項(xiàng)目五 龍門刨床電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試

項(xiàng)目五計(jì)龍門刨床電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試延遲符目錄CATALOG01020304龍門刨床的結(jié)構(gòu)龍門刨床的控制要求延遲符系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與安裝變頻器介紹06MCGS設(shè)計(jì)07程序設(shè)計(jì)05延遲符學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能利用S7-300軟件控制變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多段速調(diào)速操作；2、能完成PLC、變頻器與龍門刨床的電氣線路連接；3、能完成龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)；4、能完成龍門刨床電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試。延遲符一、龍門刨床的結(jié)構(gòu)延遲符延遲符龍門刨床的結(jié)構(gòu)龍門刨床主要用來加工機(jī)床床身、箱體、橫梁、立柱、導(dǎo)軌等大型機(jī)件的水平面、垂直面、傾斜面以及導(dǎo)軌面等。主要由七部分組成，如圖所示。床身是一個(gè)箱形體，上有V形和U形導(dǎo)軌，用于安置工作臺。工作臺也叫刨臺，用于安置工件。下有傳動機(jī)構(gòu)，可順著床身的導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動。橫梁用于安置垂直刀架。在切削過程中嚴(yán)禁動作，僅在更換工件時(shí)移動，用以調(diào)整刀架的高度。左右垂直刀架安裝在橫梁上，可沿水平方向移動，刨刀也可沿刀架本身的導(dǎo)軌垂直移動。左右側(cè)刀架安裝在立柱上，可上、下移動。立柱用于安裝橫梁及刀架。龍門頂用于堅(jiān)固立柱。延遲符二、龍門刨床的控制要求延遲符延遲符控制要求按下啟動按鈕后系統(tǒng)自動運(yùn)行，首先啟動變頻器以15Hz的頻率帶動工件慢速切入，當(dāng)工件到達(dá)SQ1位置時(shí)加速至50Hz，帶動工件高速前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)正常切削加工，當(dāng)工件到達(dá)SQ3位置時(shí)減速至15Hz運(yùn)行，退出工件，當(dāng)工件到達(dá)SQ4位置時(shí)工件以60Hz高速返回，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ2位置時(shí)以20Hz的速度進(jìn)行緩沖，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ1位置時(shí)變頻器停止工作。在觸摸屏上添加各位位置按鈕，模擬工件到達(dá)的位置，并且顯示電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行頻率。延遲符三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)延遲符延遲符系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)龍門刨床控制系統(tǒng)框圖如圖所示，本系統(tǒng)采用S7-300PLC作為控制器，啟動按鈕啟動變頻器進(jìn)行多段速控制，觸摸屏上設(shè)計(jì)啟動按鈕及位置按鈕，實(shí)現(xiàn)兩地控制，同時(shí)在觸摸屏上設(shè)有輸出框，用于監(jiān)控電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行頻率。延遲符四、系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與安裝延遲符延遲符系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與安裝按下啟動按鈕后系統(tǒng)自動運(yùn)行，首先啟動變頻器以15Hz的頻率帶動工件慢速切入，當(dāng)工件到達(dá)SQ1位置時(shí)加速至50Hz，帶動工件高速前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)正常切削加工，當(dāng)工件到達(dá)SQ3位置時(shí)減速至15Hz運(yùn)行，退出工件，當(dāng)工件到達(dá)SQ4位置時(shí)工件以60Hz高速返回，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ2位置時(shí)以20Hz的速度進(jìn)行緩沖，當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ1位置時(shí)變頻器停止工作。在觸摸屏上添加各位位置按鈕，模擬工件到達(dá)的位置，并且顯示電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行頻率。一、電氣原理分析延遲符系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與安裝根據(jù)龍門刨床控制系統(tǒng)的分析，本系統(tǒng)輸入信號有啟動按鈕、位置傳感器SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，輸出信號有第一段速15Hz地址Q4.0、第二段速50Hz地址Q4.1、第三段速15Hz地址Q4.0、第四段速60Hz地址Q4.0、地址Q4.1、第五段速20Hz地址Q4.2，具體輸入/輸出信號地址分配情況如表所示。二、I/O地址分配輸入信號輸出信號序號信號名稱PLC地址序號信號名稱PLC地址1啟動按鈕I0.01DIN1Q4.02位置傳感器SQ1I0.12DIN2Q4.13位置傳感器SQ2I0.23DIN3Q4.24位置傳感器SQ3I0.345位置傳感器SQ4I0.45延遲符系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與安裝根據(jù)原理分析及控制系統(tǒng)輸出/輸出地址分配表，該控制系統(tǒng)的PLC接線圖如圖所示三、系統(tǒng)的PLC接線圖延遲符五、變頻器介紹延遲符延遲符變頻器介紹一、變頻器接線端子端子1.2：變頻器為用戶提供的一個(gè)高精度的10V直流穩(wěn)壓電源。模擬輸入端3.4：一對模擬電壓給定輸入端，為用戶提供頻率給定信號，經(jīng)變頻器內(nèi)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳輸給CPU來控制系統(tǒng)；數(shù)字輸入端5.6.7：為3個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端，數(shù)字輸入信號經(jīng)光耦隔離輸入CPU，對電動機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、正反向點(diǎn)動、固定頻率設(shè)定值控制等；端子8.9：24V直流電源端；輸出端10.11：為輸出繼電器的一對觸頭；輸出端12.13：為一對模擬輸出端；輸入端14.15：RS-485（USS-協(xié)議）端。延遲符變頻器介紹二、變頻器接線原理圖主電路是由電源輸入單相或三相恒壓恒頻的正弦交流電壓，經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換成恒定的直流電壓，供給逆變電路。逆變電路在CPU的控制下，將恒定的直流電壓逆變成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電供給電動機(jī)負(fù)載。MM420變頻器的直流環(huán)節(jié)是通過電容進(jìn)行濾波的，因此屬于電壓型交—直—交變頻器。延遲符變頻器介紹三、基本操作面板（BOP）操作狀態(tài)顯示起動變頻器停止變頻器改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向延遲符變頻器介紹三、基本操作面板（BOP）操作電動機(jī)電動功能介紹延遲符變頻器介紹三、基本操作面板（BOP）操作延遲符變頻器介紹四、用基本操作面板（BOP）更改參數(shù)的數(shù)值以修改參數(shù)P0004的數(shù)值為例說明參數(shù)修改的步驟為快速修改參數(shù)數(shù)值，可配合功能鍵修改顯示出的每個(gè)數(shù)字，確信已處于某一參數(shù)數(shù)值的訪問級，操作步驟如下：①按最右邊的一個(gè)數(shù)字閃爍；②按或修改該位數(shù)字的數(shù)值；③再按相鄰的下一位數(shù)字閃爍；④執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值；⑤按，退出參數(shù)數(shù)值的訪問級。延遲符變頻器介紹五、參數(shù)設(shè)置表5-8參數(shù)P0701、P0702、P0703可能的設(shè)定值當(dāng)變頻器的命令源參數(shù)P0700=2（外部I/O），選擇頻率設(shè)定的信號源參數(shù)P1000=3（固定頻率），并在設(shè)定數(shù)字輸入端子DIN1、DIN2、DIN3等相應(yīng)的功能后，就可以通過外接的開關(guān)器件的組合通斷改變輸入端子的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的有級調(diào)整。這種控制頻率的方式稱為多段速控制功能。選擇數(shù)字輸入1（DIN1）功能的參數(shù)為P0701，缺省值=1選擇數(shù)字輸入2（DIN2）功能的參數(shù)為P0702，缺省值=12選擇數(shù)字輸入3（DIN3）功能的參數(shù)為P0703，缺省值=9為了實(shí)現(xiàn)多段速控制功能，應(yīng)該修改這3個(gè)參數(shù)，給DIN1、DIN2、DIN3端子賦予相應(yīng)的功能。參數(shù)P0701、P0702、P0703均屬于“命令，二進(jìn)制I/O”參數(shù)組（P0004=7），可能的設(shè)定值如表所示。延遲符變頻器介紹六、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼）選擇表5-9固定頻率的數(shù)值選擇由之前表5-8可見，參數(shù)P0701、P0702、P0703設(shè)定值取值為15，16，17時(shí)，選擇固定頻率的方式確定輸出頻率（FF方式）。這三種選擇說明如下：1、直接選擇（P0701～P0703=15）2、直接選擇+ON命令（P0701～P0703=16）3、二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼）選擇+ON命令（P0701～P0703=17）使用這種方法最多可以選擇7個(gè)固定頻率。各個(gè)固定頻率的數(shù)值如表5-9：延遲符變頻器介紹七、龍門刨床多段速調(diào)速端子組合表5-10龍門刨床電氣控制系統(tǒng)多段速調(diào)速端子組合綜上所述，為實(shí)現(xiàn)多段速控制的參數(shù)設(shè)置步驟如下：（1）設(shè)置P0004=7，選擇“外部I/O”參數(shù)組，然后設(shè)定P0700=2；指定命令源為“由端子排輸入”。（2）設(shè)定P0701、P0702、P0703=15～17，確定數(shù)字輸入DIN1、DIN2、DIN3的功能。（3）設(shè)置P0004=10，選擇“設(shè)定值通道”參數(shù)組，然后設(shè)定P1000=3，指定頻率設(shè)定值信號源為固定頻率。（4）設(shè)定相應(yīng)的固定頻率值，即設(shè)定參數(shù)P1001～P1007有關(guān)對應(yīng)項(xiàng)。根據(jù)以上變頻器的介紹，龍門刨床電氣控制系統(tǒng)多段速調(diào)速端子組合如表5-10所示延遲符變頻器介紹八、龍門刨床多段速調(diào)速參數(shù)設(shè)置延遲符六、MCGS設(shè)計(jì)延遲符延遲符MCGS設(shè)計(jì)在進(jìn)行觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，制作畫面和元器件關(guān)聯(lián)，特別是與PLC關(guān)聯(lián)的元件，具體地址設(shè)置如表5-12所示。表5-12MCGS通道與PLC地址連接表延遲符MCGS設(shè)計(jì)打開MCGS軟件，在工具欄中選中“新建工程”，選擇觸摸屏型號為“TPC7062Ti”，如圖所示。一、新建工程延遲符MCGS設(shè)計(jì)觸摸屏型號選定后點(diǎn)確定按鈕，進(jìn)入工作臺界面，雙擊“設(shè)備窗口”，如圖5-9、圖5-10所示。圖5-9圖5-10二、設(shè)置設(shè)備窗口延遲符MCGS設(shè)計(jì)進(jìn)入設(shè)備窗口，點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。如圖5-11所示。單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖5-12所示窗口。圖5-11設(shè)備工具箱窗口圖5-12設(shè)備管理窗口三、進(jìn)入設(shè)備窗口延遲符MCGS設(shè)計(jì)先雙擊“通用TCP/IP父設(shè)備”，然后再選擇所有設(shè)備中的西門子PLC，點(diǎn)擊西門子前面的“+”號，選擇“S7CP343&443TP”，如圖5-13所示。選擇完成后，回到設(shè)備組態(tài)窗口，依次雙擊“通用TCP/IP父設(shè)備”、“西門子_CP443-1以太網(wǎng)模塊”，完成設(shè)備組態(tài)，如圖5-14所示。圖5-13設(shè)備選擇窗口圖5-14設(shè)備組態(tài)完成四、完成設(shè)備組態(tài)延遲符MCGS設(shè)計(jì)在圖5-14的設(shè)備0位置雙擊，進(jìn)入設(shè)備編輯窗口，設(shè)置本地IP地址和遠(yuǎn)端IP地址，本地IP地址為觸摸屏地址，遠(yuǎn)端IP地址為與觸摸屏連接的PLC地址，如左側(cè)圖所示。五、設(shè)置觸摸屏IP地址延遲符MCGS設(shè)計(jì)圖5-15設(shè)備編輯窗口在圖5-15設(shè)備窗口右側(cè)，先刪除全部通道，然后根據(jù)表格5-12增加設(shè)備通道，通道創(chuàng)建完成的界面如圖5-16所示。圖5-16通道創(chuàng)建完成窗口六、創(chuàng)建設(shè)備通道延遲符MCGS設(shè)計(jì)回到工作臺界面，選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口，單擊右側(cè)的“新增對象”按鈕，創(chuàng)建MCGS變量，雙擊Data1，彈出數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置對話框，具體設(shè)置如圖所示。七、創(chuàng)建MCGS變量延遲符MCGS設(shè)計(jì)圖5-16在通道創(chuàng)建完成窗口中雙擊通道連接變量的空白處，彈出變量選擇窗口，選擇與本通道對應(yīng)的變量，如圖所示。八、選擇對應(yīng)的變量延遲符MCGS設(shè)計(jì)回到工作臺界面，選擇用戶窗口，單擊右側(cè)的“新建窗口”按鈕，新建窗口0，在窗口屬性設(shè)置中將窗口名稱改為龍門刨床控制系統(tǒng)監(jiān)控，如圖所示。九、設(shè)置窗口名稱延遲符MCGS設(shè)計(jì)雙擊“龍門刨床控制系統(tǒng)監(jiān)控”，進(jìn)入動畫組態(tài)窗口，監(jiān)控畫面中按鈕的設(shè)計(jì)可以參考項(xiàng)目三，電機(jī)運(yùn)行頻率顯示設(shè)計(jì)使用標(biāo)簽元件，設(shè)置顯示數(shù)值的功能，關(guān)聯(lián)PLC的數(shù)據(jù)存儲器，讀取變頻器中電機(jī)的運(yùn)行頻率，組態(tài)畫面如圖所示。十、進(jìn)入動畫組態(tài)窗口延遲符七、PLC程序設(shè)計(jì)延遲符PLC程序設(shè)計(jì)按下啟動按鈕置位M10.0，松開按鈕M10.0保持；在系統(tǒng)啟動后，運(yùn)行至SQ1位置處，檢測SQ1上升沿，置位M10.1；運(yùn)行至SQ2位置處，檢測SQ2上升沿，置位M10.2；運(yùn)行至SQ3位置處，檢測SQ3上升沿，置位M10.3；運(yùn)行至SQ4位置處，檢測SQ4上升沿，置位M10.4。一、系統(tǒng)啟動延遲符延遲符PLC程序設(shè)計(jì)在系統(tǒng)啟動后，工作臺經(jīng)過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4位置之后返回到SQ2處，檢測SQ2下降沿，置位M10.5；在系統(tǒng)啟動后，工作臺經(jīng)過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4位置返回經(jīng)過SQ2位置之后，檢測到SQ1的上升沿，置位M10.6。二、系統(tǒng)啟動后延遲符PLC程序設(shè)計(jì)按下啟動按鈕，啟動保持信號m10.0接通，DIN1對應(yīng)的Q4.0接通，電機(jī)執(zhí)行第一段速15Hz；工作臺運(yùn)行至SQ1處，M10.1接通，DIN2對應(yīng)的Q4.1接通，電機(jī)執(zhí)行第二段速50Hz；工作臺經(jīng)過SQ2運(yùn)行至SQ3處，M10.3接通，DIN1對應(yīng)的Q4.0接通，電機(jī)仍然執(zhí)行第一段速15Hz；工作臺運(yùn)行至SQ4處，M10.4