機電一體化畢業(yè)設(shè)計（論文）_普通車床電氣控制系統(tǒng)改造

1、 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文普通車床電氣控制系統(tǒng)改造2011 屆 電氣工程系專 業(yè) 機電一體化學(xué) 號 90 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2011年12 月 30日畢業(yè)設(shè)計評語及成績學(xué)生姓名張雙豐專業(yè)機電班級機電0902學(xué)號90畢業(yè)設(shè)計題目基于PLC的C650普通車床電氣控制系統(tǒng)改造指導(dǎo)教師姓名王蘊嶺指導(dǎo)教師職稱副教授指導(dǎo)教師評語：答辯小組意見：答辯小組組長簽字： 年 月 日成績：系主任簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目基于PLC的C650普通車床電氣控制系統(tǒng)改造專業(yè)機電一體化班級機電0902學(xué)生姓名張雙豐所在系電氣 工程系導(dǎo)師 姓名王蘊嶺導(dǎo)師職稱副教授一、設(shè)計內(nèi)容將普通機床改造成用可編程控制

2、器PLC控制的機床，是一個新的課題。本文使用歐姆龍公司的PLC在普通車床C650改造中的應(yīng)用，給出了C650車床電氣控制的軟、硬件設(shè)計。利用可編程控制器PLC靈活編程及控制的功能，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的合格率。二、基本要求1.分析C650臥式普通車床的工作原理；2.介紹部分PLC的型號并分析PLC的工作方式；3.分析PLC對C650臥式普通車床進(jìn)行改造的硬件電路；4.設(shè)計PLC對C650臥式普通車床進(jìn)行控制的軟件程序；5.進(jìn)行調(diào)試,找出問題,并改進(jìn)設(shè)計；6.撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書；7.提交設(shè)計說明書并接受老師的答辯。三、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)1、張毅坤，陳善有，單片微型計算機原理及應(yīng)用，2005

3、史國生.電器控制與可編程控制器技術(shù)M化學(xué)工業(yè)出版社，20042、齊占慶.機床電氣自動控制M機械工業(yè)出版社，19873、常斗南.可編程序控制器M北京：機械工業(yè)出版社,2005.2 4、夏國偉.機床電氣與維修M陜西科學(xué)技術(shù)出版社，19805、夏路易，電路原路圖與電路設(shè)計教程Protel99SEM,北京希望電子出版社，2002四、進(jìn)度計劃方案制定1、分析任務(wù)2天2、資訊3、初步確定設(shè)計方案，進(jìn)行論證4、確定設(shè)計方案，繪制系統(tǒng)框圖5、編寫方案實施計劃書方案實施1、繪制電路原理圖、布局圖和接線圖10天2、制作焊接硬件電路3、測試調(diào)試硬件電路4、繪制零件圖、裝配圖，編制加工程序6、編制系統(tǒng)程序7、機電系統(tǒng)

4、組合調(diào)試8、機動綜合評價1、功能測試，分析數(shù)據(jù)3天2、制作PPT編制設(shè)計報告3、答辯教研室主任簽字時間年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題目基于PLC的C650普通車床電氣控制系統(tǒng)改造專業(yè)機電班級機電0902班學(xué)生姓名張雙豐一、文獻(xiàn)綜述傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位，但是繼電器接觸器控制有著明顯的缺點：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動作速度慢、功能少、程序不可變；因此對于程序固定，控制過程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。但是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，所以當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r，原有的接線

5、和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。但可編程序控制器（PC）以其完善的功能，很強的通用性，體積少及高可靠性等特點在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在工廠自動化系統(tǒng)中，PC被廣泛采用為核心的控制器件。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個工廠的運行，亦可單獨使用作單機自動控制。它還是繼電器控制柜的理想替代物。在生產(chǎn)工藝控制、過程控制、機床控制、組合機床自動控制等場合，PC占有舉足輕重的地位。特別是在數(shù)控機床及大量的機床改造和老設(shè)備改造中，PC應(yīng)用極廣。二、研究內(nèi)容主電動機M1（30KW）：由它完成主運動的驅(qū)動。要求：直接起動連續(xù)運行方式并有點動功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要。冷卻電動機

6、M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運行、連續(xù)工作方式?？焖僖苿与妱訖CM3：單向點動、短時工作方式。要求有局部照明。三、研究方案（1）收集C650型臥式車床的相關(guān)資料，分析其工作過程。（2）設(shè)計機床電氣控制系統(tǒng)，分析電氣控制電路工作過程。（3）選擇PLC型號，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)輸入輸出接線圖、梯形圖。（4）完成電氣元件選擇、列出元件清單。摘要面對我國經(jīng)濟(jì)近年來的快速發(fā)展，機械制造工業(yè)的壯大，在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進(jìn)，使得作為工業(yè)重要設(shè)備的各類機械工藝裝備也有了許多新的變化，尤其是金屬切削機械產(chǎn)品，其在今天機械產(chǎn)品的地位越來越重要。傳統(tǒng)的制造

7、裝備由于技術(shù)落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障診斷和排除困難，已嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，更新改造舊機床等制造裝備很有必要。更新改造舊機床是最近幾年發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在國外己形成一定規(guī)模和市場，涌現(xiàn)出了許多專門從事機床改造的公司。國外舊機床改造費用大約為同類型新機床價格的60%，盡管費用較高，但由于機床改造后使用效果好，所以仍然受到機床用戶的歡迎。此次更新改造設(shè)計是對C650臥式車床的控制系統(tǒng)的PLC控制改造的研究設(shè)計。采用連線少、體積小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系統(tǒng)，來代替電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制邏輯，配以合適的數(shù)控裝置，可使機床控制功能更加豐富，

8、自動化水平大大提高。此次設(shè)計從被控對象的I/O點數(shù)和性價比高、綜合成本低這幾個主要原則出發(fā)，主要進(jìn)行了控制裝置選型， PLC的地址分配和用梯形圖編輯的PLC控制程序設(shè)計。目錄前言1第1章 C650臥式車床31.1 C650臥式車床的主要結(jié)構(gòu)31.2 C650臥式車床的控制要求41.3 C650電氣原理圖分析52.4 C650臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點7第3章 PLC控制的設(shè)計83.1 PLC的選型83.1.1 I/0點數(shù)的統(tǒng)計83.1.2 部分PLC的型號93.2 I/O分配表103.3 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計113.3 PLC的內(nèi)部工作方式113.4 PLC的應(yīng)用133.4 梯形圖

9、設(shè)計153.4.1點動及正反轉(zhuǎn)的設(shè)計153.4.2 冷卻泵的設(shè)計163.4.3快速走刀設(shè)計163.4.4結(jié)論173.5 指令表18第4章 調(diào)試19總結(jié)20參考文獻(xiàn)21致謝22前言隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個國家機械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。據(jù)最近有關(guān)資料表明，我國機床總量為380余萬臺，其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率還不到3%，而一些發(fā)達(dá)國家早己達(dá)到20%以上。因此，我國機械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。對于一個企業(yè)要想在競爭激烈的市場中贏得生存，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新日新月異的發(fā)展，要求在最短

10、時間生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低價的新產(chǎn)品。采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機床，已顯得越來越重要。因此，逐步提高數(shù)控機床的占有比，己經(jīng)成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。提高機床數(shù)控化率有兩個途徑:一是購買新的數(shù)控機床;二是對舊機床進(jìn)行數(shù)控改造。這對于我國一個機床擁有量極大(其中大部分機床役齡較長)，而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個極其有效和實用的途徑.即使在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，在大量制造數(shù)控機床的同時，也在組建維修改造專業(yè)公司，專門從事舊機床的維修和數(shù)控化改造，尤其在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家機床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是為新的經(jīng)濟(jì)增長行

11、業(yè)，生意盎然，處在黃金時代。用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有:Bertsche工程公司、Ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、us設(shè)備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大限工程集團(tuán)、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。由于機床本身的特點，以及相應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，機床改造仍是一個“永恒”的課題，并且正

12、在向著更高層次發(fā)展。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新行業(yè)。結(jié)合我國機床業(yè)的實際和當(dāng)前相關(guān)新技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控技術(shù)改造舊機床主要有下述適應(yīng)性和特點:(1) 減少投資、交貨期短同購置新相比，一般可以節(jié)省60%-80%的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝等過于費工、費錢，往往使改造成本提高2-3倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。(2) 機械性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限由于機床本身的特點，它與汽車等類機電產(chǎn)品不同，機床所利用的床

13、身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄鐵構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件。而鑄鐵件年代愈久，自然時效愈充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得精度比新鑄件更穩(wěn)定。從另一方面來說，這些鑄鐵件的重復(fù)使用，即節(jié)約了社會資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時對環(huán)保的影響.但舊機床的改造，由于受到原機床機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改進(jìn)。(3) 熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修購新設(shè)備時，事先不能全面了解機床結(jié)構(gòu)性能，以致很難預(yù)計是否能完全適合其加工要求。改造則不然，由于舊設(shè)備已多年使用，機床操作者和維修人員已對其機械性能和 結(jié)構(gòu)了解透徹，對機床的加工能力能較準(zhǔn)確地估算。機床數(shù)控改造時，可根據(jù)企業(yè)自身的技術(shù)力量和有關(guān)條件，采用自己改造或委托專業(yè)改造

14、公司，并派原設(shè)備維修技術(shù)人員參加相結(jié)合的方法進(jìn)行。這樣，既可在數(shù)控改造過程中，培養(yǎng)提高相關(guān)人員的數(shù)控技術(shù)水平和有關(guān)專業(yè)知識，又便于合理選擇更換原機床設(shè)備中的部份元器件，更主要的通過改造，大大提高了企業(yè)自身對數(shù)控機床維修的技術(shù)力量，并且也大大縮短了對數(shù)控機床在操作使用和維修方面的培訓(xùn)時間，機床一旦改造調(diào)試完畢，就可很快投入正常全負(fù)荷運轉(zhuǎn)，見效甚快 。(4) 可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基，同時工夾具、樣板及外圍設(shè)備也能再利用。以加工中心為例子，工藝裝備的費用一般要占整個機床售價的10%以上。(5) 可更好地因地制宜，合理刪選功能購買現(xiàn)成的通用數(shù)控機

15、床，往往對一個具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一專用的特殊功能。如向機床制造廠提出特殊訂貨，增加某些專用功能，往往費用大、交貨期長。而采用改造的方案，就可靈活選取所要的功能，并可根據(jù)生產(chǎn)加工要求，采用組合的方法，增添某些部件，設(shè)計改造成專用數(shù)控機床。(6) 可及時采用最新技術(shù)、充分利用社會資源由于技術(shù)進(jìn)步和我國機床功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前已有眾多的社會資源來支持機械方面的改造。如可隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副，而且交貨期短:采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，不僅可使傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行，還使得刮研極為容易。這種塑料導(dǎo)軌帶和粘結(jié)劑，國內(nèi)己有多家廠生產(chǎn)，可敞開供應(yīng)

16、。此外，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還具有導(dǎo)軌精度自動補償?shù)墓δ?，最終可以獲得高于導(dǎo)軌實際具有精度。第1章 C650臥式車床1.1 C650臥式車床的主要結(jié)構(gòu)普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋等加工。C650臥式普通車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá)1020mm,長度可達(dá)3000mm。其結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成，如圖所示1-進(jìn)給箱；2-掛輪箱；3-主軸變速箱；4-溜板與刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-絲桿；8-光桿；9-床身；C650型臥式車床示意圖車床有兩種運動，一

17、是軸卡盤帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，稱為主運動（切削運動），另一種四溜板刀架頂針帶動刀具的直線運動，稱為進(jìn)給運動。兩種運動由同一電動機帶動并通過各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進(jìn)給速度。此外，為提高效率、減輕勞動強度、便于對刀和減小輔助工時，C650臥式車床的刀架還能快速移動，稱為輔助運動。C650臥式車床由三臺三相籠型異步電動機拖動，即主電動機M1、冷卻電動機M2和刀架快速移動電動機M3。1.2 C650臥式車床的控制要求1.軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度可調(diào)車削加工時，由于工件的材料、尺寸、工藝要求、加工方式、冷卻條件及刀具種類不同，切削速度應(yīng)不同，因此要求主軸轉(zhuǎn)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)；加工螺紋時，要求保證工件

18、的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動速度之間具有嚴(yán)格的比例關(guān)系，為此，車床溜板箱與主軸之間通過齒輪來連接，所以刀架移動和主軸旋轉(zhuǎn)都是由一臺電動機來拖動，而刀具的進(jìn)給是通過交換齒輪箱傳給進(jìn)給箱的配合來實現(xiàn)的。2.主軸能正反兩個方向旋轉(zhuǎn) 車削加工一般只需要單向旋轉(zhuǎn)，但在車削螺紋時為避免亂扣，要求主軸反轉(zhuǎn)來退刀，因此要求主軸能正反旋轉(zhuǎn)。車床主軸旋轉(zhuǎn)方向可通過改變主軸電機轉(zhuǎn)向及用機械手柄（離合器）來控制。3.主軸以及各電動機起動應(yīng)平穩(wěn) 為滿足此要求，一般功率較小的電動機（如：冷卻泵電動機M2功率是2. 2kW、刀架快速移動電動機M3功率是0.125kW）可以直接起動，功率較大的電動機（如：主軸電動機M1功率是30k

19、W）一般用降壓啟動，但若電動機在空載或輕載情況下起動，雖然功率較大，仍可直接啟動。4.主軸應(yīng)能迅速停車 迅速停車可以縮短輔助時間，提高工作效率，為使迅速停車，電動機必須采取制動。車床主軸電動機的制動方式有兩種，一種是機械制動（例如機械摩擦的離合器制動），另一種是電氣制動（例如能耗制動和反接制動），C650臥式車床主軸電動機的制動方式用反接制動。5.車削時的刀具及工件應(yīng)進(jìn)行冷卻 由于加工時的刀具及工件的溫度相當(dāng)高，應(yīng)設(shè)有專用電動機拖動冷卻泵工作。6.機床各電路應(yīng)有必要的保護(hù)及照明等電路對各電動機的控制要求主要是：主電動機M1（30KW）：由它完成主運動的驅(qū)動。要求：直接起動連續(xù)運行方式并有點動功

20、能以便調(diào)整，能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要，由于加工工件轉(zhuǎn)動慣性大，停車時帶有電氣制動，此外，還要顯示電動機的工作電流以監(jiān)視切削狀況。冷卻電動機M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運行、連續(xù)工作方式?？焖僖苿与妱訖CM3：單向點動、短時工作方式；要求有局部照明和必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。1.3 C650電氣原理圖分析C650車床電氣原理圖一、主電路分析:主電路中有三臺電動機，隔離開關(guān)QS將380V的三相電源引入。電動機M1的電路接線分三部分：第一部分由正轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM1和反轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM2的兩組主觸點構(gòu)成電動機的正反轉(zhuǎn)接線；第二部分為電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動機M1的主回路

21、上以監(jiān)視電動機繞組工作時的電流變化。為防止電流表被啟動電流沖擊損壞，利用時間繼電器KT的延時動斷觸點，在啟動的短時間內(nèi)將電流表暫時短接掉；第三部分為一串聯(lián)電阻控制部分，交流接觸器KM3的主觸點控制限流電阻R的接入和切除，在進(jìn)行點動調(diào)整時，為防止連續(xù)的啟動電流造成電動機過載，串入限流電阻R保證電路設(shè)備的正常運行。速度繼電器KS的速度檢測部分與電動機的主軸同軸相聯(lián)，在停車制動過程中，當(dāng)主電動機轉(zhuǎn)速低于KS的動作值時，其常開觸點可將控制電路中反接制動的相應(yīng)電路切斷，完成停車制動。電動機M2有接觸器KM4的主觸點控制其主電路的接通和斷開，電動機M3由交流接觸器KM5的主觸點控制。為保證主電路的正常運行

22、，主電路中還設(shè)置了熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和熱繼電器的過載保護(hù)環(huán)節(jié)。二、控制電路分析 控制電路可分為主電動機M1的控制電路和電動機M2及M3的控制電路部分。由于主電動機控制電路比較復(fù)雜，因而還可進(jìn)一步將主電動機控制電路分為正、反轉(zhuǎn)啟動、點動和停車制動等局部控制電路，它們的控制電路如圖3-3所示。下面對各部分控制電路進(jìn)行分析。 a)主電動機正反轉(zhuǎn)及點動控制電路 b)主電動機制動控制電路控制主電動機的基本控制電路主軸電動機的正、反向啟動控制由圖（a）可知，當(dāng)正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3壓下時，其兩常開觸點同時閉合，一常開觸點接通交流接觸器KM3的線圈電路和時間繼電器KT的線圈電路，時間繼電器的常閉觸點在主電路中

23、短接電流表A，以防止電流對電流表的沖擊，經(jīng)延時短開后，電流表接入電路正常工作。KM3的主觸點將主電路中限流電阻短接，其輔助動合觸點同時將中間繼電器KA的線圈電路接通，KA的常閉觸點將停車制動的基本電路切除，其動合觸點與SB3的的動合觸點均在閉合狀態(tài)，控制主電機的交流接觸器KM1的線圈電路得電工作并自鎖，其主觸點閉合，電動機正向直接啟動并結(jié)束。KM1的自鎖回路由它的常開輔助觸點和KM3線圈上方的KA的常開觸點組成的自鎖回路，來維持KM1的通電狀態(tài)。反向直接啟動控制過程與其相同，只是啟動按鈕為SB4。主軸電動機的點動控制SB2為主電動機點動控制按鈕。按下SB2點動按鈕，直接接通KM1的線圈電路，電

24、動機M1正向直接啟動，這時KM3線圈電路并沒有接通，因此其主觸點不閉合，限流電阻R介接入主電路限流，其輔助動合觸點不閉合，KA線圈不能得電工作，從而使KM1線圈電路形不成自鎖，松開按鈕，M1停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了主電動機串聯(lián)電阻限流的點動控制。主軸電動機的反接控制 圖 (b)所示為主電動機反接制動控制電路的構(gòu)成。C650型臥式車床采用反接制動的方式進(jìn)行停車制動，停車按鈕按下后開始制動過程。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近零時，速度繼電器的觸點打開，結(jié)束制動。以原工作狀態(tài)為正轉(zhuǎn)時進(jìn)行停車制動過程為例，說明電路的工作過程。當(dāng)電動機正向轉(zhuǎn)動時，速度繼電器KS的動合觸點KS1閉合，制動電路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，按下停車按鈕SB1，切斷

25、控制電源，KM1、KM3、KA線圈均失電，此時控制反接制動電路工作與不工作的KA動斷觸點恢復(fù)原狀閉合，與KS1觸點一起將反向啟動交流接觸器KM2的線圈電路接通，電動機M1接入反向序電流，反向啟動轉(zhuǎn)矩將平衡正向慣性轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩，強迫電動機迅速停車。當(dāng)電動機速度趨近于零時，速度繼電器觸點KS2復(fù)位打開，切斷KM2的線圈電路，完成正轉(zhuǎn)的反接制動。在反接制動過程中，KM3失電，所以限流電阻R一直起限制反接制動電流的作用。反轉(zhuǎn)時的反接制動工作過程相似，此時反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，KS2觸點閉合，制動時，接通交流接觸器KM1的線圈電路，進(jìn)行反接制動。另外，接觸器KM3的輔助觸點數(shù)量是有限的，故在控制電路中使用了中間繼電器

26、KA，因為KA沒有主觸點，而KM3的輔助觸點又不夠，所以用KM3來帶一個KA，這樣解決了在主電路中使用主觸點，而控制電路輔助觸點不夠的問題。刀架的快速移動和冷卻泵電動機的的控制刀架快速移動是由轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動位置開關(guān)SQ，接通快速移動M3的控制接觸器KM5的線圈電路，KM5的主觸點閉合，M3電動機啟動運行，經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動溜板帶動刀架快速移動。冷卻泵電動機M2由啟動按鈕SB6、停止按鈕SB5和KM4輔助觸點組成自鎖回路，并控制接觸器KM4線圈電路的通斷，來實現(xiàn)電動機M2的控制。2.4 C650臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點 C650臥式車床的控制方式是將接觸器、繼電器、定時器、其他電器及其觸點按一

27、定邏輯關(guān)系連接的繼電接觸器控制系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、便于掌握的特點，在一定范圍內(nèi)滿足控制要求，此控制方式在工業(yè)控制中比較常見。但這種控制方式存在著設(shè)備體積大、動作速度慢、功能少而固定、可靠性差、難于實現(xiàn)較復(fù)雜的控制的缺點，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時，原有的接線和控制盤就要更換，缺乏通用性和靈活性。為了解決繼電接觸器控制系統(tǒng)的這一缺點，尋求一種比繼電接觸器更可靠、功能更齊全、相應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器勢在必行。此新型工業(yè)控制器應(yīng)該既有電接觸器簡單易懂、使用方便、價格低的特點又有功能完善、通用性好、靈活性好的優(yōu)點。從被控制對象維護(hù)簡單和控制器性價比

28、高、綜合成本低這幾個主要原則出發(fā)，可編程控制器（PLC）是最佳的選擇。第3章 PLC控制的設(shè)計3.1 PLC的選型3.1.1 I/0點數(shù)的統(tǒng)計類 型功能所占點數(shù)(個)輸入設(shè)備M1的停止按鈕1M1的點動按鈕1M1的正轉(zhuǎn)按鈕1M1的反轉(zhuǎn)按鈕1M2的停止按鈕1M2的啟動按鈕1M3的限位開關(guān)1M1的熱繼電器動合觸電1M2的熱繼電器動合觸電1輸出設(shè)備M1的正轉(zhuǎn)接觸器1M1的反轉(zhuǎn)接觸器1M2接觸器1M3接觸器13.1.2 部分PLC的型號1. CPM1A-10CDR-A-V1 10點CPU單元 AC100-220V、6點入， 4 點繼電器輸出 2. CPM1A-10CDR-D-V1 10點CPU單元 DC

29、24V、 6點入， 4 點繼電器輸出3 CPM1A-10CDT-D-V1 10點CPU單元 DC24V、 6點入， 4 點晶體管輸出.漏4. CPM1A-20CDR-A-V1 20點CPU單元 AC100-220V 12點入，8 點繼電器輸出5. CPM1A-20CDR-D-V1 20點CPU單元 DC24V 12點入，8 點繼電器輸出6. CPM1A-20CDT-D-V1 20點CPU單元 DC24V 12點入，8 點晶體管輸出.漏型7. CPM1A-30CDR-A-V1 30點CPU單元 AC100-220V 18點入，12點繼電器輸出8. CPM1A-30CDR-D-V1 30點CPU單

30、元 DC24V 18點入，12點繼電器輸出9. CPM1A-30CDT-D-V1 30點CPU單元 DC24V 18點入，12點晶體管輸出.漏型10. CPM1A-40CDR-A-V1 40點CPU單元 AC100-220V 24點入，16點繼電器輸出11. CPM1A-40CDR-D-V1 40點CPU單元 DC24V 24點入，16點繼電器輸出12. CPM1A-40CDT-D-V1 40點CPU單元 DC24V 24點入，16點晶體管輸出.漏型13. CPM1A-40EDR 擴(kuò)展I/O單元 40點 24點輸入16點繼電器輸出14. CPM1A-20EDR1 擴(kuò)展I/O單元 20點 12點

31、入, 8 點繼電器輸出15. CPM1A-8ER 擴(kuò)展輸出單元 8點 繼電器輸出16. CPM1A-8ED 擴(kuò)展輸入單元 8點 DC輸入17. CPM1A-40EDT 擴(kuò)展I/O單元 40點 24點輸入16點晶體管輸出.漏型18. CPM1A-20EDT 擴(kuò)展I/O單元 20點 12點入， 8點晶體管輸出.漏型3.1.3 選型結(jié)果通過計算I/O點說統(tǒng)計表中的輸入點數(shù)（共九個）與輸出點數(shù)（共四個）再對照上面幾個PLC的型號得知選用第10個就可滿足設(shè)計要求3.2 I/O分配表輸入輸出名稱作用代號名稱作用代號SB0總停止按鈕00106KM1電機正傳01000SB1點動啟動00110KM2電機反轉(zhuǎn)01

32、001SB2正轉(zhuǎn)啟動00108KM3電機制動接觸器01002SB3反轉(zhuǎn)啟動00109KA中間繼電器01003SB4冷卻泵啟動00105KM4冷卻泵01005SB5冷卻泵停止00104KM5星、三角連接01004SB6刀架移動00103KM6刀架01006SB7刀架停止001023.3 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計外部接線圖3.3 PLC的內(nèi)部工作方式PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，包括內(nèi)部處理、通訊操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當(dāng)處于RUN狀態(tài)時，上述掃描周期不斷循環(huán)，掃描過程。雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)

33、器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟：圖2.2 掃描過程（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖

34、信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映

35、象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 （3）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC 之反應(yīng)時間，PLC 輸入訊號之時間若小于此反應(yīng)時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式

36、執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。3.4 PLC的應(yīng)用目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1、 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2、 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控

37、制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。4、 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序

38、，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5、 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)

39、中的一些大型控制系統(tǒng)。6、通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.4 梯形圖設(shè)計 3.4.1點動及正反轉(zhuǎn)的設(shè)計點動及正反轉(zhuǎn)3.4.2 冷卻泵的設(shè)計冷卻泵冷卻泵3.4.3快速走刀設(shè)計快速走刀快速走刀3.4.4結(jié)論電氣控制梯形圖3.5 指令表LD 00108OR 00109OR 00103OR 00110AND NOT 00106OUT 01002LD 01002AND NOT 00110OUT 01003LD

40、 00103AND 00108LD 01002AND NOT 01003OR LDOR 01002AND NOT 00110OUT 01000LD 01003AND 00109OR 01002OUT 01001LD 01003OUT 01004LD 00103OR 01006AND NOT 00102OUT 01006LD 00105OR 01005AND NOT 00104OUT 01005END第4章 調(diào)試實驗室的調(diào)試系統(tǒng)為歐姆龍,16點輸入24點輸出，而我設(shè)計的輸入為11,輸出點數(shù)為7。首先，把所編的程序輸入到手執(zhí)編程器，進(jìn)行編譯，所輸入的程序通過編譯后直到最后通過。接入PLC通信口后，將所編程序進(jìn)行調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果出現(xiàn)正常的結(jié)果。在調(diào)試的過程中出現(xiàn)了以下幾個問題：（1）把指令表輸入到手指編程器時，出現(xiàn)了錯誤的指令導(dǎo)致程序無法運行，PLC控制臺上無法實現(xiàn)預(yù)定的動作（2）在修改指令時由于對手執(zhí)編程器掌握