6140車床plc改造-畢業(yè)論文設(shè)計

青島濱海學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計前言機(jī)床的價值從幾萬元到幾十萬元不等，一般都是在關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一旦故障停機(jī)，采用淘汰購新產(chǎn)品價值太高，一般采用維修手段進(jìn)行維修，使其恢復(fù)功能，所以維修程序、方式、手段越來越引起人們的注意。此次根據(jù)現(xiàn)有條件，選用一臺嚴(yán)重?fù)p壞的6140車床作為對象進(jìn)行維修，內(nèi)容包括原電路的解讀，新電路的設(shè)計，購買新元件，通過調(diào)試維修過程時機(jī)床可以正常使用，同時，使用組態(tài)軟件進(jìn)行模擬仿真，使其動作過程呈現(xiàn)在人們面前。在文章最后，提出了現(xiàn)有車床現(xiàn)代化改造方案，包括新控制上才可編程控制器，主軸采用交流變頻器，使控制更加趨于現(xiàn)代化控制方法。希青有限公司的6140車床多數(shù)為臥式車床，使用繼電器和接觸器，這些傳統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致部分車床因為元件老化或者線路老化，設(shè)備出現(xiàn)故障，無法運行，這次的任務(wù)就是對其中一部電氣系統(tǒng)控制完全損壞的機(jī)床進(jìn)行維修，使其可以正常運行的情況下，但是傳統(tǒng)的車床加工精確度不高，加工方式單一，所以在原有6140車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。在原有的機(jī)床上對其進(jìn)行PLC改造，提出PLC對其電氣部分的控制方法設(shè)計方案，并進(jìn)行軟件模擬，使6140車床控制電路簡化，從而克服老舊模式缺點，使原來的車床具有一定的數(shù)控化，可以進(jìn)行精細(xì)加工，提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益，使車床可以在以后市場中得到更加廣泛應(yīng)用。

16140車床的概述1.16140車床的介紹6140車床是一種常見的加工車床，是對金屬材料進(jìn)行切割的機(jī)床，能夠切割柱形金屬材料，對材料進(jìn)行外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、切割以及割槽等操作，根據(jù)不同功能可分為多種機(jī)床，此次維修的是普通的C1640臥式車床如圖1-1和圖1-2所示。圖1-16140車床整體圖圖1-26140車床整體圖6140車床型號意義分別為：6為組代號（落地及臥室車床組）；1為系代號（臥式車床）；40為主參數(shù)折算值。1.26140車床的運動分析6140車床的運動主要分為主軸電路的轉(zhuǎn)動，進(jìn)擊運動，輔助運動三部分。1.2.1主運動主軸主要是電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動傳送帶，通過齒輪變速變化，使其獲得動力：（1）電機(jī)采用三相籠式異步電動機(jī)啟動。（2）調(diào)速通過機(jī)械部分的變速箱實現(xiàn)。（3）啟動方式為直接啟動。1.2.2進(jìn)擊運動進(jìn)擊運動是通過快速進(jìn)擊電機(jī)，輔助內(nèi)部齒輪傳遞方式改變，使其可以實現(xiàn)4個方向上的快速移動：（1）電機(jī)采用三相籠式異步電動機(jī)啟動。（2）速度固定，方向通過操作桿搖動，改變內(nèi)部齒輪咬合實現(xiàn)。（3）由點動開關(guān)來實現(xiàn)快速操作。（4）手動操作，可以進(jìn)行固定值的加工。1.2.3輔助運動輔助運動多數(shù)為手動操作完成，主要是加工時候根據(jù)需要進(jìn)行選擇：（1）刀架轉(zhuǎn)動。（2）物件夾緊和放松。（3）鉆孔進(jìn)給。（4）加工冷卻（與主電機(jī)為順序啟動關(guān)系）由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。2機(jī)床維修2.1機(jī)床電氣控制部分的損壞情況希青有限公司的6140車床是傳統(tǒng)的普通機(jī)床，因使用時間過長，已經(jīng)損壞嚴(yán)重，控制電路板內(nèi)的部分電線已經(jīng)斷裂，部分元件因為短路燒毀無法使用，保險管脫落等問題，如圖2-1所示。圖2-1控制面板點動開關(guān)失去點動作用，內(nèi)部電線無法連接到電機(jī)，如圖2-3所示圖2-3快速移位操作點動開關(guān)2.26140車床元件參數(shù)2.2.1電機(jī)參數(shù)的測量因為元件的老化無法運行機(jī)床，故無法知道電機(jī)的好壞，因此必須使用兆歐表和單臂電橋?qū)ζ溥M(jìn)行測量，確認(rèn)其是否可以繼續(xù)使用。（1）兆歐表的使用兆歐表的測量是相對于電機(jī)表面，為了測試內(nèi)部接線是否裸露與電機(jī)外殼進(jìn)行接觸，防止運行時產(chǎn)生事故，兆歐表如圖2-4所示。圖2-4兆歐表分別將電機(jī)三條線與兆歐表其中一條線進(jìn)出，另一條與電機(jī)外殼接觸，輕輕搖動搖臂，顯示指針在“∞”，表示電機(jī)完全正常。（2）直流單臂電橋測量過程首先調(diào)節(jié)單臂電橋，使其可以正常工作，分別用兩個接線對電機(jī)的三條電線兩兩測量，如果電機(jī)正常，那么每兩個電線之間的電阻出入為零（測量時候因為有少量電線，產(chǎn)生了誤差），電機(jī)為正常的。測量如表2-1所示。表2-1電機(jī)參數(shù)電電阻電機(jī)名稱UV（Ω）UW（Ω）VW（Ω）是否正常主軸電機(jī)1.0231.0241.024是快速移位電機(jī)55.6455.6555.66是冷卻泵電機(jī)142.7143.7144.7是直流單臂電橋如圖所示：圖2-5直流單臂電橋2.2.2其他元件參數(shù)維修電路前，首先要對機(jī)床所需要的元器件有充分的了解，首先查閱相關(guān)資料，確定元件的型號，再判斷元件的好壞，如表2-2所示。表2-2原元件參數(shù)物件名稱主要參數(shù)型號是否正常熱繼電器額定電壓380V額定電流22AJR16B-20/3否熱繼電器額定電壓380V額定電流不詳JR16-20/3否變壓器容量250VA頻率50/60HZ輸入繞組承受最大電流0.65A輸出端容量分配不詳JB/T5555否接觸器額定電壓380V額定電流20ACJ0-20B否接觸器額定電壓380V額定電流不詳不詳否接觸器額定電壓380V額定電流不詳不詳否熔斷器不詳不詳否轉(zhuǎn)換開關(guān)不詳不詳否點動開關(guān)不詳不詳否指示燈額定電壓6V不詳否斷路器不詳不詳否啟動按鈕不詳LA19否急停開關(guān)不詳LAY3否端子排不詳五位端子否1.26140車床的電氣控制分析控制電路圖能更加直觀的看出控制面板的工作原理，6140車床的控制電路圖如圖2-6所示。圖2-66140車床電氣控制電路主電路部分：M1為主軸電動機(jī)，為直接啟動電機(jī)，由接觸器KM1控制，熱繼電器FR1過載保護(hù)。M2為水泵電動機(jī)，由接觸器KM2控制，熱繼電器FR2過載保護(hù)。M3為快速移位電動機(jī)，由接觸器KM3控制?？刂齐娐凡糠郑褐甘緹鬑L在接通電源后自動亮起。照明電燈EL在開關(guān)SA1的控制下。當(dāng)開關(guān)SB2按下時候，KM1通電，自鎖，電機(jī)M1啟動。開關(guān)SB3單獨控制水泵電動機(jī)，當(dāng)按下此開關(guān)時候，水泵電機(jī)啟動。點動開關(guān)SA2在KM1接通后，可以控制快速移動電機(jī)工作。2.2.3元件選擇（1）熱繼電器的選擇，希青有限公司處于地下，工作環(huán)境較為潮濕，因此選擇功率稍大于額定電流的水平，主電機(jī)功率一般不會大于7.5KW，因此判定其為7.5KW的電動機(jī)，額定電流計算為14A，調(diào)節(jié)的動作電流為電機(jī)的1.15倍電流，起到保護(hù)作用，最后選擇大于16A的熱繼電器進(jìn)行保護(hù)。（2）變壓器的選擇，根據(jù)用電地方的電源電壓和負(fù)載需要的電壓進(jìn)行選擇，特殊負(fù)載需要36V和12V的變壓口，容量大于負(fù)載即可。（3）接觸器的選擇，220V的工作電壓，通常電流選擇為功率（KW）乘以二即可，主電機(jī)為7.5KW，水泵為0.125KW，快速移位為0.35KW，選擇為15A，0.25A.0.7A即可。（4）導(dǎo)線選擇，導(dǎo)線2.5平方毫米規(guī)格的銅線，安全電流為28A，導(dǎo)線1.5平方毫米規(guī)格銅線，安全電流為14A，控制電板中使用1.5平方毫米銅線，連接外使用2.5平方毫米銅線。2.2.4新元件名目根據(jù)需要采購所需元件，如表2-3所示。表2-3現(xiàn)元件參數(shù)物件名稱主要參數(shù)型號是否正常熱繼電器額定電流25A額定電壓380VJR29-25是熱繼電器額定電流16A額定電壓380VJR29-16是變壓器容量250VA頻率50/60HZJBK3-250是接觸器額定電流20A額定電壓380VCJ20-20A是接觸器額定電壓380V額定電流10ACJ20-10A是接觸器額定電壓380V額定電流10ACJ20-10A是斷路器額定電流60A額定電壓380VDZ47-60是轉(zhuǎn)換開關(guān)二檔變換額定電壓220VXB2BD25C是點動開關(guān)額定電壓220V發(fā)熱電流10AR13-507是指示燈外徑22mmAD16-22DS是空氣開關(guān)額定電壓220V額定電流16ACN267-32-16是啟動按鈕外徑直徑18mmLA19-11是急停開關(guān)外徑直徑18mmLAY3-11ZS是端子排六位端子六位端子是2.2.6維修后控制板維修后6140車床可以正常使用運行，其維修后的控制電路板如圖2-7所示。圖2-7控制面板2.3維修后電機(jī)改善狀況用空氣開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關(guān)，也用其代替保險絲斷路器，對整個電路進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電流過大或者內(nèi)部短路時候，會自動吸合斷電，從而進(jìn)行保護(hù)，減少了變壓等級，對冷卻泵修復(fù)，可以在工作時候進(jìn)行冷卻，端子排進(jìn)行標(biāo)記，方便日后維修，通電后，可以正常運行工作。3組態(tài)模擬車床3.1組態(tài)的介紹3.1.1組態(tài)軟件組態(tài)軟件是一種工業(yè)自動化監(jiān)控軟件，可以通過計算機(jī)對設(shè)備和自動化過程進(jìn)行監(jiān)控，開發(fā)人員可以不需要懂得C語言的知識，只需通過軟件提供的組態(tài)功能進(jìn)行開發(fā)就可以完成對工業(yè)自動化系統(tǒng)的開發(fā)工作。組態(tài)軟件使得研發(fā)人員使用較少的開發(fā)時間即可獲得功能強(qiáng)大的工業(yè)組態(tài)程序和畫面，十分有效地對設(shè)備和自動化過程進(jìn)行實時監(jiān)控，組態(tài)軟件能夠很好的幫助我們解決計算機(jī)和各種控制設(shè)備之間的連接和控制問題。目前常用的組態(tài)軟件有很多，組態(tài)王、MCGS、WINCC以及微控可視組態(tài)等都是被廣泛應(yīng)用的優(yōu)秀組態(tài)軟件。3.1.2MCGS組態(tài)軟件MCGS組態(tài)軟件是現(xiàn)在學(xué)校教學(xué)常用的一種組態(tài)軟件，其簡單易學(xué)的操作頁面是這款軟件受歡迎的主要原因之一，這個軟件也是學(xué)校教學(xué)的主流組態(tài)軟件之一，如圖3-1所示。圖3-1MCGS啟動畫面使用這款軟件的時候首先要建立數(shù)據(jù)庫，分析變量的多少和確定運行策略，通過用戶窗口畫出需要的物件，連接數(shù)據(jù)，然后通過編輯運行策略來使動畫效果達(dá)到自己預(yù)期的效果。主控窗口如圖3-2所示。圖3-2MCGS主界面窗口3.2組態(tài)在6140車床的動畫設(shè)計與動畫顯示3.2.1組態(tài)窗口設(shè)計設(shè)計用戶窗口，打開軟件后進(jìn)入用戶窗口，根據(jù)實際需要建立窗口，我們研究的為車床故建立6140車床窗口，如圖3-3所示。圖3-3組態(tài)用戶窗口3.2.2組態(tài)數(shù)據(jù)對象設(shè)置在“實時數(shù)據(jù)庫”中建立數(shù)據(jù)對象，根據(jù)實際需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)對象，設(shè)計數(shù)據(jù)類型，并連接到組態(tài)軟件中各個元件相應(yīng)的位置中去，從而達(dá)到仿真的要求，如圖3-4所示。圖3-4數(shù)據(jù)對象3.3組態(tài)循環(huán)策略設(shè)置進(jìn)入“運行策略”窗口，通過設(shè)計運行策略是組態(tài)具有動畫效果，并新建一個策略行，如果需要，根據(jù)需要建立策略行，從“策略工具箱”中添加“腳本程序”，然后根據(jù)需要進(jìn)行編寫，如圖3-5所示。圖3-5添加腳本程序雙擊腳本程序，對運行策略進(jìn)行編輯，系統(tǒng)的腳本程序如下：系統(tǒng)啟動的腳本為開關(guān)=1的策略行，代表著總開關(guān)的開啟IF啟動=1THEN主軸機(jī)=1-主軸機(jī)ENDIFIF啟動=1AND垂直=1AND搖桿=1THEN垂直移動=垂直移動-1ENDIFIF啟動=1AND垂直=1AND搖桿=2THEN垂直移動=垂直移動+1ENDIFIF啟動=1AND水平=1AND搖桿=3THEN水平移動=水平移動-1ENDIFIF啟動=1AND水平=1AND搖桿=4THEN水平移動=水平移動+1ENDIF系統(tǒng)停止的腳本為開關(guān)為0，代表總開關(guān)關(guān)閉：啟動=0所有程序停止運行。3.4組態(tài)軟件動態(tài)顯示設(shè)計完畢系統(tǒng)后，將主畫面的各個元件連接實時數(shù)據(jù)。根據(jù)車床實際運行方式進(jìn)行仿真模擬。實際車床開啟總電源后，整個機(jī)床通電，這時候最優(yōu)先的控制開關(guān)是主軸開關(guān)，當(dāng)主軸開關(guān)開啟后，主軸開始轉(zhuǎn)動，這時候其他開關(guān)才能啟動其他不同功能元件。如果所示，在組態(tài)中，總開關(guān)是啟動整個組態(tài)的初始判定條件，當(dāng)按下這個開關(guān)時候，整個組態(tài)正式進(jìn)入運行的循環(huán)語句當(dāng)中，這時候點擊啟動按鈕，電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，這時候拉桿在正中間位置，按鈕設(shè)為按1松0的狀態(tài)，當(dāng)點擊快速移動的點動開關(guān)的時候，刀架會根據(jù)按鈕所在的方向進(jìn)行移動，當(dāng)松開這個按鈕的時候，刀架會停止運動，充分模擬的6140車床的實際運行軌跡。在組態(tài)仿真過程中，沒有辦法體現(xiàn)電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)快慢速度，此調(diào)節(jié)是通過車床內(nèi)部變速箱進(jìn)行設(shè)定，可以通過絲杠進(jìn)行模擬。建立組態(tài)畫面，將各個數(shù)據(jù)連接到畫面中，從而實現(xiàn)仿真模擬，達(dá)到預(yù)期的要求，組態(tài)畫面如圖3-6所示。圖3-66140車床系統(tǒng)運行圖4PLC控制系統(tǒng)設(shè)計改造車床4.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的原則PLC控制系統(tǒng)的工程設(shè)計一般可以分為系統(tǒng)規(guī)劃（總體設(shè)計）、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試、技術(shù)文件編制這五個基本階段。系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖1-20所示。開始開始明確工藝過程及控制要求系統(tǒng)總體方案設(shè)計硬件選型I/O點分配硬件電路設(shè)計及安裝接線軟件設(shè)計硬件調(diào)試程序調(diào)試滿足要求？修改程序聯(lián)機(jī)調(diào)試滿足要求？硬件檢查、調(diào)整編制技術(shù)文件投入使用結(jié)束Yes硬件問題YesNo滿足要求？Yes硬件檢查、調(diào)整修改程序1.明確工藝過程及控制要求在進(jìn)行控制系統(tǒng)總體設(shè)計之前，設(shè)計人員必須詳細(xì)了解系統(tǒng)的工藝流程以及要實現(xiàn)的控制要求，必須認(rèn)真同工程技術(shù)人員進(jìn)行交流，充分了解設(shè)備、工藝過程需要實現(xiàn)的動作與應(yīng)具備的功能，掌握設(shè)備中各種執(zhí)行元件的性能與參數(shù)，以便有效地開展設(shè)計工作，如果方便的話最好要深入現(xiàn)場進(jìn)行了解。只有明確了系統(tǒng)的工藝過程及控制要求，才能制定出最優(yōu)的設(shè)計方案。2.控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計應(yīng)根據(jù)控制要求與功能，確定系統(tǒng)的實現(xiàn)措施，由此確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與組成，系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要包括：選擇PLC的型號、規(guī)格、確定I/O模塊的數(shù)量與規(guī)格；選擇特殊功能模塊；選擇人機(jī)界面、伺服驅(qū)動器、變頻器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器裝置等?？傮w方案確定后，設(shè)計者應(yīng)同相關(guān)技術(shù)人員、用戶和供應(yīng)商等，對總方案進(jìn)行評審，以取得項目管理部門、技術(shù)人員和操作者的認(rèn)可。在充分聽取各方面的意見的基礎(chǔ)上，設(shè)計者決定是否對總體設(shè)計方案進(jìn)行修改。當(dāng)方案有重大更改時，在修改方案完成后，還應(yīng)再次進(jìn)行總體方案的評審。3.硬件設(shè)計硬件設(shè)計時在系統(tǒng)總體設(shè)計完成后的技術(shù)設(shè)計，在這一階段，設(shè)計人員需要根據(jù)總體方案完成電氣控制原理圖、電氣柜元件布置圖、電氣柜內(nèi)部接線圖、電氣柜外部接線圖、電氣柜盤面布置圖等基本圖樣的設(shè)計工作。4.軟件設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要是編制PLC用戶程序、特殊功能模塊、控制軟件、確定PLC以及功能模塊的設(shè)定參數(shù)（如需要）等，它可以與系統(tǒng)電器元件安裝柜、操作臺的制作、元器件的購買同步進(jìn)行。軟件設(shè)計應(yīng)根據(jù)所確定的總體方案與已經(jīng)完成的電氣控制原理圖，按照原理圖所確定的I/O地址，編寫實現(xiàn)控制要求與功能的PLC用戶程序，為了方便調(diào)試、維修，通常需要在軟件設(shè)計階段同時編寫出程序說明書和I/O地址表、注釋表等輔助文件。5.現(xiàn)場調(diào)試PLC的現(xiàn)場調(diào)試是檢查、優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計，提高控制系統(tǒng)可靠性的重要步驟。為了防止調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題，確保調(diào)試工作的順利進(jìn)行，現(xiàn)場調(diào)試應(yīng)在完成控制系統(tǒng)的安裝、連接、用戶程序編制后，按照調(diào)試前的檢查，硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、空運行試驗、可靠性試驗、實際運行試驗等規(guī)定的步驟進(jìn)行。6.技術(shù)文件編制在設(shè)備安全、可靠性得到確認(rèn)后，設(shè)計人員可以著手進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)文件的編制工作，如修改電氣原理圖、連接圖、編寫設(shè)備操作、使用說明書、備份PLC用戶程序、記錄設(shè)備的調(diào)整方法、設(shè)定調(diào)試參數(shù)數(shù)值等內(nèi)容。文件的編寫應(yīng)正確、全面，必須保證圖與實物一致，電氣原理圖、用戶程序、設(shè)定參數(shù)必須為調(diào)試完成后的最終版本。4.2PLC的相關(guān)介紹PLC是常用的一種編程控制裝置，PLC可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制來完成對整個電路的控制，但是它又可以將大量的繼電器，接觸器等功能合為一體，從而減少使用空間，但是還能完成操作目的，PLC內(nèi)部完成各種計算任務(wù)，輸出一個輸出量，從而傳遞給需要的機(jī)器，完成操作目標(biāo)，是一種簡單的常用的控制裝置，它的小巧，易維修，改造等功能適合大型企業(yè)的工作環(huán)境，所以在真正的工作環(huán)境中，這種PLC控制裝置得到了大量的運用。PLC大量在工業(yè)中使用，比如數(shù)控機(jī)床往往都是內(nèi)部帶有PLC，其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易于維修性是工業(yè)使用PLC的主要原因。PLC內(nèi)部處理程序代替的是傳統(tǒng)的繼電器的作用，直接給予輸出量一個結(jié)果，從而達(dá)到傳統(tǒng)繼電器控制面板的需求，PLC的基本單元結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1PLC基本單元結(jié)構(gòu)框圖4.3PLC的基本原理PLC的工作原理分為三個部分，主要是首先進(jìn)行內(nèi)部處理，在進(jìn)行通信處理，同時還循環(huán)執(zhí)行輸入處理、程序處理和輸出處理。內(nèi)部處理：內(nèi)部處理階段，主要是對PLC的內(nèi)部CPU硬件的檢測，如果CPU出現(xiàn)問題，那么就會停止執(zhí)行程序所編程的程序，如果一切正常，那么監(jiān)控定時器復(fù)位。通信服務(wù)：通信服務(wù)，就是PLC與外部裝置相連，主要是對變頻器和觸摸屏的通信等。輸入處理，程序處理，輸出處理：這三個處理都是PLC存儲器內(nèi)部的處理，主要是對內(nèi)部程序的語法錯誤和合理性進(jìn)行判斷，然后進(jìn)行循環(huán)處理從而實現(xiàn)用戶要求的程序結(jié)果。4.4PLC改造車床的意義傳統(tǒng)繼電器控制的電路容易因為設(shè)備老化或者電路老化造成機(jī)床無法使用時或者部分功能無法使用，而且維修麻煩，耗時耗力。然而PLC控制可以省去大量的空間，減少維修難度。普通機(jī)床的工作過程是機(jī)械供給，容易因為個人的操作產(chǎn)生不必要的誤差，機(jī)械調(diào)速會因為齒輪的老化和咬合問題產(chǎn)生偏差，然而PLC控制的電路直接給予電機(jī)控制，減少中間部分產(chǎn)生的誤差，可以大大加大物件加工的精確度。4.5PLC基本單元組成及結(jié)構(gòu)CPU,是PLC的核心，主要作用是故障診斷，檢查用戶程序，接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行用戶程序并輸出運算結(jié)果。存儲器，可以分為系統(tǒng)程序存儲器，用戶程序存儲器和工作數(shù)據(jù)存儲器。輸出/輸入單元，是PLC與外部設(shè)備傳送狀態(tài)信號的接口部分，PLC的輸入和輸出設(shè)有指示燈，可以更好的調(diào)節(jié)程序。PLC的內(nèi)部程序是一種計算器和判斷器的結(jié)合，首先根據(jù)程序?qū)懙呐袛噙M(jìn)行循環(huán)，然后進(jìn)入CPU進(jìn)行判斷，執(zhí)行程序輸出的運算結(jié)果，然后在進(jìn)行存儲，通過I/O口或者信號口對外部進(jìn)行輸出，展現(xiàn)出想要的成果和結(jié)果從而達(dá)到控制輸出裝備，例如機(jī)床，空調(diào)等用品的作用。其內(nèi)部相當(dāng)于多個繼電器的組合，而又省去了傳統(tǒng)繼電器的占地空間，而又判斷準(zhǔn)確，是工業(yè)常用的一種電氣設(shè)備，如圖4-2所示。圖4-2PLC實物圖4.6PLC設(shè)計流程和步驟4.控制對象是6140機(jī)床，但是機(jī)床的變速功能需要通過變頻器來實現(xiàn)，所以直接和PLC相連的是變頻器，所以應(yīng)該根據(jù)變頻器的控制要求來設(shè)計電路。4.6根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)機(jī)床需要，需要啟動（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)），停止，變速（低速、中速、高速）六個輸入量來控制機(jī)床，輸出量就是變頻器STF，變頻器STR、RL、RM、RH，這五個輸出量。變頻器的RL、RM、RH是變頻器內(nèi)部自帶的設(shè)定參數(shù)，根據(jù)題目要求我們可以改變其中的內(nèi)部參量，從而達(dá)到不同速度的設(shè)計需求，這些端口對應(yīng)的號碼可以通過查閱相關(guān)的變頻器參數(shù)書得到，這本使用手冊是使用變頻器的重要組成部分之一，確定參數(shù)才能保證變頻器的正確使用。4.X001：正轉(zhuǎn)啟動；X002：反轉(zhuǎn)啟動；X003：急停；X004：低速狀態(tài)；X005:中速狀態(tài)；X006：高速狀態(tài)；Y001：變頻器STF；Y002：變頻器STR；Y003：RL（低速）；Y004：RM（中速）；Y005：RH（高速）。接線圖如圖4-3所示。圖4-3PLC接線圖4.7改造設(shè)計的方案4.7工作原理是改變電機(jī)的工作頻率來實現(xiàn)電機(jī)速度大小的變化。這次使用的變頻器是FR-A740型號，根據(jù)說明書來對其進(jìn)行了解，從而可以進(jìn)行控制電機(jī)完成工作。變頻器是一種改編頻率的機(jī)械裝置，其變頻原理一般分為兩種，其中一種是電流變頻，還有一種是電壓變頻。電流變頻是通過分流從不同的電阻流過，然后產(chǎn)生不同的電壓，從而達(dá)到變頻的目的；另一種電壓變頻是通過分壓，然后實現(xiàn)變頻。變頻器的主要工作原理是先調(diào)壓，然后調(diào)節(jié)頻率，然后穩(wěn)壓，從而達(dá)到真正的變頻，然后連接到電機(jī)中去，從而達(dá)到改變電機(jī)運轉(zhuǎn)速度的目的。變頻器在實際生活不僅是用來對電機(jī)調(diào)速，在其他領(lǐng)域還有很廣泛的運用，變頻作為一個簡單的電氣元件，可以進(jìn)行調(diào)速，變頻，調(diào)壓等多種功能，這種功能代替機(jī)械的多數(shù)變速箱和很多變壓器等功能，但是其體積小，而又使用方便，變頻精確度高的特點受到廣大廠家的喜愛，所以變頻器在生活生產(chǎn)中得到了廣泛的推廣運用，特別是機(jī)床中，運用更多，更廣泛，如圖4-4所示。圖4-4變頻器4.779為運行模式選擇（0、1、2、3、4、6、7）選擇PR.79=3設(shè)置為多速段組合模式，4為多段速設(shè)定（高速）初始為50HZ，5為多段速設(shè)定（中速）初始為30HZ，6為多段速設(shè)定（低速）初始為10HZ，我們需要的速度分別為高速為1500r/min，中速為1000r/min，低速為500r/min。電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的公式：n=60f/p上式中N為電機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；60為每分鐘（秒）；F為電源頻率（HZ）；P為電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。根據(jù)上述公式計算（機(jī)床電機(jī)極對數(shù)為2）設(shè)置高速為50HZ，中速為33HZ，低速為17HZ。4.使用調(diào)速裝置由手柄旋轉(zhuǎn)九個位置控制電阻來進(jìn)行調(diào)速，采用電阻分壓式給定方法，各檔電阻值的大小對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速，這種方法比較與PLC與變頻器組合的方法缺少中間裝置，不易于修理但是可以直接達(dá)到加工要求，連接方法也比較簡單，分段調(diào)速頻率給定圖如圖4-5所示。圖4-5分段調(diào)速頻率給定4.7外部電源接通后，PLC接通啟動，然后根據(jù)作業(yè)需要選擇正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)按鈕，啟動主電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)啟動的時候，初始使用低速轉(zhuǎn)速，這時候根據(jù)作業(yè)需要，選擇中速，高速按鈕，實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的工作要求，當(dāng)工作完成后，點擊停止按鈕，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)三種速度隨意轉(zhuǎn)換切換，也可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切換。4.7觸摸屏、變頻器調(diào)速控制電機(jī)的梯形圖，如圖4-6所示。圖4-6PLC梯形圖PLC輸出分配：Y000對應(yīng)STF;Y001對應(yīng)STR。觸摸屏軟元件分配：正轉(zhuǎn)啟動為M100；反轉(zhuǎn)啟動為M101；停止位M102;頻率設(shè)定為SD。觸摸屏的連接程序是通過軟件和PLC程序進(jìn)行連接，連接如圖4-7所示。圖4-7觸摸屏、變頻器調(diào)速控制接線圖程序運行后以額定頻率進(jìn)行運轉(zhuǎn)，當(dāng)點擊觸摸屏的正反轉(zhuǎn)任意一個按鈕時候，改變狀態(tài)，按停止后，電機(jī)停止運行，在頻率設(shè)定處可以調(diào)節(jié)頻率，可以改變電機(jī)運行的頻率，也就是轉(zhuǎn)速改變，從而滿足加工的需求需要，如圖4-8所示。圖4-8觸摸屏界面4.76140機(jī)床是由3臺電動機(jī)控制的機(jī)床，其中一臺為冷卻泵，也就是水泵，這個不需要正反轉(zhuǎn)，只要運行就可以，但是快速移位電機(jī)依靠齒輪的變向來實現(xiàn)4個方向的移動，主軸的正反轉(zhuǎn)也是依靠變速箱內(nèi)的齒輪來完成變向。利用RS485PLC通信來控制三臺電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，增加一個快速移位的電機(jī)，水泵電機(jī)直接連接開關(guān)即可。通過PLC的外線連接按鈕，控制主軸的正反轉(zhuǎn)，快速移動的前進(jìn)和后退，快速移動的給進(jìn)和退出，實現(xiàn)多功能的變速，通過PLC改變頻率來實現(xiàn)，故需要三臺變頻器來控制三臺電機(jī)的移動速度。使用三菱PLC進(jìn)行編輯，對地址進(jìn)行分配：啟動：主軸正轉(zhuǎn)啟動：X001;主軸反轉(zhuǎn)啟動：X002；快速移動機(jī)（1號）正轉(zhuǎn)啟動:X004；快速移動機(jī)（1號）反轉(zhuǎn)啟動：X005；快速移動機(jī)（2號）正轉(zhuǎn)啟動：X010；快速移動機(jī)（2號）反轉(zhuǎn)啟動：X011。停止：主軸停止：X003;快速移動機(jī)（1號）停止：X006；快速移動（2號）停止：X012。調(diào)速：主軸電機(jī)加速：X020，減速：X021;快速移動機(jī)（1號）：加速：X022，減速：X023;快速移動機(jī)（2號）：加速:X024,減速：X025。LDX000ORX004ORX010MOVK2D0LDX002ORX011MOVK4D0LDX003ORX006ORX012MOVK0D0LDM8002MOVH9FD8120MOVH5D200MOVH5D300LD>K1X000K0ASCIH0D201K2LD>K1X004K0ASCIH1D201K2LD>K1X010K0ASCIH2D201K2LDM8002ASCIHOFD203K2ASCIHOEDD303K2FMOVK4000D50K3LDM8000ASCID0D205K2CCDD201D10K6ASCID10D207K2LD>K3X000K0ANIM1SETM0LDM0RSD200K9D500K0SETM8122LDX020ORX021MOVD50D100ASCIH0D301K2LDX022ORX021MOVD50D100ASCIH0D301K2LDX022ORX023MOVD51D100ASCIH1D301K2LDX024ORX025MOVD52D100ASCIH2D301K2LDM8000ASCID100D305K4CCDD301D20K8ASCID20D309K2LD>K2X020K0ANIM0SETM1LDM1RSD300K11D500K0SETM1LDIM8122RSTM0RSTM1LDPX020ADDD50K500D50LDPX021SUBD50K500D50LDPX022ADDD51K500D51LDPX023SUBD51K500D51LDPX024ADDD52K500D52LDPX025SUBD52K500D52LD>D50K1500MOVK1500D50LD>D51K15000MOVK1500D51LD>D52K15000MOVK1500D52LD<D50K1500MOVK500D50LD<D51K15000MOVK500D51LD<D52K15000MOVK500D52END4.7如果使用通信直接由PLC控制變頻器的話，調(diào)速時候需要多次按壓按鈕達(dá)到加減速，但是按鈕操作容易產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致速度不明確，這樣，最好的方法的就是通過觸摸屏來對PLC進(jìn)行控制，數(shù)字電流控制是最準(zhǔn)確的控制，這樣就能很好的控制速度變化，而不產(chǎn)生不必要的誤差。這種通信是現(xiàn)在常用的一種通信方式，也是PLC連接外部觸摸屏和變頻器的常用方法之一，通過觸摸屏給出的電流信息，傳輸給PLC內(nèi)部，相當(dāng)于給予一個脈沖信號，也就是一個開關(guān)變量的設(shè)計，這樣就能給予PLC內(nèi)部一個輸入變量，從而達(dá)到改變PLC輸出變量的結(jié)果，這樣就能改變機(jī)床的運行頻率，也就是改變電機(jī)的運行速度。觸摸屏的控制接線圖和控制畫面如圖4-9和4-10所示。圖4-9RS485觸摸屏控制接線圖圖4-10RS485觸摸屏控制畫面正轉(zhuǎn)按鈕分別對應(yīng)程序的X0,X4,X10。反轉(zhuǎn)按鈕分別對應(yīng)程序的X1,X5，X11。停止按鈕分別對應(yīng)程序的X2，X6，X12。加速按鈕分別對應(yīng)程序的X20，X22，X24。減速分別對應(yīng)程序的X21，X23，X25。4.7PLC的通信分為二種。其中是并行通信，指的是PLC內(nèi)部自己的通信，常用于內(nèi)部處理事物，直接輸出結(jié)果信號給予外界，是指自身CPU與智能模板CPU直接的聯(lián)系；另一種通信是串行通信，指的是PLC通過通信線，通過雙口RAM實現(xiàn)通信。PLC通信是一種常見的輸出變化，通常和變頻器、觸摸屏等原件相連接，從而達(dá)到控制目標(biāo)元件的目的，從而完成控制要求，這樣通信的過程安全，簡單，節(jié)省了大量的空間和元件，其中在傳輸過程中還有一個叫奇偶效驗的驗證過程，是傳輸?shù)亩M(jìn)制碼的反向驗證過程，二進(jìn)制以“0,1”進(jìn)行傳輸，奇偶是指其中1的個數(shù)，傳出多少個1和接受多少個1進(jìn)行對比，當(dāng)出現(xiàn)錯誤時候，會警報，顯示傳輸錯誤。4.7.9PLC通信的控制的應(yīng)用PLC控制的優(yōu)越性是通過電流控制控制來對輸出變量進(jìn)行控制，主要應(yīng)用于對大型操作機(jī)器的使用。這種使用往往在配電箱內(nèi)，配電箱內(nèi)部安裝PLC，通信線和需要控制的變頻器等原件，外部安裝觸摸屏或者按鈕，對內(nèi)部的PLC進(jìn)行控制，然后配電箱通過電線對大型機(jī)械進(jìn)行直接控制。配電箱控制是現(xiàn)在工業(yè)中常用的一種控制手段，機(jī)床的應(yīng)用也可以使用配電箱，小型配電箱直接連接機(jī)床，直接觸摸屏控制不僅可以減少操作誤差，也方便操作。總結(jié)通過這一次的畢業(yè)設(shè)計，讓我收獲很大，在復(fù)習(xí)書本知識的同時，也親自動手完成的6140機(jī)床的維修工作，使其可以正常運行。這樣不僅鍛煉了我的思考能力，也鍛煉了我的動手能力，更增加了團(tuán)隊合作能力，在畢業(yè)之前，對所學(xué)知識又一次的復(fù)習(xí)和回顧。在軟件運用上有了很大的提供，繪圖軟件更加熟練的使用，對PLC更一步的了解，使我受益匪淺，獲得了很大的收獲。同時，這一次維修也為學(xué)校節(jié)約了數(shù)萬元的維修費用。這次的維修工作的購買材料是一大困難，6140作為專業(yè)車床，其內(nèi)部的一些材料作為專用材料，在普通的五金店中很難購買，我們在網(wǎng)上和圖書館查閱了大量的資料后確定材料型號，然后去好幾個市場購買，但是其中一些材料無法買到，最后從網(wǎng)上購買才湊齊材料進(jìn)行維修。6140車床是在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛運用的一種車床?，F(xiàn)在車床一半采用傳統(tǒng)的繼電器控制來實現(xiàn)車床的電氣功能，變速和正反轉(zhuǎn)等功能通過機(jī)械部分進(jìn)行實現(xiàn)，這樣的技術(shù)落后，可靠性低，因為齒輪長久使用造成的誤差不可避免，嚴(yán)重影響到了加工的精確性。然而通過可編程控制器改造，可以實現(xiàn)一種數(shù)字化的操作，可靠性大大的提高了。因此PLC改造是一種可行的也是一種必然的改造趨勢。參考文獻(xiàn)[1]方承遠(yuǎn)，張建國.工廠電氣控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[2]史國生.控制與可編程控制器技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[3]譚維瑜.電機(jī)與電氣控制.湖南:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[4]秦春斌，張繼偉.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.[5]郁漢琪.機(jī)床電氣及可編程序控制器實驗、課程設(shè)計指導(dǎo)書.上海:高等教育出版社，2001.[6]李紅平.工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2013.[7]張運剛，宋小春，郭武強(qiáng).圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表.北京:人民郵電出版社，2006.[8]江志鋒.編程控制器原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2008.[9]丁煒.編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用.杭州:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[10]鄧松.可編程控制器綜合應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工程出版社，2013.[11]梁耀光、余文杰.現(xiàn)代電工新技術(shù)教程.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.[12]王延才.變頻器技術(shù)及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2007.[13]ValenzuelaMA,LorenzRD.Electroniclineshaftingcontrolforpapermachinedrives.IEEETransactionsonIndustryApplications.2001[14]RenSheng-le.DevelopmentofPLC-basedTensionControlSystem.ChineseJournalofAeronautics20(2007)266-271.[15]Heyongyi.AControlSystemofMaterialHandlinginFMS.Journalofshanghaiuniversity.Vol.1.No.1.1997.致謝此畢業(yè)設(shè)計在田老師的指導(dǎo)下完成了，我在此衷心的感謝田老師在我的畢業(yè)設(shè)計過程中對我的指導(dǎo)和教誨。田老師是一位令人尊重的智者，不僅知識淵博，而且可以很好的指導(dǎo)學(xué)生，極大的提高了學(xué)生的動手能力和自信心。在設(shè)計開始時候，我對其還是一知半解，田老師帶我們到希青有限公司現(xiàn)場對車床做出了評估，對各個元件進(jìn)行分析，從而使我更加了解了我的畢業(yè)設(shè)計，通過田老師的循循善誘，完成了對車床的維修，并對車床進(jìn)行新的設(shè)計改造，在此也感謝希青有限公司和實驗室提供的幫助和支持。同時感謝我的同組同學(xué)，他對我的幫助也很重要，在和他的討論下，可以很好的完成田老師布置的任務(wù)，在此表達(dá)我對他的敬意。在畢業(yè)設(shè)計完成的過程中，我感受到了理論知識和實際操作結(jié)合的重要性，再次在此向四年中在學(xué)習(xí)和生活中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們致謝，在他們幫助下我才能完成這次畢業(yè)設(shè)計，我將會在以后的生活中繼續(xù)努力。基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單