面比較弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。

在我國(guó)，一般按I/O點(diǎn)數(shù)將PLC分為以下級(jí)別（但不絕對(duì)，國(guó)外分類有些區(qū)別）：

微型：32I/O小型：256I/O中型：1024I/O大型：4096I/O巨型：8192I/O

在我國(guó)應(yīng)用的PLC系統(tǒng)中，I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)占整個(gè)PLC銷售額的78%。2.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。圖2-1PLC的結(jié)構(gòu)圖2.3PLC的工作原理PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作?？紤]到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。PLC的掃描工作過程如圖2-2、圖2-3所示 用戶用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀圖2-2PLC的掃描工作過程圖輸入刷新輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新圖2-3PLC的掃描周期圖2.4本章小結(jié)本章介紹的是PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這些基礎(chǔ)知識(shí)，更好地理解PLC的控制，基于PLC在交通燈控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇，使下一步PLC的程序設(shè)計(jì)開發(fā)和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起。第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法3．1控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。3．2控制時(shí)序交通燈示意圖如圖1所示，在東西南北兩個(gè)方向均安裝信號(hào)燈，兩個(gè)方向各6個(gè)燈，分為紅、黃、綠三種顏色。工作時(shí)序如圖2所示，假設(shè)東西向較忙，綠燈時(shí)間是南北向的2倍(40s)。按下起動(dòng)按鈕后，南北向綠燈亮維持20s，20s后，南北黃燈閃爍3次，計(jì)6S，期間，東西向紅燈也亮，并維持26s；26s后，東西方向綠燈亮40s，后東西向黃燈閃爍3次，計(jì)6s，期間，南北向紅燈也亮，并維持46so接下去周而復(fù)始，直到停止按鈕被按下為止。3.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC、起動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠色信號(hào)燈各4只，輸入／輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動(dòng)按鈕SB1接于輸入繼電器X0端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器xl端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y3端，南北方向綠燈接于輸出繼電器Y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器Y0。將輸出端的COM1及COM2用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流220V。如果信號(hào)燈的功率較大，一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。3．4I/O分配表第四章程序設(shè)計(jì)4．1梯形圖4．2PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖4．3軟件設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。由圖可知，我們把東西和南北方向信號(hào)燈的動(dòng)作分成兩個(gè)流程同時(shí)起動(dòng)，分別運(yùn)行各自的時(shí)序動(dòng)作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行有機(jī)配合，不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)?，F(xiàn)僅以南北方向的動(dòng)作簡(jiǎn)單分析一下工作原理，東西方向工作過程基本相同，在此不再贅述。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，利用M8002開機(jī)脈沖自動(dòng)進(jìn)入XO狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1按下時(shí)，xO11接通，Y1和Y4同時(shí)起動(dòng)，Y1使南北綠燈亮，Y4使東西紅燈亮(東西方向以下不分析)，x0起動(dòng)的同時(shí)TO開始計(jì)時(shí)，20s后利用常開接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入T4，此時(shí)Y3和Y5起動(dòng)，T4使南北黃燈亮，T1計(jì)時(shí)6s，6s后進(jìn)入T2，在T3狀態(tài)下，起動(dòng)CO和T2，此時(shí)南北黃燈滅，CO計(jì)數(shù)加1，T2時(shí)間到時(shí)，如果co,J-數(shù)不到3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)到T0循環(huán)，如果CO計(jì)數(shù)到3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)入T4，這樣就做到了南北方向黃燈閃爍3次的要求。南北方向黃燈閃爍3次后，系統(tǒng)進(jìn)入T4狀態(tài)，在T4狀態(tài)下，為下次閃爍作好準(zhǔn)備，同時(shí)起動(dòng)Y3和Y5，Y1使南北紅燈亮，亮46s后進(jìn)入X0狀態(tài)，至此南北方向的一個(gè)循環(huán)執(zhí)行完，此時(shí)東西方向也應(yīng)該完成，在兩個(gè)方向都完成后(必須都完成)，又重新進(jìn)入X0和X11······，如此反復(fù)工作。在任何時(shí)候按下停止按鈕SB2，Xl接通，并復(fù)位相關(guān)狀態(tài)和計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)自動(dòng)停止。第五章設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也對(duì)課本知識(shí)有了鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過一個(gè)月的設(shè)計(jì)里，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)的滿富激情到后來汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長(zhǎng)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。謝辭當(dāng)我以學(xué)子的身份踏入大學(xué)校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。提筆寫下“謝辭”，我才驚覺自己即將真正離開，人生亦從此展開新的畫卷。盡管不舍，卻更珍惜，因?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯鄣娜酥档酶屑?。他們使我的大學(xué)生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對(duì)我來說都是一筆寶貴的財(cái)富。4年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這份大學(xué)的最后一頁里，首先感謝黨、感謝學(xué)院給我們提供這個(gè)能自我展示的平臺(tái)，感謝我們的指導(dǎo)教師，你們從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了數(shù)據(jù)資料和建議。謝謝我們班主任老師，是你的悉心教導(dǎo)、孜孜不倦我們才能順利的完成學(xué)業(yè)。我要感謝在我4年的學(xué)習(xí)中無私傳授我知識(shí)的各位老師，是你們將自己寶貴的財(cái)富無私地奉獻(xiàn)給了我們，讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績(jī)；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識(shí)，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈耍≡诖?，我還要感謝班上兄弟們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過這4年的生活。參考文獻(xiàn)1廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20042廖常初等.PLC的順序控制編程方法.工業(yè)自動(dòng)化，（香港），19973廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20024.廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電工技術(shù)雜志，20015劉永華.電氣控制與PLC，北京航空航天大學(xué)出版社,20076鐘肇新，范建東編.可編程控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用.廣州：華東理工大學(xué)，20027張萬忠《可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》北京：中國(guó)電力出版社20048臺(tái)方《可編程序控制器應(yīng)用教程》北京：中國(guó)水利水電出版社20019常斗南《可編程序控制器》原理·應(yīng)用·實(shí)驗(yàn)北京：機(jī)械工業(yè)出版社199810邦田《電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù)》北京：人民郵電出版社199411錢曉龍，李鴻倩《智能電器與Microloeix控制器》北京：機(jī)械工業(yè)出版社2003揚(yáng)州市技師學(xué)院畢業(yè)論文題目PLC對(duì)C650普通車床的電氣改造系別電氣工程系班級(jí)高機(jī)電（2）姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期摘要可編程控制器是近年來發(fā)展迅速應(yīng)用廣泛的控制裝置，是一種工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字電子控制系統(tǒng)，它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)還可以完成邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值計(jì)算和特定的功能，其應(yīng)用于從單機(jī)自動(dòng)化控制到整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化及至整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化控制，使電器控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，目前PLC控制幾乎在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。車床主要是加工各種零件的回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面，成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)替端面等，有些車床還能車削螺紋表面。因此車床是一般機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)床，約占機(jī)床總數(shù)的35%—50%。但是普通車床在加工過程中還是存在很多缺點(diǎn)如工作效率低、精度低、故障率高、維修不便、對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格、自動(dòng)化程度不高等。因此，本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是利用PLC（ProgrammableLogicController）對(duì)具有代表性的C650普通臥式型車床的電器部分進(jìn)行改造。首先分析C650普通臥式型車床的電器控制部分，除了要完成主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)之外，還要實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制運(yùn)動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)、主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)控制，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止控制，冷卻泵電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止控制。同時(shí)主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)有短路和過載保護(hù)，有安全照明電路。然后根據(jù)控制電路的線路圖，編寫相應(yīng)的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C650普通臥式車床的電器部分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，PLC改造，梯形圖，車床，反接制動(dòng)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 I1車床的電氣功能分析 11.1車床的概述 11.2車床電氣原理圖 22.3控制線路特點(diǎn)與電氣線路概述 21.4電氣主要功能分析 52軟件的設(shè)計(jì) 62.1S7－200PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN的介紹 62.2各電氣控制部分分析及梯形圖 62.3電氣控制部分總梯形圖 133系統(tǒng)調(diào)試 15致謝 161車床的電氣功能分析1.1車床的概述1、車床的用途車床主要是加工各種零件的回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面，成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)替端面等，有些車床還能車削螺紋表面。由于大多數(shù)機(jī)器零件都具有回轉(zhuǎn)表面，并且大部分需要用車床來加工，因此車床是一般機(jī)器制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)床，約占機(jī)床總數(shù)的35%—50%。在車床上，除使用車刀進(jìn)行加工之外，還可以使用各種孔加工工具如鉆頭、絞刀、鏜刀等進(jìn)行加工，或者使用螺紋刀具進(jìn)行內(nèi)、外螺紋的加工。2、車床的運(yùn)動(dòng)為形成工件加工表面形狀，車床必須具有以下運(yùn)動(dòng)：（1）工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是車床的主運(yùn)動(dòng)，其功用是使工件得到所得到的切削速度，其特點(diǎn)是速度較高，功率較大。（2）車刀的直線運(yùn)動(dòng)是車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其功用是使毛坯上新的金屬層被不斷的投入切削，以便加工出整個(gè)加工表面。上述運(yùn)動(dòng)是車床形成加工表面所需的表面成形運(yùn)動(dòng)。車床上車削螺紋時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的直線運(yùn)動(dòng)則形成螺旋運(yùn)動(dòng)，是一種復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。（3）輔助運(yùn)動(dòng)車床上切入運(yùn)動(dòng)及其刀架橫向或縱向快速運(yùn)動(dòng)，稱為輔助運(yùn)動(dòng)，其功用是為表面成行運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造條件，也是機(jī)床比不可少的運(yùn)動(dòng)3、車床的分類為適用不同的加工要求，車床的分類很多。按其結(jié)構(gòu)和用途不同，可分為臥式車床]、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、回輪車床、落地車床、液壓仿形和半自動(dòng)車床、各種專用車床（如曲軸車床、凸輪車床等）、數(shù)控車床和車削加工中心。1.2車床電氣原理圖圖2.1C650型臥式車床的電氣控制線路圖2.3控制線路特點(diǎn)與電氣線路概述1、控制線路的特點(diǎn)(1)主軸正反轉(zhuǎn)用正、反向接觸器進(jìn)行控制。(2)主電動(dòng)機(jī)的功率為30kW,但因不經(jīng)常啟動(dòng),所以采用直接啟動(dòng)。(3)為了對(duì)刀和工件進(jìn)行調(diào)整,主軸電動(dòng)機(jī)的控制線路設(shè)有點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)。(4)為提高工作效率,主軸電動(dòng)機(jī)采用反接制動(dòng)。在反接制動(dòng)時(shí),為減小制動(dòng)電流,定子回路串入限流電阻R。在點(diǎn)動(dòng)時(shí),R也串入定子回路,防止頻繁點(diǎn)動(dòng)時(shí)使主電動(dòng)機(jī)過熱。(5)為監(jiān)測(cè)主軸電動(dòng)機(jī)定子大電流,通過電流互感器接入電流表。為防止主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流以及反接制動(dòng)電流對(duì)電流表造成沖擊,在主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和反接制動(dòng)時(shí),與電流表并聯(lián)一個(gè)時(shí)間繼電器的通電延時(shí)打開的常閉觸頭。(6)加工螺紋時(shí),為了保證工件的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的進(jìn)給速度間的嚴(yán)格比例關(guān)系,刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。(7)為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工時(shí),專設(shè)一臺(tái)2.2kW的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)溜板箱快速運(yùn)動(dòng)。(8)加工時(shí)為防止刀具和工件的溫度過高,用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的冷卻泵供給切削液實(shí)現(xiàn)冷卻。冷卻泵電動(dòng)機(jī)在主軸電動(dòng)機(jī)開動(dòng)后方可啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。(9)主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)有短路和過載保護(hù)。(10)有安全照明電路。2、電氣線路概述該機(jī)床電氣線路較為復(fù)雜。主電路由四臺(tái)三相異步交流電動(dòng)機(jī)及其附屬電路元件組成。除冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用開關(guān)直接起動(dòng)外，其余三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)采用接觸器直接起動(dòng)。M1是主軸電機(jī)，功率為30kw，由交流接觸器KM3,KM4控制其起動(dòng)與停止。熱繼電器FR1是過載保護(hù)電器。短路保護(hù)電器是總電源開關(guān)中的熔斷器FU1。M2是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，功率為1.5kw，由接觸器KM1控制其啟動(dòng)與停止，熱繼電器FR2是過載保護(hù)電器。短路保護(hù)電器是總電源開關(guān)中的熔斷器FU2。M3是快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，功率為2.2kw，由接觸器KM2控制其啟動(dòng)與停止，短路保護(hù)電器是總電源開關(guān)中的熔斷器FU2。該電動(dòng)機(jī)的主要作用拖動(dòng)溜板箱快速運(yùn)動(dòng)，因功率小，所以未裝設(shè)過載保護(hù)電器。主電路電源電壓為交流380v，自動(dòng)空氣斷路器QF1作為電源引入開關(guān)?？刂凭€路電源電壓為交流110v，由控制變壓器TC提供電源。照明電壓為24v，由TC1提供電源。照明線路、控制電路由相應(yīng)的熔斷器FU3、FU4、FU5作為短路保護(hù)電器。表2.1C650普通車床主要電氣元件目錄表符號(hào)名稱用途數(shù)量M1M2M3KMKM1KM2KM3KM4KTKASQ1FR1FR2SB1SB2SB3SB4SB5SB6FU1FU2FU3FU4FU5ELKS1KS2AR電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交流接觸器交流接觸器交流接觸器交流接觸器交流接觸器時(shí)間繼電器中間繼電器限位開關(guān)熱繼電器熱繼電器按鈕按鈕按鈕按鈕按鈕按鈕熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器熔斷器照明燈速度繼電器速度繼電器電流表電阻主傳動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)冷卻泵交流電動(dòng)機(jī)快速移動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)短路限流電阻交流接觸器冷卻泵電動(dòng)機(jī)起停交流接觸器快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)交流接觸器主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)交流接觸器主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)交流接觸器電流表時(shí)間繼電器軸電動(dòng)機(jī)起停反接制動(dòng)中間繼電器快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)起停限位開關(guān)主軸電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)繼電器冷卻泵電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)繼電器冷卻電動(dòng)機(jī)停止按鈕主軸電動(dòng)機(jī)反傳啟動(dòng)按鈕冷卻電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕反接制動(dòng)按鈕冷卻電動(dòng)機(jī)停止按鈕冷卻電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)按鈕主軸電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)熔斷器冷卻泵電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)熔斷器照明電路短路保護(hù)熔斷器控制電路短路保護(hù)熔斷器控制電路短路保護(hù)熔斷器照明主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)速度繼電器主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反接制動(dòng)速度繼電器監(jiān)視電流表啟動(dòng)與反接制動(dòng)限流電阻111111111111111111111111111111.4電氣主要功能分析本機(jī)床使用380V、50HZ三相交流電源。根據(jù)特殊定貨，亦可使用220V、50HZ、380V、60HZ、420V、50HZ、220V/440V、60HZ等三相交流電源。控制電路，照明電路均由控制變壓器供電。電壓分別為110V、24V。為了傳動(dòng)各機(jī)構(gòu)，機(jī)床上裝有下列電動(dòng)機(jī)M1——主電動(dòng)機(jī)M2——冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3——快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)床主電路分析：組合開關(guān)Q1將三相電源引入,FU1為主電動(dòng)機(jī)M1的短路保護(hù)用熔斷器,FR1為M1電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器,R為限流電阻,防止在點(diǎn)動(dòng)時(shí)連續(xù)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)的過載。通過互感器TA接入電流表以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。熔斷器FU2為M2、M3電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù),接觸器KM1、KM2為電動(dòng)機(jī)M2、M3啟動(dòng)用接觸器,FR2為M2電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù),快速電動(dòng)機(jī)M3短時(shí)工作,所以不設(shè)過載保護(hù)。監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電流互感器接入的。為防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流對(duì)電流表的沖擊,線路中采用一個(gè)時(shí)間繼電器KT。啟動(dòng)時(shí),KT線圈通電,而KT的延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)尚未動(dòng)作,電流互感器二次側(cè)電流只流經(jīng)該觸點(diǎn)構(gòu)成閉合回路,電流表沒有電流流過。啟動(dòng)后,KT延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)打開,此時(shí)電流流經(jīng)電流表,反映出負(fù)載電流的大小。

2軟件的設(shè)計(jì)2.1S7－200PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN的介紹S7-200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。STEP7-Micro/WIN32編程軟件包括Microwin3.1；Microwin3.1的升級(jí)版本軟件Microwin3.1SP1；Toolbox（包括Uss協(xié)議指令：變頻通信用，TP070：觸摸屏的組態(tài)軟件TpDesignerV1.0設(shè)計(jì)師）工具箱；以及Microwin3.11Chinese（Microwin3.11SP1和TpDesigner的專用漢化工具）等編程軟件。STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。2.2各電氣控制部分分析及梯形圖1、主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整圖4.1所示為點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)的控制線路圖。線路中KM3為電動(dòng)機(jī)M1的正轉(zhuǎn)用接觸器,KM4為M1的反轉(zhuǎn)用接觸器,KA為中間繼電器。按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB6,接觸器KM3得電,其主觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)的定子繞組經(jīng)限流電阻R和電源接通,電動(dòng)機(jī)在較低速度下啟動(dòng)。松開按鈕SB6,KM3斷電,M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在點(diǎn)動(dòng)過程中,中間繼電器KA線圈不通電,KM3線圈不會(huì)自鎖。圖3.1C2、主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖3.2所示。(1)M1的正向長(zhǎng)動(dòng)按下正向啟動(dòng)按鈕SB1,接觸器KM首先得電動(dòng)作,其主觸點(diǎn)閉合將限流電阻R短接,其輔助觸點(diǎn)閉合使中間繼電器KA得電,其輔助觸點(diǎn)(13-7)閉合使接觸器KM3得電,KM3的主觸點(diǎn)閉合使M1直接正向啟動(dòng),KM3的動(dòng)合觸點(diǎn)(15-13)和K的動(dòng)合觸點(diǎn)(5-15)的閉合將KM3的線圈自鎖。M1的正向長(zhǎng)動(dòng)對(duì)應(yīng)的梯形圖如下：梯形圖分析：按下或松開觸點(diǎn)I0.6實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制；按下觸點(diǎn)I0.1，繼電器線圈Q0.0得電，之后中間繼電器線圈.M0.0得電，使正轉(zhuǎn)線圈Q0.3得電，Q0.3對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作，常開觸點(diǎn)Q0.3閉合，完成了對(duì)正轉(zhuǎn)線圈Q0.3的自鎖控制，主電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。(2)M1的反向長(zhǎng)動(dòng)按下反向啟動(dòng)按鈕SB2,接觸器KM首先得電動(dòng)作,其主觸點(diǎn)閉合將限流電阻R短接,其輔助觸點(diǎn)閉合使中間繼電器KA得電,其輔助觸點(diǎn)(21-23)閉合使接觸器KM4得電,KM4的主觸點(diǎn)將三相電源反接,電動(dòng)機(jī)在全壓下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。KM4的動(dòng)合觸點(diǎn)(15-21)和KA的動(dòng)合觸點(diǎn)(5-15)的閉合將KM4的線圈自鎖。KM4的動(dòng)斷觸點(diǎn)(7-11)和KM3的動(dòng)斷觸點(diǎn)(23-25)分別串在對(duì)方接觸器線圈的回路中,起到了電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。圖3.2C梯形圖分析：按下觸點(diǎn)I0.2，繼電器線圈Q0.0得電，之后中間繼電器線圈.M0.0得電，使反轉(zhuǎn)線圈Q0.4得電，Q0.4對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作，常開觸點(diǎn)Q0.4閉合，完成了對(duì)正轉(zhuǎn)線圈Q0.3的自鎖控制，主電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。3、主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制C650型臥式車床采用了反接制動(dòng)方式。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于零時(shí),用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。圖4.3所示是C650型車床正反轉(zhuǎn)與反接制動(dòng)