基于PLC的C車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的C650車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)老式車床故障多，檢修麻煩，線路復(fù)雜，越來越不適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)要求的問題，在對(duì)其電氣原理和控制要求進(jìn)行分析后，本文提出了用PLC寸車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的新方法。本設(shè)計(jì)從車床控制需要的I/O點(diǎn)數(shù)、性能價(jià)格比的高低、各控制功能的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化等方面考慮，主要進(jìn)行了車床電氣原理分析、控制元件的選擇、PLCI/O點(diǎn)分配以及控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)等過程。PLC空制系統(tǒng)硬件接線少、消耗功能低、反應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定、功能強(qiáng)大。用PLC空制系統(tǒng)來取代車床原有的控制系統(tǒng)，能使車床在改變控制要求時(shí)更為方便，配合合適的程序，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工功能。關(guān)鍵詞：C65施卜式車床；

2、電氣控制原理；S7-200PLC;梯形圖ControlSystemofThec650LatheDesignBasedonPLCAbstract:For?traditional?turning?lathes?having?many?examples?of?machine?malfunctions,?maintenance?of?troubles,?circuit?complexities,?its?not?fit?for?the?industrial?production?requirements?nowadays?more?and?more.?After?analyzing?electrica

3、l?schematics?and?control?requirements,?a?new?method?was?put?forward?by?which?using?PLC?to?transform?the?control?system?of?the?turning?machine.?The?design?considered?many?aspects?such?as?I?/?O?points?of?the?controlled?object,?ratio?of?the?cost-performance,?implementation?and?optimization?of?the?contr

4、ol?functions,?as?well?as?other?sides.?Thus?mainly?analyzed?the?control?principles,?the?control?devices?selections,?PLCs?I?/?O?points?distributions?and?the?process?of?control?systems?FIG?programs.?PLC?control?system?has?less?connections,?small?size,?low?power?consumption,?higher?control?speed,?higher

5、?reliability,?more?complete?functions?and?many?other?advantages.?Electrical?control?systems?used?in?place?of?the?relay?control?logic,?together?with?the?appropriate?control?system,?which?creates?richer?control?functions?of?machine?and?makes?more?elevated?automation?level.Keywords:C650HorizontalLathe;

6、ElectricalControlPrinciple;S7-200PLC;Ladder引言近幾十年來，工業(yè)生產(chǎn)越來越趨近于現(xiàn)代化、自動(dòng)化。車床作為機(jī)械加工工業(yè)必不可少的設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中擁有重要的地位。而傳統(tǒng)的電氣控制車床由于自動(dòng)化水平低、線路復(fù)雜、故障率高、檢修麻煩等一系列因素。已經(jīng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求，正逐漸被數(shù)控車床所取代老式的車床全部廢棄不用，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，所以對(duì)傳統(tǒng)車床進(jìn)行改造是一條不錯(cuò)的出路。近幾十年來，PLC勺出現(xiàn)，為工業(yè)控制開辟了一片新天地，給工業(yè)控制帶來了史無前例的變革。隨著技術(shù)越來越成熟，PLC勺功能也越來越全面，已經(jīng)成為許多控制領(lǐng)域的核心器件。古被設(shè)計(jì)

7、采用PLC寸車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，這大大的簡化了車床的硬件線路，降低了車床的故障率，而且輔以合適的程序，可大大提高車床的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)控功能，是傳統(tǒng)車床重新煥發(fā)新的生機(jī)。車床改造的背景意義及研究狀況車床改造的背景及意義現(xiàn)今社會(huì)，隨著各種技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制要求越來越嚴(yán)格。車床作為加工各種回零器件的機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中必不可少。上世紀(jì)中期數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展迅猛，為機(jī)械制造業(yè)開辟出一片嶄新的天地。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高1。老式的車床采用的控制系統(tǒng)，接線非常復(fù)雜，精度低，出現(xiàn)故障

8、不易維修，一旦系統(tǒng)形成，想增加變動(dòng)功能也十分不易，并且一旦出現(xiàn)故障，檢查復(fù)雜，維修不便，工作效率低，已逐漸被各種數(shù)控機(jī)床取代。但是由于數(shù)控機(jī)床需要編程，對(duì)于數(shù)量小的特殊零件，單獨(dú)編程生產(chǎn)得不償失，所以仍需要傳統(tǒng)車床進(jìn)行生產(chǎn)。隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程越來越深，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率已經(jīng)變成評(píng)價(jià)一個(gè)國家制造工業(yè)現(xiàn)代化水平的主要標(biāo)志。我們國家工業(yè)起步晚，雖說近幾十年發(fā)展迅速，但與歐美日本等國家相比差距很大，這嚴(yán)重的制約了我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。而機(jī)械制造業(yè)事業(yè)個(gè)國家工業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，所以，漸漸提高我國機(jī)床的數(shù)控化比率，己經(jīng)變成我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢，是我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要因素之一。而這有兩條路可走:一是生產(chǎn)

9、或進(jìn)口新的數(shù)控機(jī)床;二是對(duì)我國現(xiàn)有的傳統(tǒng)機(jī)床加以改造。我國擁有基數(shù)極大的傳統(tǒng)老式機(jī)床，對(duì)于一個(gè)像我們這樣處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期的國家，對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造，是一個(gè)極其有方便快捷且成效顯著的方法。1.2車床改造國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在歐美和日本，這些先進(jìn)的工業(yè)國家除了大量制造數(shù)控機(jī)床，也有許多專門對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造公司，尤其近年來受各種因素影響，歐美日本等發(fā)達(dá)國家受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，機(jī)床制造業(yè)大受打擊，而機(jī)床改造卻因?yàn)樾枰杀镜?、見效快，而成為為為?shù)不多的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生機(jī)盎然，正處于發(fā)展的鼎盛時(shí)期。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線以其獨(dú)有的特點(diǎn)廣受歡迎，已逐漸發(fā)展成為一個(gè)新行業(yè)。由于我國工業(yè)起步較晚，車床改造仍處于研究階

10、段，不少高校和科研院所已提出相應(yīng)課題，取得了不少的研究成果，相信不就得將來車床改造在我國也會(huì)成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展起來。C650臥式車床C650臥式車床簡介C6501卜式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm最大工件長度為3000mm它主要由床身、光桿、絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成2oC6501卜式車床如圖1所示。圖1C650臥式車床工藝過程：車床有三種運(yùn)動(dòng)形式，主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件由車床上的卡盤固定好，在主軸的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它克服車削加工時(shí)所產(chǎn)生的絕大部分阻力；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即為溜板驅(qū)動(dòng)刀架做縱橫移動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)是刀架進(jìn)行快速移動(dòng)，尾座的前后移

11、動(dòng)以及卡盤對(duì)工件的卡緊和松開。通常要考慮被加工零件的材料屬性、零件的尺寸及精度、車刀選型、加工方式和冷卻條件等因素，然后選取合適的切削速度，以免損壞工件或刀頭3。其工作過程過程如下：(1)正常車削加工時(shí)機(jī)床正轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時(shí)，工件吃刀不能太深，否則會(huì)崩壞刀頭，所以需要多次往復(fù)加工。一次加工完畢后要反轉(zhuǎn)退刀，為下次加工做準(zhǔn)備。為避免亂扣，這就要求工件的轉(zhuǎn)速同刀具后退的速度要保持與車削加工時(shí)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度一樣的比例。2)C650臥式車床主軸由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，M1正轉(zhuǎn)，主軸正轉(zhuǎn)，M1反轉(zhuǎn)，主軸反轉(zhuǎn)。3)主電動(dòng)機(jī)長動(dòng)時(shí)使用直接啟動(dòng)的方法，既可以正轉(zhuǎn)，也可以反轉(zhuǎn)，為便于對(duì)刀，還配有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)采

12、用串電阻減壓啟動(dòng)。因?yàn)榧庸r(shí)工件及卡盤夾子的重量比較大，加工時(shí)轉(zhuǎn)速也比較高，會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，停車時(shí)因受慣性影響不會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，所以必須有停車制動(dòng)功能，C650車床的停車制動(dòng)使用速度繼電器的通斷來控制主電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)，使生產(chǎn)時(shí)的安全和效率得到保障。4)車削加工中，由于摩擦生熱，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不加以冷卻，會(huì)損壞工件和刀頭，所以車床還配有冷卻系統(tǒng)，由M2驅(qū)動(dòng)冷卻泵為車床供應(yīng)冷卻液。5)車床主電路上的M3是快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)后可帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)，可以提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。6)車床通過主軸箱調(diào)節(jié)速度，主軸箱外有控制手柄，變換不同的位置，可由不同的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比改變主軸的轉(zhuǎn)速，以

13、便用不同的速度來加工材料性質(zhì)不同的工件，提高工件的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。C650臥式車床改造主要內(nèi)容(1)主電動(dòng)機(jī)M1長動(dòng)時(shí)，使用不經(jīng)限流電阻直接啟動(dòng)的方式。(2)主電動(dòng)機(jī)M1既能正向持續(xù)運(yùn)行，也能反向持續(xù)運(yùn)行。停轉(zhuǎn)時(shí)，使用反接制動(dòng)的方法抵消轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)現(xiàn)快速停車。（3）主電動(dòng)機(jī)M1可以正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)用電阻低壓啟動(dòng)。（4）原車床的工藝加工方法不變。（5）保留原車床控制系統(tǒng)中按鈕、手柄等手動(dòng)控制元件的作用。C650車床的電氣控制原理車床電路相當(dāng)復(fù)雜，但根據(jù)各個(gè)電路的功用區(qū)分，大體由主電路，照明電路和控制電路三部分組成4。具體的電氣線路如圖2所示。圖2C650型臥式車床電氣控制線路動(dòng)力電路1）主電動(dòng)機(jī)電路電源

14、引入與故障保護(hù)：首先經(jīng)熔斷器FU對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行保護(hù)，然后由FU1、FR1對(duì)M1主電路進(jìn)行保護(hù)，由FU4、FR2對(duì)M2主電路進(jìn)行保護(hù)，再由FU5對(duì)M3主電路進(jìn)行保護(hù)。主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)：根據(jù)上圖進(jìn)行電氣控制電路分析可知，主電路中KM1與KM2控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，二者不會(huì)同時(shí)閉合。當(dāng)KM1閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)KM2閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)換相反轉(zhuǎn)。主電動(dòng)機(jī)全壓與減運(yùn)轉(zhuǎn)壓狀態(tài)：電阻R是電動(dòng)機(jī)M1的限流電阻，受KM3主觸頭控制。當(dāng)KM3閉合時(shí)，電流直接經(jīng)KM3主觸頭進(jìn)入電動(dòng)機(jī)M1電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)，當(dāng)KM3斷開時(shí)，電流將經(jīng)過R后再進(jìn)入M1中，經(jīng)R分壓后減壓啟動(dòng)。繞組電流監(jiān)控：電流表A是用于查看電動(dòng)機(jī)M1主電路中的電流情

15、況的，其中線圈TA套在三相電路其中一相的導(dǎo)線上，且不與該導(dǎo)線相接觸。KT常閉延時(shí)斷開觸頭閉合時(shí)，電流表A短接無顯示，當(dāng)觸頭斷開時(shí)，電流表A顯示主電路電流情況。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控：KS是速度繼電器，與M1同軸安裝，當(dāng)M1啟動(dòng)并接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，KS閉合，當(dāng)M1停轉(zhuǎn)速度降低時(shí)，KS重新斷開，用于電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中。2）冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路M2主電路經(jīng)FU4與FR2保護(hù)后，受KM4控制，KM4斷開，M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)不供給冷卻液；KM4閉合，M2啟動(dòng)，系統(tǒng)開始供液進(jìn)行冷卻。3）快移電動(dòng)機(jī)電路經(jīng)FU5保護(hù)后。KM5閉合與斷開，控制M3的啟動(dòng)與停轉(zhuǎn)。TC變壓器一次側(cè)接入三相電源其中兩相，電壓為380V，二次側(cè)分別

16、為兩個(gè)電路供電，一路給照明燈線路供電，電壓為36V，另一路則給車床控制線路供電，電壓為110V?？刂凭€路控制線路從電路的9區(qū)至23區(qū)，初始狀態(tài)時(shí)，所有線圈均不通電，各個(gè)觸頭均處于不受力狀態(tài)。1）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按下SB2,只有線圈KM1通電，主電路中KM1閉合，M1啟動(dòng)，松開SB2,KM1立即斷開，M1停轉(zhuǎn)。2）主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下SB3，20區(qū)的KM3閉合，然后又令位于11區(qū)的中間繼電器KA閉合，經(jīng)過1、2、3線路，使得KM1線圈通電。而1112區(qū)的KM1與14區(qū)的KA閉合，完成對(duì)SB3的自鎖。主電路中KM3與KM1閉合，電阻R被短路，電源直接接入電動(dòng)機(jī)M1中，電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。M1主電路

17、中還有一個(gè)電流表，用來檢查電路中電流的大小，KT線圈剛剛通電時(shí)，由于剛開始時(shí)仍處于延時(shí)時(shí)間，所以此時(shí)KT仍然處于閉合狀態(tài)，電流表A處于短路狀態(tài)無顯示，當(dāng)KT斷開時(shí)，此時(shí)繞組電流已基本趨于正常，電流表A取消短接，按一定比例顯示出繞組電流。3）主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下SB4，通過分析不難得出，KM3閉合，進(jìn)而導(dǎo)致KM2線圈通電，14區(qū)KA與17-18區(qū)KM2全都閉合，完成對(duì)SB4的自鎖環(huán)節(jié)。主電路中KM2、KM3閉合，電動(dòng)機(jī)M1直接與電源接通，反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。4）主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：KS是速度繼電器，當(dāng)M1轉(zhuǎn)速達(dá)到速度繼電器的臨界速度時(shí)，相對(duì)應(yīng)的觸頭即會(huì)閉合。按下SB1,所有電機(jī)也全部斷電，但

18、由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，電動(dòng)機(jī)只會(huì)緩慢降速，不會(huì)立即停轉(zhuǎn)。松開SB1,KM戲圈通電，主電路中電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，與電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停車，KS2因速度下降重新斷開。反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：按下SB1,所有線圈斷電。一旦松開SB1,由電路分析可知線圈KM1將通電，電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，與反轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，KS1也重新斷開。5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起?？刂瓢聪耂B66KM4閉合，形成自鎖環(huán)節(jié)，主電路中M2通電，M2持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)供液。停止供液時(shí)，只需要按下SB&M2即會(huì)停轉(zhuǎn)，冷卻泵停止供液。6）快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制將刀架移至一旁，SQ將閉合，進(jìn)而導(dǎo)致接觸器KM5閉合，電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)。將刀架恢復(fù)到原來

19、的位置，SQ重新斷開，M3將會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。7）照明電路SA閉合，EL燈亮。SA斷開，EL燈滅5。1所示。C650臥式車床電氣原理圖中電氣元件符號(hào)及名稱如表表LC65。車床電氣元件符號(hào)及名稱符號(hào)名稱符號(hào)名稱ML主電動(dòng)機(jī)SB1總停按鈕M2冷去炭電切機(jī)SE2主電動(dòng)機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕R13快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)SB3主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕K5I1王電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB4主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕KM2主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB5冷卻泵電動(dòng)機(jī)停車科茹丑KM3短接限流電阻接觸器3B6冷扣泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)寸史丑KM4冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器TC控制變壓器KM5快移電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器FU(l-6)U酬器KA中間繼電器FR1主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)熱維電器KT

20、通電延時(shí)時(shí)間絕電器FR2份卻泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)熱維電器SQ快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)行程開關(guān)R限流電阻SA程EL照明燈KS速度繼電器TA電流互感器A電流表QS隔離開關(guān).系統(tǒng)元器件的概述與選擇PLC類型的簡介PLC即可編程控器，是針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制，運(yùn)用多種現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展起來的一種新型控制元件。以其功能強(qiáng)大，價(jià)格低、操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制的核心元件。PLC從誕生那一刻起得到了迅猛的發(fā)展，世界各個(gè)著名電器公司幾乎都在生產(chǎn)?，F(xiàn)在在各個(gè)控制領(lǐng)域到處可見PLC的應(yīng)用比較常見可編程控制器有的有德國的西門子(SIMATIC)、美國的A-B和GE日本的三菱和歐姆龍等。PLC的特點(diǎn)PLC是綜合計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)

21、電氣控制兩種不同的技術(shù)，可以編程以進(jìn)行程序控制的器件。這也讓PLC擁有其他控制方法無法具有的優(yōu)點(diǎn)：(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC針對(duì)生產(chǎn)生活使用過程中所面對(duì)的各種干擾，在軟硬件兩方面進(jìn)行了各種抗干擾的設(shè)計(jì)，可以在絕大多數(shù)的工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。用程序軟件來取代傳統(tǒng)控制器件的硬件線路,大大減少了接觸點(diǎn)和連線，這也大大降低了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率。(2)適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活PLC各種各樣的型號(hào)，種類繁多，功能齊全，可以滿足各種控制要求。而且當(dāng)控制要求需要改動(dòng)時(shí)，通常只需要重新編程再配合外圍電路局部調(diào)整即可，不需要更改硬件設(shè)施。(3)編程及設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便PLC的編程梯形圖，梯形圖的語言符號(hào)與電氣圖

22、符號(hào)相似，直觀易懂，使用者經(jīng)過簡單的學(xué)習(xí)，即可掌握梯形圖的使用方法。PLC中含有大量的“軟元件”而且又用程序軟接線代替一部分外部接線，使外部接線工作大大簡化，不僅可以減少工作量，還可以減少因接線產(chǎn)生的故障。并且可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真模擬、狀態(tài)監(jiān)測，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試修改極為方便。(4)維護(hù)便捷、維修簡單、功能齊全PLC有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能，可以通過其自身所帶的發(fā)光二極管和軟件提供故障信息，迅速做出處理。除了基本的功能外，PLC所提供的軟元件的觸點(diǎn)可以不限次數(shù)的運(yùn)用到系統(tǒng)中，對(duì)于復(fù)雜的控制幫助很大60(5)體積小、重量輕、功耗低因?yàn)镻LC采用了微電子技術(shù)，故而其體積小、重量輕、功耗低。由于

23、具有以上特點(diǎn)，使得PLC在控制領(lǐng)域逐漸占據(jù)統(tǒng)治地位，現(xiàn)在不管在任何地方基本上只要有控制要求，PLC幾乎都能以其強(qiáng)大的功能勝任7。PLC型號(hào)的選擇西門子公司的S7-200系列PLC具有運(yùn)行速度快、有通訊功能、遠(yuǎn)程控制功能、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。S7-200系列PLC可提供5個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPIM供使用網(wǎng)，S7-200系列PLC技術(shù)參數(shù)如表2所示。在選用PLC上，由上文對(duì)C650車床電氣控制系統(tǒng)的分析可知，輸入端口需要13個(gè)，輸出端口需要6個(gè)，不需要聯(lián)機(jī)也不需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。因此，綜合考慮各方面因素，我們決定選用SIMATICS7-200系列的S7224CN作為設(shè)的PLC表2S7-2OTCN系列

24、PLCCPU模塊的技術(shù)損范及特性描述CPU221CPU222CNCPU”4cMCPUK4XPCNCPU?26cM尺寸(mm)乳X&O62120580 x62140 x80 x62數(shù)字量1心6輸入-4諭S輸入6輸出出14輸入10輸出H輸入16榆出模虱量10無及俞人1輸出無擴(kuò)展10模塊無27數(shù)字映像256128輸入128輸出)電容后備50h(4。七時(shí)最少Sh)LOOh（40七時(shí)最少70h）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2KB8KB1QKB程序存械器4KBSKB12KB12KB16KBH5KB24KB模擬電位器1個(gè)s位分辨率2個(gè)13位分辨率執(zhí)行速度每條布爾運(yùn)算指通信接口1個(gè)K5-485接口2個(gè)R5-48?接口卡選項(xiàng)存儲(chǔ)

25、墨電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器“電池(實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)普)高速計(jì)射器單相兩相4個(gè)2個(gè)知kHZb個(gè)切kHZ4個(gè)2QkHZ個(gè)30kHzj2個(gè)3個(gè)，每個(gè)20kHz,1個(gè)lOCkkZ6個(gè)3QRHZ4個(gè)20kHz骯中輸出2個(gè)20kHz2個(gè)lOOkHZ2個(gè)MkHZ電動(dòng)機(jī)選擇本設(shè)計(jì)僅使用PLC取代車床原有的電氣控制部分，沒有改變其功能也沒有控制要求的無變化。所以電動(dòng)機(jī)亦保留原有車床所用電動(dòng)機(jī)9。具體所用電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表3所示。表3主軸電機(jī)、快避電機(jī)、冷卻泵電機(jī)叁數(shù)表主軸電機(jī)冷之嗦電機(jī)快進(jìn)電機(jī)型號(hào)Y255M.6Y2-63b2YVOL-2額定電壓AC380V50HzAC380V54HzAC3S0V50Hz*8定電流(A)59.

26、503541額定功率(KW)30O.1B2.2新定轉(zhuǎn)速9S027302840功率因數(shù)0.850.80.86絕嫁等級(jí)BEE其它元器件的選擇交流接觸器的選擇交流接觸器是電力拖動(dòng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)必不可少的元器件之一，大多用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，交流接觸器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，使通電線圈產(chǎn)生磁場，由處于線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，帶動(dòng)相關(guān)的觸頭動(dòng)作，進(jìn)而完成控制作用。其主觸頭一般用接在主電路中，輔助觸頭位于控制電路中，在接受按鈕等開關(guān)的電信號(hào)后在線圈的作用下閉合或斷開，實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的控制功能。本設(shè)計(jì)選取交流接觸器分別型號(hào)為：CJ20-63和CJ20-10。中間繼電器的選擇中間繼電器多用在各種系統(tǒng)的控制電路之

27、中，用來豐富電路中觸點(diǎn)的數(shù)量，它作為中問媒介，在控制電路中起傳送信號(hào)作用。本設(shè)計(jì)選用的中間繼電器型號(hào)為JZ7-44o保護(hù)電器的選擇(1)熔斷器熔斷器可以保護(hù)電路不受瞬時(shí)電流過大的損害。其核心部件是一截合金導(dǎo)線(俗稱保險(xiǎn)絲)，熔點(diǎn)較低，當(dāng)電流正常時(shí)，它起電氣連接作用，當(dāng)電流過大時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)熱，瞬間熔斷從而切斷電路，保護(hù)其他元件不受損害。本設(shè)計(jì)電路熔斷器選取型號(hào)為：RL1-100/100、RL1-15/2、RL1-15/6和RL1-15/2。(2)熱繼電器熱繼電器是電流流過發(fā)熱元件使其產(chǎn)生熱量膨脹變形，以此來推動(dòng)相應(yīng)的觸頭實(shí)現(xiàn)通斷的一種電氣保護(hù)元件。主要用于交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行

28、保護(hù)及其他電器設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，這被稱作過載。如果超出的負(fù)荷在合適的范圍內(nèi)，這樣的過載是允許。的如果過載情況嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)將會(huì)受到損害，所以，對(duì)與電動(dòng)機(jī)的長期過載現(xiàn)象，采取一些保護(hù)措施是十分必要的。選取時(shí)應(yīng)該綜合考慮電動(dòng)機(jī)的安裝環(huán)境、工作條件、過載能力、負(fù)載情況、啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等各方面因素。本設(shè)計(jì)熱繼電器選取型號(hào)為：JR36-63和JR36-2010?？刂崎_關(guān)電器的選擇(1)行程開關(guān)行程開關(guān)是利用運(yùn)動(dòng)部件的行程位置實(shí)現(xiàn)控制的電器元件。當(dāng)部件運(yùn)動(dòng)到某一指定地點(diǎn)時(shí)，即會(huì)使觸頭動(dòng)作閉合。當(dāng)部件離開時(shí)，開關(guān)在彈簧的作用力下恢復(fù)到不受

29、力的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)使用的行程開關(guān)型號(hào)為兒XK1-111。(2)按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)在各種各樣的控制電路中隨處可見，常常和接觸器、繼電器等搭配使用，有常閉和常開兩種，以其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，既可以以其自身按下松開對(duì)電路進(jìn)行短時(shí)間的通斷控制，還可以通過自鎖和互鎖環(huán)節(jié)長時(shí)間接通電路。本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號(hào)為LA4-3H速度繼電器選擇速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。主要用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。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。.PLC控制電路設(shè)計(jì)PLC的硬件電路框圖PLC有各種型號(hào)，許多不同的生產(chǎn)廠家，所以

30、導(dǎo)致外觀五花八門，但是其硬件結(jié)構(gòu)配置基本相同。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11oPLC的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖車床控制PLC俞入/輸出接口分配表根據(jù)上文對(duì)車床電氣原理的分析，我們已經(jīng)知道了車床中各個(gè)按鈕、開關(guān)、接觸器、繼電器以及各種輸出設(shè)備的功能，為了方便在后續(xù)設(shè)計(jì)中進(jìn)行車床控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，我們根據(jù)上文分析得出的結(jié)論，列出了各個(gè)輸入輸出設(shè)備的I/O接口分配表。I/O分配如表4所序號(hào)名稱符號(hào)所接端子序號(hào)名稱符號(hào)所接端子1總停止 按鈕SB110.011速遞繼電器 反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS11122主電動(dòng)機(jī)正同 點(diǎn)動(dòng)按鈕SB210.112速遞繼電器 正靖觸點(diǎn)KS211.33主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 按鈕SB31OJ13快移電機(jī)點(diǎn) 動(dòng)行程開關(guān)SQ1144主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 按鈕SK4IOJ14主電動(dòng)機(jī)正 轉(zhuǎn)接觸器KM1Q0.05冷卻泵電動(dòng)機(jī) 停靖按鈕SB5K)_415主電動(dòng)機(jī)反 轉(zhuǎn)接觸器KWQO 16冷卻泵電動(dòng)機(jī) 闞按鈕SB610516矩接限潦電 用接觸器KM3Q0.27控制燈 EL開SB7IO.617冷卻泉電機(jī)起初摟觸器KM4Q0.3g控制燈 EL關(guān)SB8I0J1S快蕃電動(dòng)機(jī) 起沏接觸器KXtSQ049主電機(jī)過 載保護(hù)HU11.019控制照 明燈