C650臥式車床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄第一章緒論1.1 C650型臥式車床簡(jiǎn)介1.2 C650臥式車床改造主要內(nèi)容1.3電氣系統(tǒng)改造為PLC空制的意義第二章C650型臥式車床的電氣控制線路設(shè)計(jì)2.1主電路設(shè)計(jì)2.2控制電路設(shè)計(jì)第三章系統(tǒng)的概述選型3.1 PLC類型簡(jiǎn)介3.2 PLC型號(hào)的選擇3.3電動(dòng)機(jī)的選擇3.4其他器件的選擇PLC控制電路的設(shè)計(jì)4.1PLC硬件連接框圖4.2PLC輸入輸出接口分配表電氣原理圖第五章C650臥式車床PLC空制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1歐姆龍PLCS程軟件介紹5.2梯形圖設(shè)計(jì)5.3語(yǔ)句表第六章總結(jié)及參考文獻(xiàn)第一章緒論1.1C650型普通臥式車床簡(jiǎn)介C650臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為

2、1020mm最大工件長(zhǎng)度為30000mm。C650型臥式車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動(dòng)均由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。車床有三種運(yùn)動(dòng)形式：車削加工的主運(yùn)動(dòng)是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它承受車削加工時(shí)的主要切削功率；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀架的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為溜板箱的快速移動(dòng)，尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床車削加工時(shí)，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來(lái)選擇切削速度，采用機(jī)械變速方法。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主

3、軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩種。1.2C650臥式車床改造主要內(nèi)容主電動(dòng)機(jī)M1采用全壓空載直接啟動(dòng)。要求主電動(dòng)機(jī)M1能實(shí)現(xiàn)正、反向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止時(shí)，由于工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，采用反接制動(dòng)。為便于對(duì)刀操作，要求M1能實(shí)現(xiàn)單向點(diǎn)動(dòng)控制，同時(shí)定子用入電阻獲得低速點(diǎn)動(dòng)。主軸啟動(dòng)之后，再啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī).有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。原車床的工藝加工方法不變。不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。1.3電氣系統(tǒng)改造為PLC控制的意義傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因

4、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(dòng)作速度慢、功能少、程序不可變；因此對(duì)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(shí)，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。但可編程序控制器（PC以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積少及高可靠性等特點(diǎn)在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，PC被廣泛采用為核心的控制器件它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個(gè)工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動(dòng)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

5、程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動(dòng)控制等場(chǎng)合，PC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，PC應(yīng)用極廣。2電氣控制原理C650臥式車床屬于中型車床，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圖2-1是它的電氣原理圖圖2-1C650臥式車床電氣原理圖斷路器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)的過載，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M2M3電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接觸器KM1KM

6、刻M2M3電動(dòng)機(jī)后動(dòng)用接觸器。FR2為M2電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，因?yàn)榭焖匐妱?dòng)機(jī)M3短時(shí)工作，所以不設(shè)計(jì)過載保護(hù)。圖2-2為C650臥式車床的主電路圖。圖2-2C650臥式車床主電路2.2控制電路設(shè)計(jì)MlMl冷卻泵電動(dòng)機(jī)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)主電動(dòng)機(jī)主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制圖2-3為點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)的控制電路原理圖。電路中KM吻M1電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM1為M1電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)接觸器，KA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導(dǎo)電吸合，它的主觸電閉合，電動(dòng)機(jī)的定子繞組經(jīng)限流電阻R與電源接通，電動(dòng)機(jī)在較低速度下起動(dòng)。主電劭機(jī)圖2-3C650臥式車床點(diǎn)動(dòng)控制電路主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

7、電路圖2-4為主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)由正向起動(dòng)按鈕SB1控制。按下SB1時(shí)，接觸器KM首先得電動(dòng)作，它的主觸點(diǎn)閉合將限主電動(dòng)機(jī)圖2-4C650臥式車床正反轉(zhuǎn)控制電路流電阻短接，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)（137）閉合，使接觸器KM3導(dǎo)電吸合。KM3勺主觸點(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勺動(dòng)合觸點(diǎn)(1513)和KA的動(dòng)合觸點(diǎn)(5-15)的閉合將KM3tfe圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)用反向啟動(dòng)按鈕SB2,按下SB2,同樣是接觸器KM馬電， 然后接通接觸器KM4K中間繼電器KA,于是電動(dòng)機(jī)在滿壓下反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM3勺動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)(23-25),

8、KM4的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)(714)分別用在對(duì)方接觸器線圈的回路中， 起到了電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。主電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制C650臥式車床采用了反接制動(dòng)方式。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。 圖2-5是C650臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動(dòng)的控制電路圖。主電動(dòng)機(jī)一,圖2-5C650臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動(dòng)控制電路速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸連接的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸電KS1(1723)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(17-7)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸器KM琳DKM繼電器KA都處于得電工作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)

9、KS1(1723)也是閉合的，這樣就為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)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，其主觸電斷開，電阻R用入主回路。與此同時(shí)KM3也失電，斷開了電動(dòng)機(jī)的電源，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勺線圈通過1-3-5-17-23-25電路得電，電動(dòng)機(jī)的電源反接，電動(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(17-23)斷開，切斷了接觸器KM4勺通電回路，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止。電動(dòng)機(jī)的反接時(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，這是

10、按一下停止按鈕SB4,在SB4松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈通過1-3-5-17-7-11電路得電，正轉(zhuǎn)接觸器KM破合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵的控制刀架的快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)限位開關(guān)SQ來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動(dòng)SQM,接觸器KM羽電吸合，M3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，它的起動(dòng)與停止是通過按鈕SB3和SB5控制的。3系統(tǒng)元器件的概述與選擇3.1PLC類型的簡(jiǎn)介20世紀(jì)70年代末至80年代初，PLC產(chǎn)品的處理速度大大提高， 增加了許多特殊功能使得PLC不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，它以面向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。特別

11、是中小容量PLC成功地取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展迅速。在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上應(yīng)用較多的PLC多為日本、德國(guó)和美國(guó)的產(chǎn)品，如日本OMRON司的C系列、日本松下公司的FP系列、日本三菱公司的FX系列、德國(guó)西門子公司的S7系列和美國(guó)AB腔司的07系列等。西門子公司的最新PLC產(chǎn)品有SIMATICS7、M刖C7等幾大系列。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，其中的S7-200PLC是超小型化的PLC它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。（.1.1PLC的特

12、點(diǎn)PLC是綜合繼電器接觸器控制優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活方便的優(yōu)點(diǎn)而制造和發(fā)展的、這使PLC具有許多其他控制器無(wú)法相比的特點(diǎn)：（1）可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)（2）通用性強(qiáng)，使用方便（3）編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易學(xué)，便于掌握。（4）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便（5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。6）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。（7）安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。3.2PLC型號(hào)的選擇S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的木測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮

13、其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。S7-200系列PLC可提供5個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPK供使用。如表3-1所示在選用PLC上，考慮到只是對(duì)C650型車床做電器部分的改造，輸出端口需要6個(gè)，輸入端口需要13個(gè)。改造后的程序只143字節(jié)，內(nèi)容小于4千字節(jié)。而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用SIMATICS7-200系列的S7224CN作為本次設(shè)計(jì)的PLC。3.3電動(dòng)機(jī)選擇本次設(shè)

14、計(jì)使用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無(wú)變化。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，3.4其它元器件的選擇3.4.1交流接觸器的選擇在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有CJX8（B系列）CJ12、CJ2RCJT1（CJ10）、CJX1（3TB3TF系歹1）、CJ4RSM前系列產(chǎn)品。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的11.4倍之間，在此控制主軸電機(jī)的KM3KM4KM選取交流接觸器型號(hào)為：CJ20-63,線圈電壓220V;控制冷卻泵電機(jī)KM1和控制快進(jìn)電機(jī)的KM理取交流接觸器型號(hào)為：CJ20-10,線圈電壓

15、220V。3.4.2中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K,老國(guó)標(biāo)是KA常用的中間繼電器型號(hào)有JZ7、JZ14等。本次設(shè)計(jì)選擇的中間繼電器型號(hào)為JZ7-44。3.4.3保護(hù)電器的選擇（1）熔斷器一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有RL5RL6

16、RL7和RL8系列產(chǎn)品，一般選擇熔體熔斷電流應(yīng)為電機(jī)額定電流的1.52.5倍。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)為:RL1-100/100.冷卻泵電機(jī)電路、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)分別為：RL1-15/2、RL1-15/6.控制電路選取型號(hào)RL1-15/2。（2）熱繼電器通常熱繼電器選取的額定電流應(yīng)為大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流。整定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.051.1倍。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號(hào)為：JR36-63,整定電流為：60A;冷卻泵電路熱繼電器選取型號(hào)為：JR36-20,整定電流為：0.36A。3.4.4控制開關(guān)電器的選擇（1）轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的

17、通斷電路、換接電源和負(fù)載、測(cè)量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)換開關(guān)由動(dòng)觸頭（動(dòng)觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。其動(dòng)靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。一般選取的原則為允許通過的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的產(chǎn)品有：HZ、HZo和HZ5等系列。本次設(shè)計(jì)選取HZ10-100/3。（2）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)（簡(jiǎn)稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開小電流電路的手動(dòng)開關(guān)電器，一般不直接去控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出啟動(dòng)或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等電器線圈電

18、流的接通或斷開，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。目前常用的按鈕開關(guān)盒為L(zhǎng)A4系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號(hào)為L(zhǎng)A4-3H。3.4.5速度繼電器選擇機(jī)床上常用的速度繼電器有JY1型、JFZ0型兩種。 一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min,觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為JY1型速度繼電器500M2A。4 PLC控制電路設(shè)計(jì)4.1PLC的硬件電路框圖世界各國(guó)各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。主要由中央處理器（CPU、存儲(chǔ)器（RAMROM、輸入輸出單元（I/O）接口、電源及外圍編程設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框

19、圖如圖4-1所示。圖4-1PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖4.2車床控制PLC輸入/輸出接口分配表及電氣原理圖4.2.1車床控制PLC輸入/輸出接口分配表（表4-1）編露一磁常機(jī)都|！機(jī)EFKOHEFKOH寫入器一圖形監(jiān)控獺FLCFLC或上位計(jì)算機(jī),外國(guó)儲(chǔ)外設(shè)接口存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序（如心用戶甑（郵擴(kuò)展接口擴(kuò)展單元輸出沒蓊輸入設(shè)備表4-1I/O接口分配表序號(hào)名稱符號(hào)輸入端子序號(hào)名稱符號(hào)輸出端子1控制燈EL開SB7X014控制照明燈ELY02控制燈EL關(guān)SB8X115主電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM3Y13主電機(jī)正向啟動(dòng)按鈕SB1X216短接限流電阻KMY24總停止按鈕SB4X317主電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM4Y35主電機(jī)過載保護(hù)F

20、R1X418冷卻泵電機(jī)接觸器KM1Y46主電機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB6X519快移電動(dòng)機(jī)接觸器KM2Y57速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS1X68主軸反向啟動(dòng)SB2X79速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS2X1010冷卻泵啟動(dòng)按鈕SB3X1111冷卻泵停止按鈕SB5X1212行程開關(guān)SQX1313冷卻泵電機(jī)過載保護(hù)FR2X144.2.2PLC控制原理電路設(shè)計(jì)由表4-1I/O口分配表可以知道， 輸入部分： 按鈕SB4為整個(gè)控制系統(tǒng)的停止開關(guān)； 按鈕SB1、SB2及SB6分別控制主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制；按鈕SB3SB5分別控制冷卻泵電機(jī)的M2啟動(dòng)與停止；按鈕SB又SB8分別控制HL的照明于熄滅；行程開關(guān)SQ控制快

21、進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)；熱繼電器常閉開關(guān)FR1,FR2分別為MlM2的過載保護(hù)；速度繼電器KS1、KS2分別輔助主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)。輸出部分：KM3KM儂觸器分別控制主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)；KMg觸器控制主軸電機(jī)M1的低速運(yùn)行；KM1KM2S觸器分別控制冷卻泵電機(jī)M2快進(jìn)電機(jī)M3的運(yùn)行；EL為車床照明。下圖為，PLC的輸入、輸出I/O電氣接線圖，如圖4-2。圖4-2PLC控制原理電路圖5 C650臥式車床改造為PLC控制的軟件設(shè)計(jì)5.1S7200PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN的介紹57 200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。STEP7-Micro/W

22、IN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。STEP7-Micro/WIN32編程軟件包括Microwin3.1;Microwin3.1的升級(jí)版本軟件Microwin3.1SP1;Toolbox（包括Uss協(xié)議指令：變頻通信用，TP07Q觸摸屏的組態(tài)軟件TpDesignerV1.0設(shè)計(jì)師） 工具箱； 以及Microwin3.11Chinese （Microwin3.11SP1和TpDesigner的專用漢化工具）等編程軟件。5.2梯形圖的設(shè)計(jì)5.2.1機(jī)床工作指示燈開關(guān)控制的梯形圖

23、設(shè)計(jì)七電源CCCCM Mx xo oXIXIX2X2X3X3X4X4X5X5 7 7CPUS7-224CNCOMCOM7070Y1Y2弋3Y4Y5UJUJSB7七SBB-T-TLXJSB1PU-IU-IR-R-SB4-jrjr*i-*i-FR1SB6福KS1k-LJk-LJSB2SB2XIXI0X0XllllX1X12 2XIXI3 3XIXI4 4向KS2L Li iSB3- -UJUJyjrhjrh- -306甑電源工少小ELEL匕03_03_KMKM_ _KM4KM4：_ _KM1_KM1_KM2_KM2_機(jī)床工作指示燈EL由SB7和SB8控制指示燈的開關(guān)， 對(duì)應(yīng)的I/O接口分別為X0,

24、X1并由Y0作為輸出，在梯形圖中Y0和X0形成自鎖，X1常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在Y0的主線路上，如圖5-1所示。XOOOXOOOX001TKr-J4- 000000Tk圖5-1機(jī)床工作指示燈控制梯形圖5.2.2電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KMKM3KM4空制，PLC中控制KMKM3KM4的輸出繼電器分別為Y2、Y1、Y3oY2、Y1、Y3分別位于梯形圖的第4、10、21梯級(jí)。在第Y110、Y321線圈電路中，分別用Y&Y1的動(dòng)斷觸點(diǎn)，線圈Y0,Y1實(shí)現(xiàn)互鎖使電動(dòng)機(jī)無(wú)法在正轉(zhuǎn)過程中直接切換為反轉(zhuǎn)或直接在反轉(zhuǎn)過程中直接切換為正轉(zhuǎn)；在第10梯級(jí)和第19梯級(jí)中都申如了中間繼電器K

25、A(Y006)并用中間繼電器KA對(duì)啟動(dòng)按鈕X2和X7進(jìn)行自鎖。在第4梯級(jí)和第15梯級(jí)中也都使用了Y2(KM在進(jìn)行正反轉(zhuǎn)之前都現(xiàn)將KM閉合(將限流電阻進(jìn)行短接)，這樣也就使無(wú)論正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)M1都是采用全壓空載直接啟動(dòng)。在第4梯級(jí)和第15梯級(jí)中也都使用了X3(SB4總停按鈕，使主電動(dòng)機(jī)M1無(wú)論是在正傳過程中還是在反轉(zhuǎn)過程中都能過停下來(lái)。這樣得到電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖如圖5-2所示(Y000(Y000M1正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器KM3ffiKM4勺主觸點(diǎn)控制白1在主電機(jī)M1通電正轉(zhuǎn)時(shí)在第21梯級(jí)上面串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)Y1打開，所以此時(shí)無(wú)法直接切換完成電機(jī)的反轉(zhuǎn)，此時(shí)若想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下SB4

26、(X3)總停車按鈕，在按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2(X7)完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。同理在主電機(jī)M1通電反轉(zhuǎn)時(shí)在第10梯級(jí)上面串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)Y3打開， 此時(shí)無(wú)法直接切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向，若想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下SB4(X3)總停車按鈕，在按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1(X2)完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。5.2.3電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)主電動(dòng)機(jī)M1的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制是由按鈕SB6對(duì)應(yīng)的X5控制的，由于是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行所以不能對(duì)X5產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，為了保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行所以將熱繼電器FR1、總停車按鈕X3與主電機(jī)Y1串聯(lián)在一起，如圖5-6所示。圖5-2主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形圖5.2.4電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)由于電動(dòng)機(jī)

27、的轉(zhuǎn)速過高，在切斷電源之后如果使其正常停止花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，使機(jī)床無(wú)法也充分使用，為了使主電機(jī)能夠快速停下來(lái)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中添加了速度繼電器。將其與主電動(dòng)機(jī)同軸連接，在電機(jī)斷電后起制動(dòng)作用。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS1閉合；主電動(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。轉(zhuǎn)速低于120r/min時(shí)速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開使電機(jī)自然停車。例如：要使主電動(dòng)機(jī)M1快速停車，在電機(jī)正傳運(yùn)行時(shí)按下SB4(X3)所用元器件全部恢復(fù)到最初狀態(tài)。 梯形圖中在第10梯級(jí)和27梯級(jí)中的中間繼電器Y6由于斷電恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)由原來(lái)的斷開變?yōu)殚]合狀態(tài)，由于主電機(jī)M1是在高速

28、正轉(zhuǎn)所以速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS1(X6)此時(shí)處于閉合狀態(tài)，而反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS2(X10)處于斷開狀態(tài)，并且此時(shí)Y1與Y3均已失電， 處于導(dǎo)通狀態(tài)， 故在第10梯級(jí)和27梯級(jí)中只有27梯級(jí)能通過Y6-X6-Y1-X4使主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)接觸器KM3(Y3)得電，從而主電動(dòng)機(jī)M1開始產(chǎn)生反轉(zhuǎn)制動(dòng)的力，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)M1的正轉(zhuǎn)速度低于120r/min時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS1X6)斷開，使第27梯級(jí)中的Y3失電，此時(shí)反轉(zhuǎn)制動(dòng)力消失，主電機(jī)開始從120r/min的轉(zhuǎn)速自然停下來(lái)，這樣就用速度繼電器完成了反接制動(dòng)，使主電機(jī)快速的停了下來(lái)，如圖5-7所示。主電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)時(shí)，反接制動(dòng)的方法與正轉(zhuǎn)時(shí)的

29、制動(dòng)方法類似，不同的是采用KS2(XI。來(lái)控制。圖5-7電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制梯形圖5.2.5快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)快速移動(dòng)電機(jī)Y5為小容量電機(jī)采用直接啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制方式，用限位開關(guān)SQ(X13)作為點(diǎn)動(dòng)按鈕來(lái)完成快速移動(dòng)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制，如圖5-8所示。X X0 01 13 3瞅3 33 36 6- -U Uf fY YO OO Ob b) )圖5-8快速移動(dòng)電機(jī)的控制梯形圖5.2.6冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)冷卻泵電動(dòng)機(jī)Y4為一長(zhǎng)動(dòng)電機(jī)所以在梯形圖中添加有自鎖，并為其設(shè)有熱繼電器FR2(X14)做過載保護(hù)，設(shè)置的啟動(dòng)按鈕為SB3(X11),停車按鈕為SB5(X12)如圖5-9所X X0 0

30、1 11 1X X0 01 12 2X X0 01 14 4X X0 00 03 3(Y004圖5-9冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制梯形圖5.2.7梯形圖中的其它控制設(shè)計(jì)監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表延時(shí)控制，由于電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)瞬間電流過大，如果直接進(jìn)行電流的檢測(cè)必定對(duì)電流表造成極大的負(fù)面影響。為了時(shí)電流表正常工作在梯形圖中使用延時(shí)器設(shè)定在主電機(jī)通電5s后開始檢測(cè)主回路中電流，如圖5-10所示。圖5-10電流表的控制梯形圖5.3梯形圖由5.2設(shè)計(jì)的各個(gè)部分梯形圖匯總設(shè)計(jì)可以得到完整的C650臥式車床的梯形圖，該梯形圖能完成主電動(dòng)機(jī)M1的點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、M1的正轉(zhuǎn)、M1的反轉(zhuǎn)、M1的反接制動(dòng)，以及M2的起動(dòng)、M2的停止

31、、M3的起動(dòng)，以及電流表的正常檢測(cè)，圖5-11為C650臥式車床的梯形圖。X XO OO OO OX XO OO O1 10 0T TC Co oo oo o) )Y Y0 00 00 0X X0 00 02 2X X0 00 03 34 4T TH HH Hf fG G0 00 02 2) )Y Y0 00 06 6圖5-11C650臥式車床梯形圖5.4 C650臥式車床程序表0LDX00011ORY0011ORY00012ANDY0062ANIX00113ORX0053OUTY00014LDIY0064LDX00215ANDX0105ORY00616ORB6ANIX00317ANIY0037OUTY00218ANIX0038LDY00219ANIX0049OUTY00620OUTY00110LDX00221LDX007Y002X007YOOSYO&lX