畢業(yè)設(shè)計---用plc改造c650臥式車床的電氣控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目：用PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng)</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 用

2、PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：2011年7月5日起至2011年9月30日 止 </p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： </p><p><

3、b>　　四、任務(wù)書的內(nèi)容：</b></p><p>　　車床是一種應(yīng)用極為廣泛的機(jī)床，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、成型回轉(zhuǎn)表面等），回轉(zhuǎn)體的端面、螺紋等。車床的類型很多、主要有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床和仿形車床等。C650型臥式車床主要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿和絲桿等部分組成，如圖1所示。</p><p>　　1-進(jìn)給箱

4、；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；</p><p>　　圖1 C650型臥式車床示意圖</p><p><b>　　1、運(yùn)動形式</b></p><p>　　主運(yùn)動：安裝在主軸箱中的主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　進(jìn)給運(yùn)動：溜板箱帶動溜板和

5、刀架直線運(yùn)動。</p><p>　　刀具安裝在刀架上，與溜板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給移動，主軸的傳動和溜板箱的移動均由主電動機(jī)驅(qū)動。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，使得需停車時不易立即停止轉(zhuǎn)動，因而必須有停車制動的功能。較好的停車制動是采用電氣制動。在加工的過程中，還需提供切削液，并且為減輕工人的勞動強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時間，要求帶動刀架移動的溜板箱能夠快速移動。</p>&

6、lt;p><b>　　2、控制要求</b></p><p>　　主電動機(jī)M1，完成主軸主運(yùn)動和刀具進(jìn)給運(yùn)動的驅(qū)動，電動機(jī)采用直接啟動的方式啟動，可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車制動。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動功能。</p><p>　　電動機(jī)M2拖動冷卻泵，在加工時提供切削液，采用直接啟動停止方式，并且為連續(xù)工作狀態(tài)。</p>

7、<p>　　快速運(yùn)動電動機(jī)M3，電動機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時手動控制啟停。</p><p>　　主電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)部分應(yīng)具有短路和過載保護(hù)。</p><p>　　具有局部安全照明裝置。</p><p>　　設(shè)計要求：選用西門子7S-200系列的PLC對C650型臥式車床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計。給定參數(shù)：主電動機(jī)30kW；冷卻泵電動機(jī)2. 2kW；快

8、進(jìn)電動機(jī)0.125kW。其余參數(shù)由學(xué)生自己設(shè)定。</p><p><b>　　目的：</b></p><p>　?。?）通過本設(shè)計使學(xué)生掌握根據(jù)普通機(jī)床的加工工藝要求進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造（繼電器——接觸器控制、PLC控制）的基本方法進(jìn)一步鞏固電氣控制技術(shù)與可編程控制器的理論和應(yīng)用知識，培養(yǎng)學(xué)生分析控制要求、設(shè)計和調(diào)試控制系統(tǒng)的能力，為將來從事機(jī)電設(shè)備電氣控制設(shè)計、

9、維修和管理打下基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）提高學(xué)生對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，認(rèn)真思考、用于開拓、用于實(shí)踐的基本素質(zhì)。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力和解決生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力。</p><p>　　（4）對學(xué)生的知識面、掌握知識的深度、運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、計算機(jī)運(yùn)用水平、書面及口頭表達(dá)

10、能力進(jìn)行綜合考核。</p><p><b>　　任務(wù)：</b></p><p>　?。?）收集C650型臥式車床的相關(guān)資料，分析其工作過程。</p><p>　　（2）技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。</p><p>　　（3）設(shè)計機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，分析電氣控制電路工作過程。</p><p>　?。?）選擇PLC

11、型號，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)輸入輸出接線圖、梯形圖。</p><p>　?。?）完成電氣元件計算選擇、列出元件清單。</p><p>　　（6）設(shè)計機(jī)床電氣接線施工方案。

12、 </p><p><b>　　工作日程安排：</b></p><p>　?。?）準(zhǔn)備階段：（7月5日～7月6日）</p><p>　　學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下確定論文題目</p><p>　?。?）畢業(yè)設(shè)計階段：（7月7日～9月11日）</p><p>　　學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)

13、行電氣控制電路的設(shè)計。初步完成后，指導(dǎo)老師審閱，并修改。</p><p>　?。?）編寫設(shè)計說明書階段：（9月12日～9月15日） </p><p>　?。?）修改說明書階段（9月16日～9月24日）</p><p>　　學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師提出的意見和建議，對說明書作出必要的補(bǔ)充修改，并于9月3日前交全部設(shè)計終稿。</p><p>　　（5）

14、答辯準(zhǔn)備階段（9月25日～9月26日）</p><p>　　指導(dǎo)教師審定設(shè)計，推薦合格的學(xué)生參加答辯，學(xué)生準(zhǔn)備答辯資料。</p><p>　?。?）論文答辯階段（9月27日～9月30日）</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計分組答辯。</b></p><p>　　設(shè)計（論文）要求：

15、</p><p>　　要求每個學(xué)生設(shè)定不同的工藝要求及技術(shù)參數(shù)獨(dú)立完成設(shè)計。</p><p>　?。?）畫出電氣控制原理圖，分析電氣控制電路工作過程。</p><p>　　（2）畫出PLC控制輸入輸出接線圖、梯形圖，寫出程序清單。</p><p>　?。?）完成電氣元件選擇、列出元件清單。</p><p>　?。?）

16、繪制電器元件安裝位置圖和電氣接線示意圖。</p><p>　?。?）編寫設(shè)計說明書（不少于7000字）及進(jìn)行畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述1</b></p><p>　　第一章 C650臥式車床簡介2</p><p&g

17、t;　　一、C650臥式車床的主要結(jié)構(gòu)2</p><p>　　二、C650臥式車床的控制要求3</p><p>　　三、C650臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點(diǎn)4</p><p>　　第二章 PLC簡介5</p><p>　　一、PLC基本組成5</p><p>　　二、PLC的工作原理10</p>

18、;<p>　　三、PLC的特點(diǎn)11</p><p>　　四、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別12</p><p>　　第三章 PLC對C650臥式車床的改造13</p><p>　　一、電氣系統(tǒng)改造為PLC控制的意義13</p><p>　　二、C650 臥式車床原理分析13</p><p>　　

19、三、PLC的選型及I/O分配20</p><p>　　四、用PLC改造后的C650臥式車床原理及I/O接線圖24</p><p>　　五、PLC控制C650臥式車床的梯形圖及指令表26</p><p>　　六、PLC對C650臥式車床改造電氣元器件的計算選擇28</p><p>　　七、PLC對C650臥式車床改造電柜內(nèi)部電器元件安裝

20、位置圖31</p><p>　　八、PLC對C650臥式車床改造操作面板按鈕安裝位置圖32</p><p>　　九、PLC對C650臥式車床改造電柜外部電器元件接線示意圖33</p><p>　　十、PLC對C650臥式車床改造電柜內(nèi)部電器元件接線示意圖34</p><p><b>　　總結(jié)35</b><

21、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　面對我國經(jīng)濟(jì)近年來的快速發(fā)展，機(jī)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(jī)械工藝裝備也有了許多新的變化，尤其是金屬切削機(jī)械產(chǎn)品，其在今天機(jī)械產(chǎn)

22、品的地位越來越重要。傳統(tǒng)的制造裝備由于技術(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(jī)床等制造裝備很有必要。</p><p>　　更新改造舊機(jī)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(jī)床改造的公司。國外舊機(jī)床改造費(fèi)用大約為同類型新機(jī)床價格的60%，盡管費(fèi)用較高，但由于機(jī)床改造后使用效果好，所以仍然受到機(jī)床用戶的歡

23、迎。</p><p>　　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(jī)床控制功能更加豐富，自動化水平大大提高。此次設(shè)計從被控對象的I/O點(diǎn)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

24、制程序設(shè)計</p><p>　　第一章 C650臥式車床簡介</p><p>　　一、C650臥式車床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　普通車床是一種應(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。</p><p>　　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)1

25、020mm,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1所示。</p><p>　　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；</p><p>　　圖1 C650型臥式車床示意圖</p><p>　　車床有兩種運(yùn)動，一是軸卡盤帶動工件的

26、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，稱為主運(yùn)動（切削運(yùn)動），另一種四溜板刀架頂針帶動刀具的直線運(yùn)動，稱為進(jìn)給運(yùn)動。兩種運(yùn)動由同一電動機(jī)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(qiáng)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(yùn)動。</p><p>　　C650臥式車床由三臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，即主電動機(jī)M1、冷卻電動機(jī)M2和刀架快速移動電動機(jī)M3。</p><

27、p>　　二、C650臥式車床的控制要求</p><p>　　1.軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度可調(diào)</p><p>　　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

28、由一臺電動機(jī)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(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　2.主軸能正反兩個方向旋轉(zhuǎn)</p><p>　　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(jī)轉(zhuǎn)向及用機(jī)械手柄（離合器）來控制。</p><p>　　3.主軸以及各電動機(jī)起動應(yīng)平穩(wěn)<

29、;/p><p>　　為滿足此要求，一般功率較小的電動機(jī)（如：冷卻泵電動機(jī)M2功率是2. 2kW、刀架快速移動電動機(jī)M3功率是0.125kW）可以直接起動，功率較大的電動機(jī)（如：主軸電動機(jī)M1功率是30kW）一般用降壓啟動，但若電動機(jī)在空載或輕載情況下起動，雖然功率較大，仍可直接啟動。</p><p>　　4.主軸應(yīng)能迅速停車</p><p>　　迅速停車可以縮短輔助時間

30、，提高工作效率，為使迅速停車，電動機(jī)必須采取制動。車床主軸電動機(jī)的制動方式有兩種，一種是機(jī)械制動（例如機(jī)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(jī)的制動方式用反接制動。</p><p>　　5.車削時的刀具及工件應(yīng)進(jìn)行冷卻</p><p>　　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(jī)拖動冷卻泵工作。</p><

31、;p>　　6.機(jī)床各電路應(yīng)有必要的保護(hù)及照明等電路</p><p>　　為防止機(jī)床電路發(fā)生漏電、過載、短路等故障，主電路、控制電路應(yīng)裝上自動空氣開關(guān)、漏電開關(guān)及熱繼電器等電氣元件，電路的相應(yīng)環(huán)節(jié)具有聯(lián)鎖功能，機(jī)床外殼要接地。為滿足工作要求，機(jī)床應(yīng)設(shè)有專用照明裝置。</p><p>　　對各電動機(jī)的控制要求主要是：</p><p>　　主電動機(jī)M1（30KW）：

32、由它完成主運(yùn)動的驅(qū)動。要求：直接起動連續(xù)運(yùn)行方式并有點(diǎn)動功能以便調(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(jī)的工作電流以監(jiān)視切削狀況。</p><p>　　冷卻電動機(jī)M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運(yùn)行、連續(xù)工作方式。</p><p>　　快速移動電動機(jī)M3：單向點(diǎn)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。&

33、lt;/p><p>　　三、C650臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點(diǎn) </p><p>　　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(diǎn)按一定邏輯關(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(diǎn)，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、

34、功能少而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)，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。</p><p>　　為了解決繼電接觸器控制系統(tǒng)的這一缺點(diǎn)，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(diǎn)又有功能完善、通用性好、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。從被控制

35、對象維護(hù)簡單和控制器性價比高、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。</p><p>　　第二章 PLC簡介</p><p>　　PLC = Programmable Logic Controller（可編程控制器），是在繼電器控制和計算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動化控制裝置，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)計的，它具有可靠性高、設(shè)計施工周期

36、短、維修方便、價格便宜等特點(diǎn)，其種類繁多，不同廠家的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，且有一定的區(qū)別。但作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，PLC具有一定的共性，它們都是通過輸入接口，接收工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的各類輸入信號（如從操作按鈕、行程開關(guān)等送來的開關(guān)量或有由位器、傳感器、變送器等提供的模擬量），并將其轉(zhuǎn)換成其能夠接受和處理的數(shù)據(jù)，運(yùn)行用戶控制程序，將產(chǎn)生的結(jié)果通過輸出接口轉(zhuǎn)換成外圍設(shè)備所需要的控制信號，去驅(qū)動控制對象（如接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、指示燈、調(diào)速裝置等），進(jìn)

37、而控制工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程。</p><p>　　目前，中小企業(yè)及各高校實(shí)習(xí)工廠的許多機(jī)床和設(shè)備仍是傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的產(chǎn)品，其技術(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)效率及正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。當(dāng)然購買數(shù)控機(jī)床可以解決這些問題，但需要大量的資金。但如果采用PLC進(jìn)行改造，便可一舉兩得。</p><p>　　一、PLC基本組成 </p>

38、;<p>　　PLC基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口（縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖2。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖2  PLC的基本組成</p>&l

39、t;p>　　1.  中央處理器 </p><p>　　中央處理器（CPU）由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。 　　小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機(jī)，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機(jī)，如8086、96系列單片機(jī)

40、等，這類芯片主要特點(diǎn)是集成度高、運(yùn)算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)。 </p><p><b>　　2.  存儲器 </b></p><p>　　PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。 　　1）系統(tǒng)程序存儲器 　　PLC系統(tǒng)程序決定了PLC

41、的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。 　　系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運(yùn)行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。 　　系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該

42、存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。 EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。 　　2）用戶程序存儲器 　　用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。

43、　</p><p><b>　　3.  接口 </b></p><p>　　輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點(diǎn)輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載；繼

44、電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于低頻負(fù)載。 　　現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。 　　1）輸入接口 　　輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、

45、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。以圖3所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻，R2與C構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號被</p><p>　　圖3  直流輸入接口電路</p><p>　　濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電

46、耦合電路可防止現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。 　　2）輸出接口 　　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸

47、出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。 　　微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。 　　3）其它接口 　　若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元（不帶CPU）相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還

48、常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。 </p><p><b>　　4.  編程器 </b></p><p>　　編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等?！　【幊唐饔泻喴拙幊唐骱蛨D形編程器兩種。簡易

49、編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進(jìn)行脫機(jī)編程?！　∧壳癙LC制造廠家大都開發(fā)了計算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個人計算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。</p><p><b

50、>　　5.  電源 </b></p><p>　　PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。</p><p>　　二、PLC的工作原理

51、 </p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 </p><p>　　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

52、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。 </p><p>　　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

53、形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(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

54、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。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 </p><p&

55、gt;　　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)</p><p>　　三、PLC的特點(diǎn) </p><p>　　抗干擾性強(qiáng)，可靠性高</p><p>　　繼電接觸器控制系統(tǒng)雖然有較好的

56、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，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動及觸點(diǎn)的開閉是受電弧的損害，故大大降低了系統(tǒng)的可靠性，而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。</p><p>　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活</p><p>　　PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外

57、圍模塊品種也多，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，只需要在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量而又繁雜的硬接線電路。</p><p><b>　　編程方便，易于使用</b></p><p>　　PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PL

58、C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，直觀易懂，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識和語言，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言，也稱功能圖，使編程更加簡單方便。</p><p>　　功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng)</p><p>　　PLC中含有數(shù)量巨大的用于開關(guān)量處理的繼電器類軟元件，可輕松地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的開關(guān)量邏輯控制，這是一

59、般的繼電器控制所不能實(shí)現(xiàn)的。PLC內(nèi)部具有許多控制功能，能方便地實(shí)現(xiàn)D/A、A/D轉(zhuǎn)換及PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制功能。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它不僅可以控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機(jī)群、許多條生產(chǎn)線。它不但可以進(jìn)行現(xiàn)場控制，還可以用于遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便</p><p>　　PLC中相當(dāng)于繼電接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間

60、繼電器、計數(shù)器等軟元件,數(shù)量巨大，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化，故可按性能、容量（輸入、輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大小）等選用組裝。</p><p>　　維修方便，維修工作量小</p><p>　　PLC具有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可查出故障原因，以便于迅速處理，及時排除。</p>

61、<p>　　結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，易于機(jī)電一體化</p><p>　　由于PLC具有上述特點(diǎn)，使得PLC獲得了極為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　四、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別 </p><p>　　繼電器控制是接線程序控制，它是由分立元件（繼電器、接觸器、電子元件等）用導(dǎo)線連接起來加以實(shí)現(xiàn)的

62、，它的程序就在接線之中，對于控制功能的修改必須通過改變接線來實(shí)現(xiàn)。PLC控制是存儲程序控制，其工作程序存放在存儲器中，系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)是通過存儲器中的程序來實(shí)現(xiàn)的，其程序是由程序語言來表達(dá)的。控制程序的修改不需要改變PLC的內(nèi)接線（即硬件），只要通過編程器來改變存儲器中某些語句的內(nèi)容就可實(shí)現(xiàn)。主要區(qū)別有以下幾個方面。</p><p><b>　　元器件不同</b></p>

63、<p>　　繼電器控制電路是由各種硬件繼電器組成，而PLC梯形圖中輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等軟繼電器是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，不是硬件繼電器。</p><p><b>　　工作方式不同</b></p><p>　　繼電器控制電路工作時，電路中硬件繼電器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的硬件繼電器都處于吸合狀態(tài)，受各種約束條件不應(yīng)吸合的硬件繼電

64、器都處于斷開狀態(tài)。PLC梯形圖中軟繼電器都處于周期循環(huán)掃描狀態(tài)，受同一條件制約的各軟繼電器的動作順序取決于程序掃描順序。</p><p><b>　　元件觸點(diǎn)數(shù)量不同</b></p><p>　　硬件繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，一般只有4到8對，而PLC梯形圖中軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量，編程時可無限制使用，可常開又可常閉。</p><p>　　控制電路實(shí)施

65、方式不同</p><p>　　繼電器控制電路是通過各種硬件繼電器之間接線來實(shí)施控制的，控制功能固定，當(dāng)要修改控制功能時必須重新接線。PLC控制電路由軟件編程來實(shí)施，可以靈活變化和在線修改。</p><p>　　第三章 PLC對C650臥式車床的改造</p><p>　　一、電氣系統(tǒng)改造為PLC控制的意義</p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器—接

66、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(diǎn)：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，原有的接線和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。但PLC以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性

67、，體積少及高可靠性等特點(diǎn)在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。在工廠自動化系統(tǒng)中，PLC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(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)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(jī)床控制、組合機(jī)床自動控制等場合，PLC占有舉足輕重的地位。特別是在數(shù)控機(jī)床及大量的機(jī)床改造和老設(shè)備改造中，PLC應(yīng)用極廣。</p><p>　　二、C650 臥式車床原理分析

68、 </p><p>　　圖4為C650臥式車床電氣控制原理圖，各電路分析如下：</p><p>　　圖4  C650臥式車床電氣控制原理圖</p><p>　　1.  主電路分析 </p><p>　　1）主軸電動機(jī)電路 </p><p><b&

69、gt;　　電源引入與故障保護(hù)</b></p><p>　　三相交流電源L1、L2、L3經(jīng)QF空氣開關(guān)引入C650車床主電路，主電動機(jī)電路中，F(xiàn)U1熔斷器為短路保護(hù)環(huán)節(jié)，F(xiàn)R1是熱繼電器加熱元件，對電動機(jī)M1起過載保護(hù)作用。</p><p><b>　　主電動機(jī)正反轉(zhuǎn)</b></p><p>　　KM1與 KM2分別為交流接觸器KM1

70、與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識分析可知， KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時，三相交流電源將分別接入電動機(jī)的U1、V1、W1三相繞組中，M1主電動機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM1主觸頭斷開、KM2主觸頭閉合時，三相交流電源將分別接入M1主電動機(jī)的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時相比，U1與W1進(jìn)行了換接，導(dǎo)致主電動機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　主電動機(jī)全壓與減壓狀態(tài)</p><p>

71、　　當(dāng)KM3主觸頭斷開時，三相交流電源電流將流經(jīng)限流電阻R而進(jìn)入電動機(jī)繞組，電動機(jī)繞組電壓將減?。w現(xiàn)在車床點(diǎn)動及停車制動時）。當(dāng)KM3主觸頭閉合，則電源電流不經(jīng)限流電阻而直接接入電動機(jī)繞組中，主電動機(jī)處于全壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（主要體現(xiàn)在車床起動時）。</p><p><b>　　繞組電流監(jiān)控</b></p><p>　　電流表PA在電動機(jī)M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用，通過

72、TA線圈空套在繞組一相的接線上，當(dāng)該接線有電流流過時，將產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過這一感應(yīng)電流間接顯示電動機(jī)繞組中當(dāng)前電流值。其控制原理是當(dāng)KT常閉延時斷開觸頭閉合時，TA產(chǎn)生的感應(yīng)電流不經(jīng)過PA電流表，而一旦KT觸頭斷開，PA電流表就可檢測到電動機(jī)繞組中的電流。</p><p><b>　　電動機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控</b></p><p>　　KS是和M1主電動機(jī)主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼

73、電器檢測元件，根據(jù)主電動機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對速度繼電器觸頭的閉合與斷開進(jìn)行控制。</p><p>　　2）冷卻泵電動機(jī)電路 </p><p>　　冷卻泵電動機(jī)電路中FU2熔斷器起短路保護(hù)作用，F(xiàn)R2熱繼電器則起過載保護(hù)作用。當(dāng)KM4主觸頭斷開時，冷卻泵電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)不供液；而KM4主觸頭一旦閉合，M2將起動供液。</p><p>　　3）快移電動機(jī)電路 </p>

74、<p>　　快移電動機(jī)電路中FU3熔斷器起短路保護(hù)作用。KM5主觸頭閉合時，快移電動機(jī)M3起動，而KM5主觸頭斷開，快移電動機(jī)M3停止。主電路通過TC變壓器與控制線路和照明燈線路建立電聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓為380V，二次側(cè)有36V、110V兩種供電電源，其中36V給照明燈線路供電，而110V給車床控制線路供電。</p><p>　　2.  控制線路分析 </p>

75、<p>　　控制線路從6區(qū)至16區(qū)，各支路垂直布置，相互之間為并聯(lián)關(guān)系。各線圈、觸頭均為原態(tài)（即不受力態(tài)或不通電態(tài)），而原態(tài)中各支路均為斷路狀態(tài)，所以KM1、KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各線圈均處于斷電狀態(tài)。</p><p>　　1）主電動機(jī)點(diǎn)動控制 </p><p>　　按下SB2，從線路1、3、5、7、9、11、KM1線圈、4、2回到線路1，使KM1線圈通電，

76、根據(jù)原態(tài)支路常斷現(xiàn)象，其余所有線圈均處于斷電狀態(tài)。因此主電路中為KM1主觸頭閉合，由QS隔離開關(guān)引入的三相交流電源將經(jīng)KM1主觸頭、限流電阻R接入主電動機(jī)M1的三相繞組中，主電動機(jī)M1串電阻減壓起動。一旦松開SB2，KM1線圈斷電，電動機(jī)M1斷電停轉(zhuǎn)。SB2是主電動機(jī)M2的點(diǎn)動控制按鈕。</p><p>　　2）主電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制 </p><p>　　按下SB3，從線路1、3、5、7、15

77、、KM3和KT線圈、4、2回到線路1使KM3和KT線圈同時通電，并通過常開輔助觸頭KM3閉合而使KA線圈通電，KA線圈通電又導(dǎo)致KA常開輔助觸頭閉合，從線路1、3、5、7、15、13、9、11、KM1線圈、4、2回到線路1，使KM1線圈通電。而KM1常開輔助觸頭與KA常開輔助觸頭對SB3形成自鎖。主電路中KM3主觸頭與KM1主觸頭閉合，電動機(jī)不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動。繞組電流監(jiān)視電路中，因KT線圈通電后延時開始，但由于延時時間還未到

78、達(dá)，所以KT常閉延時斷開觸頭保持閉合，感應(yīng)電流經(jīng)KT觸頭短路，造成A電流表中沒有電流通過，避免了全壓起動初期繞組電流過大而損壞A電流表。KT線圈延時時間到達(dá)時，電動機(jī)已接近額定轉(zhuǎn)速，繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開，感應(yīng)電流流入PA電流表將繞組中電流值顯示在PA表上。</p><p>　　3）主電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制 </p><p>　　按下SB4，從線路1、3、5、7、15、KM3和KT線圈、4

79、、2回到線路1導(dǎo)致KM3線圈與KT線圈通電，與正轉(zhuǎn)控制相類似， KA線圈通電，再通過線路1、3、5、7、15、19、21、23、KM2線圈、4、2回到線路1，導(dǎo)致KM2線圈通電。主電路中KM2、KM3主觸頭閉合，電動機(jī)全壓反轉(zhuǎn)起動。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過KM2與KM1常閉觸頭實(shí)現(xiàn)電氣控制互鎖。</p><p>　　4）主電動機(jī)反接制動控制 </p><p><b&

80、gt;　　正轉(zhuǎn)制動控制</b></p><p>　　KS-1是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸頭，當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)起動至接近額定轉(zhuǎn)速時，KS-1閉合并保持。制動時按下SB1，控制線路中所有電磁線圈都將斷電，主電路中KM1、KM2、KM3主觸頭全部斷開，電動機(jī)斷電降速，但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣性，需較長時間才能降為零速。</p><p>　　一旦松開SB1，則經(jīng)線路1、3、5、7、17、21、23、K

81、M2線圈、4、2回到線路1，使KM2線圈通電。主電路中KM2主觸頭閉合，三相電源電流經(jīng)KM2使U1、W1兩相換接，再經(jīng)限流電阻R接入三相繞組中，在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上形成反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與正轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消，電動機(jī)迅速停車。</p><p>　　在電動機(jī)正轉(zhuǎn)起動至額定轉(zhuǎn)速，再從額定轉(zhuǎn)速制動至停車的過程中，KS-2反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生閉合動作，保持常開狀態(tài)。</p><p><b>　　反

82、轉(zhuǎn)制動控制</b></p><p>　　KS-1在電動機(jī)反轉(zhuǎn)起動至接近額定轉(zhuǎn)速時閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動相類似，按下SB1，電動機(jī)斷電降速。一旦松開SB1，則經(jīng)線路1、3、5、7、17、9、11、KM1線圈、4、2回到線路1，使線圈KM1通電，電動機(jī)轉(zhuǎn)子上形成正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與反轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消使電動機(jī)迅速停車。</p><p>　　5）冷卻泵電動機(jī)起?？刂?</p>

83、<p>　　按下SB5，通過線路1、3、5、27、29、31、KM4線圈、4、2回到線路1，使線圈KM4通電，并通過KM4常開輔助觸頭對SB5自鎖，主電路中KM4主觸頭閉合，冷卻泵電動機(jī)M2轉(zhuǎn)動并保持。按下SB6，KM4線圈斷電，冷卻泵電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)。</p><p>　　6）快移電動機(jī)點(diǎn)動控制 </p><p>　　行程開關(guān)由車床上的刀架手柄控制。轉(zhuǎn)動刀架手柄，行程開關(guān)SQ將

84、被壓下而閉合，通過線路1、3、5、33、KM5線圈、4、2回到線路1，使KM5線圈通電。主電路中KM5主觸頭閉合，驅(qū)動刀架快移的電動機(jī)M3起動。反向轉(zhuǎn)動刀架手柄復(fù)位，SQ行程開關(guān)斷開，則電動機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　7）照明電路 </b></p><p>　　燈開關(guān)SA置于閉合位置時，EL燈亮。SA置于斷開位置時，EL燈滅。</p>

85、<p>　　C650臥式車床電氣原理圖中電氣元件符號及名稱見表一。</p><p><b>　　表一</b></p><p>　　根據(jù)對C650臥式車床原理圖及相應(yīng)電氣元件（表一所列）的分析,統(tǒng)計輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)（除照明裝置外）如表二所示:</p><p><b>　　表二</b></p><

86、p>　　由表二分析統(tǒng)計可知，C650臥式車床電氣控制輸入點(diǎn)數(shù)有11個，輸出點(diǎn)數(shù)有7個。但是，當(dāng)用PLC對C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造時，由于PLC內(nèi)部具有多種類型、多種功能的軟繼電器，所以可以適當(dāng)更換或去除C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)中的一些硬繼電器，如電流表接入時間繼電器KT可用適當(dāng)?shù)挠仓虚g繼電器代替、原有的硬件中間繼電器KA可以去除。所以用PLC對C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造時，輸入點(diǎn)數(shù)保持不變，輸出點(diǎn)變?yōu)?個

87、。</p><p>　　三、PLC的選型及I/O分配 </p><p><b>　　1.PLC類型選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求及對上述各項(xiàng)的分析，綜合考慮被控對象的I/O點(diǎn)數(shù)和PLC性價比高、綜合成本低這幾個主要原則，可選用西門子S7-200系列的PLC對C650臥式車床電氣控

88、制系統(tǒng)進(jìn)行改造。西門子S7-200系列是德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的小型PLC，在我國應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。它不但具有PLC的諸多特點(diǎn)，而且與其他同等類型的PLC相比它還具有標(biāo)準(zhǔn)化、體積小、速度快、質(zhì)量好、程序全面、編程簡易、軟硬件成熟、功能更強(qiáng)、可靠性更高等優(yōu)點(diǎn)。西門子S7-200系列PLC主機(jī)有四種類型CPU單元，有六種基本型號的擴(kuò)展模塊，I/O點(diǎn)數(shù)和可帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量因CPU單元類型而異，

89、主要有CPU221 6入/4出 可帶0塊擴(kuò)展模塊、CPU222 8入/6出 可帶2塊擴(kuò)展模塊、CPU224 14入/10出 可帶7塊擴(kuò)展模塊、CPU226 24入/16出 可帶7塊擴(kuò)展模塊。雖然西門子S7-200系列PLC主機(jī)有不同類型CPU單元，但其硬件外部結(jié)構(gòu)大體相同，如圖5所示。各擴(kuò)展模塊硬件結(jié)構(gòu)也無多大區(qū)別，如圖6所示。其各主機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)如表三所示。各擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)</p><p>　

90、　圖5 西門子S7-200系列主機(jī)硬件外部結(jié)構(gòu) 圖6 擴(kuò)展模塊硬件結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　表三</b></p><p><b>　　表四</b></p><p>　　綜合分析西門子S7-200系列PLC各主機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)與C650臥式車床控制輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，以及考慮到給C650臥式車床進(jìn)一

91、步更新改造留有空間，在不帶擴(kuò)展模塊的情況下，I/O點(diǎn)數(shù)符合C650臥式車床的控制要求的有CPU224和CPU226 PLC 主機(jī)，而CPU226 PLC 主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)量大大超過了C650臥式車床控制輸入/輸出點(diǎn)數(shù)控制需求。如果用選用CPU226 PLC主機(jī)對C650臥式車床進(jìn)行改造顯然不合理，既浪費(fèi)資源，又浪費(fèi)資金。除CPU226外，還有CPU224 PLC主機(jī) I/O點(diǎn)數(shù)與C650臥式車床控制輸入/輸出需求點(diǎn)數(shù)相近，而且能

92、滿足控制要求。選用CPU224 PLC主機(jī)比選用CPU226 PLC主機(jī)對C650臥式車床進(jìn)行改造不但設(shè)計合理，而且更充分的利用了資源和更節(jié)省了資金。雖然CPU222 PLC主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)與C650臥式車床控制輸入/輸出點(diǎn)數(shù)極為相近，但CPU222 PLC主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)偏少，不能滿足控制要求。若CPU222 PLC主機(jī)帶上一個合理的數(shù)字量擴(kuò)展模塊也能滿足控制要求，但是考慮到PLC系統(tǒng)的維護(hù)以及PLC的可擴(kuò)展性，CPU224 P<

93、;/p><p><b>　　2.I/O分配</b></p><p>　　根據(jù)對C650臥式車床控制輸入/輸出需求點(diǎn)數(shù)以及對西門子S7-200系列CPU224 PLC主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)和各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析，擬定PLC控制I/O分配如表五所示。</p><p><b>　　表五</b></p><p>　　四

94、、用PLC改造后的C650臥式車床原理及I/O接線圖 </p><p>　　為了使改造后的車床安全高效，并且維護(hù)維修方便，在保障車床電氣安全可靠的前提下，改造后的C650臥式車床電氣控制主電路無多大變化，只是把電氣元件適當(dāng)替換，如除了總電源去除熔斷器外，其他電路的熔斷器改用塑料外殼式斷路器代替。塑料外殼式斷路器相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器等組合，集多

95、種控制與保護(hù)于一身，并具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡單、分?jǐn)嗄芰Ω叩葍?yōu)點(diǎn)，因此，機(jī)床改造中使用塑料外殼式斷路器作為保護(hù)電路之用是非常合理的選擇。</p><p>　　控制電路全部改為PLC控制。為保證車床電氣安全可靠，主電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路除了有PLC內(nèi)部軟繼電器互鎖外，還要有外部硬件接觸器互鎖，主電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)要有過載、短路等保護(hù)。用PLC改造后的C650臥式車床原理及I/O接線圖如圖7所示。&l

96、t;/p><p><b>　　圖7 </b></p><p>　　五、PLC控制C650臥式車床的梯形圖及指令表 </p><p>　　為實(shí)現(xiàn)PLC對C650電氣的控制，以及體現(xiàn)出PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域里編程維護(hù)方便、功能齊全強(qiáng)大、安全、快速、高效和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。PLC編程時引入中間繼電器M0.

97、0和定時器T37，且合理利用和分配I/O及各繼電器的常開、常閉點(diǎn),使之能達(dá)到控制要求。PLC梯形圖程序和指令表以及各個I/O點(diǎn)、繼電器M0.0、定時器T37使用說明如圖8（主電動機(jī)控制程序）、圖9（快移、冷卻控制程序）及表六（指令表）所示。</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　圖9</b></p>

98、<p><b>　　表六</b></p><p>　　六、PLC對C650臥式車床改造電氣元器件的計算選擇 </p><p>　　為了降低改造成本，不浪費(fèi)資產(chǎn)，本次設(shè)計保留原有的主電動機(jī)及其制動電阻、冷卻泵電動機(jī)和快進(jìn)電動機(jī)。已知三個電動機(jī)的功率分別為30KW、2.2KW、0.125kW，各電動機(jī)的功率因數(shù)為

99、cosθ=0.82，由公式,可計算各電動機(jī)的額定電流如下：</p><p>　　主電動機(jī)額定電流：A</p><p>　　冷卻泵電動機(jī)額定電流：A</p><p>　　快進(jìn)電動機(jī)額定電流：A</p><p>　　通過上式計算可知三個電動機(jī)的額定電流分別為55.6A、4.1A、0.23A。因?yàn)镃650車床所需電源的電壓是380V，所以本次設(shè)計總

100、電源的熔斷器、斷路器、各電動機(jī)斷路器、熱繼電器等等元器件的電壓等級都是選用380V的，控制電路因?yàn)楦臑镻LC控制，為了滿足PLC的工作要求，接觸器、中間繼電器以及相關(guān)元器件的電壓等級選用220V的。根據(jù)電氣元器件選型原則可知，多臺長期工作的電動機(jī)共用熔斷器時，熔斷器的額定電流應(yīng)為：，即C650臥式車床總電源熔斷器的額定電流，因?yàn)镃650臥式車床啟動時屬于輕載啟動且啟動時間比較短，所以系數(shù)取1.5，則A?？紤]到用于保護(hù)多臺電動機(jī)的熔斷器，

101、在出現(xiàn)尖峰電流時也不應(yīng)熔斷，為了安全起見通常實(shí)際上選用的熔斷器的額定電流要比計算出來的值稍大，所以本次設(shè)計總電源熔斷器額定電流選用100A的，總電源的斷路器也是選用100A的。為了保證各電動機(jī)正常、安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，斷路器、接觸器、熱繼電器等額定電流要比控制相應(yīng)電動機(jī)的額定電流稍大。</p><p>　　根據(jù)上述的計算與分析，本次設(shè)計PLC對C650臥式車床電氣改造的電氣元器件清單如表七所示。</p>&

102、lt;p><b>　　表七</b></p><p>　　七、PLC對C650臥式車床改造電柜內(nèi)部電器元件安裝位置圖</p><p>　　改造后電柜內(nèi)部電器元件安裝位置圖如圖10所示。</p><p><b>　　圖10</b></p><p>　　八、PLC對C650臥式車床改造操作面板按鈕安

103、裝位置圖 </p><p>　　改造后操作面板按鈕安裝位置圖如圖11所示。</p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　九、PLC對C650臥式車床改造電柜外部電器元件接線示意圖 </p><p>　　改造后電柜外部電器元件接線示意圖如圖12所示。</p><p><b&

104、gt;　　圖12</b></p><p>　　十、PLC對C650臥式車床改造電柜內(nèi)部電器元件接線示意圖 </p><p>　　改造后電柜內(nèi)部電器元件接線示意圖如圖13所示。</p><p><b>　　圖13</b></p><p><b>　　總

105、結(jié)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計用PLC改造普通機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)分三個小組進(jìn)行，分別為：PLC改造C650型臥式車床的電氣控制系統(tǒng)，PLC改造M7120型平面磨床的電氣控制系統(tǒng)，PLC改造T68臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)。我們小組做的是PLC改造C650型臥式車床的電氣控制系統(tǒng)。由于平時大家學(xué)的都是理論多于實(shí)際，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)，雖然平時也做過PLC控制其他設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，但當(dāng)拿到任務(wù)書

106、的時候也無從下手。經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師的專業(yè)指導(dǎo)，以及通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)，我們慢慢的有了思路，并初步掌握了PLC對機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造的設(shè)計步驟及基本方法。</p><p>　　本次設(shè)計，是在學(xué)習(xí)了《機(jī)床電器與可編程序控制器》《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》這兩門課程以及收集查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對電動機(jī)的各種起動、制動、保護(hù)、維護(hù)，及相對應(yīng)的主線路、控制線路進(jìn)行詳細(xì)分析。同時，也對PLC的硬件、軟件、性能及相關(guān)

107、的控制線路進(jìn)行認(rèn)真的分析和學(xué)習(xí)，在此期間，我從感性到理性地認(rèn)識了各種電氣元器件。在這次設(shè)計學(xué)習(xí)中，我對接觸器控制、PLC程序控制兩者不同之處有了深刻的體會。接觸器控制具有自動控制方法簡單、工作可靠、成本低等特點(diǎn)。大多是用于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，適用于固定動作要求的控制設(shè)備，一旦工作中發(fā)生程序變化、錯誤，就需要重新配線，比較麻煩，不適用與較復(fù)雜和控制要求經(jīng)常改變的場合。PLC程序控制是在計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制，它編程簡單、動

108、作可靠且動作順序變更容易，一旦工作中發(fā)生程序變化，只要改變程序結(jié)構(gòu)即可，因此被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)。</p><p>　　通過這次設(shè)計實(shí)踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在這次設(shè)計過程中我們也遇到了不少問題，就比如在理論指導(dǎo)下編出來的PLC程序不是無法運(yùn)行就是運(yùn)行出錯，通過我們的努力，一次次修改嘗試，終于編出符合控制要求的程序。通過解決這些問題，我們對PLC編程的

109、理解得到了加強(qiáng)，同時也看到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。更難得的是，這次設(shè)計實(shí)踐不但讓我的合作意識得到了加強(qiáng)，合作能力得到了提高，學(xué)習(xí)能力上升到一個新的高度，而且讓我更深刻地明白為人做事的道理也是這樣。不管做什么事，邁出第一步往往是最艱難的，但只要走好這一步就意味著成功了一半，有了好的開始就要好好把握，認(rèn)真對待每一個細(xì)節(jié)，遇到困難不要退縮，要相信辦法總比困難多。理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷通過行動去驗(yàn)證真理，力求完美地達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。</

110、p><p>　　大學(xué)生活即將結(jié)束，為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。此次畢業(yè)設(shè)計的完成，凝聚著許多人的關(guān)懷和幫助。特別感謝在這次畢業(yè)設(shè)計過程中畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師給予的幫助，他就像是茫茫大海中的導(dǎo)航燈，在我們最困難，最需要幫助的時候給我們指明了方向，讓本次的畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。同時，也非常感謝本小組的各位同學(xué)，通過與你們的合作，我的個人專業(yè)知識得到了提高，也明白了為人處事的道理，更讓我深刻地理解了團(tuán)隊(duì)合作的精神。</