1、基于 PLC的 C650 型車(chē)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述C650 型臥式車(chē)床簡(jiǎn)介C650 普通車(chē)床屬于中型車(chē)床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車(chē)床由主 軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸通過(guò)卡盤(pán) 帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，溜板帶動(dòng)刀架的縱向和橫向直線運(yùn)動(dòng)，其中縱向 運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)操作者向左或向右的運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者向前或向后的 運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)，包括刀架的快速移動(dòng)、工件的夾緊與松開(kāi)等。工作過(guò)程如下：正常加工時(shí)一般不需反轉(zhuǎn)，但加工螺紋時(shí)需反轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度與刀 具的進(jìn)給速度要保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，為此主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)由同一臺(tái)電 動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。主電

2、動(dòng)機(jī) M1功率為 20kW），采用直接起動(dòng)的方式，可正反兩個(gè)方向旋 轉(zhuǎn)，為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。因?yàn)榧庸さ墓ぜ容^大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量也比較大，需停車(chē)時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有停車(chē)制動(dòng)的功能， C650-2 車(chē)床的 正反向停車(chē)采用速度繼電器控制的電源反接制動(dòng)。電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)冷卻泵。車(chē)削加工時(shí)，刀具與工件的溫度較高，需設(shè)一冷卻泵 電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的冷卻。冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2單向旋轉(zhuǎn)，采用直接起動(dòng)、停止 方式，且與主電動(dòng)機(jī)有必要的聯(lián)鎖保護(hù)?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī) M3。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，利用M3帶動(dòng)刀架和溜板箱快速移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制起停。采用電

3、流表檢測(cè)電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況。車(chē)削加工時(shí)，因被加工的工件材料、性質(zhì)、形狀、大小及工藝要求不同，且刀 具種類(lèi)也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。車(chē)床 大多采用機(jī)械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)是硬連線方式的繼電一接觸器控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)連線復(fù) 雜，體積大，可靠性差，自動(dòng)化水平低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來(lái)越高，零件的復(fù) 雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通磨床已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要 求，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從早期降低勞動(dòng)力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量 的競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到全面

4、滿足顧客要求、積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，將面臨知識(shí)技術(shù) 產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短，產(chǎn)品批量越來(lái)越小，而對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高，同時(shí) 社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制造的意識(shí)不斷加強(qiáng)，因此敏捷先進(jìn)的制造技術(shù)將成為企業(yè) 贏得競(jìng)爭(zhēng)和生存、發(fā)展的主要手段。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和制造自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合越來(lái) 越緊密，作為自動(dòng)化柔性生產(chǎn)重要基礎(chǔ)的“軟”控制系統(tǒng)機(jī)床，在生產(chǎn)中所占比例 將越來(lái)越高。20 世紀(jì) 70 年代以前，電氣自動(dòng)控制的任務(wù)基本上是由繼電器控制系統(tǒng)來(lái)完 成。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，所以當(dāng)時(shí)應(yīng)用 的十分廣泛，至今仍在許多簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用。但是，該類(lèi)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)也 十分明顯，它采用

5、固定的硬件接線方式來(lái)完成各種邏輯控制，靈活性差；另外機(jī)械 性觸點(diǎn)的工作頻率低，易損壞，因此可靠性較差。0 / 25當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及生產(chǎn)工藝上不斷提出新的要求，電氣控制技 術(shù)得到飛速的發(fā)展。在控制方法上，主要是從手動(dòng)到自動(dòng)控制；在控制功能上，是 從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)；在操作方式上，由笨重到輕巧；在控制原理 上，從有觸點(diǎn)的繼電接觸式控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為核心的“軟”控制系統(tǒng)。PLC 的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一。 PLC以軟件手段實(shí)現(xiàn)了各種控制功能，與繼電器控制系統(tǒng)相比，靈活性大大提高； 與普通的計(jì)算機(jī)相比，又具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編

6、程簡(jiǎn)單、組合靈活、擴(kuò) 展方便、體積小等突出優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC 是先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)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，可編程邏輯控制器是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行 邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬 量的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 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)

7、物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù) 雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。 用 PLC 控制改造其繼電器控制電路 , 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(guó)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。為此，對(duì)火電廠輔助車(chē)間自動(dòng)控制水平提出了更高的要求。經(jīng)過(guò)科技人員的不 斷引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、研究 , 我國(guó)大型火電站的輔助系統(tǒng) 輸煤、化水、除灰、除渣、燃油 泵房、循環(huán)水泵房等）已由繼電器控制過(guò)渡到完全由 PLC 監(jiān)控。PLC 是一種專(zhuān)為工業(yè)

8、生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言，無(wú)須任何保護(hù)措施就 可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或 安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出， 這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證 PLC 的正常運(yùn)行。要提高 PLC 控制 系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、安 裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對(duì)PLC 的影響。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(guò)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

9、求， PLC 作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國(guó)發(fā)電 廠的電氣自動(dòng)化建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。C650 型臥式車(chē)床發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化 的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重 要行業(yè)（IT 、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等 的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所 需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車(chē)床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。/ 25 高速、高精密化 高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更 新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來(lái)愈高。為滿足這

10、個(gè) 復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加 工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸 承、高精度大的導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保 持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的上市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條 件。數(shù)控車(chē)床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶 和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 10000r/min 以上。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線電

11、 機(jī)作伺服驅(qū)動(dòng)，省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了傳動(dòng)間隙( 包括反向間隙，運(yùn)動(dòng)慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精 度。高可靠性數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其 高性能、高 精度和高效 率，并獲 得良好的效 益，關(guān)鍵 取決于其可 靠性的高 低。數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì) CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展， CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。 CAD不僅可 以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī) 的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài) 模擬仿真。在模塊化的

12、基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真 的色彩。采用 CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短 試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。功能復(fù)合化功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最 少。通過(guò)功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、 一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車(chē)床既可以實(shí)現(xiàn)車(chē)削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以 銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的CX25Y數(shù)控車(chē)銑復(fù)合中心，該機(jī)床同時(shí)具有 X、Z 軸以及 C軸和 Y軸。通過(guò) C軸和 Y軸，可以實(shí) 現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有

13、強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采 用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工 件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。/ 25PLC 控制系統(tǒng)PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控 制目的與相應(yīng)的控制要求。因比 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括 :了解設(shè)備電器的工作原理。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求，如需要完成 的動(dòng)作 動(dòng)作順序，必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等），操作方式手動(dòng)，自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，連續(xù)等）。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)，主要為 PLC 的選擇

14、， PLC是 PLC控制系統(tǒng)的 核心部件，正確選擇 PLC 對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作 用。選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇 、I/O 模塊的選擇等。 選擇用戶輸入設(shè)備 按鈕、操作開(kāi)關(guān)、等）、輸出設(shè)備 繼電器、變頻器等執(zhí) 行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象 電動(dòng)機(jī)、），這些設(shè)備屬于一般的電器 元件。 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點(diǎn)數(shù)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 I/O 初步分配，繪制 I/O 接線圖 程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表程序，控制程 序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。聯(lián)機(jī)調(diào)試。按照控制電路原理圖連接硬件，

15、將編寫(xiě)好的控制程序下 載至 PLC，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，如果不滿足控制系統(tǒng)的要求，再返回修改程序或檢查接線， 直到滿足控制系統(tǒng)的要求為止。PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜 集資料并擬定電氣控制方案。 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。 保證控制系統(tǒng)安全可靠。 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 的容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕 量。2.2.2PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試步驟PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程如圖 2.1 所示/ 25交付使用圖 2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試

16、過(guò)程4 / 25PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理2.3.1LC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前 PLC 種類(lèi)繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做 工業(yè)控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相 似。主要包括中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器 RAM和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳 輸。 PLC 控制系統(tǒng)由輸入量 PLC輸出量組成，外部的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信 號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見(jiàn)，

17、 PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入 和輸出組成。PLC 的基本工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序， CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，按 指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開(kāi)始 逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷 循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一個(gè)掃描周期 。輸入刷新階段在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫(xiě)入輸入狀態(tài)寄存 器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐條執(zhí)行，并將相 應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。

18、輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電 路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC 的實(shí)際輸出。PLC 編程語(yǔ)言與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比， PLC 的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開(kāi)放的。 各廠家 PLC 的變成語(yǔ)言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)方式也不一致，有的甚至有相當(dāng)大 的差異，因此各廠家的 PLC 互不兼容。 IEC國(guó)際電工委員會(huì)）是為電子技術(shù)的所有 領(lǐng)域制定全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。 IEC 于 1994年 5月公布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131） 該標(biāo)準(zhǔn)為可編程控制系統(tǒng)定義了 5 種語(yǔ) 言： 順序 功能 圖Sequential

19、 Function Chart）、梯形圖 Ladder Diagram）、功能塊圖 Function Block Diagram）、指令表 Instruction List ）、結(jié)構(gòu)文本 Structured Text）。/ 25其中，梯形圖是使用最多的 PLC 圖形編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電 路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電器人員掌 握，特別是適用于數(shù)字量邏輯控制，有時(shí)也把梯形圖稱(chēng)為電路或程序。梯形圖由觸 點(diǎn)、線圈和用方塊表示的功能塊組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線圈通常代表邏輯 輸出結(jié)果，用來(lái)控制外部設(shè)備。功能塊用來(lái)表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算附加指

20、令。觸點(diǎn)和線圈組成的獨(dú)立電路稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)，使用編程軟件可以直接生成和編譯梯形 圖，并將它下載到 PLC。S7 系列 PLC 將指令表稱(chēng)為語(yǔ)句表。 PLC 的指令是一種與微機(jī)的匯編語(yǔ)言中的指 令相似的助記符表達(dá)式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語(yǔ)句表程序。在這次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，分別采用了梯形圖和語(yǔ)句表兩種編程語(yǔ)言編寫(xiě)了 該系統(tǒng)的控制程序。2.4 PLC 的基本功能和基本指令PLC 的基本功能條件控制功能條件控制 或稱(chēng)邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC的與、或、非指令取代繼電器 接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其它各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。定時(shí)/ 計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)/ 計(jì)數(shù)控制功能指用 PLC提供的定時(shí)器

21、、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì) 數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器。數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯 運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。步進(jìn)控制功能 步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道 工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制 器。運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過(guò)高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控 制。過(guò)程控制功能過(guò)程控制功能是指通過(guò) PLC 的 PID 控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、 流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入輸出擴(kuò)展

22、單元 即 I/O 擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸/ 25 出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高 PLC 的控制功能。遠(yuǎn)程 I/O 功能遠(yuǎn)程 I/O 功能是指通過(guò) I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過(guò) PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、 PLC 與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常 情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí) 器、記數(shù)器

23、等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。PLC 基本指令在本次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過(guò)程中主要應(yīng)用到以下幾種PLC 指令。 標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令常開(kāi)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器地址為 1 狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語(yǔ)句表中，分別用 LDLoad，裝載）、 AAnd ，與）和 OOr，或）指令表示開(kāi)始、串聯(lián)和并聯(lián)的常開(kāi) 觸點(diǎn) 見(jiàn)圖 4.1a）。常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址為 0 狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語(yǔ)句表中分別用 LDN Load Not）、 ANAnd Not）和 ONOr Not ）來(lái)表示開(kāi)始、串聯(lián)和并聯(lián)的常閉觸 點(diǎn)，觸點(diǎn)符號(hào)中間的“ /”表示常閉 見(jiàn)圖 4.1常開(kāi)觸點(diǎn) （b常閉觸點(diǎn) 圖 4.1 標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令輸出指令輸出指令 =）與線

24、圈相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)線圈的觸點(diǎn)電路接通時(shí)，線圈流過(guò)“能流 ”，指定位對(duì)應(yīng)的映像寄存器為 1，反之為 0。輸出指令語(yǔ)句表為 = bit）。輸出指令 (3.1啟動(dòng)能力：因?yàn)槭蠡\式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動(dòng)機(jī)可靠啟 動(dòng)，必須保證(3.2 電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工 作環(huán)境等條件，來(lái)正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、電壓和轉(zhuǎn)速。交流接觸器和中間繼電器的選擇 接觸器 接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來(lái)控制其通斷的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。交流接觸器 由電磁線圈，靜銜鐵，動(dòng)銜鐵，靜觸點(diǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組 成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈

25、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(kāi)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(kāi)的狀態(tài)。在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號(hào)很多，電流在 5A-1000A 的不等，常用交流接 觸器的型號(hào)有 CJ20、CJX1、CJ1 和 CJ10 等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采 用了 CJ10系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的 1.1 1.3 倍之間, 各接觸 器型號(hào)見(jiàn)附錄。 中間繼電器 中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁 系統(tǒng)小些，觸

26、點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號(hào)有 JZ7、JZ14 等。保護(hù)電器的選擇/ 25 熔斷器 熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被 保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短 路保護(hù)及過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器熱繼電器主要用于電氣設(shè)備 電動(dòng)機(jī))的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢(shì)利用一種電流 熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主 要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷和斷相保護(hù)。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過(guò)電流( 過(guò)載和斷相 現(xiàn)象，如果過(guò)電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過(guò)允許溫升，

27、這種過(guò)電 流是允許；如果過(guò)電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至 會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，使用中應(yīng)考慮電 動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或 三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼 電器。熱繼電器的動(dòng)作電流整定值一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05 1.1 倍?？刂齐娖鞯倪x擇 選擇開(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān)一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測(cè)量?jī)x表的轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān) 或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱(chēng)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換

28、 開(kāi)關(guān)。常用的萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有 LW8、LW6和 LA18系列。 控制按鈕 控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的 電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有 LA10、 LA18、LA19、LA20等 系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號(hào)及規(guī)格、用途和數(shù)量見(jiàn)表 3.1 及附錄 I 。表 3.1 主要電氣原件表符 號(hào)名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格件數(shù)作用/ 25M1主軸電動(dòng)機(jī)Y200L1-30KW1主軸傳動(dòng)及進(jìn)給動(dòng)力M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)256.6A1帶動(dòng)冷卻泵供給冷卻液M3快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)DB-25380V1刀架快速移動(dòng)QS電源引入隔離開(kāi)JO2-21-0.12KW1電源總開(kāi)關(guān)FU1關(guān)4380V

29、3主軸電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)FU2熔斷器H22-1.1KW2M2短路保護(hù)FU3熔斷器60/3380V1M3短路保護(hù)FU4熔斷器RL1-6060A1照明電路控制電路短路保護(hù)SB1熔斷器RL1-1560A1反接制動(dòng)按鈕SB2按鈕RL1-1510A1M1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3按鈕RL1-1510A1M1正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB4按鈕LA24A1M1反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB5按鈕LA260A1M2停止按鈕SB6按鈕LA20.47A1M2起動(dòng)按鈕FR1按鈕LA25A1M1過(guò)載保護(hù)FR2熱繼電器LA2110V1M2過(guò)載保護(hù)SQ熱繼電器LA2110V1快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)起停KA限位開(kāi)關(guān)JR16-110V1M1起動(dòng)、停止、反接KM1中間繼電器6

30、0/3110V1限流電阻短接KM2交流接觸器JR10-10110V1M1正轉(zhuǎn)KM3交流接觸器LX12110V1M1反轉(zhuǎn)KM4交流接觸器JZ7-44200 1M2起動(dòng)、停止KM5交流接觸器CJ0-75A125W1M3起動(dòng)、停止A交流接觸器CJ0-75A100/51M1負(fù)載監(jiān)視R電流表CJ0-75A110V 2A1反接制動(dòng)限流TA限流電阻CJ0-75A50VA1M1反接制動(dòng)速度檢測(cè)KSTC電流互感器 速度繼電器 變壓器CJ0-75A 交流60ART- 0.125 LDZJ1-10JY1 BZ-50110V/36VA 110V照明、控制低壓電源3.2C650 臥式 車(chē)床 的主 要結(jié) 構(gòu)和 運(yùn)動(dòng) 形式

31、C65 0臥式車(chē) 床屬于 中型車(chē) 床，床 身的最 大工件 回轉(zhuǎn)半 徑為 1020mm ，最大 工件長(zhǎng) 度為3000mm。主電動(dòng)機(jī)功率為 30kw，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。拖動(dòng)溜板箱快速移動(dòng)的 2.2kw 電 動(dòng)機(jī)是為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。各部分結(jié)構(gòu)如 圖3.1 所示。對(duì)車(chē)床的電氣控制要求是，車(chē)床加工工件時(shí)，首先由主軸上的夾頭夾緊工件， 然后由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，待冷卻液噴流到加工位置后，再進(jìn)刀進(jìn)行切削加工。加 工完畢，將刀具退回原位，關(guān)閉冷卻液，待主軸停轉(zhuǎn)后，取下工件，完成加工工 藝。由此可見(jiàn)，車(chē)

32、床的運(yùn)動(dòng)主要有兩種：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī) M1 完成，為了保證啟動(dòng)平穩(wěn)，采用 Y/ 降壓?jiǎn)?dòng)方式。 KM1 控制主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)， KM2 控制主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)， KM3 控制主電動(dòng)機(jī) Y 啟動(dòng)運(yùn)行， KM4 控制主電動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)運(yùn) 行。M2 拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供冷卻液采用直接啟動(dòng)及停止方式， KM5 控制冷卻11 / 25泵電動(dòng)機(jī)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有步進(jìn)電機(jī) M3 拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)，根據(jù) C650臥式車(chē)床運(yùn)動(dòng)情況 及加工需要,本研究采用 3臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即 :主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M1、 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2和溜板箱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3。從車(chē)削加工工藝出發(fā) , 對(duì)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的 控制要

33、求如下：主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M1,功率為30 kW,允許在空載下直接起動(dòng)。其要求能實(shí)現(xiàn)正、反 轉(zhuǎn), 從而經(jīng)主軸變速箱實(shí)現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn) , 或通過(guò)掛輪箱傳給溜板箱來(lái)拖動(dòng)刀架以 實(shí)現(xiàn)刀架的橫向左、右移動(dòng)。為便于進(jìn)行車(chē)削加工前的對(duì)刀 , 則要求主軸拖動(dòng)工件作 調(diào)整點(diǎn)動(dòng) , 所以要求主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點(diǎn)動(dòng)控制。主電動(dòng)機(jī) 停車(chē)時(shí),因?yàn)榧庸すぜD(zhuǎn)動(dòng)慣量較大 , 需采用反接制動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2,功率為0. 15 kW, 用于在車(chē)削加工時(shí) ,供出冷卻液 ,對(duì)工件與 刀具進(jìn)行冷卻。圖 3.1 C650 臥式車(chē)床3.3 C650 臥式車(chē)床控制原理電路圖概述及原理分析C650 臥式車(chē)床控制電

34、路原理圖如附錄所示。主電路分析從附錄中可以看 出，主回路中交流接觸器 KM1、KM2控制電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，完成主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) KM3使 M1全壓?jiǎn)?dòng)； KM4控制電動(dòng)機(jī) M2啟動(dòng)； KM5控制電動(dòng)機(jī) M3啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī) M1、M2由熱繼電器 FR1、FR2實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 QS為電源總開(kāi)關(guān)，既可完 成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔茫褂煤途S修方便。熔斷器 FU1、FU2、FU3分別實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。 KA防止啟動(dòng)電流對(duì)電流表的沖擊，電流表 A 監(jiān) 視負(fù)載情況。/ 25圖 3.2 控制電路原理圖PLC 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

35、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：PLC 結(jié)構(gòu)的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價(jià)格低。 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。 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。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)

36、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。 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。 I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇 存儲(chǔ)容量的選擇/ 25PLC 程序存儲(chǔ)器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可以作粗 略的估算。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

37、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(chē)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 . 控制 系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能。主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn) C650 車(chē)床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可以選擇西門(mén)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(kāi)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(chē)床電氣控制系統(tǒng)需要

38、10 個(gè)外部輸入信號(hào)， 7 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 10 個(gè),輸出點(diǎn)為 7 個(gè)?，F(xiàn)選擇西門(mén)子公司生產(chǎn)的 S7 - 200 系列的CPU224 型PLC ，24V 直流10 點(diǎn)輸入。I/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(kāi) 關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 10 個(gè), 輸出點(diǎn)為 7 個(gè)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將 I/O 地址分配如附 錄 III 所示。輸入元件元件號(hào)輸出元件元件號(hào)輔助元件元件號(hào)M1停止按鈕 SB1I0.0線圈 KM1Q0.0定時(shí)器：10s

39、T37M1點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB2I0.1線圈 KM2Q0.1定時(shí)器：10sT38M1正向啟動(dòng)按鈕 SB3I0.2線圈 KM3Q0.2位存儲(chǔ)器M0.1M1反向啟動(dòng)按鈕 SB4I0.3線圈 KM4Q0.3位存儲(chǔ)器M0.2M2停止按鈕 SB5I0.4線圈 KM5Q0.4位存儲(chǔ)器M0.3M2啟動(dòng)按鈕 SB6I0.5線圈 KAQ0.5位存儲(chǔ)器M0.4速度繼電器 KSF觸頭I0.6燈泡Q0.7速度繼電器 KSR觸頭I0.7行程開(kāi)關(guān) SQI1.0轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SAI1.1表 3.2 PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表3.6I/O 接線 圖 根據(jù)PLC I/O 端子的分配，畫(huà)出了 C650 臥式車(chē)床 PLC控制系統(tǒng) I/

40、O 接線圖如圖 3.3 及附錄 VI 所 示。/ 25圖 3.3 I/O 接線圖3.7 電器布置圖 控制柜）及電氣接線圖電器元件布置圖：用來(lái)表明電氣設(shè)備或系統(tǒng)中所有電氣元器件的實(shí)際位置。是 設(shè)備制造、安裝、維護(hù)的必要資料。電器元件布置圖的繪制原則 1）必須遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和繪制電器元件布置圖。 2）相同類(lèi)型的電器元件布置時(shí)，應(yīng)將體積較大和較重的安裝在控制柜或面板的下方。3）發(fā)熱的元器件應(yīng)該安裝在控制柜或面板 的上方或后方，當(dāng)熱繼電器一般安 裝在接觸器的下方，以方便與電動(dòng)機(jī)的接觸器的連接。（4 ）需要經(jīng)常維護(hù)、整定和檢修的電器元件、操作開(kāi)關(guān)、監(jiān)視儀器儀表，其安 裝位置應(yīng)高低適宜，以便工作人員

41、操作。5）強(qiáng)電、弱電應(yīng)分開(kāi)走線，注意屏蔽層的連接，防止干擾的竄入。 6）電器元件的布置應(yīng)考慮安裝間隙，并盡可能作到整齊美觀。 綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和PLC 編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)如附錄 VI 所示。電氣接線圖：按電器元件的布置位置和實(shí)際接線，用規(guī)定的圖形符號(hào)繪制的圖形 稱(chēng)為電氣安裝接線圖。 是電氣裝備和電器元件安裝、配線、維護(hù)和檢修電器故障 的依據(jù)）繪制原則：1）必須遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2）各電器元件的位置、文字符號(hào)必須和電氣原理圖中標(biāo)注的一致，同一電器元件/ 25 的各部件必須畫(huà)在一起，各電器元件的位置必須與實(shí)際安裝位置一致。3）不在同一安裝板或控制柜中的電器元件

42、或信號(hào)的電氣連接一般應(yīng)通過(guò)端子排連 接。4）走向相同、功能相同的多根導(dǎo)線可以用單線或線束表示。畫(huà)連接線時(shí)，應(yīng)標(biāo)明 導(dǎo)線的規(guī)格、型號(hào)、顏色、根數(shù)和穿線管的尺寸。綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和PLC 編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了控制電氣接線圖系統(tǒng)如附錄附錄所示。系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試前我們需要對(duì)線路進(jìn)行檢查，按照接線圖檢查電源線和接地線是否可靠，主 線路和控制線路連接是否正確，絕緣是否良好，各開(kāi)關(guān)是否處于“0”位，插頭和各插接件是否全部插緊；檢查工作臺(tái)等部件的位置是否合適，防止通電時(shí)發(fā)生失誤。 在檢查完各部分正確無(wú)誤后，便可接上設(shè)備的工作電源，開(kāi)始通電調(diào)試了。硬件檢查合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上供電的電源開(kāi)關(guān)，用

43、萬(wàn)用表測(cè)量系統(tǒng)總電源開(kāi)關(guān)進(jìn)線端的電壓，看一 看電壓是否正常，有無(wú)斷相或三相電壓特別不平衡的現(xiàn)象。如果一切正常，便可合 上總電源開(kāi)關(guān) SB1，并用萬(wàn)用表測(cè)量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。有 無(wú)斷相。用萬(wàn)用表測(cè)量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況，并與電 路控制原理圖一一對(duì)照，看是否有無(wú)接錯(cuò)的地方。各部分都正確無(wú)誤的情況下進(jìn)行 軟硬件聯(lián)調(diào)系統(tǒng)綜合調(diào)試將編寫(xiě)好的 PLC 程序進(jìn)行編譯，下載至 PLC，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)運(yùn)行電壓是在 220V，為 了保證安全只好先在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分步模擬，觀察各步的動(dòng)作都正確無(wú)誤后，按照 PLC 控制系統(tǒng)接線圖在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬，輸出部分 接觸器，電動(dòng)機(jī)，快

44、速移動(dòng)刀架） 用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的指示燈代替，并與工藝過(guò)程對(duì)照。在對(duì)照前因?yàn)橥泴?duì) PLC 進(jìn)行復(fù) 位，雖然程序正確當(dāng)沒(méi)達(dá)到控制效果，所以在調(diào)試前應(yīng)先進(jìn)行復(fù)位操作。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬無(wú)誤后，將檢查完畢的硬件連接電路 各電動(dòng)機(jī)連接的電路）與 PLC 連接在一起，并用組態(tài)王監(jiān)控。分別觀察各電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，分步運(yùn)行無(wú)誤 后，將所有的電動(dòng)機(jī)按照 PLC 接線圖連接在一起，分別觀察各個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀 態(tài)，并與工藝過(guò)程比較，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題。此控制程序設(shè)計(jì)能夠滿足控制系統(tǒng)的 要求?？偨Y(jié)本次設(shè)計(jì)采用了可編程控制器代替繼電器對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，可編程控制器組成的控/ 25 制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少

45、了工作量，而且提高了工作效 率。通過(guò)使用改造機(jī)床電氣系統(tǒng)后，是線路更簡(jiǎn)化，維修更方便。同時(shí)， 的高可靠性，輸入輸出部分還有信號(hào)指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而 且還給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到一些問(wèn)題，諸如電氣柜設(shè)計(jì)，設(shè)備、電氣控制柜、操作臺(tái)的 各元件的布置、安裝位置以及安裝方法，需要在電器元件的布置圖上一一標(biāo)明。在 設(shè)計(jì)接線圖時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確、完整、清晰的反映系統(tǒng)中全部電器元件相互間的連接關(guān)系。 電氣接線圖不僅要與原理圖相符，而且注意各電器元件的實(shí)際連接位置與連接要 求。內(nèi)部連接時(shí)，的連接線的布置必須合理、規(guī)范，以及減少，消除線路的 干擾，提高可靠性。 賀亞裊負(fù)

46、責(zé)主電路的及傳統(tǒng)繼電器等部分的圖形設(shè)計(jì)和畫(huà)圖。陳偉負(fù)責(zé) PLC 及 I/O 分配表和梯形圖及電氣接線圖以及排版等。馮廣負(fù)責(zé) CAD基本圖畫(huà)及查閱 CAD的基 礎(chǔ)知識(shí)及控制柜的畫(huà)圖。何欣負(fù)責(zé)主要電氣元件表及指令表及部分排版。總之，大 家相互配合，互相討論，一起查閱資料。最后才基本完成。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專(zhuān)業(yè)課的基本理論和基本技能。讓 我們充分理解 PLC 的作用及控制原理，掌握一般機(jī)床控制的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法用步驟 運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，提高了我們的設(shè)計(jì)能力。還讓我們認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作 的力量。參考文獻(xiàn)呂厚余，鄧力 .工業(yè)電氣控制技術(shù) . 北京：科學(xué)出版社林春方 . 可編程控制器及其應(yīng)用 . 上海：上海交通大學(xué)出版社廖常初.PLC編程及應(yīng)用 （第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社曹輝. 可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用 . 北京：電子工業(yè)出版社賈德勝編 PLC編程及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版齊占