項目八PLC的工程應(yīng)用實例【項目導(dǎo)讀】PLC技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)備改造和自動生產(chǎn)線上的應(yīng)用十分廣泛。本項目以C650臥式車床PLC控制和氣動機械手的自動運行控制任務(wù)為例，介紹PLC控制系統(tǒng)在大型工控任務(wù)以及復(fù)雜工作方式中的應(yīng)用，以拓寬讀者視野。【學(xué)習(xí)目標】了解PLC技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)備改造中的應(yīng)用。了解PLC技術(shù)在自動生產(chǎn)線和多種工作方式中的應(yīng)用。【素質(zhì)目標】培養(yǎng)辯證思維和大局觀。培養(yǎng)團隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)新知識、新技能的主動性和意識。培養(yǎng)工程意識（如安全生產(chǎn)意識、質(zhì)量意識、經(jīng)濟意識和環(huán)保意識等）。培養(yǎng)通過網(wǎng)絡(luò)搜集資料、獲取相關(guān)知識和信息的能力。培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神。【思維導(dǎo)圖】目錄01C650臥式車床PLC控制02氣動機械手的自動運行控制C650臥式車床PLC控制任務(wù)一任務(wù)分析C650臥式車床的電氣控制要求如下：（1）主運動和刀架的進給運動均由主電動機M1驅(qū)動，要求能正反轉(zhuǎn)。由于加工工件轉(zhuǎn)動慣量較大，為實現(xiàn)主軸快速停轉(zhuǎn)，主電動機M1采用反接制動。為便于進行車削加工前的對刀操作，要求主軸拖動工件做點動調(diào)整，所以要求主電動機M1能實現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點動控制。（2）由于溜板箱連續(xù)移動時短時工作，快移電動機M3只要求單向點動，短時運轉(zhuǎn)?？煲齐妱訖CM3應(yīng)能實現(xiàn)點動控制，為限制主電路中電流要串聯(lián)電阻。（3）各電動機有短路保護，電動機M1、M2有過載保護。相關(guān)知識—C650臥式車床的電力驅(qū)動形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇C650臥式車床的電力拖動形式01（1）主軸的旋轉(zhuǎn)運動：由主電動機驅(qū)動，功率為30kW。（2）刀架的進給運動：由主電動機M1驅(qū)動，并使用走刀箱調(diào)節(jié)加工時的縱向和橫向走刀量。（3）刀架的快移運動：由一臺單獨的快移電動機M3驅(qū)動，其功率為2.2kW。（4）冷卻系統(tǒng)：冷卻泵電動機M2單向運行。相關(guān)知識—C650臥式車床的電力驅(qū)動形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇C650臥式車床的電力拖動形式01（1）主軸的旋轉(zhuǎn)運動C650臥式車床的主運動是工件的旋轉(zhuǎn)運動，由主電動機驅(qū)動，功率為30kW。主電動機M1通過接觸器KM1、KM2、KM3控制，用于電動機正反轉(zhuǎn)、點動及制動。熱繼電器FR1用于主電動機M1的過載保護。KM1和KM3主觸點閉合時，電動機正轉(zhuǎn)；KM2和KM3主觸點閉合時，電動機反轉(zhuǎn)；KM3主觸點斷開、KM1主觸點閉合時，電阻R接入電路中起限流作用，實現(xiàn)電動機的低速點動調(diào)整。為提高工作效率，主電動機采用反接制動。與主電動機同軸連接的速度繼電器KS檢測電動機轉(zhuǎn)子的速度信號，電動機正轉(zhuǎn)時，速度繼電器KS的常開觸點閉合；當制動轉(zhuǎn)速接近0時，速度繼電器KS的常開觸點斷開，切斷三相電源，主電動機停轉(zhuǎn)。電動機反轉(zhuǎn)時亦然。制動時電阻R接入電路中起限流作用。相關(guān)知識—C650臥式車床的電力驅(qū)動形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇C650臥式車床的電力拖動形式01（2）刀架的進給運動溜板箱帶著刀架進行的直線運動稱為進給運動。刀架的進給運動也由主電動機M1驅(qū)動，并使用走刀箱調(diào)節(jié)加工時的縱向和橫向走刀量。（3）刀架的快移運動為提高工作效率，刀架的快速移動由一臺單獨的快移電動機M3驅(qū)動，其功率為2.2kW。溜板箱快移電動機M3由接觸器KM5控制，因M3為點動短時運轉(zhuǎn)，故不設(shè)置熱繼電器。（4）冷卻系統(tǒng)冷卻泵電動機M2通過接觸器KM4實現(xiàn)單向運行，F(xiàn)R2為M2的過載保護熱繼電器。冷卻泵電動機M2供給刀具切削時需要的冷卻液。相關(guān)知識—C650臥式車床的電力驅(qū)動形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇02根據(jù)控制要求，本控制系統(tǒng)包括主電動機M1的正、反轉(zhuǎn)控制、點動調(diào)整控制和反接制動控制，快移電動機M3的單向點動控制及冷卻泵電動機M2的單向運行控制。本方案保留原主電路結(jié)構(gòu)，采用PLC對傳統(tǒng)繼電器-接觸器的控制電路進行改造。首先根據(jù)設(shè)計要求、I/O點數(shù)以及所需繼電器數(shù)目來選擇PLC的型號。根據(jù)C650臥式車床的控制要求，該車床的輸入信號為11個點，輸出信號為6個點，考慮到控制規(guī)模、特點和用戶在使用過程中增加新的功能、進行擴展等要求，本方案選擇適用于小系統(tǒng)的西門子S7-200SMART系列PLCSR30型作為PLC控制系統(tǒng)的基本單元。任務(wù)實施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實施設(shè)計PLC控制程序02按照I/O接線圖接好電源線、通信線及信號線，輸入程序進行調(diào)試，直至滿足要求。程序調(diào)試03氣動機械手的自動運行控制任務(wù)二任務(wù)分析某氣動機械手將工件從點A搬運到點B，機械手工作流程如下：原點→下降→夾緊→上升→右行→下降→松開→上升→左行→原點夾持裝置不帶限位開關(guān)，它是通過一定的延時（這里需要2s）來完成其夾持動作的。機械手除在最上面、最左邊，且除控制機械手松夾的線圈（Q0.1）得電外，其他線圈處于全部失電的狀態(tài)時位于原位。相關(guān)知識—具有多種工作方式的步進順控設(shè)計法（1）手動工作方式對于手動工作方式，一般用多個按鈕分別獨立控制某個運動，如前進、后退、上升、下降等。手動工作方式常采用點動控制，即按下按鈕時對應(yīng)的機構(gòu)動作，松開按鈕時對應(yīng)的機構(gòu)停止動作。手動工作方式常用來檢查系統(tǒng)各個單獨的動作是否正常。（2）單周期工作方式在初始狀態(tài)按下啟動按鈕后，系統(tǒng)從初始步開始，按順序功能圖的規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。（3）連續(xù)工作方式在初始狀態(tài)按下啟動按鈕后，系統(tǒng)從初始步開始，工作一個周期后進入下一個周期，反復(fù)地工作；按下停止按鈕后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。生產(chǎn)實際中一般設(shè)有手動、單周期、連續(xù)、單步和回原點5種工作方式。相關(guān)知識—具有多種工作方式的步進順控設(shè)計法（4）單步工作方式從初始步開始，按下啟動按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動停止工作并停留在該步，再次按下啟動按鈕，才開始執(zhí)行下一步的操作。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。（5）回原點工作方式系統(tǒng)處于原點位置時稱為原點狀態(tài)。在進入單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點狀態(tài)。如果不滿足這一條件，可以選擇回原點工作方式，然后按回原點啟動按鈕，使系統(tǒng)自動返回原點狀態(tài)。單周期、連續(xù)和單步工作方式只有滿足原點狀態(tài)條件時才能從初始步開始進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。生產(chǎn)實際中一般設(shè)有手動、單周期、連續(xù)、單步和回原點5種工作方式。任務(wù)實施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖01如前所述，本任務(wù)的I/O設(shè)備及I/O地址已經(jīng)確定。根據(jù)圖8-5、圖8-6和圖8-7所示的地址，繪制的I/O接線圖。任務(wù)實施（1）程序的總體結(jié)構(gòu)將程序分為公用程序、自動程序、手動程序和回原點程序4個部分。其中，自動程序包括單步、單周期和連續(xù)工作方式的程序，使用跳轉(zhuǎn)指令使得自動程序、手動程序和回原點程序不會同時執(zhí)行。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施（2）公用程序公用程序用于自動程序和手動程序相互切換的處理。在開始執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)處于手動工作方式或回原點工作方式時，將自動程序各步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器復(fù)位，并且將表示連續(xù)工作方式的M0.1復(fù)位。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施（3）手動程序為了保證系統(tǒng)的安全運行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施（4）自動程序使用步進順控指令的編程方式設(shè)計自動程序。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施（4）自動程序使用步進順控指令的編程方式設(shè)計自動程序。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施（5）回原點程序機械手除在最上面、最左邊，且除控制機械手松夾的線圈（Q0.1）得電外，其他線圈處于全部失電的狀態(tài)時位于原位。設(shè)計控制程序02任務(wù)實施接好各信號線，各部分程序可分別調(diào)試，再進行全部程序的調(diào)試，也可直接進行全部程序的調(diào)試。仔細觀察運行結(jié)果，直至滿足控制要求。程序調(diào)試03單臺供水泵的PLC控制綜合實訓(xùn)詳情見學(xué)習(xí)任務(wù)工單14。圖8-15所示為某自動線上供料裝置結(jié)構(gòu)。其主要由透明的工件裝料管、推料氣缸、頂料氣缸、光電傳感器以及各氣缸兩端自帶的磁感應(yīng)接近開關(guān)等組成。其工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料氣缸處于料倉的底層，并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當活塞桿在退回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推到物料臺上時，首先使頂料氣缸的活塞桿推出，頂住次下層工件。然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并且其活塞桿從料倉的底部抽出后，再使頂料氣缸返回，松開次下層工件，使其在重力作用下自動向下移動，為下一次推出工件做好準備。實戰(zhàn)演練自動線上供料裝置的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計光電傳感