c650-1臥式車床plc控制課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排 </p><p><b>　　時(shí)間安排表:</b></p><p>　　2012年6月4日 指導(dǎo)教師下達(dá)任務(wù)</p><p>　　2012年6月4日—2012年6月5日 收集資料，資料整理</p><p&

2、gt;　　2012年6月6日—2012年6月11日 1、分析</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3、計(jì)算</b></p><p>　　2012年6月12日—2012年6月15日 1、撰寫說明書</p><p><

3、;b>　　2、繪圖</b></p><p>　　2012年6月16日—2012年6月17日 指導(dǎo)教師評(píng)閱</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的C650-1臥式車床采用繼電器實(shí)現(xiàn)電氣控制，接線多且復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成，想改變或增加功能很困難，其工作性能已不能

4、達(dá)到現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。因此，以PLC取代常規(guī)的繼電器，可提高工作性能，并且達(dá)到車床的控制要求。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)介紹了C650-1臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運(yùn)動(dòng)形式，編寫了PLC控制梯形圖程序和指令表程序。利用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵在作等一些列功能，改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡(jiǎn)單化,并且維修方便,易于檢查，節(jié)省大量的繼電器元件,機(jī)床的各項(xiàng)

5、性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。</p><p>　　經(jīng)反復(fù)調(diào)試，該項(xiàng)技術(shù)可推廣應(yīng)用于自動(dòng)化其他領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，車削精度更高。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 臥式車床；繼電器；PLC；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言1<

6、/b></p><p>　　1.1 C650-1型臥式車床簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用2</p><p>　　1.3 C650-1型臥式車床發(fā)展趨勢(shì)3</p><p><b>　　2 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　2.1 PLC控制系統(tǒng)

7、的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容6</p><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟6</p><p>　　2.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則6</p><p>　　2.2.2 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試步驟7</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 主要電氣元件的選擇9</p

8、><p>　　3.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇9</p><p>　　3.1.2 交流接觸器和中間繼電器的選擇10</p><p>　　3.1.3 保護(hù)電器的選擇11</p><p>　　3.1.4 控制電器的選擇11</p><p>　　3.2 C650-1臥式車床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式12</p><

9、;p>　　3.3 C650-1臥式車床控制原理電路圖概述及原理分析13</p><p>　　3.4 PLC的選型15</p><p>　　3.5 I/O地址的分配16</p><p>　　3.6 I/O接線圖16</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基

10、本工作原理17</p><p>　　4.1.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17</p><p>　　4.1.2 PLC的基本工作原理17</p><p>　　4.1.3 PLC編程語言18</p><p>　　4.2 PLC的基本功能和基本指令18</p><p>　　4.2.1 PLC的基本功能18</p&g

11、t;<p>　　4.2.2 PLC基本指令20</p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)20</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試23</b></p><p>　　5.1 硬件檢查23</p><p>　　5.2 系統(tǒng)綜合調(diào)試23</p><p><b

12、>　　結(jié)束語24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　附錄Ⅰ 主要電氣元件表26</p><p>　　附錄II 控制電路原理圖27</p><p>　　附錄III PLC控制系統(tǒng)I/O分配表28</p><p>　　附錄IV

13、 PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖29</p><p>　　附錄V PLC控制程序清單30</p><p>　　附錄VI PLC控制指令清單31</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　C650-1型臥式車床簡(jiǎn)介</p><p>　　C650-1 普通車床屬于中型車床，

14、用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸通過卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，溜板帶動(dòng)刀架的縱向和橫向直線運(yùn)動(dòng)，其中縱向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)操作者向左或向右的運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者向前或向后的運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)，包括刀架的快速移動(dòng)、工件的夾緊與松開等。工作過程如下：</p><p>　　1．正常加工時(shí)一般不需反轉(zhuǎn)，但加工螺紋時(shí)需反轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度

15、與刀具的進(jìn)給速度要保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，為此主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。主電動(dòng)機(jī)M1（功率為20kW），采用直接起動(dòng)的方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。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，需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有停車制動(dòng)的功能，C650-1-2車床的正反向停車采用速度繼電器控制的電源反接制動(dòng)。 </p><p>　　2．電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵。車削加工時(shí)，刀

16、具與工件的溫度較高，需設(shè)一冷卻泵電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的冷卻。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2單向旋轉(zhuǎn)，采用直接起動(dòng)、停止方式，且與主電動(dòng)機(jī)有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。</p><p>　　3．快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，利用M3帶動(dòng)刀架和溜板箱快速移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制起停。</p><p>　　4．采用電流表檢測(cè)電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況。 </p><

17、;p>　　5．車削加工時(shí)，因被加工的工件材料、性質(zhì)、形狀、大小及工藝要求不同，且刀具種類也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。車床大多采用機(jī)械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)是硬連線方式的繼電一接觸器控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)連線復(fù)雜，體積大，可靠性差，自動(dòng)化水平低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。</p><p&g

18、t;　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來越高，零件的復(fù)雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通磨床已經(jīng)越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從早期降低勞動(dòng)力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到全面滿足顧客要求、積極開發(fā)新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，將面臨知識(shí)—技術(shù)—產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品批量越來越小，而對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高，同時(shí)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制造的意識(shí)不斷加強(qiáng)，因此敏捷先進(jìn)的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得競(jìng)

19、爭(zhēng)和生存、發(fā)展的主要手段。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和制造自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，作為自動(dòng)化柔性生產(chǎn)重要基礎(chǔ)的“軟”控制系統(tǒng)機(jī)床，在生產(chǎn)中所占比例將越來越高。</p><p>　　20世紀(jì)70年代以前，電氣自動(dòng)控制的任務(wù)基本上是由繼電器控制系統(tǒng)來完成。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，所以當(dāng)時(shí)應(yīng)用的十分廣泛，至今仍在許多簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用。但是，該類控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)也十分明顯，它采用固定的硬件接線方

20、式來完成各種邏輯控制，靈活性差；另外機(jī)械性觸點(diǎn)的工作頻率低，易損壞，因此可靠性較差。</p><p>　　當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及生產(chǎn)工藝上不斷提出新的要求，電氣控制技術(shù)得到飛速的發(fā)展。在控制方法上，主要是從手動(dòng)到自動(dòng)控制；在控制功能上，是從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)；在操作方式上，由笨重到輕巧；在控制原理上，從有觸點(diǎn)的繼電接觸式控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為核心的“軟”控制系統(tǒng)。</p><

21、p>　　PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一。PLC以軟件手段實(shí)現(xiàn)了各種控制功能，與繼電器控制系統(tǒng)相比，靈活性大大提高；與普通的計(jì)算機(jī)相比，又具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、組合靈活、擴(kuò)展方便、體積小等突出優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　PLC 是先進(jìn)的工業(yè)化國

22、家通用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大技術(shù)支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT) 之一，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)

23、合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。用PLC 控制改造其繼電器控制電路, 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小，降低了設(shè)備故障率, 提高了設(shè)備使用效率, 運(yùn)行效果良好。隨著我國電力體制改革的深化，電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，降低資源損耗和提高管理效益成為各發(fā)電企業(yè)的迫切需求。為此，對(duì)火電廠輔助車間自動(dòng)控制水平提出了更高的要求。經(jīng)過科技人員的不斷引進(jìn)、開發(fā)、研究

24、, 我國大型火電站的輔助系統(tǒng)（輸煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循環(huán)水泵房等）已由繼電器控制過渡</p><p>　　PLC 是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言，無須任何保護(hù)措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC 的正常運(yùn)行。要提高PLC 控制系

25、統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對(duì)PLC 的影響。在新的時(shí)代，PLC 會(huì)有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，通過完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線通信能力會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求，PLC 作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。</p>&

26、lt;p>　　C650-1型臥式車床發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　1. 高速、高精

27、密化     </p><p>　　高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持

28、器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。</p><p>　　數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min以上。 </p><p>　　直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特

29、性和跟隨精度。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動(dòng)，省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了傳動(dòng)間隙(包括反向間隙)，運(yùn)動(dòng)慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計(jì)，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復(fù)定位精度。通過直線電機(jī)和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的應(yīng)用，可使機(jī)床的快速移動(dòng)速度由目前的10～20m/mim

30、提高到60～80m/min，甚至高達(dá)120m/min。</p><p>　　2. 高可靠性     </p><p>　　數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。    </p><p>　　3. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)

31、CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。</p

32、><p>　　通過對(duì)機(jī)床部件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，不僅能減少重復(fù)性勞動(dòng)，而且可以快速響應(yīng)市場(chǎng)，縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)周期。</p><p><b>　　4. 功能復(fù)合化</b></p><p>　　功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床

33、既可以實(shí)現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的CX25Y數(shù)控車銑復(fù)合中心，該機(jī)床同時(shí)具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸和Y軸，可以實(shí)現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。</p><p><b>　

34、　系統(tǒng)總設(shè)計(jì)</b></p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因比PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括:</p><p>　?、?了解設(shè)備電器的工作原理。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序，必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等

35、），操作方式（手動(dòng)，自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，連續(xù)等）。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。</p><p>　?、?進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)，主要為 PLC的選擇，PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇 、I/O模塊的選擇等。</p><p>　?、?選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)

36、、行程開關(guān)等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），這些設(shè)備屬于一般的電器元件。</p><p>　?、?根據(jù)控制要求基本確定I/O點(diǎn)數(shù)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行I/O初步分配，繪制I/O接線圖</p><p>　?、?程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、語句表程序，控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，

37、安全、可靠的關(guān)鍵。</p><p>　?、?聯(lián)機(jī)調(diào)試。按照控制電路原理圖連接硬件，將編寫好的控制程序下載至PLC，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，如果不滿足控制系統(tǒng)的要求，再返回修改程序或檢查接線，直到滿足控制系統(tǒng)的要求為止。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　?、?最大限度

38、地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并 擬定電氣控制方案。</p><p>　?、?在滿足控制要求的前提下， 力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。</p><p>　　⑶ 保證控制系統(tǒng)安全可靠。</p><p>　?、?考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 的容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。</p><p>

39、;　　PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試步驟</p><p>　　PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程如圖2.1所示。</p><p>　　圖 2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　主要電氣元件的選擇</b></p>&

40、lt;p>　　任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個(gè)部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點(diǎn)組成的實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負(fù)載的接觸器線圈。在本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用PLC 代替了繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。在車床的電氣控制系統(tǒng)，所有觸頭，行程開關(guān)，控制按鈕（SB1～SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號(hào)；接觸器線圈（KM1-KM5），為系統(tǒng)的

41、輸出信號(hào)。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　在車床控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。因此，在選用電動(dòng)機(jī)種類時(shí)，若機(jī)械工作對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先選用三相交流電異步動(dòng)機(jī)。</p><p>　　三相交流異

42、步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（定子繞組內(nèi)的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則</p><p>　　在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)的選擇主要是容量的選擇，如果電動(dòng)機(jī)的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載下運(yùn)行，會(huì)使它過早損壞，同時(shí)還出現(xiàn)啟動(dòng)困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載

43、等故障。如果電動(dòng)機(jī)的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)都會(huì)下降。</p><p>　　選擇電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)原則進(jìn)行。</p><p>　?、?發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高溫度等于或稍微小于電動(dòng)機(jī)絕緣的允許最高工作溫度，即。</p><p>　?、?過載能力：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須具有一定

44、的過載能力。特別是在短期工作時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的熱慣性很大，電動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時(shí)仍可保證，故此時(shí)，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力。即所選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TL max必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即</p><p>　　(一般為0.8 ) (3.1)</p><p>　?、?啟動(dòng)能力：由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

45、轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動(dòng)機(jī)可靠啟動(dòng)，必須保證</p><p>　　() (3.2)</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。</p><p>　　交

46、流接觸器和中間繼電器的選擇</p><p><b>　　⑴ 接觸器</b></p><p>　　接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動(dòng)開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動(dòng)銜鐵，靜觸點(diǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動(dòng)銜鐵上的動(dòng)觸點(diǎn)也

47、隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時(shí)，磁場(chǎng)消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài)。</p><p>　　在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號(hào)很多，電流在5A-1000A的不等，常用交流接觸器的型號(hào)有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ10系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的1.1～1.3倍之間,各接觸器型號(hào)見附錄Ⅰ。</p>&

48、lt;p><b>　?、?中間繼電器</b></p><p>　　中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號(hào)有JZ7、JZ14等。</p><p><b>　　保護(hù)電器的選擇</b></p><p><b>　　⑴ 熔斷器</b>&

49、lt;/p><p>　　熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。</p><p><b>　　⑵ 熱繼電器</b></p><p>　　熱繼電器主要用于電氣設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）的過負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢(shì)利用一種電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具

50、有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷和斷相保護(hù)。</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。</p&g

51、t;<p>　　熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，使用中應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。熱繼電器的動(dòng)作電流整定值一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05～1.1倍。</p><p><b>　　控制電器的選擇</b></p>&l

52、t;p><b>　?、?選擇開關(guān)</b></p><p>　　萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測(cè)量?jī)x表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW8、LW6和LA18系列。</p><p><b>　　⑵ 控制按鈕</b

53、></p><p>　　控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有LA10、LA18、LA19、LA20等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號(hào)及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄I。</p><p>　　C650-1臥式車床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式</p><p>　　C650-1臥式車床屬于中型車床，床身的最大

54、工件回轉(zhuǎn)半徑為1020mm，最大工件長(zhǎng)度為3000mm。主電動(dòng)機(jī)功率為30kw，為提高工作效率，該機(jī)床采用了反接制動(dòng)。為了減少制動(dòng)電流，制動(dòng)時(shí)在定子回路串入了限流電阻R。拖動(dòng)溜板箱快速移動(dòng)的2.2kw電動(dòng)機(jī)是為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間而專門設(shè)計(jì)的。各部分結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。</p><p>　　對(duì)車床的電氣控制要求是，車床加工工件時(shí)，首先由主軸上的夾頭夾緊工件，然后由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，待冷卻液噴流到

55、加工位置后，再進(jìn)刀進(jìn)行切削加工。加工完畢，將刀具退回原位，關(guān)閉冷卻液，待主軸停轉(zhuǎn)后，取下工件，完成加工工藝。由此可見，車床的運(yùn)動(dòng)主要有兩種：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)M1 完成，為了保證啟動(dòng)平穩(wěn)，采用Y/Δ降壓?jiǎn)?dòng)方式。KM1 控制主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，KM2 控制主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，KM3 控制主電動(dòng)機(jī)Y 啟動(dòng)運(yùn)行，KM4 控制主電動(dòng)機(jī)Δ啟動(dòng)運(yùn)行。M2 拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供冷卻液采用直接啟動(dòng)及停止方式，KM5 控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

56、有步進(jìn)電機(jī)M3 拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)，根據(jù)C650-1臥式車床運(yùn)動(dòng)情況及加工需要,本研究采用3臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即:主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M1、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2和溜板箱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3。從車削加工工藝出發(fā),對(duì)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制要求如下：</p><p>　　(1)主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M1,功率為30 kW,允許在空載下直接起動(dòng)。其要求能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn),從而經(jīng)主軸變速箱實(shí)現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn),或通過掛輪箱傳給溜板箱來拖動(dòng)刀架

57、以實(shí)現(xiàn)刀架的橫向左、右移動(dòng)。為便于進(jìn)行車削加工前的對(duì)刀,則要求主軸拖動(dòng)工件作調(diào)整點(diǎn)動(dòng),所以要求主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點(diǎn)動(dòng)控制。主電動(dòng)機(jī)停車時(shí),由于加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,需采用反接制動(dòng)。</p><p>　　(2)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2,功率為0. 15 kW,用于在車削加工時(shí),供出冷卻液,對(duì)工件與刀具進(jìn)行冷卻。 </p><p>　　圖3.1 C650-1臥式車床</p&g

58、t;<p>　　C650-1臥式車床控制原理電路圖概述及原理分析</p><p>　　C650-1臥式車床控制電路原理圖如附錄Ⅱ所示。圖中主要分為主電路，冷卻電路，快速移動(dòng)電路等三部分。</p><p><b>　　⑴ 主電路分析</b></p><p>　　從附錄Ⅱ中可以看出，斷路器QF將三相電源引入，F(xiàn)U1為主電動(dòng)機(jī)M1的短路

59、保護(hù)用熔斷器，F(xiàn)R1為M1電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器。為防止在連續(xù)點(diǎn)動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過載，點(diǎn)動(dòng)時(shí)也加入限流電阻R。通過互感器TA接入電流表A以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。熔斷器FU2為M2、M3電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接觸器KM1、KM2為M2、M3電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器。FR2為M2電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，因快速電動(dòng)機(jī)M3短時(shí)工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。</p><p><b>　　⑵ 控制電路分析</b>

60、</p><p>　　主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制</p><p>　　電路中KM3為M1電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM為M1電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)接觸器，KA</p><p>　　為中間繼電器。M1電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)由點(diǎn)動(dòng)按鈕SB6控制。按下按鈕SB6，接觸器KM3得電吸合，他的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)的定子繞組限流電阻R與電源接通，電動(dòng)機(jī)在較低速下起動(dòng)。</p><p>

61、　　主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路</p><p>　　主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)由正向起動(dòng)按鈕SB1控制。按下按鈕SB1時(shí)，接觸器KM首先得電動(dòng)作，他的主觸點(diǎn)閉合將限流電阻短接，接觸器KM的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使中間繼電器KA得電，它的觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM3得電吸合。KM3的主觸點(diǎn)將三相電源接通，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM3的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)和KA的動(dòng)合觸點(diǎn)的閉合將KM3線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)用反向起動(dòng)按鈕SB2，按下SB2，同樣

62、是接觸器KM得電，然后接通接觸器KM4和中間繼電器KA，于是電動(dòng)機(jī)在滿壓下反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM3的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)和KM4的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)分別串在對(duì)方接觸器線圈的回路中，起到電動(dòng)機(jī)正傳和反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制</p><p>　　當(dāng)速度接近于零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)電源。速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸相連的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常

63、開觸點(diǎn)KS1閉合；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS2閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸器KM3和KM，繼電器KA都處于得電動(dòng)作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS1也是閉合的，這樣就為電動(dòng)機(jī)正傳時(shí)的反接制動(dòng)做好了準(zhǔn)備。需要停車時(shí)，按下停止按鈕SB4接觸器KM失電，其主觸點(diǎn)斷開，電阻R串入主回路，與此同時(shí)KM3也失電，斷開了電動(dòng)機(jī)電源，同時(shí)KA失電，KA的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。在松開SB4后就使反轉(zhuǎn)接觸器KM4的線圈得電，電動(dòng)機(jī)的電源反接，電

64、動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器KS的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS1斷開，切斷了接觸器KM4的通電回路，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)與正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)相似。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS2是閉合的，這時(shí)按一下停止按鈕SB4，在SB4松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器KM3吸合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。</p><p

65、>　　刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵控制</p><p>　　刀架的快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)限位開關(guān)SQ來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動(dòng)SQ后，接觸器KM2得電吸合，M3電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。如果車削加工需要冷卻液時(shí)按下SB6，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3動(dòng)作，KM4線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2工作，需要停止時(shí)按下按鈕SB5即可。</p><p><b>　　PLC的選型</b></

66、p><p>　　PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇PLC對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　⑴ PLC 結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價(jià)格低。</p>

67、<p>　?、?PLC 輸出方式的選擇</p><p>　　不同的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負(fù)載和交流負(fù)載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載。</p><p>　?、?I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇</p><p>　　PLC 的響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時(shí)間

68、延遲。</p><p><b>　?、?聯(lián)網(wǎng)通信的選擇</b></p><p>　　若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其它 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等接口的能力。</p><p>　?、?PLC 電源的選擇</p><p>　　電源是 P

69、LC 干擾引入的主要途徑之一，因此應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)電源以助于提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源時(shí)要選用橋式全波整流電源。</p><p>　?、?I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇</p><p><b>　?、?存儲(chǔ)容量的選擇</b></p><p>　　PLC 程序存儲(chǔ)器的容量通常以

70、字或步為單位，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需的存儲(chǔ)器容量可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p>　　程序容量 =K ×總輸入點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù)</p><p>　　對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)， K=6 ；若為普通系統(tǒng)， K=8 ；若為較復(fù)雜系統(tǒng)， K=10 ；若為復(fù)雜系統(tǒng)，則 K=12 。在選擇內(nèi)存容量時(shí)同樣應(yīng)留有裕量，一般是運(yùn)行程序的 25% 。不應(yīng)單

71、純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC ，內(nèi)存容量也能滿足。 </p><p>　　車床電氣控制系統(tǒng)所需的I/ O 點(diǎn)總數(shù)在256以下，屬于小型機(jī)的范圍. 控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能。主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn)C650-1 車床上述的電氣控制要求，所以PLC 可以選擇三菱公司FX2n 系列。它的價(jià)格低，體積小，非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng). 該機(jī)床的輸入信號(hào)是開關(guān)量信號(hào)，輸出

72、是負(fù)載三相交流電動(dòng)機(jī)接觸器等。</p><p>　　車床電氣控制系統(tǒng)需要9 個(gè)外部輸入信號(hào)，5 個(gè)輸出信號(hào)。PLC 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余30 % ，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留。現(xiàn)選擇三菱公司生產(chǎn)的PLC。</p><p><b>　　I/O地址的分配</b></p><p>　　根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備，確定了

73、I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為9個(gè),輸出點(diǎn)為5 個(gè)需進(jìn)行控制，現(xiàn)將I/O地址分配如附錄III所示。</p><p><b>　　I/O接線圖</b></p><p>　　根據(jù)PLC I/O端子的分配，畫出了C650-1臥式車床PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖如附錄VI所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)<

74、/b></p><p>　　PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理</p><p><b>　　PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM和ROM、輸入輸出

75、接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。 </p><p>　　PLC的基本工作原理 </p><p&g

76、t;　　PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。</p><p><b>　?、?輸入刷新階段 </b></p><p>　　在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸

77、入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 </p><p><b>　　⑵ 程序執(zhí)行階段 </b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 </p><p><b>　?、?輸出刷新階段 &

78、lt;/b></p><p>　　當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。</p><p><b>　　PLC編程語言</b></p><p>　　與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。各廠家PLC的變

79、成語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)方式也不一致，有的甚至有相當(dāng)大的差異，因此各廠家的PLC互不兼容。IEC（國際電工委員會(huì)）是為電子技術(shù)的所有領(lǐng)域制定全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。IEC于1994年5月公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61131）,該標(biāo)準(zhǔn)為可編程控制系統(tǒng)定義了5種語言：順序功能圖（Sequential Function Chart）、梯形圖（Ladder Diagram）、功能塊圖（Function Block Diagram）、指令表（I

80、nstruction List）、結(jié)構(gòu)文本（Structured Text）。</p><p>　　其中，梯形圖是使用最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電器人員掌握，特別是適用于數(shù)字量邏輯控制，有時(shí)也把梯形圖稱為電路或程序。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方塊表示的功能塊組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部設(shè)備。功能

81、塊用來表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算附加指令。觸點(diǎn)和線圈組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，使用編程軟件可以直接生成和編譯梯形圖，并將它下載到PLC。</p><p>　　三菱系列PLC將指令表稱為語句表。PLC的指令是一種與微機(jī)的匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。</p><p>　　在這次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，分別采用了梯形圖和語句表兩種編程語言編寫了該系

82、統(tǒng)的控制程序。</p><p>　　PLC的基本功能和基本指令</p><p><b>　　PLC的基本功能</b></p><p><b>　　⑴ 條件控制功能 </b></p><p>　　條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其它各種邏輯

83、連接，進(jìn)行開關(guān)控制。 </p><p>　?、?定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能 </p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能指用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器。 </p><p><b>　?、?數(shù)據(jù)處理功能 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、

84、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 </p><p><b>　　⑷ 步進(jìn)控制功能 </b></p><p>　　步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。 </p><p><b>　?、?運(yùn)動(dòng)控制功能 &

85、lt;/b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。 </p><p><b>　?、?過程控制功能 </b></p><p>　　過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 </p><p><b&

86、gt;　?、?擴(kuò)展功能 </b></p><p>　　擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即I/O擴(kuò)展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。 </p><p>　?、?遠(yuǎn)程I/O功能 </p><p>　　遠(yuǎn)程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程

87、控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 </p><p><b>　　⑼ 通信聯(lián)網(wǎng)功能 </b></p><p>　　通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。 </p><p><b>　?、?監(jiān)控功能 </b></p><p

88、>　　監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)。 </p><p><b>　　PLC基本指令</b></p><p>　　在本次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用到以下幾種PLC指令。</p><p>&l

89、t;b>　　⑴ 標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令</b></p><p>　　常開觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器地址為1狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語句表中，分別用LD（Load，裝載）、AND（And，與）和OR（Or，或）指令表示開始、串聯(lián)和并聯(lián)的常開觸點(diǎn)。</p><p>　　常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址為0狀態(tài)時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，在語句表中分別用LDI、ANI和ORI來表示開始、串聯(lián)和并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)符號(hào)中間

90、的“/”表示常閉。觸點(diǎn)指令中變量的數(shù)據(jù)類型為BOOL。</p><p><b>　　⑵輸出指令</b></p><p>　　輸出指令（=）與線圈相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)線圈的觸點(diǎn)電路接通時(shí)，線圈流過“能流”，指定位對(duì)應(yīng)的映像寄存器為1，反之為0。輸出指令語句表為（= bit）。輸出指令（見圖4.3）應(yīng)放在梯形圖的最右邊，指令中的變量為BOOL型。</p><

91、p>　　控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)</p><p>　?、?車床正反向工作及反接制動(dòng)過程</p><p>　　該控制程序步驟為：按下SB2，M0導(dǎo)通，Y2動(dòng)作，KM3吸合短接電阻R，同時(shí)M1動(dòng)作，Y0動(dòng)作，KM1吸合，主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行，開始車削加工。要停車時(shí)，按下SB1，Y0、Y2釋放，松開SB1，Y1動(dòng)作，KM2吸合，主電動(dòng)機(jī)M1串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近于零時(shí)，速度繼電器正

92、轉(zhuǎn)常開觸頭KS1斷開，KM2釋放電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。反向工作過程與正向相同。</p><p><b>　?、浦麟妱?dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)過程</b></p><p>　　按下SB4，Y0動(dòng)作，使KM1吸合，M1串電阻限流點(diǎn)動(dòng)，松開SB4，Y0斷開，M1停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。</p><p>　　其梯形圖程序如圖4.3所示。</p><p>　

93、　圖 4.3 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程</p><p>　?、?刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程</p><p>　　該控制程序步驟為：刀架快速移動(dòng)過程為按下位置開關(guān)SQ，Y4動(dòng)作，KM5吸合，M3起動(dòng)運(yùn)行，代替刀架的指示燈亮。 冷卻泵工作過程為按下SB6，Y3動(dòng)作KM4線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2工作，停止時(shí)按下SB5即可。</p><p>　　其梯形圖程序如圖4.

94、4所示。</p><p>　　圖 4.4 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程</p><p>　　綜上所述,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和PLC編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)梯形圖程序如附錄Ⅴ所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在調(diào)試前我們需要對(duì)線路進(jìn)行檢查，按照接線圖檢查電源線和接地

95、線是否可靠，主線路和控制線路連接是否正確，絕緣是否良好，各開關(guān)是否處于“0”位，插頭和各插接件是否全部插緊；檢查工作臺(tái)等部件的位置是否合適，防止通電時(shí)發(fā)生失誤。在檢查完各部分正確無誤后，便可接上設(shè)備的工作電源，開始通電調(diào)試了。</p><p><b>　　硬件檢查</b></p><p>　　合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上供電的電源開關(guān)，用萬用表測(cè)量系統(tǒng)總電源開關(guān)進(jìn)線端的電壓，看一看電

96、壓是否正常，有無斷相或三相電壓特別不平衡的現(xiàn)象。如果一切正常，便可合上總電源開關(guān)SB1，并用萬用表測(cè)量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。有無斷相。</p><p>　　用萬用表測(cè)量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況，并與電路控制原理圖一一對(duì)照，看是否有無接錯(cuò)的地方。各部分都正確無誤的情況下進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。</p><p><b>　　系統(tǒng)綜合調(diào)試</b&g

97、t;</p><p>　　將編寫好的PLC程序進(jìn)行編譯，下載至PLC，由于控制系統(tǒng)運(yùn)行電壓是在220V，為了保證安全只好先在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分步模擬，觀察各步的動(dòng)作都正確無誤后，按照PLC控制系統(tǒng)接線圖在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬，輸出部分（接觸器，電動(dòng)機(jī)，快速移動(dòng)刀架）用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的指示燈代替, 觀察輸出端點(diǎn)指示燈在一個(gè)工作循環(huán)里的狀態(tài)變化，并與工藝過程對(duì)照。在對(duì)照前由于忘記對(duì)PLC進(jìn)行復(fù)位，雖然程序正確當(dāng)沒達(dá)到控制效果，所以在調(diào)

98、試前應(yīng)先進(jìn)行復(fù)位操作。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬無誤后，將檢查完畢的硬件連接電路（各電動(dòng)機(jī)連接的電路）與PLC連接在一起，分別觀察各電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，分步運(yùn)行無誤后，將所有的電動(dòng)機(jī)按照PLC接線圖連接在一起，分別觀察各個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并與工藝過程比較，沒有發(fā)現(xiàn)什么問題。此控制程序設(shè)計(jì)能夠滿足控制系統(tǒng)的要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b>

99、</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用可編程控制器代替繼電器對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，因?yàn)榭删幊炭刂破鹘M成的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開支，縮減了成本，效益更高。通過使用PLC改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時(shí)間繼電器等等，使線路簡(jiǎn)化,維修方便。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號(hào)指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的

100、方便。</p><p>　　設(shè)計(jì)者可在規(guī)格繁多、品種齊全的系列可編程控制產(chǎn)品中，精選所需類型，使PLC具有較高的性能價(jià)格比。針對(duì)這點(diǎn)本設(shè)計(jì)盡量節(jié)省可編程控制器的端點(diǎn)，從而提高了性價(jià)比，節(jié)省了不必要的開支。</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專業(yè)課的基本理論和基本技能。達(dá)到了培養(yǎng)我獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)實(shí)際資料的能

101、力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］ 羅宇航.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì).西安：西安科技大學(xué)出版社,2006.12</p><p>　?。?］ 林春方.可編程控制器及其應(yīng)用.上海：上海交通大學(xué)出版社,2003.6</p><p>　?。?］ 廖常初.PLC編程及應(yīng)用(第2版).北京

102、：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.9 </p><p>　?。?］ 曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2003</p><p>　　［5］ 機(jī)床電路圖大全編寫組.機(jī)床電路圖大全（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1993.4</p><p>　　［6］ 王士蘭.PLC技術(shù)及運(yùn)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8</p><p>

103、;　?。?］鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.3</p><p>　?。?］路林吉.江龍康等.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社,2002</p><p>　　附錄Ⅰ 主要電氣元件表</p><p>　　附錄II 控制電路原理圖</p><p>　　附錄III PLC控制系統(tǒng)I/O分配表</p&g

104、t;<p>　　附錄IV PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖</p><p>　　附錄V PLC控制程序清單</p><p>　　附錄VI PLC控制指令清單</p><p>　　LD X1 ANI X4 <

105、;/p><p>　　OR X2 ANI X0</p><p>　　OUT M1 OUT Y3</p><p>　　LD M1 END

106、 </p><p>　　OR Y2</p><p>　　ADI X0</p><p>　　ADI X3</p><p>　　OUT Y2</p><p>　　LD Y2</p><p>　　OUT M2</p><p

107、>　　LD X1</p><p><b>　　OR Y0</b></p><p><b>　　AND M2</b></p><p>　　ADI X2</p><p>　　LD M2</p><p>　　AND X10&l

108、t;/p><p>　　OR X3</p><p><b>　　ADN X0</b></p><p><b>　　ORB</b></p><p><b>　　AND Y1</b></p><p><b>　　OUT Y0&

109、lt;/b></p><p><b>　　LD X2</b></p><p><b>　　OR Y1</b></p><p><b>　　AND M2</b></p><p><b>　　AND X1</b></p&

110、gt;<p>　　LD X0</p><p><b>　　AND M2</b></p><p><b>　　AND X7</b></p><p><b>　　ORB </b></p><p><b>　　AND Y0</

111、b></p><p><b>　　OUT Y1</b></p><p><b>　　LD X0</b></p><p><b>　　AND X6</b></p><p><b>　　OUT Y4</b></p>