基于PLC的電動鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于plc的電動鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 鏜床是機械加工中使用比較普遍的設(shè)備，主要用于加工精確的孔和孔間距離要求 較為精確的零件，屬于精密機床。目前，中小型企業(yè)使用的是傳統(tǒng)繼電-接觸控制的 臥式鏜床。由于繼電接觸控制的電路復(fù)雜，動作速度慢，可靠性差，故障診斷與排除 困難等缺點，使得這些企業(yè)的生產(chǎn)效率低下、效益差。針對這種情況，采用plc對臥 式鏜床進行改造。 本設(shè)計的機床電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機組成。主電動機為雙速電 動機，用以實現(xiàn)拖動機床的主運動和進給運動。并用mcgs軟件進行模擬仿真， mcgs (monitor and control generated system，通用監(jiān)

2、控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和 生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。在本次設(shè)計中用mcgs軟件通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集 處理，以動畫顯示對t68鏜床的工作過程進行監(jiān)控。 plcplc改造后的優(yōu)點改造后的優(yōu)點 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：plc 改造 t68鏜床 mcgs軟件 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 1 design of boring based on plc abstract boring is used in the mechanical processing equipment, mainly used for machining precision of the distance be

3、tween the hole hole and more exact requirements of parts, belong to precision machine tools. at present, the use of small and medium-sized enterprises are traditional relay - contact control horizontal boring. due to the complexity of the control circuit relay contact, slow, poor reliability, fault

4、diagnosis and eliminate disadvantages such as difficult, which makes the enterprise production efficiency and benefits. in view of this situation, adopting plc for horizontal boring. the design of the machine by two electric drive systems composed 3-phase induction motor. the motor is a two-speed mo

5、tor to drive into the machine and to exercise. using the mcgs software simulation, and control commissions mcgs (so, general system) is a set of monitoring system for fast and generating computer monitoring system configuration software. in this design using the mcgs software based on field data col

6、lection and processing, with animation display of t68 boring work process monitoring. key words: t68 boring mcgs software plc transformation 目 錄 1 引 言 .1 2 t68 型臥式鏜床控制原理.2 2.1 t68 型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式 .2 2.1.1 t68 型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu) .2 2.1.2 t68 型臥式鏜床的運動形式 .3 2.2 t68 型臥式鏜床電器控制 .3 2.2.1 t68 型臥式鏜床原有電器控制 .3 2.2.2 t

7、68 型臥式鏜床電器控制的改造 .3 2.3 t68 型臥式鏜床主要元件的選擇 .4 2.3.1 電動機的選擇.4 2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇.5 3 plc 對 t68 臥式鏜床的改造過程.8 3.1 plc 的概述 .8 3.1.1 plc 的基本結(jié)構(gòu) .8 3.1.2 plc 的語言 .9 3.1.3 可編程控制器的選型 .10 3.2 改造過程 .11 3.2.1 整體設(shè)計簡介 .11 3.2.2 利用西門子 s7-200plc 對 t68 鏜床的改造.11 4 mcgs 組態(tài)軟件概述.26 4.1 mcgs 組態(tài)軟件簡介 .26 4.2 mcgs 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 .2

8、6 4.2.1 mcgs 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) .26 4.2.2 mcgs 組態(tài)軟件的組成 .26 4.3 mcgs6.2 通用版 .28 4.4 mcgs 對 t68 鏜床的監(jiān)控 .28 4.4.1 t68 臥式鏜床工程簡介 .28 4.4.2 t68 臥式鏜床工程的建立 .29 結(jié)論 .35 謝 辭 .36 參考文獻 .37 附錄一 t68 臥式鏜床梯形圖.38 外文資料 .42 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 1 1 引 言 臥式鏜床具有萬能特點，主要用于孔的精加工，可以進行鉆孔、鏜孔、擴 孔、鉸孔及加工端平面等。傳統(tǒng)繼電-接觸器控制的臥式鏜床，在控制線路上的 一些復(fù)雜性

9、、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點，給生產(chǎn) 與維護帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。而 plc 以其可靠性高、抗干擾能力強、 編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強和價格低廉等 特點，在機械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用2。因此，選用 plc 對 t68 臥式鏜床進行改造不僅在工藝控制要求的情況下大大提高了生產(chǎn)效率，同時還 克服了手動操作所帶來的一些人為的干擾因素，取得了良好的經(jīng)濟效益。 本設(shè)計方案采用西門子 s7-200 系列 plc 對 t68 鏜床進行改造，通過機械 部分的系統(tǒng)主電路設(shè)計，t68 鏜床用 2 臺電動機，主軸電機 m1 拖動主軸的旋 轉(zhuǎn)和工作

10、進給，m2 電動機實現(xiàn)工作臺的快移。m1 電動機是雙速電動機，低速 用接法，高速是 yy 接法，主軸旋轉(zhuǎn)和進給都有齒輪變速，停車時采用反接 制動、主軸和進給的齒輪變速采用斷續(xù)自動低速沖動。同時根據(jù) t68 鏜床的控 制要求和特點，確定 plc 的輸入、輸出分配，設(shè)計出梯形圖并進行調(diào)試，采用 mcgs 軟件進行監(jiān)控。若選擇了合適的 plc 控制器，分配好 i/o 端子口，用梯 形圖來實現(xiàn)主電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的點動控制、主軸停車迅速、準(zhǔn)確；主軸變 速時有低速和斷續(xù)變速設(shè)置；有必要的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)；故障的自檢測和自診 斷功能。并用 mcgs 軟件對其工程進行監(jiān)控，故可實現(xiàn)電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn) 確性、

11、合理性，更好地滿足了實際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟效益。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 2 2 t68型臥式鏜床控制原理 2.1 t68 型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式 2.1.1 t68 型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu) t68 臥式鏜床的結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，主要由床身、前立柱、鏜床架、后立 柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺等部分組成。 圖 2-1 t68 臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖 1-床身 2-鏜頭架 3-前立柱 4-平旋盤 5-鏜軸 6-工作臺 7-后立柱 8-尾座 9-上溜板 10-下溜板 11-刀具溜板 床身是一個整體的鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌 上裝有鏜床架，

12、鏜床架可沿導(dǎo)軌垂直移動。鏜床架上裝有主軸、主軸變速箱、 進給變速箱與操縱機構(gòu)等部件。切削刀具固定在鏜軸前端的錐形孔里，或裝在 平旋盤的刀具溜板上。在鏜削加工時，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向作進給運動。 平行盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在其上的溜板作徑向進給運動。鏜軸和平行盤軸徑由各自 的傳動鏈傳動，因此可以獨自旋轉(zhuǎn)，也可以不同轉(zhuǎn)速同時旋轉(zhuǎn)。 在床身的另一端裝有后立柱，后立柱可沿床身導(dǎo)軌在鏜軸軸線方向調(diào)整位 置。在后立柱導(dǎo)軌上安裝有尾座，用來支撐鏜軸的末端，尾座與鏜頭架同時升 降，保證兩者的軸心在同一水平線上。 安裝工件的工作臺安放在床身中部的導(dǎo)軌上，它由下溜板、上溜板與可轉(zhuǎn) 動的工作臺組成。下溜板可沿床身導(dǎo)軌作

13、縱向運動，上溜板可沿下溜板的導(dǎo)軌 作橫向運動，工作臺相對于上溜板可作回轉(zhuǎn)運動。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 3 2.1.2 t68 型臥式鏜床的運動形式 主運動：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動。 進給運動：鏜軸的軸向進給，平旋盤刀具溜板的徑向進給，鏜頭架的垂直 進給，工作臺的縱向進給和橫向進給。 輔助運動：工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動，尾座的垂直移動及各部分 的快速移動等。 t68 型臥式鏜床運動對電氣控制電路的要求： (1)主運動與進給運動由一臺雙速電動機拖動，高低速可選擇； (2)主電機用低速時，可直接啟動；但用高速時，則由控制線路先起動到低 速，延時后再自動轉(zhuǎn)換到高速，以減

14、少起動電流； (3)主電動機要求正反轉(zhuǎn)以及點動控制； (4)主電動機應(yīng)設(shè)有快速準(zhǔn)確的停車環(huán)節(jié)； (5)主軸變速應(yīng)有變速沖動環(huán)節(jié)； (6)快速移動電動機采用正反轉(zhuǎn)點動控制方式； (7)進給運動和工作臺不平移動兩者只能取一，必須要有互鎖。 2.2 t68 型臥式鏜床電器控制 2.2.1 t68 型臥式鏜床原有電器控制 t68 臥式鏜床原有電器控制電路為繼電器控割方式，其觸點多、線路復(fù)雜、 故障多、操作人員維修任務(wù)繁重的問題。目前，部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛 使用傳統(tǒng)的繼電器控制機床，這些機床經(jīng)歷了比較長的歷史，雖然它能在一定 范圍內(nèi)滿足單機和自動生產(chǎn)線的需要，但由于它的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸 器

15、的硬連接為基礎(chǔ)的，技術(shù)上比較落后，特別是其觸點的可靠性問題，直接影 響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 2.2.2 t68 型臥式鏜床電器控制的改造 對 t68 鏜床的電氣控制線路進行了分析與研究后，t68 鏜床具有主軸轉(zhuǎn)速 高、調(diào)速范圍寬等功能外；t68 鏜床的電氣控制系統(tǒng)，還存在控制線路上一些 復(fù)雜性、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點；給生產(chǎn)與維 護帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。現(xiàn)利用可編程序控制器(plc) 可靠性高、 抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能 強和價格低廉等特點，對 t68 鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進行改造，在實際生產(chǎn) 線上有著明顯的效率

16、，這也使整個生產(chǎn)系統(tǒng)帶來推動的力量。plc 對 t68 鏜床 控制改造的設(shè)計梯形圖，提高了 t68 鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力； 然而 plc 對 t68 鏜床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造，從而保證了電控 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 4 系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性，更好地滿足了實際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟 效益。 2.3 t68 型臥式鏜床主要元件的選擇 2.3.1 電動機的選擇 t68 臥式鏜床的運動情況比較復(fù)雜，控制電路中使用了較多的行程開關(guān)。 它們都安裝在床身的相應(yīng)位置上。主電路有兩臺電動機。由于主軸旋轉(zhuǎn)與進給 量都有較大的調(diào)速范圍，主運動與進給運動由

17、一臺電動機拖動，為簡化傳到機 構(gòu)所以本次設(shè)計中所選用的是雙速籠型異步電動機。功率為 5.5/7.5kw，轉(zhuǎn)速 為 1460/2880r/min。主電動機高低速的變換由主軸孔盤變速機構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) sq 控制。 其工作原理圖如圖 2-2 所示，用按鈕和接觸器控制雙速電動機：先合上電 源開關(guān)按下低速起動按鈕 a，接觸器 1 線圈通電，聯(lián)鎖觸頭斷開，自鎖觸頭閉 合，接觸器 1 主觸頭閉合，電動機定子線圈三角形聯(lián)結(jié)低速運轉(zhuǎn)。如需換為高 速運轉(zhuǎn)，可按下高速起動按鈕 b，接觸器 1 線圈斷電，主觸頭斷開、自鎖觸頭 斷開，聯(lián)鎖觸頭閉合，同時接觸器 2 和 3 線圈獲電主觸頭閉合，使電動機定子 線圈接成雙星形

18、并聯(lián)，電動機高速運轉(zhuǎn)。電動機高速運轉(zhuǎn)是 2 和 3 兩個接觸器 控制，把它們的常開輔助觸頭串聯(lián)起來作為自鎖，只有當(dāng)兩個接觸器都閉合時， 才允許工作。 由此分析可知其運行方式是非常安全的，可以滿足 t68 鏜床所要求的高低 速切換動作，并且使其傳動機構(gòu)得到了簡化。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 5 圖 2-2 雙速籠型異步電動機工作原理圖 2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇 t68 臥式鏜床電氣控制電路所用電器元件一覽表如表 2-1 所示： 表 2-1 電器元件一覽表 符號數(shù)量名稱及用途 km1 km22主電動機正反轉(zhuǎn)用接觸器 km31限流電阻短路用接觸器 km4 km53

19、主電動機高低速轉(zhuǎn)換用接觸器 km6 km72快速電機正反轉(zhuǎn)用接觸器 sb61主電動機停止用按鈕 kn1主電動機反轉(zhuǎn)制動用速度繼電器 sb1 sb22主電動機正反轉(zhuǎn)用按鈕 sb3 sb42主電動機正反轉(zhuǎn)點動按鈕 sq1 sq22主軸用變速限位開關(guān) sq3 sq42進給變速用限位開關(guān) sq1接通主電動機高速用限位開關(guān) 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 6 sq5 sq62快速電動機正反轉(zhuǎn)用限位開關(guān) r2點動、高速啟動，制動用限流電阻 fu1fu88短路保護熔斷器 fr1主電動機過載保護用熱繼電器 1 控制按鈕和開關(guān)的選型 按鈕是短時切換小電流控制電路的開關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)

20、構(gòu) 形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈 的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動按鈕用綠色?？筛鶕?jù)同時控制的路數(shù)，通或斷 選擇觸頭對數(shù)及種類，確定所需型號的按鈕。 2 接觸器的選型 接觸器是用來接通和切斷電動機或其它負(fù)載主電路的一種控制電器。接觸 器具有強大的執(zhí)行機構(gòu)，大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā) 生故障時，能根據(jù)故障檢測元件所給出的動作信號，迅速可靠的切斷電源，并 有低壓釋放功能。用于電機的控制及保護。根據(jù)國標(biāo)選擇 km1-km7 為 cj20- 16。 3 熱繼電器的選擇 熱繼電器是用于電動機或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護的保護電器。 (1)類型

21、選擇： 一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差， 工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形 接線的電動機，應(yīng)選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。 (2)熱繼電器額定電流選擇： 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇 熱繼電器的型號。 (3)熱元件額定電流的選擇和整定： 熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動機額定電流。當(dāng)電動機啟動電流為其額定 電流的 6 倍及啟動時間不超過 5s 時，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機的額 定電流；當(dāng)電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負(fù)載或不允許停車時，熱元件 整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的 1.1-1

22、.15 倍。熱繼電器選擇 jr-60/3 型。 4 速度繼電器的選擇 速度繼電器又稱反接制動 繼電器。它的主要結(jié)構(gòu)是由轉(zhuǎn)子、定子及觸點 三部分組成。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 7 速度繼電器主要用于三相異步電動機反接制動的控制電路中，它的任務(wù) 是當(dāng)三相電源的相序改變以后，產(chǎn)生與實際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場， 從而產(chǎn)生制動力矩。因此，使電動機在制動狀態(tài)下迅速降低速度。在電機轉(zhuǎn) 速接近零時立即發(fā)出信號，切斷電源使之停車（否則電動機開始反方向起動） 。 由于繼電器工作時是與電動機同軸的，不論電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，電器的 兩個常開觸點，就有一個閉合，準(zhǔn)備實行電動機的制動。一旦開始制

23、動時， 由控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖觸點和速度繼電器的備用的閉合觸點，形成一個電動機相 序反接（俗稱倒相）電路，使電動機在反接制動下停車。而當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速 接近零時，速 度繼電器的制動常開觸點分?jǐn)?，從而切斷電源，使電動機制動 狀態(tài)結(jié)束。 常用的速度繼電器有 jy1 型和 jfz0 型兩種。其中， jy1 型可在 7003600r/min 范圍內(nèi)可靠地工作； jfzo1 型使用于 3001000r/min；jfzo-2 型適用于 10003600r/min。他們具有兩個常開觸 點、兩個常閉觸點，觸電額定電壓為380v，額定電流為 2a。一般速度繼 電器的轉(zhuǎn)軸在 130r/min 左右即能動作，在 100r/

24、min 時觸頭即能恢復(fù)到正常 位置?？梢酝ㄟ^螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)來改變速度繼電器動作的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)控制電路 的要求。 5 熔斷器的選擇 熔斷器是一種過電流保護電器。熔斷器主要由熔體和熔管兩個部分及外 加填料等組成。使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護電路中，當(dāng)被保護電路的電 流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電 路斷開，起到保護的作用。 熔體額定電流的選擇 由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間 運行；而當(dāng)負(fù)載超過允許值時，就要求保護熔體在一定時間內(nèi)熔斷。還有一 些設(shè)備起動電流很大，但起動時間很短，所以要求這些設(shè)備的保護特性要適 應(yīng)設(shè)備運行的需要，要求熔斷器

25、在電機起動時不熔斷，在短路電流作用下和 超過允許過負(fù)荷電流時，能可靠熔斷，起到保護作用。熔體額定電流選擇偏 大，負(fù)載在短路或長期過負(fù)荷時不能及時熔斷；選擇過小，可能在正常負(fù)載 電流作用下就會熔斷，影響正常運行，為保證設(shè)備正常運行，必須根據(jù)負(fù)載 性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流。 (1)照明電路熔體額定電流 被保護電路上所有照明電器工作電流之和。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 8 (2)電動機： 1)單臺直接起動電動機 熔體額定電流 (1.52.5)電動機額定電流。 2)多臺直接起動電動機 總保護熔體額定電流 (1.52.5)各臺電動機 電流之和。 3 plc 對 t68 臥式鏜床的

26、改造 3.1 plc 的概述 可編程控制器（programmable controller）是計算機家族中的一員，是為工 業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 （programmable logic controller），簡稱 plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏 輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍， 因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 pc。但是為了避免與個人計算機 （personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 plc。 plc是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方 式。plc與

27、普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ胏pu作為字處理器，實現(xiàn)通道(字)的運 算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進行點(位)運算與控制。plc 控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡單、靈活性好等特點。 3.1.1 plc 的基本結(jié)構(gòu) 1 中央處理單元(cpu) 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 9 plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與計算機相 同，plc 硬件結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示： 圖 3-1 plc 硬件結(jié)構(gòu) 中央處理單元(cpu)是 plc 的控制中樞。它按照 plc 系統(tǒng)程序賦予的功能 接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲

28、器、i/o 以及警戒 定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) plc 投入運行時，首先它 以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 i/o 映象區(qū)，然 后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行 邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 i/o 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí) 行完畢之后，最后將 i/o 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相 應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 2 存儲器 plc 常用的存儲器類型有：ram、eprom、eeprom，由于 ram 是一 種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。所以本

29、次設(shè)計 選用此種存儲器類型。 plc 存儲空間的分配 雖然各種 plc 的 cpu 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) plc 的工作原 理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) (2)系統(tǒng) ram 存儲區(qū)（包括 i/o 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） (3)用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系 統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子 程序等。由制造廠商將其固化在 eprom 中，用戶不能直接存取。它和硬件一 起決定了該 plc 的性能。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 10 系統(tǒng) ram 存儲區(qū)

30、：系統(tǒng) ram 存儲區(qū)包括 i/o 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如： 邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。 3.1.2 plc 的語言 不同的商家的 plc 有不同的編程語言，但就某個商家而言，plc 的編程語 言有順序功能圖、梯形圖、語句表、功能塊圖。本次設(shè)計所用的是西門子 plc 的編程語言，因梯形圖與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點很容易被 熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，所以本次設(shè)計選用的編程語言是梯形圖。 在本次設(shè)計中所用的 s7-200 系列的 plc 使用的編程工具是 step7micro/win 編程軟件。step7micro/win 編程軟件是強

31、大的工 控編程組態(tài)軟件，在 windows 平臺上運行的 simatic s7-200 軟件簡單、易學(xué)， 能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù) ，可以快速進入，節(jié)省編程時間，具有擴展功能 ，基于標(biāo)準(zhǔn)的 windows 軟件(類似于 winword, outlook 等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件。step 7-micro/win 編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的 編程環(huán)境。編程軟件 step7-micro/win 的主界面如圖 3-2 所示： 基本功能 (1)step 7-micro/win 是在 windows 平臺上運行的 simatic s7-200 plc 編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)

32、雜的自動化任務(wù)； (2)適用于所有 simatic s7-200 plc 機型軟件編程； (3)支持 il、lad、fbd 三種編程語言，可以在三者之間隨時切換； (4)step 7-micro/win 提供軟件工具幫助您調(diào)試和測試您的程序。這些特征 包括：監(jiān)視 s7-200 正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為 s7-200 指定運行程序的掃描 次數(shù)，強制變量值等。 圖 3-1 編程軟件 step7-micro/win 主界面 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 11 3.1.3 可編程控制器的選型 在西門子 s7-200 系列 plc 中，又有 cpu221、cpu222、cpu224、

33、cpu226 等之分，由于 t68 臥式鏜床電氣控制部 分涉及較多的輸入/輸出端口，并且其控制邏輯非常復(fù)雜，出于對其端口以及程 序容量的考慮，所以在本次設(shè)計中選擇了 cpu226 作為該控制系統(tǒng)的主機。 s7-200 系列 plc 系統(tǒng)由基本單元（主機）、i/o 擴展單元、功能單元和外 部設(shè)備等組成。s7-200 plc 基本單元（主機）的結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)。本次 設(shè)計中使用的是 s7-200 系列 cpu226 小型 plc。 小型 plc 系統(tǒng)由（主機箱）、i/o 擴展單元、文本、圖形顯示器、編程器 等組成。cpu226 主機箱體外部設(shè)有 rs-485 通信接口，用以連接編程器（手持 式

34、或 pc 機）、文本、圖形編輯器、plc 網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備；還設(shè)有工作方式開 關(guān)，模擬電位器，i/o 擴展接口，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲卡。i/o 接線 端子排及發(fā)光指示燈等。 1 基本單元 i/o cpu226 集成 24 輸入/16 輸出共 40 個數(shù)字量 i/o 點，可連成 7 個擴展模塊。 13kb 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 cpu226 主機共有 i0.0i0.7、i1.0i1.7、i2.0i2.7 24 個輸入點和 q0.00.7、q1.0q1.7 14 個輸出點。 2 基本單元 i/o 及擴展 cpu226plc 主機的輸入點數(shù)為 24 點，輸出點數(shù)為 16 點，可擴展的模塊數(shù) 為

35、 7。 3 高速反應(yīng)性 cpu226 有 6 個高速計數(shù)脈沖輸入端（i0.0i0.5），最快的響應(yīng)速度為 30khz。用于捕捉比 cpu 掃描周期更快的脈沖信號。 cpu226 有 2 個高速脈沖輸出端（q0.0、q0.1）,輸出脈沖頻率可達 20khz。用于 pt0(高速脈沖束)和 pwm(寬度可變脈沖輸出)高速脈沖輸出。 3.2 plc 對 t68 鏜床的設(shè)計 3.2.1 整體設(shè)計簡介 在本設(shè)計中原鏜床的工藝加工方法不變， 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ) 上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法，電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行 程開關(guān)、熱繼電瑞、接觸器） ，作用與原電氣線路相同，主軸和進給起動、

36、制動、 低速、高速和變速沖動的操作方法不變，改造原繼電器控制中的硬件接線，改 為plc編程實現(xiàn)。 本機床的電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機組成。因為功率較小， 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 12 所以均采用接觸器直接起動控制線路。m1 是主電動機，由主軸電動機 m1 正轉(zhuǎn) 接觸器 km1 與主軸電動機 m1 反轉(zhuǎn)接觸器 km2 控制其正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動的 起動與停止。交流接觸器 km3 用來短路限流電阻 r。m1 的過載保護電器是 fr。m2 是主軸箱和工作臺的快速移動電動機，功率為 2.2kw，轉(zhuǎn)速為 1460r/min。因為快速移動是短時間工作，所以不設(shè)過載保護。 3

37、.2.2 利用西門子 s7-200plc 對 t68 鏜床的改造 1 鏜床主電路分析 主電動機為雙速電動機，用以實現(xiàn)拖動機床的主運動和進給運動，功率為 5. 5/7. 5kw，轉(zhuǎn)速為 1460/2880r/min。主電路中有兩臺電動機，m1 為主軸與進 給電動機，繞組接法為 / yy。m2 為快速移動電動機。 電動機 m1 由 5 個接觸器控制，km1 和 km2 控制 m1 的正反轉(zhuǎn)，km3 控 制 m1 的低速運轉(zhuǎn)，在點動、制動以及變速中的脈動慢轉(zhuǎn)時，在定子電路中均 串入限流電阻 r，以減少啟動和制動電流。km4、km5 控制 m1 的高低速運 轉(zhuǎn)。fr 對 m1 進行過載保護。 主電動機

38、高低速的變換由主軸孔盤變速機構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) sq 控制。在常 態(tài)下，sq 斷開低速；當(dāng) sq 被壓下時，接通高速。接觸器 km4、km5 用來改 變主電動機定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng) km4 的主觸點閉合，繞組接成三角形， 主電動機的轉(zhuǎn)速為 1460r/min。當(dāng) km4 的主觸點斷開，km5 的主觸點閉合時， 繞組接成雙星形，主電動機的轉(zhuǎn)速為 2880r/min。 t68 鏜床的主電路如圖 3-2 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 13 圖 3-2 t68 鏜床的主電路 2 i/o 分配表 本次設(shè)計一共用了 18 個輸入，9 個輸出；使用了五個輸入按鈕，分別為停 止按鈕；電

39、動機 m1 正、反轉(zhuǎn)啟動按鈕；電動機 m1 正、反轉(zhuǎn)點動按鈕；用了 十三個開關(guān)量，分別為高低速轉(zhuǎn)換行程開關(guān)；主軸變速、嚙合開關(guān)；進給變速、 嚙合開關(guān)；工作臺或主軸箱機動進給開關(guān)；工作臺或平旋盤機動進給開關(guān)；主 軸或平旋盤機動進給開關(guān)；m2 快速正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；主軸過載動作；速度繼電 器正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；照明開關(guān)。使用了九個輸出量分別為：主軸電動機 m1 正、 反轉(zhuǎn)接觸器；主軸定子短接電阻接觸器；主軸電動機 m1 高、低速運轉(zhuǎn)接觸器； 快速移動電動機 m2 正、反轉(zhuǎn)接觸器；運行監(jiān)控指示燈；照明指示燈。 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 14 i/o 分配表如表 3-1 所示： 表 3-1

40、 i/o 分配表 輸入輸出 元件名稱、代號輸入點元件名稱、代號輸出點 主軸電動機 m1 制動停止 按鈕 sb6i0.0主軸電動機 m1 正轉(zhuǎn)接 觸器 km1q0.0 主軸電動機 m1 正轉(zhuǎn)啟動 按鈕 sb1i0.1主軸電動機 m1 反轉(zhuǎn)接 觸器 km2q0.1 主軸電動機 m1 反轉(zhuǎn)啟動 按鈕 sb2i0.2主軸定子短接電阻km3q0.2 主軸電動機 m1 正轉(zhuǎn)點動 按鈕 sb3i0.3主軸電動機 m1 低速運 轉(zhuǎn)接觸器 km4q0.3 主軸電動機 m1 反轉(zhuǎn)點動 按鈕 sb4i0.4主軸電動機 m1 高速運 轉(zhuǎn)接觸器 km5q0.4 高低速轉(zhuǎn)換行 程開關(guān) sqi0.5快速移動電動機 m2 正

41、 轉(zhuǎn)接觸器 km6q0.5 主軸變速開關(guān)sq1i0.6快速移動電動機 m2 反 轉(zhuǎn)接觸器 km7q0.6 主軸嚙合開關(guān)sq2i0.7運行監(jiān)控hlq1.1 進給變速開關(guān)sq3i1.0照明hlq1.0 進給嚙合開關(guān)sq4i1.1 工作臺或主軸 箱機動進給開 關(guān) sq5i1.2 主軸或平旋盤 機動進給開關(guān) sq6i1.3 m2 快速正轉(zhuǎn) 開關(guān) sq7i1.4 m2 快速正轉(zhuǎn) 開關(guān) sq8i1.5 主軸過載動作fri1.6 速度繼電器正 轉(zhuǎn) ks1i1.7 速度繼電器反 轉(zhuǎn) ks2i2.0 照明開關(guān)sai2.1 3 外部接線圖 如圖 3-3 所示為 t68 臥式鏜床的外部接線圖，圖中輸入量與相應(yīng)的按鈕

42、和 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 15 開關(guān)進行鏈接，其中，sq 為高低速轉(zhuǎn)換開關(guān)，sq1、sq2 為主軸開關(guān)， sq3、sq4 為進給開關(guān)。用此開關(guān)對其進行一個變速的設(shè)置。sq5、sq6 在此 設(shè)置中起到一個保護的作用，這兩個開關(guān)一旦同時動作此工作臺將停止工作。 其輸出量與相應(yīng)的接觸器進行鏈接。 圖 3-3 外部接線圖 4 電氣控制的過程 (1)主電動機轉(zhuǎn)動控制 1)主電動機的正向點動控制 按下正向點動按鈕 sb3，輸入繼電器 i0.3 得電，輸出繼電器 q0.0 得電，同 時輸出繼電器 q0.3 也得電，交流接觸器 km1、km4 通電吸合，其主觸點閉合， 接通電源。這時

43、，因為接觸器 km5 無電，所以主電動機定子繞組接成三角形。 又因為交流接觸器 km3 無電，以限流電阻 r 串接入主電動機的電源電路中。 這樣，主電動機定子繞組接成三角形，經(jīng)限流電阻 r 接通三相電源，主電動機 起動正向旋轉(zhuǎn)。松開正向點動按鈕 sb3，輸入繼電器 i0.3 斷電，輸出繼電器 q0.0 斷電，同時輸出繼電器 q0.3 也斷電，接觸器 km1 和 km4 斷電釋放，他們的 主觸點斷開，切除電源，主電動機停轉(zhuǎn)。 其主電動機的正向點動梯形圖如圖 3-4 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 16 圖 3-4 主電動機的正向點動 2)主電動機的反轉(zhuǎn)點動控制 控制線路及

44、其控制原理均和正向點動相似，只要把點動按鈕 sb3 換成 sb4，輸入繼電器 i0.3 換成 i0.4，輸出繼電器 q0.0 換成 q0.1，交流接觸器 km1 換成 km2 即可。 其主電動機的反向點動梯形圖如圖 3-5 所示： 圖 3-5 主電動機的反向點動 3)主電動機正向低速轉(zhuǎn)動控制 主電動機低速轉(zhuǎn)動時，限位開關(guān) sq 的動合觸點 i0.5 處于斷開位置，i1.0 和 i1.1 處于閉合位置。按下主電動機正向起動按鈕 sb1，輸入繼電器 i0.1 得電， 內(nèi)部繼電器 m0.1 得電并自鎖，輸出繼電器 q0.2 得電，q0.2 與 m0.1 的得電， 又使輸出繼電器 q0.0 得電，q0

45、.0 的得電，又使輸出繼電器 q0.3 得電。輸出繼 電器 q0.2、q0.1、q0.3 的相繼得電，使接觸器 km3、km1 和 km4 得電。 km3 的主觸點閉合，將限流電阻 r 短路。km1 的主觸點閉合，引入三相電源。 km4 的主觸點閉合，接通主電動機 m1 的三相電源。因為高速轉(zhuǎn)動交流接觸器 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 17 km5 無電，所以主電動機定子繞組接成三角形，在全電壓(不經(jīng)限流電阻 r)下 起動正向低速旋轉(zhuǎn)。 其主電動機的正向低速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖 3-6 所示： 圖 3-6 主電動機的正向低速轉(zhuǎn)動 4)主電動機反向低速轉(zhuǎn)動控制 控制線路及其控制原理均

46、和正向低速轉(zhuǎn)動時相似，只要把正向轉(zhuǎn)動起動按 鈕 sb1 換成反向轉(zhuǎn)動起動按鈕 sb2，輸入繼電器 i0.1 換成 i0.2，內(nèi)部繼電器 m0.1 換成 m0.2，輸出繼電器 q0.0 換成 q0.1，接觸器 km1 換成 km2 即可。 其主電動機的反向低速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖 3-7 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 18 圖 3-7 主電動機的反向低速轉(zhuǎn)動 5)主電動機正向高速轉(zhuǎn)動控制 需要主電動機高速轉(zhuǎn)動時，通過變速機構(gòu)的機械動作，將行程開關(guān) sq 的 動合觸點閉合。輸入繼電器 i0.5 得電，為時間繼電器 t37 的得電作準(zhǔn)備。按下 正向轉(zhuǎn)動起動按鈕 sb1，輸入繼電器

47、 i0.1 得電，內(nèi)部繼電器 m0.1 得電并自鎖。 輸出繼電器 q0.2、q0.0、q0.3 得電，交流接觸器 km3、km1、km4 先后得電 吸合，主電動機定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉(zhuǎn)動，q0.2 得電的同 時，時間繼電器 t37 得電。經(jīng)過 3 秒左右的延時，時間繼電器 t37 延時斷開的 動斷觸點斷開，輸出繼電器 q0.3 斷電，低速轉(zhuǎn)動接觸器 km4 斷電釋放。同時， 時間繼電器 t37 延時閉合的動合觸點閉合，輸出繼電器 q0.4 得電，高速轉(zhuǎn)動接 觸器 km5 通電吸合，將主電動機定子繞組接成雙星形并重新接通三相電源， 使主電動機從低速正向轉(zhuǎn)動變?yōu)楦咚僬蜣D(zhuǎn)動。 其主

48、電動機的正向高速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖 3-8 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 19 圖 3-8 主電動機的正向高速轉(zhuǎn)動 6)主電動機反向高速轉(zhuǎn)動控制 控制線路及其控制原理均和正向高速轉(zhuǎn)動相似，只要把正向轉(zhuǎn)動起動按鈕 sb1 換成反向轉(zhuǎn)動起動按鈕 sb2，輸入繼電器 i0.1 換成 i0.2，內(nèi)部繼電器 m0.1 換成 m0.2，輸出繼電器 q0.0 換成 q0.1，接觸器 km1 換成 km2 即可。 其主電動機的反向高速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖 3-9 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 20 圖 3-9 主電動機的反向高速轉(zhuǎn)動 7)m1 正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖 用

49、plc 來完成對 m1 的正反轉(zhuǎn)控制，需要 plc 內(nèi)部繼電器 m1.0、m1.1 作 為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器，為了可靠地保證正反轉(zhuǎn)的切換，要用定時器 t37 和 t38 來完成 0.5s 的轉(zhuǎn)換延時，如圖 3-10 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 21 圖 3-10 m1 正反轉(zhuǎn)控制 (2)主電動機的反接制動控制 反接制動由停止按鈕 sb1 和速度繼電器 ks 控制。速度繼電器分為正轉(zhuǎn) ks1 和反轉(zhuǎn) ks2 兩種,在電動機轉(zhuǎn)速較高時,ks1(正轉(zhuǎn)時)和 ks2(反轉(zhuǎn)時)的動合 觸點閉合。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器的動合觸 點斷開。 1)主電

50、動機正向轉(zhuǎn)動時的反接制動控制線路 主電動機正向轉(zhuǎn)動時，正向速度繼電器 ks1 的動合觸點閉合。需要停車時， 按下停止按鈕 sb6，輸入繼電器 i0.0 動斷觸點斷開。如果原來為低速轉(zhuǎn)動，交 流接觸器 km1、km3、km4 斷電釋放；如果原來為高速轉(zhuǎn)動，則交流接觸器 km1、km3、km5 斷電釋放，限流電阻 r 接入電動機電路。雖然電動機已和 電源斷開，但由于慣性作用，主電動機仍以較高的速度正向轉(zhuǎn)動。速度繼電器 ks1 觸點為閉合狀態(tài)。在按下 ks1 時，輸入繼電器 i1.7 其動合觸點閉合，輸出 繼電器 q0.1 得電，交流接觸器 km2 的線圈通電吸合。同時，輸出繼電器 q0.4 得電，

51、接觸器 km4 的線圈吸合。接觸器 km2 和 km4 的主觸點閉合，經(jīng)限流 電阻 r 接通主電動機的三相電源,主電動機進行反接制動，轉(zhuǎn)速立即下降。當(dāng)主 電動機的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器 ks1 的動合觸點斷 開，輸入繼電器 i2.0 斷電，輸出繼電器 q0.1、q0.4 斷電,接觸器 km2 和 km4 的線圈先后斷電釋放，它們的主觸點斷開，切除主電動機的電源，主電動機停 轉(zhuǎn)，反接制動結(jié)束。 其主電動機正向轉(zhuǎn)動時的反接制動梯形圖如圖 3-11 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 22 圖 3-11 主電動機正向轉(zhuǎn)動時的反接制動 2)主電動機反向轉(zhuǎn)動時的

52、反接制動控制 控制線路及其控制原理均和正向轉(zhuǎn)動時的反接制動相似，只要將正向轉(zhuǎn)動 速度繼電器 ks1 換成反向轉(zhuǎn)動速度繼電器 ks2，輸入繼電器 i1.7 換成 i2.0，輸 出繼電 器 q0.1 換成 q0.0，將交流接觸器 km2 換成 km1 即可。 其主電動機反向轉(zhuǎn)動時的反接制動梯形圖如圖 3-12 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 23 圖 3-12 主電動機反向轉(zhuǎn)動時的反接制動 (3)主軸變速或進給變速時主電動機的緩轉(zhuǎn)控制 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 24 t68 臥式鏜床的主軸變速與進給變速可在停車時進行也可在運行中進行。 變速時將變速手柄

53、拉出，轉(zhuǎn)到變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出 變速手柄時，相應(yīng)的變速行程開關(guān)不受壓；推回變速手柄時，相應(yīng)的變速行程 開關(guān)壓下，sq1、sq2 為主軸變速用行程開關(guān)，sq3、sq4 為進給變速用行程 開關(guān)。 1)停車變速 由 sq1sq4、kt、km1、km2 好 km4 組成主軸和進給變速 時的低速脈動控制，以便齒輪順利嚙合。 下面以主軸變速為例加以說明。因為進給運動沒有進行變速，進給變速手 柄推回，進給變速開關(guān) sq3、sq4 均為受壓狀態(tài)，觸頭 i1.0 斷開，i1.1 斷開。 主軸變速時，拉開主軸變速手柄，主軸變速行程開關(guān) i0.6、i0.7 不受壓，此時 觸頭 i0.6，i0.

54、7 由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使 km1 通電并自鎖，同時也使 km4 通電吸合，則 m1 串入電阻 r 低速正向起動。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達到 140r/min 左右時，ks-1 常閉觸頭斷開，ks-1 常開觸頭閉合，使 km1 線圈斷電釋放，而 km2 通電吸合，且 km4 仍通電吸合。于是，m1 進行反接制動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到 100r/min 時，速度繼電器 ks 釋放，觸頭復(fù)原 ks-1 常閉觸頭由斷開變?yōu)榻油ǎ?ks-1 常開觸頭由接通變?yōu)閿嚅_，使 km2 斷電釋放，km1 通電吸合，km4 仍 通電吸合，m1 又正向低速起動。 由上述分析可知：當(dāng)主軸變速手柄拉出時，m1 正向低速起動，而后又制

55、動為緩慢脈動轉(zhuǎn)動，以利齒輪嚙合。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位 時，主軸變速開關(guān) sq1、sq2 壓下，使 sq1、sq2 常閉觸頭斷開，sq1 常開觸 頭閉合，則低速脈動轉(zhuǎn)動停止。進給變速時的低速脈動轉(zhuǎn)動與主軸變速時相類 同，但此時起作用的是進給變速開關(guān) sq3 和 sq4。 其主軸變速梯形圖如圖 3-13 所示： 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 25 圖 3-13 主電動變速 2)運動中變速控制 主軸或進給變速可以在停車狀態(tài)下進行，也可以在運行 中進行變速。下面以 m1 電動機正向高速運行中的主軸變速為例，說明運行中 的變速的控制過程。 m1 電動機在 ka1、km3

56、、kt、km1 和 km5 控制下高速運行。此時要進 行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開關(guān) sq1、sq2 不再受壓，此時 sq1 觸頭由接通變?yōu)閿嚅_。sq1、sq2 觸頭由斷開變?yōu)榻油?，則 km3、kt 線 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 26 圈斷電釋放，km1 斷電釋放，km2 通電吸合，km5 斷電釋放，km6 通電吸合。 于是 m1 定子繞組按三角形接法，串入限流電阻 r 進行正向低速反接制動，使 m1 轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器 ks 釋放轉(zhuǎn)速時，又由 ks 控制 m1 進行正向低速脈動轉(zhuǎn)動，以利齒輪嚙合。待推回主軸變速手柄時， sq1、sq2 行

57、程開關(guān)壓下，sq1 常開觸頭由斷開變?yōu)榻油顟B(tài)。此時 km3、kt、km1、km4 通電吸合，m1 先正向低速（三角形接法）起動，后在 時間繼電器 kt 控制下，自動轉(zhuǎn)為新的轉(zhuǎn)速下的高速運行。 由上可知，所謂運行中變速是指機床拖動系統(tǒng)在運行中，可拉出變速手柄 進行變速，而機床電氣控制系統(tǒng)可使電動機接入電氣制動，制動后又控制電動 機低速脈動旋轉(zhuǎn)，以利齒輪嚙合。待變速完成后，推回變速手柄又能自動起動 運轉(zhuǎn)。 (4)主軸箱、工作臺的快速移動控制 機床各部件的快速移動由快速手柄進行操縱，由快速移動電動機 m2 拖動。 將快速手柄扳到正向快速移動位置時，壓動限位開關(guān) sq7，輸入繼電器 i1.4 得 電

58、，輸出繼電器 q0.5 得電，使交流接觸器 km6 通電吸合。km6 的主觸點閉合， 接通快速移動電動機的電源，快速移動電動機正向轉(zhuǎn)動，拖動主軸箱或工作臺 做正向快速移動。將快速手柄扳到反向快速移動位置時，壓動限位開關(guān) sq8,輸 入繼電器 i1.5 得電，輸出繼電器 q0.6 得電，使接觸器 km7 通電吸合。km7 的 主觸點閉合，接通快速移動電動機的電源，快速移動電動機反向旋轉(zhuǎn)，拖動主 軸箱或工作臺做反向快速移動。將快速手柄扳到“停止”位置時，限位開關(guān) sq7 和 sq8 均恢復(fù)原來位置，快速移動停止。 其主軸箱、工作臺的快速移動控制梯形圖如圖 3-14 所示： 圖 3-14 主軸箱、工

59、作臺的快速移動控制 唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 27 4 mcgs組態(tài)軟件概述 4.1 mcgs 組態(tài)軟件簡介 隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展 空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠程監(jiān)控 及診斷，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面，mcgs 工控組態(tài)軟件將提供強有力 的軟件幫助。 mcgs（monitor and control generated system）是一套基于 windows 平臺 的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 microsoft windows 95/98/me/nt/20

60、00 等操作系統(tǒng)。 mcgs 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、 趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 mcgs 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出 特點，通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn) 場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu) 造自己的應(yīng)用系統(tǒng)， 所以現(xiàn)在 mcgs 已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電 力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、 航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運