基于PLC的機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc

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基于PLC的機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載畢業(yè)論文（設(shè)計(jì))題目：基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制設(shè)計(jì)班級專業(yè)電氣自動(dòng)化學(xué)生姓名指導(dǎo)教師摘要數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的數(shù)字控制自動(dòng)化機(jī)床。早期的數(shù)控機(jī)床是依靠繼電器邏輯來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于繼電器邏輯是一種硬接線系統(tǒng)，布線復(fù)雜，體積龐大，更改困難,一旦出現(xiàn)問題,很難維修。這樣的系統(tǒng)，其可靠性往往也不高,影響正常的生產(chǎn)。本文正是針對這一問題展開工作的.本文介紹了西門子可編程控制器對CＫ993０機(jī)床的電氣控制部分的改造設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了數(shù)控機(jī)床ＰLC的功能、機(jī)床的電氣控制原理及相應(yīng)的PLC程序編制與調(diào)試三方面的問題。并且詳盡地展示了PLＣ控制程序的開發(fā)過程。根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其操作過程比較復(fù)雜。要用ＰLC控制車床動(dòng)作，必須將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合.所以在該控制程序的開發(fā)過程中,采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。本文主要完成了主軸控制、坐標(biāo)軸控制、自動(dòng)換刀控制、定時(shí)潤滑控制以及報(bào)警處理等功能的PLC控制程序的開發(fā)。并且利用FXGP＿WＩＮ－C軟件編寫了該機(jī)床的ＰLC控制程序，并借助其運(yùn)行、監(jiān)控功能，通過相關(guān)設(shè)備,觀察了程序的運(yùn)行情況.關(guān)鍵詞:PLC控制,數(shù)控車床，梯形圖目錄TＯC\o"1－3"＼ｈ\uHYＰERLINK\l＿Toc21２２4摘要PＡGEＲＥF_Ｔoc2１2241HＹPEＲLINK\l＿Toc１6９32第1章概述４HYPERLＩNＫ\l_Toc221０４１．1數(shù)控系統(tǒng)的工作原理PAＧERＥＦ_Toc2210４41。1.1數(shù)控系統(tǒng)的組成２5８４64HＹPＥRLIＮK\l_Tｏｃ175651．1．2數(shù)控系統(tǒng)的工作原理１7５655１.2ＰＬC的硬件與工作原理１６HYPERＬＩNK\l_Ｔoc111９11。２．1PLＣ簡介ＰAＧEREF_Ｔｏc111916ＨYPERＬIＮK\l＿Tｏc２２５821.2.２ＰＬC的基本結(jié)構(gòu)PAGＥRＥF＿Toc22５8２６ＨYPＥRLINＫ\l_Ｔoｃ102４８1.2．3PLC的工作原理PAＧEREF＿Toｃ１02487ＨYPERLＩNK\l_Toc21522第２章數(shù)控車床PLCPAGEＲEF_Ｔoc２152２82．１數(shù)控車床PＬＣ的信息傳遞PＡGＥREF_Ｔｏｃ２7４２78HYＰERＬINK\l_Tｏc19278２.2數(shù)控車床中PLC的功能ＰAＧERＥF_Ｔoc1927８9２。2。1PLC對輔助功能的處理9ＨＹPEＲLINK\l_Tｏc９0２７2．2.2ＰＬＣ的控制對象PAGEＲEF_Ｔoc902７9HＹPEＲLINＫ\l_Toc26７３３2。3用PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能PAGＥREＦ_Toc2673310HYPＥRＬINK\l_Toc２947１2。４利用ＰＬＣ代替繼電器-－接觸器控制方式的優(yōu)越性PＡGEREＦ_Toc２９47111第3章CK99３0數(shù)控車床電氣控制分析ＰAGEREF_Toc78４712HＹＰERＬINK\l_Toc273013。1車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式PAＧEREF_Ｔoｃ273０112HYＰＥＲLIＮK\l_Toc180７１3．2車床對電氣控制的要求PAＧＥＲEF_Toc18０７１123.3車床的電氣控制電路分析PAGＥREF_Toc1227412HＹPERLINＫ\l_Toｃ14063.３．１主電路分析ＰAＧEREF＿Toc14０6143。3．2控制電路分析８09１５HYPERLINK\l＿Ｔｏc1１1４4第4章PＬC程序設(shè)計(jì)方法PAＧEREＦ_Toc11１441６HYPＥRLINK\l＿Toｃ16９914。1PLC的編程語言PAGＥＲEF＿Ｔoｃ169９116HYＰERLＩNK\l_Ｔoc1２７２44。2ＰLC程序設(shè)計(jì)步驟２72416HＹＰＥRLINＫ\l_Ｔｏc２03７44．3PLC程序的模塊化設(shè)計(jì)ＰAGＥREF_Toｃ2037４１84.4輸入輸出分配PAGEREF＿Toｃ２35５５1８HＹPERＬＩNK\l_Toc1８２87４。5梯形圖程序設(shè)計(jì)PAGERＥF_Toc18２872０HＹPEＲLINK\l_Toｃ190094．5.2公用程序PＡGEREF_Tｏc1900９21HＹＰＥRLINK\l_Toc197104。5。3回原點(diǎn)程序PＡＧERＥF_Toｃ１９71０2１HＹPERＬIＮK\l_Toc21４6６4.５.４主軸控制程序PAGEREF＿Toc21４６6２2HＹPERＬＩNＫ\l_Tｏc163８1４。5。5坐標(biāo)軸控制程序ＰAGEＲEＦ_Ｔｏｃ1６38１244.5。6報(bào)警處理程序ＰAＧＥREF＿Tｏc1218927２５1074。5．7定時(shí)潤滑控制程序PAGEREF_Toｃ２51072７HYPＥRLINK\l_Tｏｃ11８714。５.８冷卻程序PＡGＥREF＿Ｔoｃ１１871２9HYPEＲLINＫ\l_Toc1０0８24.５。9自動(dòng)換刀控制程序PＡGEREF_Tｏc1008230４．5。10需要說明的問題ＰAＧEREF＿Ｔoc1８388324.6梯形圖程序的調(diào)試PＡGERＥＦ＿Toｃ５2５0324．7本章小結(jié)ＰＡGEREF＿Ｔoc２９46８３３第5章調(diào)試程序ＰＡＧEＲEF＿Toc２38８９33結(jié)論ＰAGERＥＦ_Toc2０697３6HＹPEＲLＩＮＫ\l_Toc21310致謝PAＧＥREＦ_Toc21３103８參考文獻(xiàn)PAGＥREF_Toc685239、第１章概述CK9930型數(shù)控車床配備的是華中I型數(shù)控系統(tǒng)，是一種比較老式的小型簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足加工要求,本課題就是對現(xiàn)有的CK993０數(shù)控車床所進(jìn)行的改造項(xiàng)目的一個(gè)組成部分.主要是車床電氣控制部分進(jìn)行改造。車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車床加工任務(wù)的核心部分,它由大量繼電器構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的邏輯控制電路.該車床復(fù)雜的繼電器邏輯控制線路構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)故障率高,難于維護(hù)，很有必要對其進(jìn)行改造，即用PLC代替繼電器－-接觸器控制方式。1.1數(shù)控系統(tǒng)的工作原理國際信息處理聯(lián)盟對數(shù)控機(jī)床做了如下定義定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。這里所說的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)(NｕmeｒicaｌControl,簡稱NC)而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制中心,所以稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CｏｍｐuterizedNｕmericalＣｏntｒol,簡稱CNC）。１。1。1數(shù)控系統(tǒng)的組成CＮＣ系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1.１所示,CＮC系統(tǒng)主要是指圖中的ＣNC控制器,它是由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入/輸出接口構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)和可編程控制器所組成。前者處理機(jī)床軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制，后者則處理開關(guān)量的邏輯控制。圖1-1CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖１。1.2數(shù)控系統(tǒng)的工作原理雖然數(shù)控系統(tǒng)種類繁多,但其的基本原理都是相通的.即都是通過運(yùn)算器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后對進(jìn)給軸進(jìn)行閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控功能.(1）進(jìn)給系統(tǒng)控制進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。步進(jìn)電機(jī)是一種在外加電脈沖信號(hào)的作用下一步一步地運(yùn)轉(zhuǎn),將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的機(jī)電元件.其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,在時(shí)間上與輸入同步，控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電順序,便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向;無脈沖輸入時(shí),在繞組電源的激勵(lì)下,氣隙磁場使轉(zhuǎn)子保持原來的位置狀態(tài)。利用這一原理，便可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)縱、橫向的進(jìn)給，并可獲得較高精度。（2)開關(guān)量控制數(shù)控機(jī)床的開關(guān)量信號(hào)控制是通過PＬC來完成的。機(jī)床的各開關(guān)量可通過I/Ｏ口進(jìn)行信息交換。由于I／O口可輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，其輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯譯碼電路轉(zhuǎn)換成多路的輸出信號(hào),可實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)、冷卻泵及主軸變速等的控制；輸入口可接受行程限位開關(guān)暫停、主軸同步脈沖、選刀回答等信號(hào).從而實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各開關(guān)量控制。（3)主軸控制數(shù)控系統(tǒng)只對主軸系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制。數(shù)控裝置通過PLC對主軸系統(tǒng)進(jìn)行起停控制。1.2PＬＣ的硬件與工作原理1.2．1ＰLC簡介可編程序控制器(ProgｒammableConｔrolｌer)簡稱ＰC,為了不與個(gè)人計(jì)算機(jī)（也簡稱ＰC）混淆，通常將可編程序控制器稱為PLＣ.它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLＣ已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置,并被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱(PＬC、機(jī)器人、CAＤ/CＡM）之一。與一般微機(jī)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是,PＬC必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍.1.２．2PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1．2所示.圖1－2ＰＬC的基本結(jié)構(gòu)示意圖PLC的軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件。從廣義上講，可編程序控制器PＬＣ實(shí)質(zhì)上是一種專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),只不過比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相聯(lián)接的接口，以及具有更直接的適用于工業(yè)控制要求的編程語言。１.２。３ＰLＣ的工作原理（１)ＰLＣ的工作過程PＬC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過程實(shí)質(zhì)上是按順序循環(huán)掃描的過程.執(zhí)行一個(gè)循環(huán)掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期,其典型值為1～１００mｓ.PLC的工作過程如圖１。3所示。初始化CPU自診斷通信信息處理初始化CPU自診斷通信信息處理信息執(zhí)行用戶程序輸入輸出信息處理圖1－3ＰLC的工作過程(2）用戶程序的循環(huán)掃描過程PLC的工作過程與CPU的操作模式有關(guān)。CPU有兩個(gè)操作模式：SＴO(shè)Ｐ模式和ＲUN模式。在掃描周期內(nèi)，ＳTOＰ模式和RUN模式的主要差別是：RＵN模式下執(zhí)行用戶程序,而在ＳＴO(shè)P模式下不執(zhí)行用戶程序。PLC對用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行,即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。第2章數(shù)控車床PＬC在數(shù)控車床中，位置控制是由位置控制器來實(shí)現(xiàn)的.而其它的大部分動(dòng)作即輔助機(jī)械動(dòng)作的控制如主軸啟停、換向，換刀控制、冷卻和潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行以及報(bào)警監(jiān)測等功能則可由可編程控制器(ＰLC)來實(shí)現(xiàn)。2。1數(shù)控車床PＬＣ的信息傳遞通過ＰLC來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,需要將各種控制和檢測信號(hào)通過按鈕和檢測元件輸入PＬC,再通過PLＣ內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對于車床的控制。所以就涉及PＬC與數(shù)控裝置、機(jī)床之間的信息交換.可編程控制器與CNC機(jī)床的強(qiáng)電、CＮＣ數(shù)控裝置Ｉ/０口的聯(lián)接可歸納為下列三部分：（1）PLＣ輸入輸出端與機(jī)床面板信號(hào)聯(lián)接CNC數(shù)控機(jī)床操作面板上有按鈕、旋鈕開關(guān)和指示燈等,按鈕、旋鈕開關(guān)直接與可編程控制器的輸入端接線柱相連，指示燈直接與PLC輸出端接線柱相連。(2）PLC輸出端與機(jī)床強(qiáng)電信號(hào)聯(lián)接PLＣ在CＮＣ機(jī)床中的主要作用是控制強(qiáng)電部分，如：主控電源、伺服電源、刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)、潤滑電機(jī)等。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行程序控制邏輯都固化在ＰＬＣ中,受機(jī)床操作面板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。（３)PLC輸入端與CNC機(jī)床數(shù)控裝置I/O口的聯(lián)接可編程控制器輸出端的通斷是由其輸入端通斷狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CＮＣ機(jī)床數(shù)控裝置與可編程控制器的聯(lián)接是通過軟開關(guān)直接控制PLC輸入端的通斷，以決定PLＣ輸出端的狀態(tài).從數(shù)控裝置I／Ｏ口的信息流向分析,可以分為兩種情況:一是數(shù)控裝置從Ｉ/O口輸出指令，控制PＬC完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一種是檢測PLＣ輸入口的開關(guān)狀態(tài),數(shù)控裝置的I/O口是輸入信號(hào)，數(shù)控裝置根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)做出相應(yīng)的控制.2。2數(shù)控車床中PLC的功能２。2。1PLC對輔助功能的處理目前,數(shù)控機(jī)床程序中，有關(guān)機(jī)床坐標(biāo)系約定、準(zhǔn)備功能、輔助功能、刀具功能及程序格式等方面己趨于統(tǒng)一，形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的CＮＣ機(jī)床ISＯ代碼.歸納起來有4種功能：一種是準(zhǔn)備功能,即所謂的Ｇ代碼；第二種是輔助功能，即所謂的M代碼；第三種是刀具功能，即所謂的Ｔ代碼；第四種是轉(zhuǎn)速功能即所謂的Ｓ代碼。其中,G功能主要與聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)有關(guān)，是通過CPU控制數(shù)控裝置的I/０接口實(shí)現(xiàn);M功能主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分,包括主軸換向、冷卻液開關(guān)等功能;T功能與刀具的選擇和補(bǔ)償有關(guān)。⑴M功能的處理Ｍ指令主要有M0２(程序停止）、Ｍ０３（主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）、M04(主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）、M05(主軸停止）、M０6（準(zhǔn)備換刀）等。其中一部分是由數(shù)控系統(tǒng)本身的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn),還有一部分需要數(shù)控裝置與ＰＬＣ相結(jié)合來實(shí)現(xiàn).⑵T功能的處理在ＰLＣ上實(shí)現(xiàn)的主要是刀具選擇。當(dāng)遇到包含某個(gè)刀具編碼的換刀指令時(shí),對應(yīng)的數(shù)控裝置I／O口變成高電平，數(shù)控系統(tǒng)將T代碼指令送給PLＣ,ＰLC經(jīng)過譯碼指令進(jìn)行譯碼后，檢索刀號(hào),然后控制換刀裝置進(jìn)行換刀。⑶Ｓ功能的處理Ｓ功能主要完成對主軸轉(zhuǎn)速的控制,常用的有代碼法和直接指定法。代碼法是S后面跟二位數(shù)字,這些數(shù)字不直接表示主軸轉(zhuǎn)速的大小，而是機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的序號(hào);直接指定法是S后面直接就是主軸轉(zhuǎn)速的大小，例如S1500表示主軸轉(zhuǎn)速是15０0r／miｎ.2。2.2PＬC的控制對象數(shù)控系統(tǒng)可以分為兩部分：控制伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電機(jī)動(dòng)作的系統(tǒng)部分NC和控制輔助電氣部分的PＬC。數(shù)控機(jī)床PLC主要完成數(shù)控機(jī)床的順序控制，包括對NＣ、機(jī)床及操作面板傳來的信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)施急停及超程信號(hào)的監(jiān)控，并且完成對主軸、刀架、冷卻、潤滑等功能的控制。①操作信號(hào)處理接收操作面板上的信號(hào)和NC部分傳來的數(shù)控信號(hào)以控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行。②主軸控制控制主軸的啟動(dòng)、停止及正反轉(zhuǎn)。③坐標(biāo)軸控制控制坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動(dòng)及限位開關(guān)等。④換刀控制實(shí)現(xiàn)對程序換刀的控制。⑤冷卻控制實(shí)現(xiàn)程序控制冷卻的啟動(dòng)、停止。⑥潤滑控制實(shí)現(xiàn)定時(shí)潤滑的控制。2。3用PLＣ實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能從本質(zhì)來講,基于PLＣ的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)對機(jī)床的控制思路仍然與繼電器－接觸器控制系統(tǒng)是一致的.只是在控制手段上采用了先進(jìn)的控制設(shè)備.PLC控制系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應(yīng)的修改程序就可以實(shí)現(xiàn)。車床電氣控制系統(tǒng)屬于廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)，不針對特殊的加工工藝,因此PLC內(nèi)部的程序只需要相對每個(gè)控制按鈕發(fā)出的信號(hào),做出相應(yīng)的動(dòng)作即可。通過ＰLC來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,需要將各種控制和檢測信號(hào)通過按鈕和檢測元件輸入PLＣ，再通過PLC內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備,完成電氣控制系統(tǒng)對于車床的控制。每個(gè)功能的輸入信號(hào),都可以通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作，輸出則可以通過接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。基于PLＣ的車床電氣控制系統(tǒng)功能分解如圖2—１。X軸ZX軸Z軸起停PLC接觸器電動(dòng)刀架接觸器主軸起停調(diào)速冷卻液起停夾具松開夾緊換刀按鈕指示燈變頻器電動(dòng)刀架接觸器主軸起停調(diào)速冷卻液起停夾具松開夾緊換刀按鈕指示燈變頻器圖2—1ＰＬＣ車床控制系統(tǒng)分解圖2．4利用PＬC代替繼電器－-接觸器控制方式的優(yōu)越性⑴可維護(hù)性好采用PＬC進(jìn)行控制后，由于采用了專用芯片及集成電路，提高了集成度,減少了元器件數(shù)量,機(jī)床控制電路的接線量大為減少，故障率大大降低.可維護(hù)性好，基本上無需維護(hù).⑵可靠性高PLＣ的平均無故障工作時(shí)間高達(dá)30００00３4.２年)，所以其可靠性高。而采用繼電器——接觸器控制機(jī)床的控制則因?yàn)榇嬖诖罅繖C(jī)械觸點(diǎn),工作電壓和工作電流較大，可靠性較差。⑶提高機(jī)床柔性當(dāng)機(jī)床加工程序發(fā)生變化時(shí),只需要修改PＬＣ的程序就可以進(jìn)行新的加工，更改較方便,機(jī)床的柔性很好.⑷效價(jià)比高交流接觸器的額定壽命約為800~1600h,遠(yuǎn)低于PＬC,再考慮到因更換壞掉的接觸器所耽誤的工時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，用PLＣ也是很合算的(PLC價(jià)格與Ｉ/O點(diǎn)數(shù)成正比，而機(jī)床所要用的Ｉ/O點(diǎn)數(shù)并不多)。⑸可聯(lián)網(wǎng)通信由于PLＣ具有通信功能,采用可編程控制器進(jìn)行機(jī)床改造后，可以與其它智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信，在今后的進(jìn)一步技術(shù)改造升級中,可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，提高工廠自動(dòng)化水平。第3章CK9930數(shù)控車床電氣控制分析數(shù)控車床主要用于軸類、盤類零件的加工,能自動(dòng)完成外圍柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面、螺紋等工序的粗細(xì)加工,并能在圓柱面或端面上進(jìn)行銑槽、鉆孔、鉸孔等工作,可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件在預(yù)先加工好定位基面后,一次裝夾下完成從毛坯到成品的全部工序。因此，能夠極大地提高生產(chǎn)率.３.１車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式CＫ99３0數(shù)控車床是為兩軸車床。床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑300mm，最大工件長度５０0ｍm，刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑1４0ｍｍ，外型尺寸11００mｍ×5８0ｍm×58０mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、床鞍、卡盤、刀架、絲杠和尾架等組成。其中,床身是一個(gè)整體的鑄件。刀架通過床鞍安置在床身的導(dǎo)軌上.CＫ99３０數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)形式有:⑴主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是主軸通過卡盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)形式。⑵進(jìn)給運(yùn)動(dòng):刀架的橫向或縱向的直線運(yùn)動(dòng)。3.２車床對電氣控制的要求車床工藝范圍廣，因而它的調(diào)速范圍大、運(yùn)動(dòng)多。其對電氣控制的要求有:①為適應(yīng)各種工件加工工藝的要求，主軸應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)速，采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪變速系統(tǒng)。②由于采用齒輪變速，為防止出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象,要求主軸系統(tǒng)變速時(shí)作低速斷續(xù)沖動(dòng)。③要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。④電路應(yīng)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖的措施.3。3車床的電氣控制電路分析CK993０數(shù)控車床的電氣原理圖如圖3-1所示。圖3－１CK9930數(shù)控車床電氣原理圖3。3．1主電路分析將三相電源經(jīng)空氣斷路器Ｑ1和Q２引入，單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ１用接觸器KM3和KM4形成的互鎖電路控制正反轉(zhuǎn)。變壓器T1為X軸、Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供AC5５V供電電源；變壓器T２為強(qiáng)電控制電路提供AＣ22０V電源;變壓器T3和整流電路為弱電控制電路和主控電路板提供ＤC２４Ｖ供電電源。3。3。2控制電路分析(1）啟動(dòng)過程啟動(dòng)時(shí),合上Ｑ1,引入三相電源。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電吸合,則KＭ1的主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源直接啟動(dòng)運(yùn)行。與此同時(shí),在超程解除（Ｘ３3）有效狀況下閉合繼電器RＡ2,且使X３１有效(控制器收到主電路接通信號(hào)），則繼電器RA1通電，RA1的觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈通電吸合,ＫM2的主觸頭閉合，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電,且主軸電機(jī)也通電.在控制面板上采用的是旋鈕開關(guān)，撥到“開”的位置后能一直保持接通狀態(tài)，從而使得KM１能夠持續(xù)閉合，為控制電路供電.(2）主軸正反轉(zhuǎn)該車床采用兩個(gè)接觸器KM3和ＫM４來實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。在電路中,為了防止兩個(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作而造成短路，將實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的KＭ3和KM４進(jìn)行互鎖。所以，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)際上是由互鎖的兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行線路組成的.其具體的控制過程如下:繼電器RＡ３閉合，RA3常閉觸點(diǎn)斷開。１、接觸器ＫM3閉合,KM4由互鎖電路斷開(即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合）,主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。2、繼電器RＡ4閉合,RA4常閉觸點(diǎn)斷開。3、接觸器ＫM4閉合，KM３由互鎖電路斷開（即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合），主軸電機(jī)反轉(zhuǎn).正如上面所指出的那樣，在該正反轉(zhuǎn)控制電路中,兩個(gè)接觸器的常閉觸頭ＫM3和KM4互鎖。所以在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的換向操作時(shí),必須先按下停止按鈕才能反向啟動(dòng)。(３)停止過程按下急停按鈕SB1,則繼電器RA2斷電，ＲA2的輔助觸點(diǎn)斷開，從而使得與之串聯(lián)在一起的繼電器ＲA1斷電,RA１的輔助觸點(diǎn)斷開。與RA1的觸點(diǎn)串聯(lián)的接觸器KM2線圈斷電,同時(shí)接觸器KM1的觸頭也斷開。ＫM2線圈斷電使步進(jìn)電機(jī)斷電.KM２的觸頭也會(huì)隨KM２線圈的斷電而斷開，則主軸控制電路斷電。ＫM1觸頭的斷開也會(huì)使控制電路斷電。另外，若是行程開關(guān)接通,也會(huì)使繼電器RＡ2斷電，同理,整個(gè)控制電路也將會(huì)斷電。補(bǔ)充：若為按下急停，Ｘ30有效，單片機(jī)控制電路無法正常啟動(dòng);若為行程開關(guān)接通(2０6為高電平）,Ｘ３０無效，單片機(jī)控制電路可以正常啟動(dòng)，認(rèn)知超程錯(cuò)誤。第４章PＬC程序設(shè)計(jì)方法4。1PLC的編程語言國際電工委員會(huì)(ＩＥC）于1９94年5月公布了可編程序控制器語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC6１13１－3）,詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言：⑴順序功能圖;⑵梯形圖;⑶功能塊圖;⑷指令表;⑸結(jié)構(gòu)文本。該標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言——梯形圖（LＤ）和功能塊圖（FBD）,還有兩種文字語言——指令表(IL）和結(jié)構(gòu)文本（SＴ），順序功能圖(ＳFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。［8］其中，梯形圖是使用的最多的圖形編程語言,有PLC第一編程語言之稱.梯形圖采用類似于繼電器觸點(diǎn)、線圈的圖形符號(hào)，容易理解和掌握.梯形圖常被稱為程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。梯形圖也很適合于開關(guān)量邏輯控制。本文也采用梯形圖進(jìn)行程序的編制。４.2PLC程序設(shè)計(jì)步驟圖４—1所示為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟。－0圖4—1ＰＬC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟4．3PＬC程序的模塊化設(shè)計(jì)由于車床的操作過程復(fù)雜，機(jī)加工控制對象每一工作循環(huán)周期的控制關(guān)系比較復(fù)雜,因此，如果將各種控制程序“混合"在一起設(shè)計(jì)，則各程序間必然會(huì)相互“牽連",從而使設(shè)計(jì)的難度成倍增大。為此作者決定在ＰLC用戶程序程序設(shè)計(jì)中,采用模塊化設(shè)計(jì)思想，即對系統(tǒng)按照控制功能進(jìn)行模塊劃分，將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計(jì)，依次對各控制功能的模塊設(shè)計(jì)梯形圖。這樣，使得每一部分的程序都可以單獨(dú)設(shè)計(jì)和修改,也就是說設(shè)計(jì)和修改某一部分程序時(shí),不必?fù)?dān)心會(huì)對另一部分程序造成影響。程序結(jié)構(gòu)清晰,便于調(diào)試,還可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。本次設(shè)計(jì)中,綜合車床的特點(diǎn),在開發(fā)該機(jī)床的PＬＣ控制程序的過程中將ＰLC程序劃分為７個(gè)模塊,即公用程序模塊、主軸模塊、坐標(biāo)軸控制模塊、潤滑控制模塊、自動(dòng)換刀模塊、報(bào)警模塊和冷卻控制模塊.４。4輸入輸出分配接下來就是編制I/O分配表。I/O分配表是設(shè)計(jì)梯形圖程序的基礎(chǔ)資料之一，也是設(shè)計(jì)PＬC控制系統(tǒng)時(shí)必須首先完成的工作,會(huì)給ＰＬC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便。在編制I/O分配表時(shí),同類型的輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)盡量集中在一起，連續(xù)分配。本次程序開發(fā)所用I/O分配見表4-1所示。表4—1輸入輸出設(shè)備與PＬC輸入輸出端子分配一覽表輸入端輸出端輸入設(shè)備輸出輸出端子旋鈕開關(guān)Ｉ１.0-I1．３循環(huán)啟動(dòng)Ｑ0.０循環(huán)啟動(dòng)按鈕I進(jìn)給保持Q0.1進(jìn)給保持按鈕I1.5單段Q0．2單段按鈕I1．6機(jī)床鎖住Q0。3機(jī)床鎖住按鈕I１。７快進(jìn)Ｑ0.４主軸正轉(zhuǎn)按鈕I2．0主軸正轉(zhuǎn)Q0．5主軸反轉(zhuǎn)按鈕I2.1主軸反轉(zhuǎn)Q0.6主軸停按鈕I２．２主軸停Q0。7X向退按鈕I2．3Ｘ向退Q１。0I2.4X向進(jìn)Q1．1Z向退按鈕I２.5Ｚ向退Q1．2I2.6Q1。3快進(jìn)按鈕I２。7NC報(bào)Q1．４急停按鈕I3．0超程報(bào)警Q１。5超程解除按鈕Ｉ３。3Ｘ回參考點(diǎn)Q1．6Z正向行程開關(guān)I３。4Z回參考點(diǎn)Q1．７Z反向行程開關(guān)I3。5進(jìn)行潤滑Q２。0I3。6潤滑故障報(bào)警Q2。1I3.7換刀完成Q２．２冷卻開按鈕I4.０刀架正轉(zhuǎn)Q2。3冷卻關(guān)按鈕Ｉ４。１驅(qū)動(dòng)指示Q2.4潤滑電機(jī)起鈕I4.２冷卻開Q２．5Ｉ4。3X軸驅(qū)動(dòng)使能Q2.６1~４號(hào)刀到位I４.4—I4．7Z軸驅(qū)動(dòng)使能Ｑ２.７換刀按鈕I5.0４。5梯形圖程序設(shè)計(jì)在本次程序開發(fā)過程中采用的是FXGＰ＿WＩN-Ｃ編程軟件。FXGＰ_WＩN-C是在Wｉndｏws操作系統(tǒng)下運(yùn)行的FＸ系列PLC的專用編程軟件，操作界面簡單方便,在該軟件中可通過梯形圖、指令表及SFC符號(hào)來編寫PLＣ程序。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通訊、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測試功能。4.5。1梯形圖總體框圖圖4—2所示為該控制系統(tǒng)的PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)，將程序分為公用程序、回原點(diǎn)程序、主軸控制程序、坐標(biāo)軸控制程序、報(bào)警處理程序、定時(shí)潤滑控制程序、冷卻程序、自動(dòng)換刀控制程序八個(gè)部分。公用程序回原點(diǎn)程序主軸控制程序坐標(biāo)軸控制報(bào)警處理程序定時(shí)潤滑控制冷卻程序自動(dòng)換刀控制公用程序回原點(diǎn)程序主軸控制程序坐標(biāo)軸控制報(bào)警處理程序定時(shí)潤滑控制冷卻程序自動(dòng)換刀控制圖4－2PLC程序總體結(jié)構(gòu)最大限度地滿足被控對象的控制要求,是ＰLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一大原則.在構(gòu)思出這個(gè)程序主體的框架后,接下來就是以它為主線，逐一編寫各子程序。4.5.２公用程序公用程序如圖4-3所示.圖4－3公用程序4.5.3回原點(diǎn)程序在正式進(jìn)行數(shù)控加工之前,刀架應(yīng)當(dāng)先回零，回零之后刀架在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置就定下來了.圖４－4回原點(diǎn)控制梯形圖圖4－４所示為刀架自動(dòng)回原點(diǎn)的梯形圖。撥開回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕X1２,M14變?yōu)镺N,刀架開始向X和Z兩個(gè)方向退，退到X正向行程開關(guān)時(shí)X３６為ON,刀架向Z方向退，到Z向限位處時(shí)，Ｘ34變?yōu)椋螻,Z方向也停止并將M14復(fù)位。這時(shí)原點(diǎn)條件滿足，Ｍ０為OＮ,在公用程序中，初始步Ｍ0被置位,為以后的工作做好了準(zhǔn)備.４.５．4主軸控制程序數(shù)控機(jī)床主軸控制包括主軸正反轉(zhuǎn)控制和主軸停轉(zhuǎn)控制等。圖４－5主軸控制流程圖圖4－6主軸控制梯形圖在梯形圖中,主軸正、反轉(zhuǎn)之間有邏輯互鎖關(guān)系，以免控制功能切換時(shí)發(fā)生故障.除此之外，必須采用ＰＬC內(nèi)部的時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)控制，否則會(huì)造成正、反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)接通而引起電源短路。這是因?yàn)镻ＬＣ執(zhí)行程序的速度要比接觸器動(dòng)作速度快得多。程序中用定時(shí)器T0和T1來完成5ｓ的轉(zhuǎn)換延時(shí).另外,還利用ＰＬC內(nèi)部的輔助繼電器M０3和M0４作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器。4。５．5坐標(biāo)軸控制程序坐標(biāo)軸控制設(shè)計(jì)的核心是圍繞坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)允許而展開的[10］.它包括超程、驅(qū)動(dòng)故障、坐標(biāo)軸緊停、坐標(biāo)軸正常停止等的控制。一方面為PLC給出坐標(biāo)軸可以運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，另一方面又控制著電機(jī)運(yùn)行。對驅(qū)動(dòng)器使能、監(jiān)控硬限位和參考點(diǎn)碰塊等的控制邏輯為:限位開關(guān)超程自保持復(fù)位驅(qū)動(dòng)故障驅(qū)動(dòng)允許超程驅(qū)動(dòng)允許緊停軸停圖4.７坐標(biāo)軸控制邏輯設(shè)計(jì)圖４—８坐標(biāo)軸控制梯形圖圖4—9一種可能的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)流程圖４。5。6報(bào)警處理程序在PLC控制系統(tǒng)發(fā)生事故、故障時(shí)都應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一般是聲光報(bào)警信號(hào)。此處用PLC基本邏輯指令實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,其梯形圖如圖４．10所示。圖4－10報(bào)警控制梯形圖當(dāng)反向行程開關(guān)X３5、Ｘ37被碰到時(shí)，繼存器M13接通.同時(shí)，特殊繼存器M８013周期性的通斷,與之相連的報(bào)警指示燈閃爍，當(dāng)按下“超程解除”按鈕X33，繼存器Ｍ12接通,報(bào)警指示燈熄滅。另外，當(dāng)反向行程開關(guān)接通報(bào)警后，將會(huì)控制整個(gè)機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)。說明:行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件上的擋塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)電路的切換。４。5．７定時(shí)潤滑控制程序?qū)τ跈C(jī)床潤滑系統(tǒng)的改造可加裝潤滑泵,通過設(shè)定潤滑時(shí)間的方法進(jìn)行，這樣可降低手工潤滑的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備可靠性.正常情況下按規(guī)定的時(shí)間間隔周期性自動(dòng)啟動(dòng)，每次按給定時(shí)間潤滑。潤滑系統(tǒng)的控制過程如下:在正常工作時(shí)，按下潤滑電機(jī)起動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)即開始進(jìn)行潤滑,運(yùn)行10秒后停止,停止３0分鐘后重新開始進(jìn)行潤滑，如此循環(huán)往復(fù)下去。同時(shí),PLC還對潤滑系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測.ＰLＣ在潤滑系統(tǒng)開始進(jìn)行潤滑后即通過檢查5秒定時(shí)時(shí)間到了之后，開始３０分鐘的間隔，此時(shí)如果PＬC都會(huì)報(bào)警，潤滑就會(huì)停止。定時(shí)潤滑的控制流程如圖4—１1.啟動(dòng)潤滑啟動(dòng)潤滑進(jìn)入潤滑狀態(tài)管路中有油？進(jìn)入潤滑狀態(tài)管路中有油？否是計(jì)時(shí)10秒后停止?jié)櫥Ｖ節(jié)櫥笥?jì)時(shí)計(jì)時(shí)10秒后停止?jié)櫥Ｖ節(jié)櫥笥?jì)時(shí)30分鐘停止?jié)櫥?0分鐘內(nèi)管路中無油？是否潤潤滑報(bào)警圖4-1１定時(shí)潤滑控制流程圖使用FXＧP_WIN-C軟件編寫的梯形圖程序如圖4．1２。圖４－1２潤滑控制梯形圖4．5.８冷卻程序冷卻是根據(jù)加工任務(wù)來選用的，通過操作面板上的冷卻啟動(dòng)和停止按鈕來進(jìn)行控制.在急停生效時(shí)，冷卻輸出禁止。圖４-13冷卻控制梯形圖4.5．９自動(dòng)換刀控制程序數(shù)控機(jī)床要求能夠準(zhǔn)確、快速地?fù)Q刀。為提高換刀的效率和定位精度,滿足在一次裝夾下完成多工序加工的需要，采用電動(dòng)刀架替換原有的手動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架可實(shí)現(xiàn)刀架的自動(dòng)回轉(zhuǎn)和自動(dòng)換刀,因而可提高加工效率和刀具的重復(fù)定位精度。此處選擇結(jié)構(gòu)簡單、體積小、剛性好、價(jià)格便宜的四刀位電動(dòng)刀架。另外，采用電動(dòng)刀架,也可使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,省去大量液壓管路。選用自動(dòng)轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架，刀架上同時(shí)安裝四把不同的車刀，可在一個(gè)工序中依次用四把車刀自動(dòng)完成幾個(gè)表面的加工。這對于加工形狀復(fù)雜、加工表面較多、相對位置精度要求較高的零件是特別適宜的。發(fā)出換刀指令自動(dòng)換刀的控制流程如圖4．１４.發(fā)出換刀指令T0D6T0D6T1D5D5=D6D5=D6?換刀完成D5＞D5＞D6?是否D5－D6＋4D8D5－D6D8D5－D6＋4D8D5－D6D8刀架正轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)換刀完成圖４—１4自動(dòng)換刀控制流程圖該控制的設(shè)計(jì)充分利用了PＬC具有豐富的數(shù)據(jù)功能指令的優(yōu)點(diǎn)，用數(shù)據(jù)指令來進(jìn)行判斷比較.假設(shè)T0是實(shí)際刀號(hào)，Ｔ1為待換刀號(hào)。數(shù)據(jù)寄存器D6存放實(shí)際刀號(hào)，D5存放待換刀號(hào)。D７存放待換刀號(hào)與實(shí)際刀號(hào)的差值。用比較指令CＭP進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。比較結(jié)果使M1７，M18，Ｍ19中的一個(gè)接通。當(dāng)D5大于D6時(shí)，Ｍ17接通；D5等于D6時(shí),Ｍ18接通；Ｄ5小于D6時(shí),M１９接通。在程序中首先對Ｄ５和Ｄ6中存放的值進(jìn)行比較,判斷是否到位.當(dāng)D5=D6時(shí)，表示刀號(hào)相符；當(dāng)Ｄ５＞D６時(shí),將Ｄ5—D6的值存放到D8中，當(dāng)Ｄ5〈D6時(shí)，將D5-Ｄ6+4的值存放到D８中。D8中存放的是旋轉(zhuǎn)刀位數(shù)，將它作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值,由計(jì)數(shù)器對轉(zhuǎn)過的刀位進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)值到，表示換刀結(jié)束。圖4-1５自動(dòng)換刀控制梯形圖4．５．1０需要說明的問題一般而言，PLC應(yīng)用程序通常還應(yīng)包括初始化程序，用來將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零、對某些輸出量置位或復(fù)位等，以防止系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。考慮到本控制系統(tǒng)中各模塊之間差異較大，沒有專門編制這一子程序,而是將這些內(nèi)容穿插在相關(guān)的子程序中。4．6梯形圖程序的調(diào)試調(diào)試是ＰLC控制程序開發(fā)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).所編寫的用戶程序在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)用按鈕來模擬,各輸出量的通/斷狀態(tài)則用有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)的接通和斷開。通過調(diào)試，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵的問題，有的是對于某些指令的含義的理解存在偏差，有的是程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，還有則是對于程序在實(shí)際執(zhí)行中可能出現(xiàn)的問題考慮不周。對于調(diào)試中出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了排除,其中的部分程序更是“從頭再來"，采取新的邏輯關(guān)系重新進(jìn)行設(shè)計(jì),經(jīng)過不斷的調(diào)整和完善，調(diào)試中所發(fā)現(xiàn)的問題都得到了解決。從上述過程可以看出，程序設(shè)計(jì)完成后，調(diào)試是檢驗(yàn)其正確性的必要手段。在調(diào)試中,對所遇到的各類問題予以處理解決，不僅對程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了檢驗(yàn)修正,同時(shí)還可從實(shí)際運(yùn)行中改進(jìn)、優(yōu)化、完善整個(gè)程序的設(shè)計(jì)工作.總之，通過調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)一步提高了程序的正確性和可靠性,也使自己對于某些指令的理解更加全面，并且學(xué)到了一些難得的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。４。7本章小結(jié)PLC作為先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置,可以應(yīng)用于多種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在車床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,屬于PLC的一種典型控制。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程也是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的典型應(yīng)用。在這一章中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，分八個(gè)模塊詳盡地展示了PＬC控制程序的開發(fā)過程.各模塊的程序設(shè)計(jì)方法也是各不相同的，ＰLC控制程序設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序設(shè)計(jì)法和繼電器控制線路移植法這三種常用方法都根據(jù)不同情況有所采用。程序編寫完以后，通過調(diào)試,除了可以判斷程序的正誤外，還能在實(shí)踐中進(jìn)一步提高程序的正確性和可靠性。第５章調(diào)試程序首先用ｓｔｅp７－Ｍicro/Wｉｎ軟件將數(shù)控機(jī)床PLC程序?qū)С?文件的擴(kuò)展名自動(dòng)變?yōu)?awl格式，進(jìn)入仿真軟件界面,輸入密碼，雙擊CＰU，在下拉菜單中選擇CPＵ2２6，將導(dǎo)出的電梯程序載入S7-２00simuｌator仿真軟件，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕,仿真開始.按下SQ０和SＱ1時(shí),觀察仿真器變化：當(dāng)同時(shí)打開SQ0—ＳQ3時(shí)看仿真器是否發(fā)生變化:結(jié)論實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化是我國當(dāng)前正在機(jī)械行業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)大的信息化工程,這對于提升我國工業(yè)裝備水平有著重要的意義。所以開展此類有關(guān)機(jī)床改造的技術(shù)方案的研究從而切實(shí)有效地推進(jìn)這項(xiàng)工程，很有意義。（1)本文完成的主要工作本人在基于CK9９30的PＬＣ控制程序的開發(fā)中完成了以下工作:以機(jī)床為典型對象，深入了解了電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理、方法和應(yīng)用,并重點(diǎn)分析了該車床的電氣控制電路,熟悉了被控對象的工作原理。比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了PLC的工作原理、特點(diǎn)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。利用西門子完成了ＰＬC控制程序的開發(fā)以代替原繼電器－-接觸器控制方式。④為了進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上,增加了自動(dòng)換刀、定時(shí)潤滑等功能。⑤完成了程序的修改、調(diào)試、運(yùn)行等工作。⑥了解了機(jī)床數(shù)控改造的相關(guān)知識(shí).機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)經(jīng)過改造后，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，對機(jī)械性能良好而電氣控制系統(tǒng)落后且容易出現(xiàn)問題的機(jī)床來說,是一種較好的改造方案。利用PLＣ對普通機(jī)床進(jìn)行改造不僅提高了機(jī)床的性能,而且利用了原有的設(shè)備，節(jié)約了資源。（2）程序設(shè)計(jì)體會(huì)：ＰLC編程中最常用到的是3個(gè)元素：線圈、觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器(定時(shí)器）。①線圈。一般，電氣控制原理都比較復(fù)雜,各部分之間的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，要想理順整個(gè)控制過程和動(dòng)作順序相當(dāng)麻煩.而線圈(無論是繼電器還是接觸器）在梯形圖中只能出現(xiàn)一次，所以設(shè)計(jì)程序時(shí)要抓住它.當(dāng)決定了它出現(xiàn)在梯形圖的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后，針對這個(gè)特定線圈的所有依屬關(guān)系都要出現(xiàn)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。這時(shí)只要將電氣原理圖中相應(yīng)的觸點(diǎn)從和連接線引入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)即可。②將控制原理圖中的按鈕開關(guān)變換為輸入觸點(diǎn)。中間繼電器或接觸器的輔助觸頭變換為輸出或寄存器等，相應(yīng)的連線在PLC梯形圖中對應(yīng)連接好。③合理且巧妙地使用定時(shí)器.在本次車床的PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)中就恰到好處地使用它來實(shí)現(xiàn)或取代了一些功能,其簡捷、準(zhǔn)確的控制功能是其他控制方式所難以比擬的。（3）通過對此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究、調(diào)試運(yùn)行,我的收獲很大：①我對機(jī)床,特別是車床有了深刻的了解，對車床的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、電氣控制等方面的知識(shí)進(jìn)行了全面的學(xué)習(xí).②系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了ＰLC的相關(guān)知識(shí)。閱讀了大量有關(guān)PＬＣ的書刊及相關(guān)技術(shù)資料，為今后從事控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。③訓(xùn)練了綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,鍛煉了實(shí)踐操作能力?？傊辛诉@次的設(shè)計(jì)改造經(jīng)驗(yàn)，我今后的學(xué)習(xí)與工作發(fā)展就有了一個(gè)新的起點(diǎn)。致謝在本次設(shè)計(jì)以及論文編寫過程中,首先我要感謝朱老師給我的指導(dǎo)和幫助,在設(shè)計(jì)的開始階段，也是我最迷茫的階段，朱老師給了我多方向上的建議和指導(dǎo),使我明確了設(shè)計(jì)目的。他在百忙之中為我提供技術(shù)資料，提出建議和設(shè)計(jì)方案,在設(shè)計(jì)過程中，定時(shí)檢查,糾正我設(shè)計(jì)中的一些不妥之處,并提出了寶貴建議。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，在這個(gè)過程中我遇到了很多無法靠自己能力以及知識(shí)儲(chǔ)備來解決的問題。一個(gè)人的知識(shí)面永遠(yuǎn)都是有限的，在接觸到一個(gè)全新的領(lǐng)域時(shí)，都會(huì)遇到很多棘手的問題，這時(shí)就要不斷地向別人請教和咨詢.這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我了解很多新的知識(shí)，更重要的事我檢索和獲取知識(shí)的能力得到了很大的提高，這跟老師們給我的指導(dǎo)也是分不開的。其次，我還要對給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們表示衷心感謝。有了他們的鼓勵(lì)和支持,我才能順利的完成這次設(shè)計(jì).不僅使我學(xué)到了很多新知識(shí)，也培養(yǎng)了我的科學(xué)分析能力和正確的思考方向，正是這些能力，才能使我解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的一系列問題，同時(shí)這在我以后的生活、學(xué)習(xí)和工作中也將起到舉足輕重的作用.參考文獻(xiàn)［1]杜柳青主編.數(shù)控機(jī)床電氣控制.重慶:重慶大學(xué)出版社,20０6[2］王淑英主編。電器控制與ＰLC控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005［3］廖常初主編?？删幊绦蚩刂破鞯木幊谭椒ㄅc工程應(yīng)用。重慶:重慶大學(xué)出版社，2001[4］李建新主編?？删幊绦蚩刂破鲬?yīng)用技術(shù)。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004［５］陸志強(qiáng),吳祖育,王庚．?dāng)?shù)控機(jī)床控制邏輯的分析與設(shè)計(jì)．傳動(dòng)技術(shù)，199６年，第１期［6］汪木蘭主編.數(shù)控原理與系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004。指導(dǎo)教師評語及成績評定論文成績：指導(dǎo)教師(簽字):年月日答辯小組評語及成績評定答辯成績：畢業(yè)設(shè)計(jì)成績:答辯小組負(fù)責(zé)人(簽字）:年月日答辯委員會(huì)審定意見:答辯委員會(huì)主任(簽字）：年月日答辯小組成員姓名職稱工作單位備注基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要地鐵排水系統(tǒng)是車站給排水及防災(zāi)系統(tǒng)的主要設(shè)施之一。及時(shí)排放車站內(nèi)部的積水,對車輛的正常運(yùn)行及各類電器設(shè)備的保護(hù)有著重要意義。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC的226CPU和擴(kuò)展模塊以及少量的中間繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電--接觸器控制系統(tǒng)，以PLC梯形圖的“軟接線控制網(wǎng)絡(luò)”取代傳統(tǒng)的繼電器構(gòu)成的硬接線控制線路,對各蓄水池按設(shè)定指令進(jìn)行抽水,對各蓄水池水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。電機(jī)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警并在一定時(shí)間后緊急停止系統(tǒng).通過對系統(tǒng)工藝的詳細(xì)分析，提出了對系統(tǒng)的控制要求,確定了系統(tǒng)的控制方案。本文設(shè)計(jì)了地鐵排水控制系統(tǒng)的軟件和硬件，有效的實(shí)現(xiàn)了地鐵排水系統(tǒng)的邏輯控制、安全控制、故障診斷及其應(yīng)對措施。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了泵、閥控制的自動(dòng)化和智能化，大大降低了電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了自動(dòng)化程度和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性.經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,本系統(tǒng)運(yùn)行可靠。關(guān)鍵詞:排水,PLC，順序控制，備用ThedesignofsubwaydrainagecontrolsystembasedonPLCAuthor：YangQuanzhiTutor：RenYanshuoAbstractThesystemforthesubwaydrainageisoneofthemainfacilitiestothedisasterpreventionsystemandthedrainagesystem。It’simportanttoventseeperinthestationinordertoprotectthesubwaysystemfrombedamaged.ThesystemiscontrolledbytheS7-200PLCproducedbySiemensandthedigitalexpansionmoduleEM223withsomeIntermediaterelaytoreplacethetraditionalrelay-contactsystem,usetheSoftcontrolnetworkwiringprogrammedbythePLCtopumpthewaterfromeverypoolandmonitorthewaterleveloftheminsteadoftheHard—wiredcontrolcircuitconstitutedbythetraditionalrelay—contactones.Whenthepumpdriverisinerror,thealarmwillbetouchedoffatthesametime.Ifthisalarmbekeptforsometimes，thesystemwillbeshutdown。Afteranalyzethecraftsofthesystemcarefully,therequestandtheplanwereworkedout.ThisPapercontainsthedesignofthesoftwareandthehardwareforthesystem,andachievethelogical,safetycontrol,faultmeasurementandthekeyforeveryalarmofit.Atthesametime，theautomationandtheintelligentofthecontrolofthepumpandthevalvehasbeenachievedinthispaper.LowerthecomplicationleveloftheElectricalControlSystem。Higherthedegreeofautomationandthereliabilityofthesystem。AftertheSimulationinthelab，oursystemisreliable。KeyWords：Drainage,PLC,Sequencecontrol,Standby目錄TOC\o”1—3"\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc232952961"摘要IHYPERLINK\l”_Toc232952962”AbstractII_Toc232952964"1。1研究背景1_Toc232952967"1.4問題的提出及解決方法22。1系統(tǒng)控制的主要功能42.2系統(tǒng)控制工藝的確定4_Toc232952972”3。1系統(tǒng)控制方案的比較6HYPERLINK\l”_Toc232952973"3.2控制器的選擇63。2.1主流控制系統(tǒng)63.2。2PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較6_Toc232952978"4。1元器件的選型104。1.1PLC的選型104。1.2擴(kuò)展模塊的選擇114。1。4閥門的選擇12HYPERLINK\l”_Toc232952983”泵的選擇14HYPERLINK\l”_Toc232952984”4.1。6電機(jī)的選擇15HYPERLINK\l”_Toc232952985"4.1。7接觸器的選擇15HYPERLINK\l”_Toc232952986”過載保護(hù)裝置154。2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)17_Toc232952989"4.2。2電機(jī)控制線路圖184。2.3控制器外部接線20_Toc232952993"5.2PLC控制程序的設(shè)計(jì)22結(jié)論29HYPERLINK\l”_Toc232952995"致謝30HYPERLINK\l”_Toc232952996"參考文獻(xiàn)31附錄331緒論1。1研究背景近年隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口急劇增多，國內(nèi)各大城市的地面交通均面臨著巨大的壓力，城市軌道交通成為一種有效疏導(dǎo)地面人流和緩解交通堵塞的重要手段，目前已在國內(nèi)多個(gè)城市中建成并投入運(yùn)營,且大多以地下鐵道為主。地鐵作為城市建設(shè)的大型基礎(chǔ)設(shè)施,不僅是城市公交客運(yùn)的骨干系統(tǒng),而且是作為城市建設(shè)和土地開發(fā)的支持系統(tǒng)。地鐵現(xiàn)代化的發(fā)展，已成為城市交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一.地鐵車站的排水設(shè)計(jì)是車站給排水及防災(zāi)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一,及時(shí)排放車站內(nèi)部的積水,對車輛的正常運(yùn)行及各類電器設(shè)備的保護(hù)有著重要意義.［1］地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分為中央級,車站級和就地級三級對車站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，在中央級和車站級進(jìn)行系統(tǒng)管理。車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對全線各個(gè)車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動(dòng)扶梯、電梯、車站公共區(qū)照明、廣告照明、車站事故照明電源、屏蔽門、人防密閉隔斷門等車站設(shè)備進(jìn)行全面且有效的自動(dòng)化監(jiān)控及管理,確保設(shè)備處于高效,節(jié)能,可靠的最佳運(yùn)行狀態(tài),創(chuàng)造一個(gè)舒適的地下環(huán)境；并能在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下,更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行.給排水系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)，消防用水供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng).給排水,消防用水利用城市現(xiàn)有設(shè)施。地鐵沿線的雨水排入城市雨水系統(tǒng);生活污水及廁所沖洗水經(jīng)化糞池處理后排入城市污水系統(tǒng);結(jié)構(gòu)滲透水，結(jié)構(gòu)排水，車站沖洗水,消防廢水均排入城市污水系統(tǒng)。1。2國內(nèi)研究現(xiàn)狀本課題主要研究對象為地鐵沿線的城市雨水系統(tǒng)參考《上海地鐵工程的給排水設(shè)計(jì)》排水系統(tǒng)的雨水系統(tǒng)部分:車站敞開式出入口的設(shè)計(jì)雨水量按照50年一遇的暴雨重現(xiàn)期計(jì)算.敞開式出入口的自動(dòng)扶梯下面設(shè)集水坑和雨水排出潛水泵,一備一用。集水坑的有效容積以大于最大一臺(tái)泵5min流量計(jì).泵提升雨水經(jīng)壓力窨井后，再排入市政雨水管道系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼電器控制,普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域.地鐵工程中雙線隧道長度大于1km時(shí)，一般需要在上、下行隧道之間設(shè)置區(qū)間泵站，用于滲漏水排放.區(qū)間泵站設(shè)于區(qū)間隧道的最低軌位處?？刂圃瓌t：現(xiàn)場水位自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，車站控制室集中控制,并在控制室內(nèi)設(shè)顯示排水泵工作狀態(tài)和水位信號(hào)裝置。車站集水池水位控制：停泵水位、第一臺(tái)泵啟動(dòng)水位、第二臺(tái)泵啟動(dòng)水位及最高警戒水位。車站污水池水位控制：停泵水位、開泵水位、最高警戒水位。1.3設(shè)計(jì)的目的及意義本課題主要采用穩(wěn)定性較好，編程，操作都比較簡單的PLC控制系統(tǒng)來主導(dǎo)各個(gè)站點(diǎn)的排水控制.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上海地鐵軌道網(wǎng)絡(luò)將會(huì)愈加復(fù)雜，繼電器控制已經(jīng)無法滿足各大地鐵站點(diǎn)的排水控制需求。排水系統(tǒng)，其重要性并不亞于列車機(jī)組工作的穩(wěn)定性。需要保持非常好的穩(wěn)定性，同時(shí)由于本排水系統(tǒng)所處工作環(huán)境惡劣。所以本課題的主要研究目的是利用PLC，開發(fā)一套運(yùn)行穩(wěn)定,便于監(jiān)控，自動(dòng)化程度高的系統(tǒng)以降低系統(tǒng)的維護(hù)成本,延長系統(tǒng)的使用壽命。在未來的幾年中，隨著排水需求的增加，其強(qiáng)大的擴(kuò)展性能,完全可以滿足未來更多的I/O點(diǎn)的需求。1.4問題的提出及解決方法問題的提出實(shí)現(xiàn)無人值守穩(wěn)定執(zhí)行本系統(tǒng)處于地下，工作環(huán)境非常惡劣,不適合由人工控制。其次由于需要非常繁瑣的閥門開閉，電機(jī)啟動(dòng)等工作。雖然地鐵系統(tǒng)每天都有一定時(shí)間的關(guān)閉保養(yǎng)時(shí)間，但是本排水系統(tǒng)的保養(yǎng)時(shí)間并不隨地鐵系統(tǒng)的保養(yǎng)而關(guān)閉,保養(yǎng)時(shí)間不定，需要24小時(shí)不間斷處于待命或者工作狀態(tài)。這對人工操作需要有很高的體力消耗，不僅對操作工的身體有害，并且并不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.并且需要選擇能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境及具備較強(qiáng)穩(wěn)定性的控制器。便于遠(yuǎn)程監(jiān)控雖然本系統(tǒng)能夠在無人值守的狀態(tài)下完成工作，但是機(jī)械的故障是不可避免的，并且為了便于維護(hù)人員能夠在不進(jìn)入其潮濕的工作環(huán)境下看到系統(tǒng)的工作狀態(tài)。面對大排水量需求的時(shí)候系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對方案當(dāng)出現(xiàn)一些客觀因素（如大暴雨，路面水管爆裂等）引起的大量排水需求時(shí)，系統(tǒng)需要有備用方案應(yīng)對突發(fā)情況.問題的解決方法選擇可無人值守且穩(wěn)定性高的控制器當(dāng)今世界工業(yè)自動(dòng)化控制，主要的控制系統(tǒng)一般為工業(yè)微機(jī)、PLC、繼電器控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng).考慮到PLC控制的優(yōu)越性、穩(wěn)定性及其性價(jià)比。本系統(tǒng)采用PLC為控制器。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控由于蓄水池會(huì)處于不同的水位以及水泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)故障，與MCGS組態(tài)軟件聯(lián)機(jī)模擬現(xiàn)場的水位,閥門開啟情況以及抽水機(jī)組工作情況。達(dá)到監(jiān)控現(xiàn)場的目的。面對大排量需求時(shí)的解決方法系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)蓄水池，其中一個(gè)蓄水池設(shè)置為備用池,遇到大量排水需求而一臺(tái)抽水泵無法滿足需求時(shí)，啟動(dòng)備用蓄水池和備用抽水泵以緩解抽水壓力。2系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)2。1系統(tǒng)控制的主要功能為保證各水池順利排水,對系統(tǒng)進(jìn)行以下要求有必要的電氣保護(hù)：根據(jù)實(shí)際情況采用過載短路兩種保護(hù)方式以保護(hù)電機(jī)不被損壞需要設(shè)置水位顯示燈，便于監(jiān)控兩臺(tái)主抽水泵實(shí)行兩班倒輪換制（即12小時(shí)輪換一次)設(shè)置手動(dòng)控制方式，便于在系統(tǒng)的人工檢測維修設(shè)置備用泵，備用池。以備緊急情況各池閥門按一定順序啟閉2。2系統(tǒng)控制工藝的確定由于地鐵排水系統(tǒng)的地勢比地面排水溝低很多，不能自然排出。本系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)蓄水池(其中一池設(shè)為備用池）,每一個(gè)蓄水池都設(shè)置有水位傳感器。設(shè)置有低水，滿水兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)水位達(dá)到不同狀態(tài)時(shí)，設(shè)置有聲光輸出信號(hào)。4號(hào)池即備用池是一個(gè)比較特殊的蓄水池,系統(tǒng)啟動(dòng)以后排水閥門和進(jìn)水閥門均不打開，當(dāng)其他三個(gè)蓄水池都發(fā)出滿水信號(hào)時(shí)，該池進(jìn)水閥門打開，同時(shí)備用泵啟動(dòng),滿水后開閥排水。除備用池外任意池中水位為滿水時(shí),滿水指示燈亮同時(shí)打開排水閥門，關(guān)閉進(jìn)水閥門.為保證主泵的使用壽命,實(shí)行2臺(tái)主泵兩班制工作.當(dāng)所有池處于無水狀態(tài)時(shí)，處于工作時(shí)間的主泵停止工作，當(dāng)任意一池處于滿水狀態(tài)時(shí),此班主抽水泵啟動(dòng)并保持工作狀態(tài)。停止：設(shè)置有維修狀態(tài)的停止按鈕，按鈕觸發(fā)最后一次排水信號(hào)，所有進(jìn)水閥門關(guān)閉，排水閥門打開，一號(hào)電機(jī)和備用電機(jī)啟動(dòng)抽水5分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)停止工作.系統(tǒng)安全：電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)不可繼續(xù)執(zhí)行抽水工作。關(guān)閉所有進(jìn)水閥門和排水閥門,系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,報(bào)警30分鐘后自動(dòng)斷電。本系統(tǒng)除了對系統(tǒng)的邏輯順序，電機(jī)，排水泵的功率等有較高的要求外，對排水管道的排布等也有一定要求，主排水管道排量需要大于單個(gè)蓄水池排水管道，否則備用機(jī)組將起不到作用。其次，主進(jìn)水管道的排布在平均進(jìn)水量的狀態(tài)時(shí)會(huì)存在3個(gè)主蓄水池同時(shí)報(bào)滿的情況,此情況應(yīng)盡量避免。排布情況可參考圖2—1。但當(dāng)進(jìn)水量比較大時(shí),進(jìn)水主管道排量應(yīng)大于水池進(jìn)水管道的排量。若遇到大排量排水需求時(shí)，二號(hào)池將會(huì)來不及進(jìn)水，溢出的廢水將會(huì)進(jìn)入三號(hào)蓄水池.圖2—1管道排布示意圖3系統(tǒng)整體控制方案的選擇3.1系統(tǒng)控制方案的比較按順序依次抽水顧名思義，即按照固定順序抽水，此抽水方案只需按照順序抽出各個(gè)蓄水池中的水即可，但是各個(gè)蓄水池達(dá)到滿水狀態(tài)是隨機(jī)的,若此池仍然在排隊(duì)中，則會(huì)耽誤抽水的時(shí)間，此系統(tǒng)無法面對大量的隨機(jī)突發(fā)情況。按先滿先抽原則抽水設(shè)置有一個(gè)蓄水池作為備用池，平時(shí)關(guān)閉。前三個(gè)蓄水池池滿情況隨機(jī)，達(dá)到滿水狀態(tài)則開閥排水,同時(shí)為了提高抽水泵的使用效率，采取了滿水即開排水閥，無水則開進(jìn)水閥的模式，使系統(tǒng)更具有靈活應(yīng)變的能力.綜合以上2種抽水方案，考慮到本系統(tǒng)的實(shí)際需求，選擇按照先滿先抽原則抽水的方案。3。2控制器的選擇主流控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)3。2.2PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較（1）與繼電器控制系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制,而PLC既可進(jìn)行開關(guān)量控制,又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)成互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分級控制。在PLC的編程語言中,梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號(hào),僅個(gè)別地方有些不同。PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別：組成的器件不同。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而PLC則是由許多“軟繼電器”組成.傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力,但其用了大量的機(jī)械觸點(diǎn),因物理性能疲勞、塵埃的隔離型及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。［2]PLC采用無機(jī)械出點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長、可靠性高。觸點(diǎn)的數(shù)量不同。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)較少,一般只有4-8對；而“軟繼電器"可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無限對?？刂品椒ú煌?。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬件接線來實(shí)現(xiàn)的,控制功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。工作方式不同。在繼電器控制線路中,當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫的。(2）與集散控制系統(tǒng)的比較PLC由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來,而集散控制系統(tǒng)由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來。不論是PLC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，而這始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。因此，PLC與集散控制系統(tǒng)的法杖越來越接近，很多工業(yè)生產(chǎn)地控制過程既可以用PLC實(shí)現(xiàn),也可以用集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（3）與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比較工業(yè)微機(jī)在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是,使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)書評要求較高，一般應(yīng)具有一定得計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。另外,工業(yè)微機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾、機(jī)械振動(dòng)、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項(xiàng)足可以使工業(yè)微機(jī)不能正常工作。PLC針對工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場有很高的可靠性。PLC在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各方面決定了PLC的高抗干擾能力.電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的繼承電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護(hù)功能;在電路機(jī)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)次濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù).所有這些都使PLC具有非常高的抗干擾能力，從而使PLC絕對不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。由于PLC的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不相同,綜合多種因素考慮，本設(shè)計(jì)選擇了德國西門子公司的一種小型可編程控制器S7—200系列可編程控制器。［3］SIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(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系列具有極高的性價(jià)比。3.3系統(tǒng)控制方案的確定系統(tǒng)控制方案如圖2—2所示,各個(gè)池，抽水機(jī)組以及閥門的動(dòng)作均由主控制器控制。抽水機(jī)組按照指令將蓄水池中的廢水抽出并排至指定的排水溝中。每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對控制器都有故障報(bào)警的連接.為便于對系統(tǒng)的監(jiān)控，監(jiān)控器對外不僅有聲光輸出，還能夠與遠(yuǎn)程PC終端進(jìn)行連接。圖2-2系統(tǒng)控制方案圖4系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4.1元器件的選型4。1。1PLC的選型由表3—1可知，本系統(tǒng)所需的I/O接口需要37個(gè)點(diǎn),其中輸入13個(gè)點(diǎn)，輸出需要24個(gè)點(diǎn)，選擇西門子S7—200CPU226型PLC，具有24入/16出，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn);13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有比例、積分、微分(PID）控制器；2個(gè)RS485通信—編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力；I/O端子排可很容易地整體拆卸。它是西門子S7—200系列中功能最強(qiáng)的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。表3—1輸入點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能I0。0池1滿水檢測Q0。0池1排水閥門I0。1池1無水檢測Q0。1池1進(jìn)水閥門I0。2池2滿水檢測Q0。2池2排水閥門I0.3池2無水檢測Q0。3池2進(jìn)水閥門I0.4池3滿水檢測Q0.4池3排水閥門I0。5池3無水檢測Q0。5池3進(jìn)水閥門I0.6池4滿水檢測Q0。6池4排水閥門I0.7池4無水檢測Q0.7池4進(jìn)水閥門I1。0一號(hào)電機(jī)故障檢測Q1。0一號(hào)電機(jī)I1。1二號(hào)電機(jī)故障檢測Q1.1二號(hào)電機(jī)I1。2三號(hào)電機(jī)故障檢測Q1.2三號(hào)電機(jī)I1.3停止Q1.3池1滿水I1.4啟動(dòng)Q1。4池1無水I1.5Q1.5池2滿水I1.6Q1.6池2無水I1。7Q1。7池3滿水I2.0Q2。0池3無水Q2。1池4滿水Q2.2池4無水Q2。3一號(hào)電機(jī)工作時(shí)間指示燈Q2。4二號(hào)電機(jī)工作時(shí)間指示燈Q2。5一號(hào)電機(jī)故障報(bào)警Q2.6二號(hào)電機(jī)故障報(bào)警Q2。7三號(hào)電機(jī)故障報(bào)警系統(tǒng)I/O分配表TableOfI/ODistribution根據(jù)實(shí)際情況判斷，需要增加擴(kuò)展模塊.S7-200系列的特點(diǎn)極高的可靠性極豐富的指令集；易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時(shí)特性強(qiáng)勁的通訊能力豐富的擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊的選擇數(shù)字量擴(kuò)展模塊為使用除了本機(jī)繼承的數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)外更多的輸入/輸出提供了途徑。用戶使用該模塊有下列優(yōu)勢：最佳適應(yīng)性用戶可風(fēng)別對PLC及任何擴(kuò)展模塊的混合體進(jìn)行組態(tài)以滿足應(yīng)用的實(shí)際要求，同時(shí)節(jié)約不必要的投資費(fèi)用.可提供8、16、32個(gè)輸入/輸出點(diǎn)的模塊使用靈活性很容易地?cái)U(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。當(dāng)應(yīng)用范圍擴(kuò)大需要更多輸入/輸出點(diǎn)時(shí)，PLC可以增加I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況選用EM223型8輸入8輸出繼電器輸出數(shù)字?jǐn)U展模塊傳感器的選擇采用SKYWEAL的LSYZ—6型側(cè)裝浮球開關(guān)（圖3-1所示）每個(gè)蓄水池在滿水位和無水水位分別安裝一個(gè),可分別發(fā)出脈沖。LYZ系列側(cè)裝型小尺寸單點(diǎn)液位開關(guān)。這種低價(jià)位的開關(guān)適合于在小容器的應(yīng)用中大量使用。工程塑料的構(gòu)造提供了與水、油和化學(xué)物質(zhì)的廣泛兼容性［4］。開關(guān)額定值：SPST，20VA引線規(guī)格：No。22AWG安裝方式：水平開關(guān)操作工作電壓：DC24V按照安裝位置的不同,這些開關(guān)上的浮子隨液位的上升或下降而移動(dòng)。將開關(guān)旋轉(zhuǎn)180°，開關(guān)的動(dòng)作可以是N。O。（常開)或N.C。（常閉).開關(guān)安裝表面的箭頭向上時(shí)表示N。O。（常開)圖3-1水位開關(guān)Figure3-1Waterlevelswitch閥門的選擇閥門的選型產(chǎn)品名稱：不銹鋼法蘭電磁閥;產(chǎn)品型號(hào):ZBSF—2;產(chǎn)品類別：電磁閥；選擇公稱直徑為：150MM工作電壓AC220V用途ZB