C650普通車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、目 錄第1章 引言 ················································&#

2、183;·········1 1.1 可編程控制器的簡單介紹·····································

3、83;······1 1.2 西門子S7-200 的簡單介紹········································

4、·· 4 1.3 C650臥式車床簡述·············································&

5、#183;···5第2章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ······································7 2.1 C650臥式車床的控制要求··&

6、#183;········································7 2.2 電氣控制線路分析·······

7、;············································7 2.3 C650臥式車床電氣控制線路的特點(diǎn)··

8、··································9第3章 C65O普通車床的PLC 設(shè)計(jì)過程············&#

9、183;···················10 3.1 控制要求····························

10、83;·····························10 3.2 方案說明··················

11、3;·······································10 3.3 確定I/O信號(hào)數(shù)量，選擇PLC的類型······

12、83;···························10 3.4 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表·················

13、83;·········11 3.5 控制電路設(shè)計(jì)······································&#

14、183;···············11 3.6 PLC控制程序設(shè)計(jì)·······························

15、3;··················13 3.7 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序語句表···························

16、;·15 3.8 系統(tǒng)調(diào)試···············································

17、···········18結(jié)論······································&#

18、183;·····························19設(shè)計(jì)總結(jié)···················&#

19、183;···········································20謝辭·····

20、3;·················································

21、3;············21參考文獻(xiàn)····································

22、3;··························22第1章 引 言 本設(shè)計(jì)主要針對C650普通車床進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。1.1 可編程控制器的簡單介紹1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制

23、器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，再開始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實(shí)際上，PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個(gè)工作

24、過程分為自診斷、通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個(gè)階段。 可編程序控制器的組成 可編程序控制器硬件由中央處理器、電源、輸出組件、輸入組件、輸入輸出、編程器六部分構(gòu)成: 中央處理器（ Central Processor Unit 簡稱CPU）：它是可編程序控制器的心臟部分。CPU 由微處理器（Microproce-ssor）存儲(chǔ)實(shí)際控制邏輯的程序存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)器構(gòu)成。 電源 （Power Supply）：給中央處理器提供必需的工作電源。 輸入組件（Inputs）：輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場信號(hào)送給中央處理器。現(xiàn)場信號(hào)可能是開關(guān)量、模擬量或針對某一特定目的使用的特殊變

25、量。 輸出組件（Outputs）：輸出組件接收CPU 的控制信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流等現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接收的信號(hào)后，傳送控制命令給現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行器。 輸入輸出（簡稱I/O）是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫作系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號(hào)包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測開關(guān)和編碼器等。輸出信號(hào)包括繼電器、指示燈、顯示器、電機(jī)啟動(dòng)等直流和交流設(shè)備。 編程器（Programmer）：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯程序編制和加載，不能對系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調(diào)試和控制系統(tǒng)故障時(shí)作為檢查故障的有效工具。 可編程序控制器

26、的特點(diǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同。可編程序控制器一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。它的主要特點(diǎn)如下： （1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可以使一般通用微機(jī)不能正常工作。而PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取生產(chǎn)廠家長期積累的工業(yè)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I0 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷

27、措施；所有這些使PLC 具有較高的抗干擾能力。PLC 的平均無故障時(shí)間通常在幾萬小時(shí)以上，這是一般微機(jī)不能比擬的。 繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。而PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類

28、的物理器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè)PLC 裝置用于不同的控制對象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。PLC 的輸入輸出可直接與交流220 V，直流24V 等強(qiáng)電相連，并有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。 （3）編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語言，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間學(xué)會(huì)。 （4）功能完善 PLC 的輸

29、入輸出系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入輸出。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印及報(bào)表生成功能。此外，它還可以和其他微機(jī)系統(tǒng)、控制設(shè)備共同組成分布式或分散式控制系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)成組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運(yùn)算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運(yùn)算及快速中斷等功能。因此PLC 具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠很好地滿足各種類型控制的需要?？删幊炭刂破鱌LC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(jī)械制造、汽車、輕

30、紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)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。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)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

31、于模擬量控制。 （3）運(yùn)動(dòng)控制  PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)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(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，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PL

32、C也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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?。?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)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

33、的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)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。1.2 西門子S7-200 的簡單介紹 本設(shè)計(jì)以西門子公司的S7-200 系統(tǒng)小型PLC 為主要講述的。S7-200 以其極高的性能價(jià)格比，在國內(nèi)占有很大的市場份額。S7-200 適用于各種各業(yè)的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化，無論獨(dú)立運(yùn)行或連成網(wǎng)絡(luò)，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 CPU22X 型的選擇 S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供使用。 （1）CPU 221 本機(jī)集成6輸入/4

34、輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。無I/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 （2）CPU 222 本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 （3）CPU 224 本機(jī)集成14輸入/1

35、0輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 （4）CPU 224XP 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速

36、計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。 （5）CPU 226 本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口

37、，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 元件的介紹 （1）基本位操作指令 CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位地址指定的存儲(chǔ)器位訪問，該位數(shù)據(jù)狀態(tài)為1 時(shí)，觸點(diǎn)為動(dòng)態(tài)，即“合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開”；數(shù)據(jù)狀態(tài)為0 時(shí)，觸點(diǎn)為常態(tài)，即“動(dòng)合觸斷開，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合”。當(dāng)邏輯運(yùn)算結(jié)果為1 時(shí)，能量流可以到達(dá)線圈，使線圈通電，CPU 將線圈位地址指定的存儲(chǔ)器位置1；當(dāng)邏輯運(yùn)算結(jié)果為0 時(shí)，線圈不通電，存儲(chǔ)器

38、位置置0。 （2）邊沿觸發(fā)指令 邊沿觸發(fā)是指用邊沿觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。邊沿觸令分為正跳變觸發(fā)（上升沿）和負(fù)跳變觸發(fā)（下降沿）兩大類。正跳變觸發(fā)指輸入脈沖的上升沿使觸點(diǎn)閉合（ON）一個(gè)掃描周期。負(fù)跳變觸發(fā)指輸入脈沖的下降沿使觸點(diǎn)閉合（ON）一個(gè)掃描周期。 （3）通電延時(shí)定時(shí)器指令 使能端（IN）輸入有效時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0 開始遞增，大于或等于預(yù)置值（PT）時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸點(diǎn)有效），當(dāng)前值的最大值為32767。使能端無效（斷開）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位（當(dāng)前值清零，輸出狀態(tài)位置0）。 （4）增計(jì)數(shù)器指令 增計(jì)數(shù)器指令在CU 端輸入脈沖上升沿，計(jì)數(shù)

39、器的當(dāng)前值增1 計(jì)數(shù)。當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置1。當(dāng)前值累加的最大值為32767。復(fù)位輸入（R）有效時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)復(fù)位（置0），當(dāng)前計(jì)數(shù)值清零。1.3 C650臥式車床簡述 臥式車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削加工機(jī)床，主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面、螺紋和端面，并可通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔和攻螺紋等切削加工。 臥式車床通常由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)由機(jī)械傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的輸出，其運(yùn)動(dòng)速度由變速齒輪箱通過手柄操作進(jìn)行切換。刀具的快速移動(dòng)、冷卻泵和液壓泵等通常采用單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。不同型號(hào)的臥式車床，其主電動(dòng)機(jī)的工作要求不同，因而其具有不同的控制線路。C650臥式車

40、床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm，最大工件長度為3000mm。 C650臥式車床主要由床身、主軸、刀架、溜板箱和尾架等部分組成。該機(jī)床有兩種主要運(yùn)動(dòng);一種是安裝在床身主軸箱中主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為主運(yùn)動(dòng)；另一種是溜板箱中的溜板帶動(dòng)刀架的直線運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀具安裝在刀架上，與滑板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與溜板箱的移動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，需要停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因此必須有停車制動(dòng)的功能，較好的停車制動(dòng)是采用電氣制動(dòng)的方法。為了加攻螺紋等工件，主軸需要正、反轉(zhuǎn)，主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)隨工件的材料、尺寸、工藝要求及刀

41、具的種類不同而變化，所以要求在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。在加工過程中，還需提供切削液，并且為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助的工作時(shí)間，而要求帶動(dòng)刀架移動(dòng)的溜板能夠快速移動(dòng)。第2章 繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 C650臥式車床的控制要求 （1）主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速移動(dòng)電機(jī)。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都要有短路保護(hù)措施。 （2）主電機(jī)M1完成主軸運(yùn)動(dòng)和溜板箱進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用降壓啟動(dòng)的方式啟動(dòng)，可以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行正反兩個(gè)方向的反接制動(dòng)。為加工調(diào)整方便，還應(yīng)具備點(diǎn)動(dòng)功能。 （3）電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供冷卻液，采用直接啟動(dòng)停止方式，并且為連續(xù)工作方式。

42、（4）主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動(dòng)電流對電流表產(chǎn)生沖擊。 （5）主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。 （6）機(jī)床要有照明設(shè)施。2.2 電氣控制線路分析圖2.1 C650臥式車床的繼電接觸器控制線路圖 主電路分析 刀開關(guān)將380V的三相電源引入。電動(dòng)機(jī)M1的電路接線分為五部分： 第一部分有KM8、KM5的兩組主觸點(diǎn)控制的正、反轉(zhuǎn)。 第二部分KM4主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的反接制動(dòng)，為防止反接時(shí)電路電流過大在其后串入一組電阻R*3。 第三部分由KM1、KM2、KM3三組主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的星形三角形降壓啟動(dòng)。 第四部分電流表PG經(jīng)電流互感器BE接在主電動(dòng)機(jī)M1的主回路上，以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組變化時(shí)

43、的電流變化。為防止啟動(dòng)時(shí)的電流對電流表沖擊，采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)斷觸頭在啟動(dòng)時(shí)將其短接。 第五部分速度繼電器KS的速度檢測部分與電動(dòng)機(jī)的主軸同軸相聯(lián)，在停車制動(dòng)過程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于KS的動(dòng)作值時(shí)，其常開觸點(diǎn)可將控制電路的中的反接制動(dòng)的相應(yīng)電路切斷，完成制動(dòng)停車。 冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM7控制其主電路的接通與斷開，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3由接觸器KM7控制。 為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了熔斷器的短路保護(hù)和熱繼電器的過載保護(hù)環(huán)節(jié)。 控制電路的分析 （1）主電動(dòng)機(jī)M1降壓啟動(dòng) 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2 時(shí)，接觸器KM1得電自鎖，接觸器KM3、時(shí)間繼電器KT得電，KM3常開觸點(diǎn)閉合、常

44、閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電動(dòng)機(jī)星形接入，延時(shí)繼電器KT的常閉觸點(diǎn)KT將電流表短接。延時(shí)繼電器KT延時(shí)到設(shè)定值，常閉觸點(diǎn)KT斷開使KM3失電，KM3各觸點(diǎn)恢復(fù)初始狀態(tài)，常開觸點(diǎn)KT閉合使KM2得電自鎖，此時(shí)電動(dòng)機(jī)M1三角形接入，電流表PG接通顯示主電路電流變化。 （2）主電動(dòng)機(jī)M1點(diǎn)動(dòng) 按下轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2，按啟動(dòng)按鈕SB2，繼電器KM1不能自鎖，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)。 （3）主電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn) 按下按鈕SB3，繼電器KM5得電并自鎖，主電路中KM5常開觸點(diǎn)閉合，兩條主線調(diào)換，此時(shí)按下SB1就可實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)。 按下按鈕SB7，繼電器KM8得電并自鎖，主電路中KM8常開觸點(diǎn)斷開，兩條主線調(diào)換，此時(shí)按下SB

45、1就可實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)。 （4）主電動(dòng)機(jī)M1反接制動(dòng) 按下按鈕SB1，接觸器KM1、KM2失電，接觸器KM4得電，常開觸點(diǎn)KM4閉合使主電動(dòng)機(jī)M1定子串電阻反接實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值n時(shí)，速度繼電器常開觸點(diǎn)恢復(fù)原狀態(tài)斷開，避免因停車引起反轉(zhuǎn)。 （5）刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制 按下按鈕SB4接通接觸器KM6，常開觸點(diǎn)KM6閉合，電動(dòng)機(jī)M3得電實(shí)現(xiàn)刀架快速移動(dòng)，松開按鈕SB4結(jié)束快速移動(dòng)。按下啟動(dòng)按鈕SB6接觸器KM7得電自鎖，常開觸點(diǎn)KM7閉合，冷卻泵工作，按下停止按鈕SB5，接觸器KM7失電，冷卻泵停止工作。 （6）照明燈控制 轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制照明燈HL,且HL為36V

46、的安全照明電壓。2.3 C650臥式車床電氣控制線路的特點(diǎn) （1）主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M1有正、反轉(zhuǎn)控制、點(diǎn)動(dòng)控制和反接快速制動(dòng)的控制功能，并設(shè)有監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作電流變化的電流表和電流互感器。 （2）主電動(dòng)機(jī)M1采用了星形三角形降壓啟動(dòng)的方法。能夠進(jìn)行刀架的快速移動(dòng)。 第3章 C65O普通車床的PLC 設(shè)計(jì)過程 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是編寫PLC 用戶程序。設(shè)計(jì)步驟包括分析控制要求，確定控制方案、PLC 外部接線圖、I/O 地址分配表、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等。3.1 控制要求 (1）主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速移動(dòng)電機(jī)。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都要有短路保護(hù)措施。 （2）主電

47、機(jī)M1完成主軸運(yùn)動(dòng)和溜板箱進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用降壓啟動(dòng)的方式啟動(dòng)，可以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行正反兩個(gè)方向的反接制動(dòng)。為加工調(diào)整方便，還應(yīng)具備點(diǎn)動(dòng)功能。 （3）電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供冷卻液，采用直接啟動(dòng)停止方式，并且為連續(xù)工作方式。 （4）主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動(dòng)電流對電流表產(chǎn)生沖擊。 （5）主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。 （6）機(jī)床要有照明設(shè)施。3.2 方案說明 （1）主電動(dòng)機(jī)M1采用星形三角形降壓啟動(dòng)，利用接觸器和時(shí)間繼電器完成，正反轉(zhuǎn)選擇、點(diǎn)動(dòng)選擇以及反接制動(dòng)均采用接觸器完成。冷卻泵以及快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止均采用接觸器完成。 （

48、2）三個(gè)電動(dòng)機(jī)主電路均為避免過載和短路而安裝的有熱繼電器和熔斷器。 （3）為避免超行程引起事故，機(jī)床上安裝保護(hù)裝置行程開關(guān)。 （4）根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇PLC類型。 （5）PLC采用繼電器輸出型。 （6）PLC自身配有24V直流電源，外接負(fù)載時(shí)考慮其供電容量。3.3確定I/O信號(hào)數(shù)量，選擇PLC的類型 對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對控制要求不高時(shí)，可選用小型PLC（如西門子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。 對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力

49、、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型PLC，如西門子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。 對于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)信網(wǎng)4等，可選用中大型PLC（如西門子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對象分布在不同的地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，一組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點(diǎn)有12個(gè)

50、，分別為I0.0-I1.3;輸出點(diǎn)有8個(gè)，分別為Q0.0-Q0.7。I/O點(diǎn)共18個(gè)，故選擇S7200系列（CPU-224）PLC。3.4 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表 控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)電動(dòng)機(jī)M1停止信號(hào)常開按鈕SB1I0.0電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB2I0.1電動(dòng)機(jī)M1點(diǎn)動(dòng)選擇信號(hào)常開按鈕SB7I0.2電動(dòng)機(jī)M1點(diǎn)動(dòng)取消信號(hào)常開按鈕SB8I0.3停止信號(hào)行程開關(guān)SQ1I0.4停止信號(hào)行程開關(guān)SQ2I0.5電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)選擇信號(hào)常開按鈕SB3I0.6快速移動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB4I0.7冷卻泵開啟信號(hào)常開按鈕SB6I1.0冷卻泵關(guān)閉信號(hào)常開按鈕

51、SB5I1.1電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)選擇信號(hào)常開按鈕SB9I1.2電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)選擇取消信號(hào)常開按鈕SB10I1.3輸出信號(hào)電動(dòng)機(jī)M1星形驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM1Q0.0電動(dòng)機(jī)M1三角形驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM2Q0.1電動(dòng)機(jī)M1星形驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM3Q0.2電動(dòng)機(jī)M1反接制動(dòng)信號(hào)接觸器KM4Q0.3電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM8Q0.7電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM5Q0.4快速移動(dòng)信號(hào)接觸器KM6Q0.5冷卻泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KM7Q0.6 表31 C650普通車床PLC控制系統(tǒng)I/O地址分配表3.5 控制電路設(shè)計(jì) C650普通車床PLC控制系統(tǒng)電路原理圖如圖32所示。圖32 C650普通車床PLC

52、控制系統(tǒng)電路原理圖3.6 PLC控制程序設(shè)計(jì) 在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。

53、梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和應(yīng)用指令等組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，便轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)位指定的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對存儲(chǔ)器的讀操作）。在用戶程序中常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以使用無數(shù)多次。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果和輸出標(biāo)志位，當(dāng)線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1”時(shí)，“能流”可以到達(dá)線圈，使得線圈得電動(dòng)作，則CPU將線圈的位地址指定的存儲(chǔ)器的位置為“1”，邏輯運(yùn)算結(jié)果為“0”時(shí)，線圈斷電，存儲(chǔ)器的位置為“0”。 （1）梯形圖STEP7-Micro/WIN32軟件是西門子S7-200PLC的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。用STEP7-Micro/WIN3

54、2軟件編制的該控制系統(tǒng)的程序梯形圖如下圖：圖3-3 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序梯形圖3.7 C650普通車床控制系統(tǒng)PLC控制程序語句表指令表編程語言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符匯編語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。語句表通常和梯形圖配合使用，互為補(bǔ)充，將該控制系統(tǒng)的梯形圖轉(zhuǎn)化為語句表Network 1 / 主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)選擇LD I0.6O Q0.4AN I1.3AN Q0.7= Q0.4Network 2 / 主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)選擇LD I1.2O Q0.7AN I1.3AN Q0.4= Q0.7Ne

55、twork 3 / Network Title/ Network Comment主電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)與停止LDN M0.0A Q0.0O I0.1AN I0.0A I0.4A I0.5LPSAN Q0.3= Q0.0LRDLD T37O Q0.1ALDAN Q0.2= Q0.1LPPAN Q0.1LPSAN T37= Q0.2LPPTON T37, 20Network 4 / 選擇主電動(dòng)機(jī)M1點(diǎn)動(dòng)LD I0.2O M0.0AN I0.3= M0.0Network 5 / 電動(dòng)機(jī)M1的反接制動(dòng)LD I0.0O Q0.3AN Q0.0A I0.4A I0.5= Q0.3Network 6 / 電動(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)選擇LD I0.6O Q0.4AN I0.0A I0.4A I0.5= Q0.4Network 7 / 快速移動(dòng)選擇LD I0.7A I0.4A I0.5= Q0.5Network 8 / 冷卻泵開啟選擇LD I1.0O Q0.6A I0.4A I0.5AN I1.1= Q0.6 3.8系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試前我們需要對線路進(jìn)行檢查，按照接線圖檢