C650臥式車床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) plcplc技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： c650c650臥式車床的臥式車床的plcplc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 2013.12.09-2013.12.182013.12.09-2013.12.18 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文） 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） iv 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語 院（系）：電氣

2、工程學(xué)院 教研室： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） v 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文）題 目 c650臥式車床的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 c650 臥式車床有兩種主要運(yùn)動(dòng)：一種是安裝在床身主軸箱中的主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一 種是刀架的快速直線移動(dòng)；在加工過程中，還需要提供切削液。 從車床的加工工藝出發(fā)，對(duì)電氣控制有以下要求： 1）主軸電動(dòng)機(jī) m1 完成主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采用直接起動(dòng)方式，可正、反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。 2）電動(dòng)機(jī) m2 拖動(dòng)冷卻泵，為加工時(shí)提供切削液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行。 3）快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) m3 拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)，根據(jù)需要可隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)控制起停，采

3、用單向點(diǎn)動(dòng)的工作方式。 4)通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)控制，狀態(tài)顯示。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1、根據(jù)系統(tǒng)控制要求，確定總體控制方案（包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成框圖，分析各部分的 作用） 2、確定輸入輸出信號(hào)和類型，選擇 plc 型號(hào)和擴(kuò)展模塊。 3、設(shè)計(jì) 3 臺(tái)電機(jī)的主電路；建立 i/o 分配表，完成 plc 與輸入/輸出信號(hào)的外部接 線； 4、按系統(tǒng)的控制要求，用梯形圖設(shè)計(jì)程序，在 pc 機(jī)上設(shè)計(jì)組態(tài)界面； 5、上機(jī)調(diào)試、完善程序； 6、按學(xué)校規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在 4000 字以上。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1）主軸電動(dòng)機(jī)：p=4.0kw，n=1440 轉(zhuǎn)/分，u=380v，i=8

4、.4a； 2）冷卻泵電動(dòng)機(jī)：p=3.0kw，n=1430 轉(zhuǎn)/分，u=380v，i=6.5a； 3）刀架移動(dòng)電動(dòng)機(jī)：p=1.5kw，n=1410轉(zhuǎn)/分，u=380v，i=3.49a； 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） vi 注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） vii 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)介紹了臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運(yùn)行形式，進(jìn)行 了系統(tǒng) i/o 分析，選擇了 plc 型號(hào)，進(jìn)行了 i/o 分配，及 plc 外部鏈接，完成了 點(diǎn)擊電路設(shè)計(jì)，編寫了 plc 控

5、制梯形圖和上位機(jī)組態(tài)程序。改造了 c650 車床的 原有按鈕操作的方式，通過上位機(jī)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)了主軸電動(dòng)機(jī) m1 的正、反兩個(gè)方 向旋轉(zhuǎn)、停止。冷卻泵 m2 啟動(dòng)停止，快速移動(dòng)電機(jī) m3 的啟動(dòng)停止。 該控制系統(tǒng)具有操作簡單，維修方便，易于檢查的特點(diǎn)，機(jī)床的各項(xiàng)性能有 了很大的改善，工作效率有了明顯提高。由于采用了自動(dòng)化控制，安全性等指標(biāo) 也有很大提升。 關(guān)鍵詞：c650；plc；正反轉(zhuǎn)；改造； 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） viii 目 錄 目 錄 .v 第 1 章 緒論 .1 1.1 c650 臥式車床簡介 .1 1.2 plc 可編程邏輯控制器 .2 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .4 2.1 系統(tǒng)

6、電氣控制要求 .4 2.2 車床工作過程 .4 第 3 章 系統(tǒng)組成 .5 3.1 系統(tǒng)輸入/輸出信號(hào)選擇 .5 3.2 plc 選擇 .5 3.3 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇 .6 3.4 速度繼電器選擇 .7 3.5 i/o 分配表及 plc 外部接線 .7 3.6 plc 外部接線設(shè)計(jì) .8 3.7 電動(dòng)機(jī)電路圖設(shè)計(jì) .9 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .10 4.1 編程軟件的介紹編程軟件的介紹 .10 4.2 關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn) .10 4.2.1 正，反轉(zhuǎn)啟停.10 4.2.2 點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)啟停.12 4.3 輔助功能的實(shí)現(xiàn) .13 4.4 安全功能的實(shí)現(xiàn) .14 4.5 操作組態(tài)界面 .1

7、6 第 5 章 實(shí)驗(yàn)?zāi)M調(diào)試及分析 .17 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .20 參考文獻(xiàn) .21 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 1.1 c650 臥式車床簡介 c650 普通臥式車床是本次設(shè)計(jì)主要要進(jìn)行改造的設(shè)備。 該床采用了主軸電動(dòng)機(jī)功率達(dá) 30kw 的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，床身最大工件回轉(zhuǎn)半徑 為 1020mm，最大工件長度達(dá) 3000mm，屬于中型車床。它主要由床身、光桿、 絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成，其結(jié)構(gòu)如圖 1-1。 圖 1-1 c650 臥式車床 c650 車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、 刀架快速移動(dòng)均由三相異步電動(dòng)機(jī)

8、拖動(dòng)。車床有三種運(yùn)動(dòng)形式：車削加工的主運(yùn) 動(dòng)是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它承受車削加工時(shí)的主要 切削功率；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀架的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為溜板箱的快 速移動(dòng)，尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床車削加工時(shí)，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加 工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 2 擇切削速度，采用機(jī)械變速方法。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸變速箱 的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī) 動(dòng)兩種。 1.2 plc

9、可編程邏輯控制器 plc 是綜合繼電器接觸器控制優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活方便的優(yōu)點(diǎn)而制造和發(fā)展的、 這使 plc 具有許多其他控制器無法相比的特點(diǎn)： （1）可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng) plc 生產(chǎn)廠商在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使他可以直接安裝 于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠地工作。目前各個(gè)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的 plc，其平均無故障時(shí) 間大大超過了 iec 規(guī)定的 10 萬小時(shí)。而且為了適應(yīng)特殊場(chǎng)合需求，有的 plc 生 產(chǎn)廠商還采用差異設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高其可靠性。 （2）通用性強(qiáng)，使用方便 由于 plc 均為系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和 擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需用靈活選用，以滿足系統(tǒng)

10、大小不同及功能繁簡各 異的空子系統(tǒng)要求。 （3）編程語言簡單，易學(xué)，便于掌握。 plc 的編成可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn) 場(chǎng)電器技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蚩刂屏鞒虉D語言，也稱 功能圖，使編成更加簡單方便。 （4）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便 plc 的各個(gè)部件，均采用模塊化設(shè)計(jì)、各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。系 統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價(jià)格更容易趨于 合理。 （5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。 由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對(duì)象的控制要求配置適當(dāng)?shù)哪K，而不 要去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大的縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間

11、，加快了整 個(gè)工程的進(jìn)度。 （6）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。 plc 的核心是微處理器，它實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能是通 過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變 plc 硬件設(shè)備，只需改 變 plc 中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量，多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其適合。 （7）安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 3 plc 控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少，只需將現(xiàn)場(chǎng)的 各種設(shè)備與 plc 相比的 i/o 端相連，而且 plc 軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試太多可在實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行，模擬調(diào)試以后再將 plc 控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，這樣既省時(shí)間又方便， 由于 plc

12、 本身的 可靠性高，又有完善的自診斷能力。一旦發(fā)生故障可以根據(jù)報(bào) 警信息迅速查明原因，這樣即保證了工作效率又維護(hù)了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)電氣控制要求 c650 臥式車床有兩種主要運(yùn)動(dòng)：一種是安裝在床身主軸箱中的主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，另一種是刀架的快速直線移動(dòng)；在加工過程中，還需要提供切削液。 從車床的加工工藝出發(fā)，對(duì)電氣控制有以下要求： 1）主軸電動(dòng)機(jī) m1 完成主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采用直接起動(dòng)方式，可正、反兩個(gè)方 向旋轉(zhuǎn)。 2）電動(dòng)機(jī) m2 拖動(dòng)冷卻泵，為加工時(shí)提供切削液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行。 3）快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) m3 拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)

13、，根據(jù)需要可隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)控制起 停，采用單向點(diǎn)動(dòng)的工作方式。 4)通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)控制，狀態(tài)顯示 2.2 車床工作過程 根據(jù)車床的功能和硬件設(shè)備，系統(tǒng)由 plc，各種控制按鈕，控制電機(jī)的接觸 器，人機(jī)界面等組成，如圖 2-1。 圖 2-1 系統(tǒng)輸入輸出框圖 p pl lc c 可可編編程程邏邏輯輯 控控制制器器 緊急停止開關(guān)sb7 照明電燈開關(guān)o1 快速移動(dòng)按鈕sb6 主軸電機(jī)停止按鈕sb5 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕sb4 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕sb3 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb2 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb1 接觸器km短路限流電阻r 接觸器km1冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2 接觸器km2快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)m3 接觸器k

14、m3主軸電機(jī)m1（正轉(zhuǎn)） 接觸器km4主軸電機(jī)m2（反轉(zhuǎn)） 冷卻啟動(dòng)開關(guān)o2 組態(tài)監(jiān)控 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 5 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 plc 選擇 20 世紀(jì) 70 年代末至 80 年代初，plc 產(chǎn)品的處理速度大大提高，增加了許多 特殊功能使得 plc 不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，它以面 向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量 plc 成功地 取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的 plc 品種繁多，發(fā)展迅速。在國內(nèi)的市場(chǎng)上應(yīng)用較多的 plc 多為日本、德國和美 國的產(chǎn)品，如日本 omron 公司的 c

15、 系列、日本松下公司的 fp 系列、日本三菱 公司的 fx 系列、德國西門子公司的 s7 系列和美國 abb 公司的 07 系列等。 西門子公司的最新 plc 產(chǎn)品有 simatic s7、m7 和 c7 等幾大系列。s7 系 列是傳統(tǒng)意義的 plc 產(chǎn)品，其中的 s7-200 plc 是超小型化的 plc，它適用于各 行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。s7-200 plc 的強(qiáng)大功能使其無 論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 s7-200 系列 plc 可提供 5 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 cpu 可供使用。如表 3-1 所示。 表 3-1 s7-200 系列 plc

16、 cpu 模塊的技術(shù)規(guī)范及特性 描述cpu221cpu222cncpu224cncpu224xp cncpu226cn 數(shù)字量 i/o 6 輸入/4 輸出 8 輸入/6 輸出 14 輸入/10 輸出24 輸入 /16 輸出 模擬量 i/o 無2 輸入/1 輸出無 擴(kuò)展 i/o 模塊 無27 在選用 plc 上，考慮到只是對(duì) c650 型車床做電器部分的改造，輸出端口需 要 10 個(gè)，輸入端口需要 12 個(gè)。程序下載完成后，只需通過 ppi 與觸摸屏通訊。 因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用 simatic s7-200 系 列的 s7200 cpu224 作為本次設(shè)計(jì)的 pl

17、c。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 6 3.2 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇 本次設(shè)計(jì)使用 plc 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分， 其余基本無變化。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，詳見表 3-2。 表 3-2 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表 參數(shù)主軸電機(jī)冷卻泵電機(jī)快進(jìn)電機(jī) 型 號(hào)y255m-6y2-631-2y90l-2 額定電壓ac 380v 50hzac 380v 50hzac 380v 50hz 額定電流 （a） 59.50.354.8 額定功率 （kw） 300.182.2 額定轉(zhuǎn)速98027302840 功率因數(shù)0.850.80.86 3.3 速度繼電器選擇

18、速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。主要用于電動(dòng)機(jī)反接 制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。速 度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 3-1 速度繼電器結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)子是一塊固定在軸上的永久磁鐵。浮動(dòng)的定子與轉(zhuǎn)子同心，而且能獨(dú)自偏 擺，定子由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。速度繼電器的軸與電動(dòng)機(jī)軸相連，電 動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?；\型繞組切割磁力線而產(chǎn)生感 應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 偏擺，定子柄推動(dòng)相應(yīng)觸頭動(dòng)作。定子柄推動(dòng)觸頭的同時(shí)，也壓縮反力彈簧，其 反作用阻止

19、定子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力 彈簧的反作用力矩，定子返回原來位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。調(diào)整反力彈 簧的拉力即可改變觸頭動(dòng)作的轉(zhuǎn)速。 機(jī)床上常用的速度繼電器有 jy1 型、jfz0 型兩種。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn) 速為 120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為 100r/min 以下。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào) 為 jy1 型速度繼電器 500v、2a。 3.4 i/o 分配表及 plc 外部接線 根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求，對(duì) io 分配如表 3-3 表 3-3 i/o 分配表 i0.0 sb7 緊急停止開關(guān) q0.0 接觸器 km 限流電阻 i0.1 qf 熱繼電器輸入

20、q0.1 接觸器 km1 冷卻泵 m2 i0.2 sb1 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng) q0.2 接觸器 km2 快速移動(dòng) m3 i0.3 sb2 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng) q0.3 接觸器 km3 主電機(jī)正 1轉(zhuǎn)子 2電動(dòng)機(jī)軸 3定子 4籠型繞組 5定子柄 6動(dòng)觸頭 7反力彈簧 8靜觸頭 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 m1 i0.4 sb3 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) q0.4 接觸器 km4 主電機(jī)反 m1 i0.5 sb4 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) q0.5 el1 照明電燈 i0.6 sb5 主軸電機(jī)停止 q0.6 el2 主軸電機(jī)指示 led i0.7 sb6 快速移動(dòng)電機(jī)按鈕 q0.7 el3 快移電機(jī)指示 led i1

21、.0 o1 照明電燈開關(guān) q1.0 el4 冷卻開關(guān)指示 led i1.1 o2 冷卻啟動(dòng)開關(guān) q1.1 el5 報(bào)警燈 i1.2 ks1 速度繼電器正閉合 i1.3 ks2 速度繼電器反閉合 3.5 plc 外部接線設(shè)計(jì) 由表 3-3 i/o 分配表可知。 輸入部分： 按鈕 sb1、sb2 及 sb3、sb4 分別控制主軸電機(jī) m1 的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制； 開關(guān) o2 控制冷卻泵電機(jī)的 m2 啟動(dòng)與停止；開關(guān) o1 控制 el1 照明的熄滅； 按鈕 sb6 控制快進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)； 熱繼電器常閉開關(guān) fr1，fr2 分別為 m1、m2 的過載保護(hù)； 速度繼電器 ks1、ks2 分別輔助主軸電機(jī) m

22、1 的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)。 輸出部分： km3、km4 接觸器分別控制主軸電機(jī) m1 的正反轉(zhuǎn)； km 接觸器控制主軸電機(jī) m1 的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行； km1、km2 接觸器分別控制冷卻泵電機(jī) m2、快進(jìn)電機(jī) m3 的運(yùn)行； el1 為車床照明。 plc 外部接線圖如圖 3-2。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 3-2 plc 外部接線圖 3.6 電動(dòng)機(jī)電路圖設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)主電路如圖 3-3。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 3-3 主電路原理圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 11 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 編程軟件的介紹編程軟件的介紹 s7200 可編程控制器使用 step7-micro/win32 編程軟件

23、進(jìn)行編程，如圖 4- 1。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)。 step7-micro/win32 編程軟件包括 microwin3.1；microwin3.1 的升級(jí)版本軟 件 microwin3.1 sp1；toolbox（包括 uss 協(xié)議指令：變頻通信用，tp070：觸摸屏 的組態(tài)軟件 tp designer v1.0 設(shè)計(jì)師）工具箱；以及 microwin 3.11 chinese（microwin3.11 sp1 和 tp designer 的專用漢化工具）等編程軟件。 圖

24、 4-1 step 7 4.2 關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn) 4.2.1 正，反轉(zhuǎn)啟停 車床主要實(shí)現(xiàn)的功能為正，反轉(zhuǎn)的切削作業(yè)，主要原理為按動(dòng)按鈕 sb1（反 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 12 轉(zhuǎn)為 sb2）plc 控制接觸器 km，km3（km4）閉合，從而啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) m1 運(yùn)轉(zhuǎn) 進(jìn)行工作。各運(yùn)行狀態(tài)具有互鎖，具體啟動(dòng)程序如圖 4-2。 圖 4-2 由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，用動(dòng)能制動(dòng)的方式不易使其停止，所以采用反接制 動(dòng)的方式制動(dòng)，過程為，按下停止按鈕 sb5，plc 控制接觸器 km，km3（km4）斷開，接通 km4（km3） ，此時(shí)，限流電阻被串入電路中， 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 13 電動(dòng)

25、機(jī)接反電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生反向扭矩，并依據(jù) ks1 和 ks2 的狀態(tài)來判別電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 數(shù)，以便及時(shí)停止。程序如圖 4-3。 圖 4-3 4.2.2 點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)啟停 在實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)候需要電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行以滿足短時(shí)間的切削作業(yè)， 這就需要電動(dòng)機(jī)能快速啟動(dòng)，快速停止。過程為，按動(dòng)按鈕 sb3（sb4）plc 控 制接觸器 km，km3（km4）閉合，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) m1，停止時(shí)，執(zhí)行和正反轉(zhuǎn)相 同的停止反接制動(dòng)程序，達(dá)到快速停止的目的。具體程序如圖 4-4。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 4-4 4.3 輔助功能的實(shí)現(xiàn) 輔助功能主要包括，冷卻系統(tǒng)的啟動(dòng)停止，電燈的啟動(dòng)停止，快速移動(dòng)等 冷卻系統(tǒng)主要是為

26、了冷卻切削的刀頭和被切削物體的摩擦產(chǎn)生熱量?？焖僖?動(dòng)為滿足刀架的快速走行，提高工作效率。輔助照明為保證工作質(zhì)量和安全。具 體實(shí)現(xiàn)功能程序如圖 4-5。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 4-5 4.4 安全功能的實(shí)現(xiàn) 車床為高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，由于有刀架的走行，和金屬等物體的旋轉(zhuǎn)，有 一定的操作危險(xiǎn)性，同時(shí)電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行也要有必要的漏電，過載保護(hù)。為滿 足安全性的需求，在此設(shè)計(jì)的安全功能會(huì)盡可能的滿足的設(shè)備安全運(yùn)行的需求。 由于安全功能應(yīng)當(dāng)具有比其他操作更高的優(yōu)先級(jí)，所以本設(shè)計(jì)采用中斷的方 式來實(shí)現(xiàn)安全性功能，并利用 evnt0 和 2 來實(shí)現(xiàn)中斷的執(zhí)行。程序如圖 4-6. 本科生課程設(shè)計(jì)

27、（論文） 16 圖 4-6 在上述中斷初始化完成后，既實(shí)現(xiàn)了中斷事件的鏈接。接下來分兩種情況考 慮安全性。 當(dāng)緊急按鈕按下的時(shí)候，屬于有機(jī)械緊急情況，所以所有機(jī)械走行運(yùn)動(dòng)部件 停止運(yùn)行，并有反接制動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)盡快停止，但照明等非機(jī)械部件不停止工作， 同時(shí)回復(fù)條件為緊急按鈕抬起。實(shí)現(xiàn)程序如圖 4-7。 圖 4-7 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 17 當(dāng)車床產(chǎn)生漏電和過載等電氣故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)全部停止車窗上包括主要功能和 輔助功能，并保持，直到車床重新接電啟動(dòng)，程序如圖 4-8。 圖 4-8 4.5 操作組態(tài)界面 通過組態(tài)界面，可以實(shí)現(xiàn)操作設(shè)備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)按鍵，并且同屏幕實(shí)時(shí)顯示運(yùn) 行狀態(tài)等信息。考慮到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)

28、中操作的實(shí)際情況，界面的按鍵設(shè)計(jì)比較大，方 便操作人員使用。如圖 4-9。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 4-9 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 19 第 5 章 實(shí)驗(yàn)?zāi)M調(diào)試及分析 由于本次試驗(yàn)改造的是 c650 車床，受條件限制，試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬的方 法來實(shí)現(xiàn)各功能的模擬控制。輸出接口全部為 led 指示燈替代電動(dòng)機(jī)的接觸器 等輸出設(shè)備，輸入則由試驗(yàn)臺(tái)開關(guān)和按鈕替代。具體接線如圖 4-1。 圖 4-1 電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)主要操作為，按下 i0.2 按鈕，輸出觸點(diǎn) q0.6 q0.1 q0.3 閉 合，電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖 4-3。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 4-3 電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)啟動(dòng)主要操作為，按下 i0.3 按鈕，輸出觸點(diǎn) q0.6 q0.1 q0.4 閉 合，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖 4-4。 圖 4-4 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 21 其他輔助功能如圖 4-5。 圖 4-5 緊急停止的功能為，按下開關(guān) i0.1，所有電機(jī)類輸出復(fù)位，并打開警示標(biāo)志 燈 q1.2。如圖 4-6。 圖 4-6 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 22 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) c650 車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、 螺紋