連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：基于PLC的搖臂鉆床控制系統(tǒng)作者：學(xué)號(hào)：院、系：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)電181指導(dǎo)教師：劉旭東副教授；王夢(mèng)偉高級(jí)工程師2021年5月20日第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景和意義隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，職業(yè)分工的細(xì)化，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)自動(dòng)化、質(zhì)量的要求也在不斷提高。由于Z3040型搖臂鉆床較多選用傳統(tǒng)的控制方法，需要以控制多臺(tái)電機(jī)，因此回路極其龐雜。在平時(shí)工業(yè)生產(chǎn)操作過(guò)程中，常常會(huì)遭遇許多電氣系統(tǒng)故障，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)會(huì)帶來(lái)非常明顯的損害。利用PLC可以很好地解決這部分問(wèn)題。PLC是一種可編程邏輯控制器，較之常規(guī)的繼電器控制系統(tǒng)，PLC功能齊全，參數(shù)修改便利，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便靈活，還具有系統(tǒng)可持續(xù)性好、可信賴(lài)、精確度高等特點(diǎn)。本次模擬控制系統(tǒng)采用PLC作為控制器，控制系統(tǒng)采用變頻器、觸摸屏等方式，一方面，提高了控制系統(tǒng)的運(yùn)作穩(wěn)定性，而且提高了系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性。另一方面，該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1960年以后，隨著PLC在海外得到了廣泛地應(yīng)用，從那時(shí)起，世界各國(guó)為這一領(lǐng)域新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)投入了許多資金。我國(guó)的PLC技術(shù)雖然具有很好的推廣和應(yīng)用價(jià)值，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但與國(guó)外已廣泛應(yīng)用PLC技術(shù)的搖臂鉆床相比，我們還存在較大的差距。近年來(lái)，隨著搖臂鉆床產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)搖臂鉆床企業(yè)通過(guò)各種方式加快與國(guó)外企業(yè)的融合，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高競(jìng)爭(zhēng)力，迅速擴(kuò)展國(guó)際市場(chǎng)。目前，我國(guó)企業(yè)的實(shí)力也在不斷增強(qiáng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷出現(xiàn)。同時(shí)，隨著PLC技術(shù)和新工藝的發(fā)展，采用PLC控制的搖臂鉆床系統(tǒng)功能會(huì)更加完善，更加方便、可靠，自動(dòng)化程度更高。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)在模擬Z3040型搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)的硬件上采用了小直流馬達(dá)、按鈕、電阻、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、LED彩燈等組成硬件電路，并對(duì)其進(jìn)行編程，構(gòu)建人機(jī)接口，使硬件和軟件相互連接，并對(duì)PLC進(jìn)行仿真。在PLC編程時(shí)，需要區(qū)分好輸入和輸出，然后確定輸入/輸出端口的數(shù)量，然后根據(jù)控制需求，利用GXWorks2編程軟件，在程序編寫(xiě)結(jié)束后，通過(guò)軟件模擬該程序，驗(yàn)證程序是否正確地執(zhí)行，然后把程序?qū)懭氲絇LC中進(jìn)行硬件的調(diào)試。其次，學(xué)習(xí)如何運(yùn)用觸摸屏，建立人機(jī)接口，掌握PLC和觸摸屏的通訊狀況、可編程控制器與觸摸屏的通訊。由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸面板按鈕的控制，也可以通過(guò)硬件上的按鍵來(lái)進(jìn)行人工操作。1.4設(shè)計(jì)的具體要求搖臂鉆床有四臺(tái)電機(jī)，即主軸電機(jī)、搖臂升降電機(jī)、液壓泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)。（1）有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。（2）主軸電機(jī)M1控制搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給；（3）搖臂升降電機(jī)M2控制搖臂的升降；（4）液壓泵電機(jī)M3控制搖臂的夾緊和松開(kāi)；（5）冷卻泵電機(jī)M4用開(kāi)關(guān)量控制冷卻泵的啟動(dòng)；（6）每臺(tái)電機(jī)都有其狀態(tài)指示燈；（7）主軸電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)速由變頻器控制，分為高速和低速兩種運(yùn)行狀態(tài)；（8）采用觸摸屏，連接PLC構(gòu)建人機(jī)界面，通過(guò)觸摸屏進(jìn)行控制；（9）每個(gè)電動(dòng)機(jī)都有一定的保護(hù)和報(bào)警功能。

第二章可編程控制器（PLC）的簡(jiǎn)介2.1PLC的基本概念可編程控制器被稱(chēng)為PLC。1969年，世界上第一個(gè)PLC問(wèn)世。PLC以其優(yōu)越的性能在問(wèn)世后得到了迅速的發(fā)展。PLC是一種工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其設(shè)計(jì)思想亦源自于傳統(tǒng)的繼電器及開(kāi)關(guān)控制。后來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC不但能夠完成邏輯判斷、定時(shí)計(jì)時(shí)等順序操作，而且還具有一定的實(shí)用價(jià)值。并在這基礎(chǔ)上完成了對(duì)仿真的控制。2.2PLC的功能和特點(diǎn)2.2.1PLC的功能PLC的基本功能有（1）邏輯控制功能PLC最基礎(chǔ)的功能就是邏輯控制。PLC通過(guò)設(shè)定“與”“或”“非”等邏輯，并可依據(jù)外部裝置的自定義邏輯，向現(xiàn)場(chǎng)受控對(duì)象輸出結(jié)果。（2）定時(shí)控制功能PLC具有多種定時(shí)器，具有與時(shí)間繼電器相似的作用。定時(shí)器的設(shè)置可以在程序設(shè)計(jì)或運(yùn)行期間進(jìn)行更改。（3）計(jì)數(shù)控制功能當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，將發(fā)出一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，由PLC來(lái)完成對(duì)特定運(yùn)算數(shù)的計(jì)數(shù)。（4）步進(jìn)控制功能一步工序結(jié)束后，當(dāng)傳送條件達(dá)到時(shí)下一步工序就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行。（5）數(shù)據(jù)處理功能FX系列PLC均具備數(shù)據(jù)處理的能力，能夠完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算、比較、傳輸、轉(zhuǎn)換、編碼、譯碼等工作。（6）模／數(shù)（A／D）、數(shù)／模（D／A）轉(zhuǎn)換功能PLC還具備A／D、D／A轉(zhuǎn)換功能，以滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)的控制需要。（7）監(jiān)控功能通過(guò)編程器和監(jiān)控器，用戶(hù)可以監(jiān)控PLC的工作狀況。（8）通信聯(lián)網(wǎng)功能通過(guò)通訊技術(shù)，能夠使多個(gè)PLC的之間構(gòu)建連接關(guān)系，以及PLC和PC的通訊。（9）斷電記憶功能RAM配有斷電保護(hù)，保證在關(guān)閉后不會(huì)丟失內(nèi)存體中的信息。（10）故障診斷功能PLC能檢測(cè)出部分硬件的狀態(tài)和使用是否合法，如果出現(xiàn)異常，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，并給出故障類(lèi)型，如果是重大故障，就會(huì)自動(dòng)終止。2.2.2PLC的特點(diǎn)PLC的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）編程簡(jiǎn)單、通俗易懂PLC的控制語(yǔ)言種類(lèi)繁多，然而，大多數(shù)PLC程序都是采用一般的梯形圖和簡(jiǎn)單的指令方式。程序指令很少，用戶(hù)無(wú)需學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的電腦知識(shí)，只需要使用特殊的編程軟件，程序就可以很容易地被查閱、編寫(xiě)和修改。（2）靈活性強(qiáng)而PLC控制系統(tǒng)則無(wú)需像繼電器控制系統(tǒng)那樣耗時(shí)和費(fèi)力，在工藝功能發(fā)生變化的情況下，僅需要稍微改變PLC的外部線路，甚至不需要改變。（3）可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)容易受到外部因素的影響而導(dǎo)致其無(wú)法正常工作。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)擁有許多的機(jī)械觸點(diǎn)且容易損壞，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此其可靠性低于PLC。（4）體積小、能耗低PLC控制系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器控制，節(jié)約了許多繼電器，同時(shí)也節(jié)約了所需的空間；在同樣的功能下，PLC的能量消耗只有繼電器的二分之一。（5）接線、調(diào)試周期短通過(guò)改變調(diào)整控制線路的導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)繼電器控制功能的改變，在調(diào)試過(guò)程中比較耗費(fèi)時(shí)間和精力。PLC以軟件取代硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)其控制功能，從而減少了繁瑣的配線工作，縮短了調(diào)試周期。2.3PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC有多種類(lèi)型，但其結(jié)構(gòu)大體相同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分為六個(gè)部分。（1）CPUCPU又叫中央處理器，主要包括運(yùn)算單元和控制器。它是PLC的指揮中心，其主要功能涵蓋邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算和整機(jī)控制，使PLC能有條不紊地完成工作。（2）存儲(chǔ)器我們通常所使用的計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存包括ROM和RAM，而PLC中的內(nèi)存則與之相似的，也是由ROM和RAM組成。若要存儲(chǔ)一個(gè)永久性的系統(tǒng)程序，這就要依靠ROM。ROM中的系統(tǒng)程序，不能被使用者改變或調(diào)用。RAM中的數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以按照所需要的控制要求而讀、寫(xiě)入或改動(dòng)。為了避免在斷電的情況下，存儲(chǔ)的程序及數(shù)據(jù)丟失，RAM需要用到鋰電池來(lái)實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。（3）輸入/輸出接口電路輸入/輸出單元又稱(chēng)為I/O模塊，是PLC與外部裝置之間的連接電路，同時(shí)也是中央處理器的一座橋梁。輸入單元將現(xiàn)場(chǎng)接收到的輸入信號(hào)傳送到PLC中，然后把這些不同電平的信號(hào)（如：開(kāi)關(guān)、按鈕等）通過(guò)輸入單元轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒀PU收到和解析的模擬信號(hào)。輸出裝置將經(jīng)由CPU驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制單元輸出所需的工作信號(hào)，來(lái)帶動(dòng)負(fù)載工作。（4）電源單元相對(duì)于常規(guī)的電力系統(tǒng)，采用開(kāi)關(guān)式的穩(wěn)壓電源通常用于PLC的內(nèi)部供電。PLC也能提供24V的DC或220V的AC電源。（5）輸入/輸出擴(kuò)展端口PLC可以增加I/O端口的輸入/輸出，也可以通過(guò)擴(kuò)展端口與其他功能模塊相結(jié)合，從而提高PLC的性能。（6）外部設(shè)備端口PLC可以通過(guò)外部裝置端口與各種外部裝置相連。有的PLC也可以通過(guò)此端口與其他PLC進(jìn)行通信。2.4PLC的工作原理2.4.1工作方式PLC的工作思路分為運(yùn)行模式和停止模式兩種。PLC的工作模式與PC是不同的，PC完成指令END時(shí)，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC的程序并不是只被執(zhí)行一次，它會(huì)一直被反復(fù)地執(zhí)行，直至進(jìn)入停止模式。2.4.2工作過(guò)程PLC的工作流程分為五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理。在內(nèi)部處理方面，PLC首先對(duì)系統(tǒng)做出格式化，清除內(nèi)部繼電器，重新設(shè)置定時(shí)器，然后進(jìn)行自我評(píng)斷，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在通信服務(wù)方面，PLC主要負(fù)責(zé)與編程器通訊，編寫(xiě)和修改用戶(hù)程序，并對(duì)編程器顯示的內(nèi)容進(jìn)行更新。在輸入處理方面，通過(guò)PLC的掃描讀取方式清除輸入圖像寄存器，在執(zhí)行和輸出過(guò)程中，該輸入圖像寄存器的內(nèi)容一直保持原樣，直至下一次掃描循環(huán)被再次讀出。在程序執(zhí)行方面，PLC由程序內(nèi)存中的命令內(nèi)容，從輸入數(shù)據(jù)寄存器和其它數(shù)據(jù)寄存器中讀取各個(gè)軟單元的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)，并由0級(jí)開(kāi)始執(zhí)行序列操作，然后把結(jié)果寫(xiě)進(jìn)數(shù)據(jù)寄存器。在輸出處理方面，PLC將輸出圖像區(qū)的輸出參數(shù)輸入到輸出鎖存器中，然后由輸出端的輸出鎖存器產(chǎn)生。2.5PLC的發(fā)展前景自從世界上第一臺(tái)PLC出現(xiàn)后，PLC技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。目前，PLC已普遍應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外輕工業(yè)、電網(wǎng)、工程機(jī)械、數(shù)控、交通管理、節(jié)能環(huán)保及科教等領(lǐng)域。我國(guó)是二十世紀(jì)80年代初引進(jìn)、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)PLC的，并逐步推廣到了企業(yè)的各類(lèi)生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)中。目前，中國(guó)已經(jīng)具備制造中、小型PLC的能力。很多知名的國(guó)外廠家都在華投資，這將使我們的PLC技術(shù)在追趕國(guó)際先進(jìn)水平的路上得到了迅速地發(fā)展。在今后，PLC將得到進(jìn)一步的發(fā)展。從技術(shù)角度看，計(jì)算機(jī)技術(shù)將越來(lái)越多地應(yīng)用到PLC的設(shè)計(jì)與制造中，從而使其運(yùn)算速度、存儲(chǔ)能力、智能化程度得到提高。在產(chǎn)品的規(guī)模上，將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大到超小型和超大型。從產(chǎn)品的性能來(lái)看，將會(huì)使其種類(lèi)更加豐富，規(guī)格更加完善。在市場(chǎng)上，由于世界范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，世界范圍內(nèi)的多個(gè)產(chǎn)品都會(huì)被打破，而在全球，能夠壟斷全球市場(chǎng)的只有寥寥幾個(gè)品牌，而且還會(huì)有一些國(guó)際通用的編程語(yǔ)言，這對(duì)于PLC技術(shù)的發(fā)展是十分有利的。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC將會(huì)成為一個(gè)具有廣泛應(yīng)用前景的自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)。

第三章Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)3.1搖臂鉆床的介紹Z3040型搖臂鉆床早期主要是采用繼電器-接觸器的傳統(tǒng)操作模式，其運(yùn)動(dòng)控制比較簡(jiǎn)單。其動(dòng)力源主要由四臺(tái)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，因而其工作狀態(tài)靈活，操作簡(jiǎn)便，在各類(lèi)機(jī)械零件的加工中得到了廣泛的應(yīng)用。Z3040型搖臂鉆床主要由主軸箱、內(nèi)柱、外柱、搖臂升降絲杠、主軸、冷卻裝置、工作臺(tái)、搖臂等構(gòu)成。圖3-1Z3040搖臂鉆床基本結(jié)構(gòu)圖3.2搖臂鉆床的工作原理閉合電源總開(kāi)關(guān)QS，顯示控制線路的供電電壓是正常的。（1）對(duì)主軸電機(jī)的控制。當(dāng)撥動(dòng)主軸電機(jī)的啟停開(kāi)關(guān)時(shí)，線圈KM1通電吸附并即時(shí)鎖定，使其主觸點(diǎn)與主軸電機(jī)的電路連通，這樣就能執(zhí)行和運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電機(jī)。關(guān)掉主軸電機(jī)的啟停開(kāi)關(guān)，阻斷沖擊觸點(diǎn)線圈KM1，并將主軸電機(jī)切斷。指示燈HL1點(diǎn)亮，表明主軸電機(jī)已經(jīng)開(kāi)始工作。如果在運(yùn)行過(guò)程中，主軸電機(jī)發(fā)生過(guò)載，則其動(dòng)斷觸頭就會(huì)斷開(kāi)，斷開(kāi)出點(diǎn)KM1的能量供應(yīng)，從而使主軸電機(jī)停止動(dòng)作。（2）搖臂升降控制。搖臂的提升與下降動(dòng)作，首先要放松搖臂，然后把搖臂抬起或放下，直到搖臂升高或降低到所需的高度，才能夾住搖臂。通過(guò)液壓泵電機(jī)來(lái)釋放或夾持搖臂，通過(guò)啟動(dòng)搖臂升降電機(jī)進(jìn)行搖擺臂的提升運(yùn)動(dòng)。3.3搖臂鉆床的功能（1）搖臂鉆床可用于中、大型金屬部件的車(chē)孔和鉆孔；（2）外圓柱帶動(dòng)搖臂圍繞內(nèi)柱轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）搖臂在外柱上升降；（4）主軸箱沿著搖臂軌道向左或向右運(yùn)動(dòng)；（5）主軸箱：可完成各級(jí)主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。（6）搖臂升降及夾緊：搖桿的提升與下滑是由一個(gè)馬達(dá)和一個(gè)螺帽在柱子上完成驅(qū)動(dòng)。搖臂是由液壓鉆石塊夾持的。當(dāng)搖桿提升或下滑加速結(jié)束時(shí)，通過(guò)裝在液壓缸上的電子開(kāi)關(guān)自動(dòng)地夾持和控制搖桿。（7）主軸箱及立柱夾緊：主軸箱與立柱夾緊采用液壓驅(qū)動(dòng)并用金剛石塊卡緊。3.4搖臂鉆床的主電路圖M1是主軸電機(jī)，M2是搖臂升降電機(jī)，M3是液壓泵電機(jī)，M4是冷卻泵電機(jī)，QS是閘刀開(kāi)關(guān)，F(xiàn)U1~FU4是保險(xiǎn)絲，F(xiàn)R1~FR4是各電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。Z3040型搖臂鉆床主電路圖如圖3-2所示。圖3-2Z3040型搖臂鉆床主電路圖3.5搖臂鉆床的輸入輸出地址分配和接線圖（1）輸入設(shè)備QS是整個(gè)線路的一個(gè)電源總開(kāi)關(guān)。KV是電壓繼電器。按鈕：SB1~SB6依次是系統(tǒng)的啟動(dòng)、中斷按鈕，主軸電機(jī)的執(zhí)行、中止按鈕，搖臂電機(jī)升高按鈕，搖臂電機(jī)下滑按鈕，立柱、主軸箱放松按鈕，立柱、主軸箱卡緊按鈕。限位行程開(kāi)關(guān)：SQ1~SQ4依序是搖臂升高到最高點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)，搖臂下滑到最低點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)，立柱、搖臂、主軸箱卡緊的限位開(kāi)關(guān)，立柱、搖臂、主軸箱放松的限位開(kāi)關(guān)。熱繼電器：FR1~FR4依次是主軸電機(jī)、搖臂升降電機(jī)、液壓泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)的熱繼電器（2）輸出設(shè)備輸出裝置一共有6個(gè)接觸器，KM1~KM6分別是控制主軸電機(jī)、搖臂上升、搖臂下降、搖臂的松開(kāi)、搖臂的夾緊、冷卻泵電機(jī)。變頻器控制主軸電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、高速和低速運(yùn)行。hl1、hl2依序是主軸電機(jī)的運(yùn)行指示燈，主軸電機(jī)高低速指示燈。輸入地址分配如表3-1所示，輸出地址分配表如表3-2所示。表3-1輸入地址分配表名稱(chēng)代號(hào)輸入地址號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入地址號(hào)控制線路電源總開(kāi)關(guān)QSX0搖臂下降下限位行程開(kāi)關(guān)SQ2X12啟動(dòng)/停止按鈕SB1X1立柱、搖臂、主軸箱松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ3X13主軸電機(jī)M1啟動(dòng)/停止按鈕SB2X2立柱、搖臂、主軸箱夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ4X14搖臂上升按鈕SB3X3電壓繼電器KVX15搖臂下降按鈕SB4X4液壓泵電機(jī)M3熱繼電器FR3X16立柱、搖臂、主軸箱松開(kāi)按鈕SB5X5冷卻泵電機(jī)M4熱繼電器FR4X17立柱、搖臂、主軸箱夾緊按鈕SB6X6主軸箱松開(kāi)SB7X20主軸電機(jī)M1熱繼電器FR1X7立柱松開(kāi)SB8X21搖臂升降電機(jī)M2熱繼電器FR2X10立柱、主軸箱夾緊SB9X22搖臂上升上限位行程開(kāi)關(guān)SQ1X11冷卻泵電機(jī)啟動(dòng)/停止按鈕SB10X23表3-2輸出地址分配表名稱(chēng)代號(hào)輸出地址號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出地址號(hào)電壓繼電器KVY0立柱、搖臂、主軸箱松開(kāi)接觸器KM3Y4主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)STFY1立柱、搖臂、主軸箱夾緊接觸器KM4Y5搖臂上升接觸器KM1Y2主軸電機(jī)M1運(yùn)行指示燈HL1Y6搖臂下降接觸器KM2Y3主軸電機(jī)高速/低速運(yùn)行指示燈HL2Y7接線時(shí)，輸入、輸出設(shè)備按照輸入、輸出地址分配表中的輸入、輸出地址號(hào)連接到PLC的輸入、輸出端子上，輸入設(shè)備對(duì)應(yīng)的輸入端子為：QS—X0，SB1—X1，SB2—X2，SB3—X3，SB—X4，SB5—X5，SB6—X6，F(xiàn)R1—X7，F(xiàn)R2—X10，SQ1—X11，SQ2—X12，SQ3—X13，SQ4—X14，KV—X15，F(xiàn)R3—X16，F(xiàn)R4—X17；輸出設(shè)備對(duì)應(yīng)的輸出端子為：KV—Y0，STF—Y1，KM1—Y2，KM2—Y3，KM3—Y4，KM4—Y5，HL1—Y6，HL2—Y7，RH—Y10，RL—Y11，KM5—Y12。PLC接線圖如圖3-3所示。圖3-3PLC接線圖3.6部分元器件的介紹（1）接觸器接觸器的電磁線圈被供電后，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁力，在鐵芯上形成一種磁力，吸引電樞，從而引起電樞的移動(dòng)，常閉觸點(diǎn)切斷，常開(kāi)觸點(diǎn)關(guān)閉，這兩者是聯(lián)系在一起的。當(dāng)電磁鐵松脫時(shí)，電磁場(chǎng)的吸力會(huì)減弱，電樞釋放，觸點(diǎn)恢復(fù)正常：常閉觸點(diǎn)關(guān)閉，常開(kāi)觸點(diǎn)切斷，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。（2）熱繼電器熱繼電器是一種為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)裝置。盡管兩片金屬片的膨脹系數(shù)不同，但是熱量一般都是由電熱元件產(chǎn)生的。當(dāng)發(fā)生一定的變形時(shí)，將會(huì)拉動(dòng)連接桿，切斷控制線路，切斷接觸器的電源，然后，主回路將會(huì)被切斷，從而保護(hù)電機(jī)過(guò)載。它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用于電機(jī)過(guò)載保護(hù)。（3）熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的保護(hù)裝置，也就是我們生活中常用的保險(xiǎn)絲，在低壓配電、電力系統(tǒng)、電力設(shè)備、短路、過(guò)流保護(hù)等領(lǐng)域都用廣泛的應(yīng)用。保險(xiǎn)絲的性能指標(biāo)包括額定電壓、額定電流、極限分?jǐn)嗳萘康?。在電流超過(guò)保險(xiǎn)絲設(shè)置的范圍時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)利用身的熱量將熔融物熔化，從而斷開(kāi)線路。（4）限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)是一種很常見(jiàn)的低電流主令電器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在一般的工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常采用這種開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)械的移動(dòng)，使機(jī)器在特定的位置上，實(shí)現(xiàn)逆向的移動(dòng)，自動(dòng)停轉(zhuǎn)或自動(dòng)回退。電控系統(tǒng)中，最常用的是連續(xù)、定位、位置狀態(tài)的檢測(cè)。3.7搖臂鉆床的梯形圖程序（1）電源指示燈當(dāng)按下電源總開(kāi)關(guān)后，電源指示燈亮；當(dāng)按下啟動(dòng)/停止按鈕時(shí)，電源指示燈熄滅。如圖3-4所示。圖3-4電源指示燈梯形圖（2）主軸電機(jī)閉合電壓繼電器，按下啟動(dòng)/停止按鈕，然后按下主軸電機(jī)啟動(dòng)/停止按鈕，主軸電機(jī)開(kāi)始低速正轉(zhuǎn)運(yùn)行，主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈、主軸電機(jī)高速/低速指示燈點(diǎn)亮；2秒后，主軸電機(jī)速度狀態(tài)由低速轉(zhuǎn)為高速，上述兩個(gè)指示燈依然亮著。當(dāng)斷開(kāi)主軸電機(jī)啟動(dòng)/停止按鈕，主軸電機(jī)停止運(yùn)行。如圖3-5、3-6所示。圖3-5主軸電機(jī)運(yùn)行梯形圖圖3-6主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈梯形圖（3）搖臂升降閉合電壓繼電器，按下啟動(dòng)/停止按鈕，撥動(dòng)立柱、搖臂、主軸箱松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)，使其閉合，接著按下?lián)u臂上升按鈕，搖臂上升電機(jī)啟動(dòng)并開(kāi)始運(yùn)行。搖臂下降的過(guò)程同理。這里需要注意，搖臂上升與搖臂下降不能同時(shí)進(jìn)行。如圖3-7所示。圖3-7搖臂升降運(yùn)行梯形圖（4）冷卻泵電機(jī)閉合電壓繼電器，按下啟動(dòng)/停止按鈕，，然后按下冷卻泵啟動(dòng)/停止按鈕，冷卻泵電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。如圖3-8所示。圖3-8冷卻泵電機(jī)運(yùn)行梯形圖

第四章?lián)u臂鉆床的模擬控制系統(tǒng)4.1模擬控制系統(tǒng)的組成搖臂鉆床的PLC模擬控制系統(tǒng)電機(jī)的主要部件是主軸、搖臂和冷卻泵，它們分別控制電機(jī)的運(yùn)行。模擬系統(tǒng)采用了4個(gè)限位行程開(kāi)關(guān)，這幾個(gè)行程開(kāi)關(guān)用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)模擬。手動(dòng)/自動(dòng)模式切換、自動(dòng)啟動(dòng)/停止以及熱繼電器也是用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)模擬。主軸電機(jī)需要連接變頻器，所以需要使用實(shí)驗(yàn)室的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，而冷卻泵電機(jī)用LED燈替代，其他電機(jī)均用小馬達(dá)。手動(dòng)操作方式下，按鈕都是用立式微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬的。此外，還使用了LED作為顯示各個(gè)狀態(tài)的指示燈。4.2模擬控制系統(tǒng)的控制功能搖臂鉆床共有四臺(tái)電機(jī)，即主軸電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)。（1）有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。（2）主軸電機(jī)M1控制搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給；（3）搖臂升降電機(jī)M2控制搖臂的升降；（4）液壓泵電機(jī)M3控制搖臂的夾緊和松開(kāi)；（5）冷卻泵電機(jī)M4用開(kāi)關(guān)量控制冷卻泵的啟動(dòng)；（6）每臺(tái)電機(jī)都有其狀態(tài)指示燈；（7）主軸電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)速由變頻器控制，分為高速和低速兩種運(yùn)行狀態(tài)；（8）采用觸摸屏，連接PLC構(gòu)建人機(jī)界面，通過(guò)觸摸屏進(jìn)行控制；（9）每個(gè)電動(dòng)機(jī)都有一定的保護(hù)和報(bào)警功能。4.3模擬控制系統(tǒng)的流程圖模擬系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)模式。如圖4-1所示。（1）自動(dòng)控制模式把手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到自動(dòng)模式。撥動(dòng)自動(dòng)啟停開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)操作指示燈亮起。在冷卻泵電機(jī)指示燈亮起的狀態(tài)下，2秒后，主軸電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，先低速運(yùn)行，主軸電機(jī)指示燈、低速指示燈亮；5秒后，主軸電機(jī)切換到高速運(yùn)行，，低速指示燈滅，高速指示燈亮，主軸電機(jī)指示燈依然亮著；再過(guò)5秒，主軸電機(jī)停止運(yùn)行，主軸電機(jī)指示燈滅，搖臂松開(kāi)電機(jī)運(yùn)行，搖臂松開(kāi)指示燈亮；過(guò)了5秒，搖臂松開(kāi)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，指示燈熄滅，搖臂上升電機(jī)開(kāi)始工作，搖臂上升運(yùn)行指示燈亮；5秒后，搖臂上升電機(jī)停止運(yùn)行，搖臂上升指示燈滅，搖臂下降電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，搖臂下降指示燈亮；再過(guò)5秒，搖臂下降電機(jī)中斷且指示燈滅，搖臂夾緊電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)并運(yùn)行，搖臂夾緊指示燈亮。3秒后，搖臂夾緊電機(jī)停止運(yùn)行且指示燈滅，冷卻泵電機(jī)指示燈滅，系統(tǒng)的自動(dòng)控制完成。圖4-1模擬系統(tǒng)控制流程圖（2）手動(dòng)控制模式把手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到手動(dòng)控制模式。主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)有對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)、停止按鈕，搖臂的上升、下降、松開(kāi)、夾緊也有相對(duì)應(yīng)的按鈕來(lái)啟動(dòng)，立柱、主軸箱的夾緊與松開(kāi)也有對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)按鈕。4.4模擬控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.4.1元器件清單根據(jù)設(shè)計(jì)需要，所需的元器件材料清單如表4-1所示。表4-1元器件材料清單元件名稱(chēng)規(guī)格萬(wàn)用板13*25cm按鈕6*6*5H立式微動(dòng)開(kāi)關(guān)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)6腳撥動(dòng)柄長(zhǎng)2.0MM電池盒5號(hào)4槽電池盒2位接線端子KF301-5.0mm-2P3位接線端子KF301-5.0mm-3P導(dǎo)線導(dǎo)線小直流電機(jī)玩具小馬達(dá)220Ω電阻220Ω色環(huán)電阻發(fā)光二極管φ5mmLED5號(hào)電池5號(hào)電池PLC三菱FX2N-64MR變頻器三菱FR740觸摸屏西門(mén)子smart700三相電機(jī)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)4.4.2輸入輸出地址分配及接線圖（1）輸入裝置按鈕：主軸電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，主軸電機(jī)的終止按鈕，搖臂上升電機(jī)的執(zhí)行按鈕，搖臂下降電機(jī)的執(zhí)行按鈕，搖臂放松按鈕，搖臂卡緊按鈕，冷卻泵電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，冷卻泵電機(jī)的終止按鈕，主軸箱放松按鈕，立柱放松按鈕，立柱、主軸箱卡緊按鈕依次是SB1~SB11。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)：SQ1是手動(dòng)、自動(dòng)模式的切換，SQ11是電壓繼電器，SQ3~SQ6依次是主軸電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)、搖臂升降電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)、液壓泵電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)、冷卻泵電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)，SQ7~SQ10依序是搖臂升高到最高點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)，搖臂下滑到最低點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)，立柱、搖臂、主軸箱卡緊的限位開(kāi)關(guān)，立柱、搖臂、主軸箱放松的限位開(kāi)關(guān)。這些均用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)替代。（3）輸出裝置輸出裝置共有六個(gè)電機(jī)，包括主軸電機(jī)、搖臂上升電機(jī)、搖臂下降電機(jī)、搖臂松開(kāi)電機(jī)、搖臂夾緊電機(jī)、冷卻泵電機(jī)。其中，冷卻泵電機(jī)更換為L(zhǎng)ED。變頻器控制主軸電動(dòng)機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)、高速和低速操作。由于主軸電機(jī)需要使用變頻器，主軸電機(jī)使用的是實(shí)驗(yàn)室中的三相鼠籠異步電機(jī)。HL1是手動(dòng)/自動(dòng)切換指示燈，HL2是主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈，搖臂的上升與下降指示燈分別用HL3、HL4表示，搖臂的松開(kāi)與夾緊指示燈分別用HL5、HL6表示，HL7是冷卻泵運(yùn)行指示燈，HL8是主軸箱松開(kāi)指示燈，HL9是立柱松開(kāi)指示燈，HL10是立柱、主軸箱夾緊指示燈，HL11、HL12分別是主軸電機(jī)高速、低速運(yùn)行指示燈。PLC的輸入地址分配表如表4-2所示，輸出地址分配表如表4-3所示。表4-2輸入地址分配表名稱(chēng)代號(hào)輸入地址號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入地址號(hào)手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)SQ1X0立柱松開(kāi)按鈕SB10X13自動(dòng)啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)SQ2X1立柱、主軸箱夾緊按鈕SB11X14主軸電機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB1X2主軸電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)SQ3X15主軸電機(jī)M1停止按鈕SB2X3搖臂升降電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)SQ4X16搖臂上升按鈕SB3X4液壓泵電機(jī)開(kāi)關(guān)SQ5X17搖臂下降按鈕SB4X5冷卻泵電機(jī)過(guò)載開(kāi)關(guān)SQ6X20搖臂松開(kāi)按鈕SB5X6搖臂上升上限位開(kāi)關(guān)SQ7X21搖臂夾緊按鈕SB6X7搖臂下降下限位開(kāi)關(guān)SQ8X22冷卻泵電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB7X10立柱、搖臂、主軸箱松開(kāi)限位開(kāi)關(guān)SQ9X23冷卻泵電機(jī)停止按鈕SB8X11立柱、搖臂、主軸箱夾緊限位開(kāi)關(guān)SQ10X24主軸箱松開(kāi)按鈕SB9X12電壓繼電器開(kāi)關(guān)SQ11X25表4-3輸出地址分配表名稱(chēng)代號(hào)輸出地址號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出地址號(hào)手動(dòng)/自動(dòng)切換指示燈HL1Y0搖臂下降運(yùn)行指示燈HL4Y12搖臂上升電機(jī)M1Y1搖臂松開(kāi)運(yùn)行指示燈HL5Y13搖臂下降電機(jī)M2Y2搖臂夾緊運(yùn)行指示燈HL6Y14搖臂松開(kāi)電機(jī)M3Y3冷卻泵電機(jī)指示燈HL7Y15搖臂夾緊電機(jī)M4Y4主軸箱松開(kāi)指示燈HL8Y16主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)STFY5立柱松開(kāi)電指示燈HL9Y17主軸電機(jī)變頻高速RHY6立柱、主軸箱夾緊指示燈HL10Y20主軸電機(jī)變頻低速RLY7主軸電機(jī)高速運(yùn)行指示燈HL11Y21主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈HL2Y10主軸電機(jī)低速運(yùn)行指示燈HL12Y22搖臂上升運(yùn)行指示燈HL3Y11

模擬控制系統(tǒng)的PLC接線圖如圖4-2所示。圖4-2模擬控制系統(tǒng)PLC接線圖4.4.3元器件介紹（1）按鈕本次仿真系統(tǒng)采用垂直微型開(kāi)關(guān)，在使用過(guò)程中，按壓不放，內(nèi)部為導(dǎo)通狀態(tài)；松開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)由導(dǎo)通變?yōu)閿嚅_(kāi)，通過(guò)對(duì)金屬?gòu)椘淖饔昧?，使其打開(kāi)。主軸電機(jī)的啟動(dòng)和終止，搖臂的提升、下滑、放松、卡緊，冷卻泵電機(jī)的啟動(dòng)和中斷，立柱放松，主軸箱放松，立柱、主軸箱卡緊，這些都選用按鈕，只需要按下即可實(shí)現(xiàn)其分別的功能。（2）撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)是利用開(kāi)關(guān)手柄的上下擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)合，從而使電路發(fā)生轉(zhuǎn)換，其特點(diǎn)是動(dòng)作靈活、性能穩(wěn)定可信賴(lài)。手動(dòng)/自動(dòng)切換、自動(dòng)啟停，主軸電機(jī)過(guò)載保護(hù)、搖臂升降過(guò)載、搖臂松開(kāi)夾緊熱繼電器、冷卻泵電機(jī)過(guò)載，搖臂提升、下滑限位行程開(kāi)關(guān)，立柱、搖臂、主軸箱的放松與卡緊限位行程開(kāi)關(guān)，這些均用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)分別的功能。（3）LED我們常見(jiàn)的LED也就是發(fā)光二極管，是半導(dǎo)體電子元件的一種。具有可持續(xù)性好、耐壓強(qiáng)度高和防止抖動(dòng)等特點(diǎn)。主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈、主軸電機(jī)低速運(yùn)行指示燈、主軸電機(jī)高速運(yùn)行指示燈、搖臂提升電機(jī)指示燈、搖臂下降電機(jī)指示燈、搖臂松開(kāi)電機(jī)指示燈、搖臂夾緊電機(jī)指示燈、冷卻泵電機(jī)運(yùn)行指示燈、立柱放松指示燈、主軸箱放松指示燈、立柱、主軸箱卡緊指示燈均采用LED來(lái)進(jìn)行顯示，為了避免過(guò)高的電流而燒毀LED，必須串聯(lián)一個(gè)220歐姆的電阻。4.4.4變頻器的介紹（1）三菱FR-D740變頻器型號(hào)變頻器是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗姍C(jī)調(diào)速方法，廣泛用于紡織、機(jī)械、自動(dòng)化生產(chǎn)流水線等領(lǐng)域。本次搖臂鉆床模擬控制系統(tǒng)是使用三菱的FR-D740變頻器。FR-D700系列變頻器是一種采用磁通向量的調(diào)速方式。在1赫茲的情況下，扭矩可以增加到150％，從而擴(kuò)大了浮動(dòng)輥的控制和三角波的作用?？梢酝ㄟ^(guò)控制MC接觸器來(lái)斷開(kāi)輸入功率，或者是直接切斷變頻器中組件的驅(qū)動(dòng)電路，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急停止功能。（2）變頻器的調(diào)速方式變頻調(diào)速器是一種通過(guò)調(diào)節(jié)三相電壓的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制裝置。變頻調(diào)速器需要用到380V電壓，并采用星型接法方式與電動(dòng)機(jī)相連。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n與AC電源頻率f、電機(jī)磁極數(shù)量p之間的關(guān)系是:n=60f/p。（3）變頻器的設(shè)置參數(shù)變頻器的參數(shù)功能如表4-4所示。表4-4變頻器參數(shù)功能表變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說(shuō)明P112050上限頻率（50Hz）P200下限頻率（0Hz）P45040高速頻率P53030中速頻率P61015低速頻率P755加速時(shí)間（5s）P855減速時(shí)間（5s）P901.2電子過(guò)電流保護(hù)（1.20A）P16099990擴(kuò)張功能顯示選擇P7902操作模式選擇P79中的“0”是指pu模式，即內(nèi)部模式；“2”是指EXT模式，即外部模式。變頻器在內(nèi)部模式下才能進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。設(shè)置參數(shù)前首先把P79調(diào)為“0”，即內(nèi)部模式，然后將變頻器中的參數(shù)進(jìn)行復(fù)位，即把ALLC調(diào)為“1”，接著按照變頻器參數(shù)功能表的設(shè)定值進(jìn)行設(shè)置。4.5模擬控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.5.1梯形圖程序程序分為自動(dòng)控制程序和手動(dòng)程序，如圖4-3~4-22所示。（一）自動(dòng)控制模式（1）撥動(dòng)自動(dòng)啟停開(kāi)關(guān)，自動(dòng)運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮并自鎖，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制模式。圖4-3自動(dòng)控制程序圖（2）自動(dòng)啟停開(kāi)關(guān)上升沿觸發(fā)Y015，冷卻泵電機(jī)指示燈亮起并形成自鎖。圖4-4自動(dòng)控制程序圖（3）在冷卻泵電機(jī)指示燈亮的情況下，輔助繼電器M0通電并形成自鎖，T0定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，進(jìn)入主軸電機(jī)啟動(dòng)前的等待。圖4-5自動(dòng)控制程序圖（4）2秒后，T0結(jié)束計(jì)時(shí)，輔助繼電器M1通電自鎖，主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行，主軸電機(jī)運(yùn)行指示燈Y010、低速指示燈Y022亮，T1定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。M1控制的是主軸電機(jī)的低速運(yùn)行。圖4-6自動(dòng)控制程序圖（5）5秒后，T1結(jié)束計(jì)時(shí)，T1閉合，輔助繼電器M1斷開(kāi)，輔助繼電器M2閉合并自鎖，主軸電機(jī)切換至高速運(yùn)行，高速指示燈Y021亮，主軸電機(jī)指示燈依然亮著，T2定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。M2控制的是主軸電機(jī)高速運(yùn)行圖4-7自動(dòng)控制程序圖（6）5秒后，T2結(jié)束計(jì)時(shí)，T2閉合，輔助繼電器M2斷開(kāi)，主軸電機(jī)停止運(yùn)行，輔助繼電器M3閉合并自動(dòng)鎖定，搖臂松開(kāi)電機(jī)啟動(dòng)，搖臂松開(kāi)指示燈亮，T3定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。M3控制的是搖臂松開(kāi)電機(jī)運(yùn)行。圖4-8自動(dòng)控制程序圖（7）5秒后，T3計(jì)時(shí)結(jié)束，輔助繼電器M4通電并形成自鎖，搖臂上升電機(jī)啟動(dòng)，搖臂上升指示燈亮，T4定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。M4控制的是搖臂上升電機(jī)運(yùn)行。圖4-9自動(dòng)控制程序圖（8）5秒后，T4計(jì)時(shí)結(jié)束，輔助繼電器M5通電自鎖，搖臂下降電機(jī)啟動(dòng)，搖臂下降指示燈亮，T5定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。M5控制的是搖臂下降電機(jī)的運(yùn)行。圖4-10自動(dòng)控制程序圖（9）5秒后，T5計(jì)時(shí)結(jié)束，輔助繼電器M6通電并自鎖，搖臂夾緊電機(jī)啟動(dòng)，搖臂夾緊指示燈亮，T6定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。3秒后，T6計(jì)時(shí)結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行停止。M6控制的是搖臂夾緊電機(jī)的運(yùn)行。圖4-11自動(dòng)控制程序圖（二）手動(dòng)控制模式（1）當(dāng)按下主軸電機(jī)啟動(dòng)按鈕后，主軸電機(jī)變頻正轉(zhuǎn)；按下主軸電機(jī)停止按鈕或當(dāng)主軸電機(jī)過(guò)載時(shí)，主軸電機(jī)停止運(yùn)行。圖4-12手動(dòng)控制程序圖（2）當(dāng)按下?lián)u臂上升按鈕后，搖臂上升電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行；按下?lián)u臂下降按鈕、電機(jī)過(guò)載時(shí)，或者是搖臂上升到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，搖臂上升電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)為搖臂下降時(shí)，搖臂上升電機(jī)也會(huì)停止運(yùn)行。圖4-13手動(dòng)控制程序圖（3）當(dāng)按下?lián)u臂下降按鈕后，搖臂下降電機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)；按下?lián)u臂上升按鈕、電機(jī)過(guò)載時(shí)，或者是搖臂下降到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，搖臂上升電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)為搖臂上升時(shí)，搖臂下降電機(jī)也會(huì)停止運(yùn)行。也就是說(shuō)，搖臂上升電機(jī)與搖臂下降電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行。圖4-14手動(dòng)控制程序圖（4）當(dāng)按下?lián)u臂松開(kāi)按鈕后，搖臂松開(kāi)電機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行，按下?lián)u臂夾緊按鈕或液壓泵電機(jī)過(guò)載時(shí)，或者是搖臂松開(kāi)到達(dá)最大時(shí)，搖臂松開(kāi)電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)為夾緊時(shí)，搖臂松開(kāi)電機(jī)也停止運(yùn)行。圖4-15手動(dòng)控制程序圖（5）當(dāng)按下?lián)u臂夾緊按鈕后，搖臂夾緊電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，按下?lián)u臂松開(kāi)按鈕或液壓泵電機(jī)過(guò)載時(shí)，或者是搖臂夾緊到達(dá)最小時(shí)，搖臂夾緊電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)為松開(kāi)時(shí)，搖臂夾緊電機(jī)停止。換而言之，搖臂松開(kāi)電機(jī)與搖臂夾緊電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行。圖4-16手動(dòng)控制程序圖（6）按了主軸箱松開(kāi)按鈕時(shí)，主軸箱松開(kāi)指示燈亮起；按下立柱、主軸箱夾緊按鈕或主軸箱松開(kāi)到達(dá)最大時(shí)，主軸箱、立柱松開(kāi)指示燈滅。立柱松開(kāi)同理。主軸箱松開(kāi)指示燈與立柱松開(kāi)指示燈可以同時(shí)亮。但上述兩個(gè)燈不能與夾緊指示燈同時(shí)點(diǎn)亮。圖4-17手動(dòng)控制程序圖（7）當(dāng)按下立柱、主軸箱夾緊按鈕后，立柱、主軸箱夾緊指示燈亮，按下立柱松開(kāi)按鈕、主軸箱松開(kāi)按鈕，或者到立柱、主軸箱夾緊最小值時(shí)，立柱、主軸箱夾緊指示燈滅。立柱、主軸箱的夾緊指示燈與松開(kāi)指示燈不能同時(shí)亮。圖4-18手動(dòng)控制程序圖其他LED的控制無(wú)論是主軸電機(jī)還是搖臂升降電機(jī)，當(dāng)有電機(jī)運(yùn)行時(shí)都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的指示燈亮起。如圖4-20~4-23所示。圖4-19LED程序圖圖4-20LED程序圖圖4-21LED程序圖圖4-22LED程序圖4.5.2觸摸屏的介紹（1）西門(mén)子Smart700介紹THPSSM-1系統(tǒng)使用了西門(mén)子的SMART觸摸屏，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話(huà)。人機(jī)接口是一種具有多種功能的顯示屏幕，能夠在任何時(shí)候根據(jù)文本、按鈕等的隨意組合而更改信息。如圖4-23所示。圖4-23觸摸屏（2）觸摸屏程序設(shè)計(jì)1）使用WinCCflexibleSMARTV3軟件用于對(duì)觸摸屏的編程，打開(kāi)軟件后，首先創(chuàng)建一個(gè)空的項(xiàng)目，由于實(shí)驗(yàn)室中使用的是smart700觸摸屏，所以在選型號(hào)時(shí)一定要選擇Smart700。如果選擇其他型號(hào)則無(wú)法正常使用。如圖4-24所示。圖4-24觸摸屏項(xiàng)目面板2）完成了項(xiàng)目創(chuàng)建后的主頁(yè)面，如圖4-25所示。圖4-25觸摸屏主頁(yè)面3）雙擊通訊菜單中的連接，在通訊驅(qū)動(dòng)程序中我們要選擇MitsubishiFX，因?yàn)槲覀兪褂玫腜LC是三菱系列產(chǎn)品，如果選擇其他類(lèi)型，將會(huì)造成觸摸屏與PLC之間連接不上。我們還可以根據(jù)自己的需要改變名稱(chēng)。如圖4-26所示。圖4-26觸摸屏連接頁(yè)面4）設(shè)置變量。根據(jù)設(shè)計(jì)需求和變量名進(jìn)行設(shè)置，并檢查多遍地址，避免在演示時(shí)，當(dāng)輸入量發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的輸出量不能響應(yīng)，導(dǎo)致工作效率下降。如圖4-27所示。圖4-27觸摸屏變量參數(shù)5）在我們建立好畫(huà)面后，我們就可以在屏幕上設(shè)置按鈕和圖像的變量。另外，還需要設(shè)定參數(shù)，比如設(shè)定按鈕按下和釋放時(shí)的參數(shù)——setbit和resetbit函數(shù)，否則在展示的過(guò)程中也不會(huì)有任何的反饋，再將輸出量設(shè)置成0和1狀態(tài)時(shí)的顏色變換，這樣可以更好的觀察。如圖4-28所示。圖4-28觸摸屏設(shè)計(jì)界面6）在設(shè)置完畢后，我們將使用連接線從計(jì)算機(jī)下載到觸摸屏上。這里需要注意連接線要對(duì)好針孔連接好，不然就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法下載的現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)我們?cè)谌f(wàn)用板上按下物理按鍵的時(shí)候，除了萬(wàn)用板上的輸出量外，觸摸屏上的圓形指示燈也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，從而實(shí)現(xiàn)同步。如圖4-29所示。圖4-29觸摸屏下載完成

第五章控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1硬件調(diào)試采購(gòu)的元器件，在使用前必須經(jīng)過(guò)檢測(cè)，以確保其能正常工作。例如，采用萬(wàn)用表測(cè)量選用的220Ω電阻。按鈕的測(cè)試也可以使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，按下按鈕后會(huì)有對(duì)角導(dǎo)通，利用萬(wàn)用表上的導(dǎo)通檔放到對(duì)角上，當(dāng)萬(wàn)用表發(fā)出聲音時(shí)表明按鈕是可以正常使用的。與此同時(shí)，萬(wàn)用表還能測(cè)量LED的情況，用紅色表筆放到LED的正極上，黑色表筆擋在LED的負(fù)極上，這里也是用到萬(wàn)用表的導(dǎo)通檔，當(dāng)LED亮?xí)r，證明LED是好的。在進(jìn)行焊接時(shí)，務(wù)必不要把LED的正、負(fù)電極焊反，以免影響最終的顯示效果。焊接完畢后，用萬(wàn)用表的導(dǎo)通檔測(cè)量線路是否連通，若萬(wàn)用表沒(méi)有發(fā)出聲音，就是線路不通，出現(xiàn)這種情況可能是在焊接過(guò)程中出現(xiàn)了虛焊或者漏焊。確保硬件線路沒(méi)有問(wèn)題后，把硬件與PLC相連并將梯形圖編程寫(xiě)入PLC中，經(jīng)過(guò)按下按鈕和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，可以在PLC的面板上看見(jiàn)輸入和輸出的紅色指示燈，對(duì)比梯形圖程序，看輸入和輸出是否符合程序。如果是正確的，表示這個(gè)連接沒(méi)有任何問(wèn)題。如果部分指示燈沒(méi)有顯示，說(shuō)明線路有問(wèn)題，需要檢查線路。若完全沒(méi)有顯示，說(shuō)明COM端沒(méi)有被連接，或者是PLC沒(méi)有通電。5.2程序調(diào)試前期使用的是GXWorks2編程軟件，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的PLC編程軟件是GXDeveloper，版本比較低，無(wú)法使用GXWorks2中的程序，所以在寫(xiě)完程序后，需要將格式轉(zhuǎn)化成GXDeveloper文件，再用U盤(pán)將其復(fù)制到調(diào)試時(shí)用到的計(jì)算機(jī)上，然后通過(guò)GXDeveloper編程軟件寫(xiě)入到PLC中。在寫(xiě)入之前，必須把PLC的開(kāi)關(guān)調(diào)至STOP；把程序?qū)懭隤LC后，再將PLC調(diào)至RUN。當(dāng)然，我們可以通過(guò)軟件的監(jiān)視模式來(lái)檢查程序是否存在問(wèn)題，有沒(méi)有按照自己的設(shè)定進(jìn)行操作。若我們需要對(duì)程序進(jìn)行修改，在修改后也要重新把程序?qū)懭氲絇LC中，步驟與上述的相同。5.3整體調(diào)試當(dāng)系統(tǒng)的軟件和硬件都調(diào)試好后，就可以把軟硬件結(jié)合起來(lái)進(jìn)行調(diào)試了。先把硬件與PLC連接好，接好線后要時(shí)刻注意線路有沒(méi)有斷開(kāi)，否則無(wú)法達(dá)到想要的效果。接著把程序用編程軟件寫(xiě)入到PLC中，然后按照變頻器參數(shù)表設(shè)定好變頻器的參數(shù)，設(shè)好參數(shù)后要把變頻器轉(zhuǎn)為EXT模式，否則電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。最后，打開(kāi)觸摸屏，點(diǎn)擊“Transfer”，通過(guò)計(jì)算機(jī)把設(shè)計(jì)的觸摸屏畫(huà)面導(dǎo)入到觸摸屏面板上。首先，測(cè)試按鈕和開(kāi)關(guān)，調(diào)整其狀態(tài)，再觀察萬(wàn)用板上的LED燈和小直流馬達(dá)是否符合設(shè)計(jì)的要求。在確定了按鈕沒(méi)問(wèn)題后，接著對(duì)觸摸屏上的按鈕進(jìn)行測(cè)試，這里需要注意，觸摸屏上的開(kāi)關(guān)是點(diǎn)擊后是沒(méi)有反應(yīng)的，只能通過(guò)硬件上的開(kāi)關(guān)來(lái)控制。通過(guò)多次反復(fù)的調(diào)試，使其達(dá)到自己預(yù)期的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)控制功能。圖5-1整體調(diào)試圖5.4設(shè)計(jì)小結(jié)從選題開(kāi)始，到最終完成設(shè)計(jì)，需要幾個(gè)月的時(shí)間，在這段時(shí)間里，在老師和同學(xué)們的幫助下，我順利地完成設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱互聯(lián)網(wǎng)、圖書(shū)館和老師提供給我的資料，與同學(xué)進(jìn)行交流，并及時(shí)咨詢(xún)老師。在逐步解決問(wèn)題的同時(shí)，我也在不斷地學(xué)習(xí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)