PLC對C650臥式車床電氣控制線路的改造設計

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摘要 將以上設計好的PLC程序輸入到FX2N—32MR主機后，連接好的輸出分配和主電路，按照以上的步驟進行調試，調試過程全部通過，安全滿足車床的控制要求:C650臥式車床原繼電器電路經三菱FX2N系列PLC改造后，雖然一次性投資較大，但改造后的設備大大降低了運行的故障率，提高了設備運行的穩(wěn)定性和效率，減輕了工人的勞動強度，降低了日常維護的成本，并可避免因誤操作而引起的事故，通過實驗運行結果表明，用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器—接觸器控制能達到很好的效果，節(jié)省大量電器元件，導線與原材料，縮短設計周期，減輕維修工作量，提高加工零件合格率，具有整體技術經濟效益，改造后的設備經實際使用表明效果非常好。 關鍵詞：PLC，車床；改造。 目 錄 第1章 PLC的介紹 1 1.1 PLC的介紹 1 1.2 PLC的特點 2 1.2.1 可靠性高，抗干擾能力強 2 1.2.2 配套齊全，功能完善，適用性強 2 1.2.3 易學易用，深受工程技術人員歡迎 2 1.2.4 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 2 1.2.5 體積小，重量輕，能耗低 2 第2章 控制方案的選擇 3 2.1 為何采用PLC控制 3 2.2 控制繼電器存在的缺點 3 2.3 可編程序控制器的優(yōu)勢、特點及功能 4 2.4 PLC與繼電器控制兩種控制方法的不同之處 5 2.5 PLC(可編程控制器)與MC(微機)控制的區(qū)別 5 第3章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本步驟 6 3.1 系統(tǒng)設計的主要內容 6 3.2 系統(tǒng)設計的基本步驟 6 3.3 計算機輔助設計編程 7 3.4 PLC 軟件系統(tǒng)設計的步驟 8 3.5、編制控制系統(tǒng)的邏輯關系圖 8 3.6 繪制各種電路圖 8 3.7 編制PLC 程序并進行模擬調試 8 3.8 制作控制臺與控制柜 8 第4章 C650臥式車床電氣電路分 10 4.1 主電路分析 10 4.2、控制電路分析 10 4.2.1 主電動機的點動調整控制 10 4.2.2 主電動機的正反轉控制 11 4.2.3 主電動機的反接制動控制 11 4.2.4 刀架的快速移動和冷卻泵控制 11 4.3 輔助電路分析 11 4.3.1 照明電路和控制電源 11 4.3.2 電流表PA保護電路 11 4.4 C650臥式車床電氣控制線路的特點 11 第5章 PLC 選型 13 5.1 確定PLC型號 13 5.2 確定IO口分配 13 5.2.1 C650臥式車床PLC控制輸入輸出點分配表 15 第6章C650臥式車床PLC控制程序 16 6.1 梯形圖 16 6.2 指令表 17 6. 3 程序設計說明. ………………………………………………………….…18 第7章參考文獻 20 總結..................................................21 第1章 PLC的介紹 1.1 PLC的介紹 PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！? 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產廠家?？梢灶A期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。 1.2 PLC的特點 1.2.1 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 1.2.2 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 1.2.3 易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 1.2.4 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。 1.2.5 體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。 第2章 控制方案的選擇 2.1 為何采用PLC控制 可編程序控制器PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。 2.2 控制繼電器存在的缺點 控制繼電器存在的缺點如作條件下進行的,容易損壞.而且繼電器的觸點容易產生電弧,甚至會熔在一起產生誤操作,引絕大多數控制繼電器都是長期磨損和疲勞工起嚴重的后果.再者,對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備,其控制箱將是龐大而笨重的.在全負荷運載的情況下,大的繼電器將產生大量的熱及噪聲,同時也消耗了大量的電能.并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝,如果有簡單的改動,也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試.今天繼電器已應用到家庭及工業(yè)控制的各個領域.他們比以往的產品具有更高的可靠性.但是,這也是隨之帶來的一些問題. 固體繼電器的缺點： （1）導通后的管壓降大，可控哇或雙向控哇的正向降壓，可達1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2之間，一般功率場效應管的導通電阻也較機械觸點的接觸電阻大。 （2）半導體器件關斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流，因此不能實現理想的電隔離。 （3）由于管壓降大，導通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固體繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，其輸出功率與環(huán)境和外殼溫度有關。 （4）電子元、器件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。 （5）通常固體繼電器設計成單刀單擲形式，這樣比較容易實現，多組和多組轉換結構需要用幾個相互連接和適當連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個占地較大空間的復雜裝置。大功率固體繼電器，由于需用散熱片，就進一步增加了所有空間和成本。 （6）通常用于功率控制的固體繼電器是針對負載或設計成交流輸出或設計成直流輸出，而不設計成既和用于交流負載，又可用于支流負載。 2.3 可編程序控制器的優(yōu)勢、特點及功能 可編程控制器以體積小功能強大所著稱,它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能,而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯系,從而實現生產過程的自動控制.特別是現在,由于信息、網絡時代的到來,擴展了PLC的功能,使它具有很強的聯網通訊能力,從而更廣泛地應用于眾多行業(yè). （1）生產過程的監(jiān)控和管理 PLC可以通過通訊接口與顯示終端和打印機等外設相連.顯示器作為人機界面(HMI)是一種內含微處理芯片的智能化設備,它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈,及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排.所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行.PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理,并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示.在顯示畫面上,通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態(tài),如閥門的開與關,電機的啟動與停止,位置開關的狀態(tài)等.PID回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產過程中量的變化,操作人員通過參數設定可進行參數調整,通過數據查詢可查找任一時刻的數據記錄,通過打印可保存相關的生產數據,為今后的生產管理和工藝參數的分析帶來便利. （2）閉環(huán)過程控制 以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節(jié)器來實現開、閉環(huán)控制.而現在完全可以采用PLC控制系統(tǒng),選用模擬量控制模塊,關于時間繼電器的用途,其功能由軟件完成,系統(tǒng)的精度由位數決定,不受元件影響,因而可靠性更高,容易實現復雜的控制和先進的控制方法,可以同時控制多個控制回路和多個控制參數.例如生產過程中的溫度、流量、壓力、速度等. （3）順序控制 順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域.所謂的順序控制,就是按照工藝流程的順序,在控制信號的作用下,使得生產過程的各個執(zhí)行機構自動地按照順序動作.由于它還具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點,所以在實現單機控制、多機群控制、生產流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng).它主要是根據操作按扭、限位開關及其它現場給來的指令信號和傳感器信號,控制機械運動部件進行相應的操作,從而達到了自動化生產線控制.比較典型應用在自動電梯的控制、管道上電磁伐的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序啟動等.例如我分廠的原料混料系統(tǒng)就是利用了PLC的順序控制功能. （4）運動位置控制 PLC可以支持數控機床的控制和管理,在機械加工行業(yè),可編程控制器與計算機數控(CNC)集成在一起,用以完成機床的運動位置控制,它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息,經處理與計算,發(fā)出相應的脈沖給驅動裝置,通過步進電機或伺服電機,使機床按預定的軌道運動,以完成多軸伺服電機的自控.目前以用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削磨削等應用中. 2.4 PLC與繼電器控制兩種控制方法的不同之處 （1）控制方式： 繼電器的控制是采用硬件接線實現的，是利用繼電器機械觸點的串聯或并聯極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。 （2）控制速度 　　繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象。 PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。 （3）延時控制 　　繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調整時間困難。 　　PLC用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，調整時間方便，不受環(huán)境影響。 2.5 PLC(可編程控制器)與MC(微機)控制的區(qū)別 微型計算機是在以往計算機與大規(guī)模集成電路的基礎上發(fā)展起來的，其最大特點是運算速度快，功能強，應用范圍廣，在科學計算，科學管理和工業(yè)控制中都得到廣泛應用。所以說，MC是通用計算機。而PLC是一種為適應工業(yè)控制環(huán)境而設計的專用計算機。但人工業(yè)控制的角度來看，PLC又是一種通用機，只要選配對應的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，而用戶只需改變用戶程序即可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的具體控制要求。而MC就必須根據實際需要考慮抗干擾問題及硬件軟件的設計，以適應設備控制的專門需要。所以說MC是通用的專用機。 基于以上理解，便可以得出MC與PLC具有以下幾點區(qū)別： （1）PLC抗干擾性能為MC高 （2）PLC編程比MC編程簡單 （3）PLC設計調試周期短 （4）PLC的I/0響應速度慢，有較大的滯后現象（MS），而MC的響應速度快（US）。 （5）PLC易于操作，人員培訓時間短；而MC則較難人員培訓時間長； （6）PLC易于維修，MC則較困難 隨著PLC技術的發(fā)展，其功能越來越強；同時MC也逐漸提高和改進兩者之間將相互滲透，使PLC與MC的差距越來越小，但在今后很長一段時間內，兩者將繼續(xù)共存。在一個控制系統(tǒng)中，PLC將集中于功能控制上，而MC將集中于信息處理上。 第3章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本步驟 3.1 系統(tǒng)設計的主要內容 ( l )擬定控制系統(tǒng)設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據； ( 2 )選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構； ( 3 )選定PLC 的型號； ( 4 )編制PLC 的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖； ( 5 )根據系統(tǒng)設計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應的編程語言（常用形圖）進行程序設計； ( 6 )了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系； ( 7 )設計操作臺、電氣柜及非標準電器元件； ( 8 )編寫設計說明書和使川說明書。 根據具體任務，上述內容可適當調整。 3.2 系統(tǒng)設計的基本步驟 可編程控制器應用系統(tǒng)設計與調試的主要步驟： ( l )深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求 ①被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程。 ②控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和連鎖等。對較復雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。 ( 2 )確定I/O 設備 根據被控對象對PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 ( 3 ）選擇合適的PLC 類型 　　根據已確定的用戶I/O 設備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的PLC 類型，包括機型、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 ( 4 )分配I/O 點 分配PLC 的輸入輸出點，編制出輸入/輸出分配表或者幽出輸入/輸出端子的接線圖。接著就可以進行PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現場施工。 ( 5 )設計應用系統(tǒng)梯形圖程序 根據工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。 ( 6 )將程序輸入PLC 當使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC 中去。 ( 7 )進行軟件測試 程序輸入PLC 后，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC 連接到現場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。 ( 8 )應用系統(tǒng)整體調試 　　在PLC 軟硬件設計和控制柜及現場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯機調試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制調試中發(fā)現的問題，要逐一排除，直至調試成功。 ( 9 )編制技術文件 　　系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、PLC 梯形圖。 ( 10 )分配輸入/輸出點 　　一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前，按邏輯關系接好線（如兩個觸點先串聯或并聯），然后再接到輸入點。 ( 11 )確定I/O 通道范圍 不同型號的PLC ，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應根據所選PLC 型號，查閱相應的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關操作手冊。 ( 12 )部輔助繼電器 　　內部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器/計數器時作數據存儲或數據處理用。從功能卜講，內部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及未使用1 : 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內部輔助繼電器使用。根據程序設計的需要，應合理安排PLC 的內部輔助繼電器，在設計說明書中應詳細列出各內部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復使用。參閱有關操作手冊。 ( 13 )分配定時器/計數器 　　PLC 的定時器/計數器數量分別見有關操作手冊。PLC 軟件系統(tǒng)設計方法及步驟，PLC 軟件系統(tǒng)設計的方法。在了解了 PLC 程序結構之后，就要具體地編制程序了。編制PLC 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖解法編程，圖解法是靠畫圖進行PLC 程序設計。為此，不少PLC 生產廠家在自己的PLC 中增加了步進順控指令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令方便地編寫控制程序。 3.3 計算機輔助設計編程 計算機輔助設計是通過PLC 編程軟件在計算機上進行程序設計、離線或在線編程、離線仿真和在線調試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機上離線或在線編程、在線調試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機上進行程序的存取、加密以及形成EXE 運行文件。 3.4 PLC 軟件系統(tǒng)設計的步驟 在了解了程序結構和編程方法的基礎上，就要實際地編寫PLC 程序了。編寫PLC 程序和編寫其他計算機程序一樣，都需要經歷如下過程。對系統(tǒng)任務分塊,分塊的目的就是把一個復雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務。這樣就把一個復雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。 3.5 編制控制系統(tǒng)的邏輯關系圖　 從邏輯關系圖上，可以反應出某一邏輯關系的結果是什么，這一結果又引導出哪些動作。這個邏輯關系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準。邏輯關系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應了輸入與輸出的關系。 3.6 繪制各種電路圖 繪制各種電路的口的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設計的地址和名稱聯系起來。這是很關鍵的一步。在繪制PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導到PLC的輸入端，把高壓引入PLC 輸入端，會對PLC 造成比較大的傷害。在繪制PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到PLC 輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用PLC 進行控制方便、靈活。但是在電路的設計上仍然需要謹慎、全面。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關，都要一絲不茍。 3.7 編制PLC 程序并進行模擬調試 在繪制完電路圖之后，就可以著手編制PLC 程序了。當然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改。 3.8 制作控制臺與控制柜　 在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關、按鈕、繼電器等器件的質量，規(guī)格必須滿足要求。設備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。 現場調試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設計場調試就能使用的。只有通過現場調試才能發(fā)現控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現場調試才能發(fā)現控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進行現場調試才能最后實地測試和最后調整控制電路和控制程序，以適應控制系統(tǒng)的要求。 第4章 C650臥式車床電氣電路分 圖4-1 C650臥式車床電氣控制原理圖 4.1 主電路分析 組合開關QS為電源開關。FU1為主電動機M1的短路保護用熔斷器，KR1為其過載保護用熱繼電器。R為限流電阻，在主軸點動時，限制起動電流，在停車反接制動時，又起限制過大的反向制動電流的作用。電流表PA用來監(jiān)視主電動機M1的繞組電流，由于M1功率很大，故PA接入電流互感器TA回路，機床工作時，可調整切削用量，使電流表PA的電流接近主電動機M1額定電流的對應值（經TA后減小了的電流值），以便提高生產效率和充分利用電動機M1的潛力。KM3、KM4為正反轉接觸器，KM5用于短接電阻R接觸器，由它們的主觸點控制主電動M1. 圖中KM1為接通冷卻泵電動M2的接觸器，KR2為M2過載保護用熱繼電器。KM2為接通快速電動機M3的接觸器，由于M3點動短時運轉，故不設置熱繼電器。 4.2 控制電路分析 4.2.1 主電動機的點動調整控制 當按下點動按鈕SB6不松手時，接觸器KM3線圈通電，KM3主觸點閉合，電網電壓必須經限流電阻R通入主電動機M1，從而減少了起運電流。由于中間繼電器KM5未通電，故雖然KM3的輔助常開觸點（7，我們規(guī)定此號表示區(qū)域號，在此為區(qū)域7）已閉合，但不自鎖。因而，當松開SB6后，KM3線圈隨即斷電，主電動機M1停轉。 4.2.2 主電動機的正反轉控制 雖然主電動機M1的額定功率為了30KW，但只是車削時消耗功率較大，而起動時負載很小，因而起動電流并不很大，所以，在非頻繁點動的一般工作時，仍然采用了全壓直接起動。當按下正向起動按鈕SB1時，KM3通電，其主觸點閉合，短接限流電阻R，另有一個常開輔助觸點（14，仍然表示區(qū)域14）閉合，使得K通電，其常開觸點（10）閉合，使得KM5在SB1松開，后也保持通電，進而K也保持通電。另一方面，當SB1尚未松開時，由于K的另一常開觸點（8）已閉合。這樣，當松開SB3后，由于KA的二個常開觸點（8，10）保持閉合，故可形成自鎖通路，從而KM3保持通電。在KM5得電時K得電，通電延時繼電器KT通電，其作用是使電流避免起動電流的沖擊。 圖中SB2（12、13）為反向起動按鈕，反向起動過程同正向時類似。 4.2.3 主電動機的反接制動控制 C650車床采用反接制動方式，用速度繼電器KS（3）進行檢測和控制。 假設原來主電動機M1正轉運行著，則KS的正向常開觸點KS1（10）閉合，而反向常開觸點KS2（9）依然斷開著。當按下反向總停按鈕SB4（7）后，原來通電的KM3、KM5、KT和K就即時斷電，它們的所有觸點均被釋放而復位。然而，當SB4松開后，反轉接觸器，KM4（13）立即通電，電流通路是： 4（回路標號）→SB4常閉觸點（7）→K常閉觸點（10）→KS正向常開觸點KS1（10）→KM3常閉觸點（13）→KM4線圈（13）→KR1常閉觸點（7）→（回路標號） 這樣，主電動機M1就被串電阻反接制動，正向轉速很快降下來，當降到很低時(n<100r/min),KS的正向常開觸點KS1（10）斷開復位，從而切斷了上述電流通路。至此，正向反接制動就結束了。 反向反接制動過程同理。 4.2.4 刀架的快速移動和冷卻泵控制 轉運刀架手柄，限位開關ST（16）被壓動而閉合，使得快速移動接觸器KM2通電，快速移動電動機M3就起動運轉，而當刀架手柄復位時，M3即停轉。 冷卻泵電動機M2的起動、停止按鈕分別為SB3（15）和SB5（15）。 4.3 輔助電路分析 4.3.1 照明電路和控制電源 圖中TC為控制變壓器，二次側有二路，一路為了27V，提供給控制電路；另一路為36V（安電壓），提供給照明電路。置燈開關SA（8）于1位時，SA就閉合，照明燈EL（11）點亮；置SA于0位時，EL就熄滅。 4.3.2 電流表PA保護電路 雖然電流表PA（3）接在電流互感器TA（2）回路里，但主電動機M1起動時對它的沖擊仍然很大。為此，在線路中設置了時間繼電器KT（12）進行保護。當主電動機正向或反向起動以后，KT通電延時時間未到時，PA就被KT延時常閉觸點（3）短路，延時到后，才有電流指示. 4.4 C650臥式車床電氣控制線路的特點 從上述分析中可知，這種車床的電氣線路有以下幾個特點： ⑴ 主軸的正反不是通過機械方式來實現，而是通過電氣方式，即主電動機的正反轉來實現的，從而簡化了機械結構。 ⑵主電動機的抽動采用了電氣反接抽動形式，并用速度繼電器進行控制。 ⑶ 控制回路由于電器元件很多，故通過控制變壓器TC（6）同三相電網進行電隔離，提高了操作和維修時的安全性。 ⑷ 中間繼電器K（12）起著擴展接觸器KM5觸點的作用。 第5章 PLC 選型 5.1 確定PLC型號 表5-1 三菱FX2NPLC部分型號列表 序號 型號 功能說明 1 FX2N-128MR-001 輸入點：64，64 繼電器輸出 2 FX2N-80MR-001 輸入點：40，40 繼電器輸出 3 FX2N-64MR-001 輸入點：32，32 繼電器輸出 4 FX2N-80MR-001 輸入點：24，24 繼電器輸出 5 FX2N-80MR-001 輸入點：16，16 繼電器輸出 6 FX2N-80MR-001 輸入點：8，8 繼電器輸出 7 FX2N-80MR-D 輸入點：40，40繼電器輸出（直流供電） 8 FX2N-64MR-D 輸入點：32，32繼電器輸出（直流供電） 9 FX2N-48MR-D 輸入點：24，24繼電器輸出（直流供電） 10 FX2N-32MR-D 輸入點：16，16繼電器輸出（直流供電） 11 FX2N-128MT-001 輸入點：64，64點晶體管輸出 12 FX2N-80MT-001 輸入點：40，40點晶體管輸出 13 FX2N64MT-001 輸入點：32，32點晶體管輸出 14 FX2N-48MT-001 輸入點：24，24點晶體管輸出 15 FX2N-32MT-001 輸入點：16，16點晶體管輸出 16 FX2N-16MT-001 輸入點：8，8點晶體管輸出 17 FX2N-80MT-D 輸入點：40，40繼電器輸出（直流供電） 18 FX2N-64MT-D 輸入點：32，32繼電器輸出（直流供電） 19 FX2N-48MT-D 輸入點：24，24繼電器輸出（直流供電） 20 FX2N-32MT-D 輸入點：16，16繼電器輸出（直流供電） 21 FX2NC-96MT 輸入點：48，48點晶體管輸出 22 FX2NC-64MT 輸入點：32，32點晶體管輸出 23 FX2NC-32MT 輸入點：16，16點晶體管輸出 24 FX2NC-16MT 輸入點：8，8點晶體管輸出 25 FX2N-48ER 輸入點：24，24繼電器輸出 26 FX2N-48ET 輸入點：24，24點晶體管輸出 27 FX2N-32ER 輸入點：16，16繼電器輸出 28 FX2N-32ET 輸入點：16，16點晶體管輸出 29 FX2N-16EX 輸入點：1 30 FX2N-16EYR 輸入點：16繼電器輸出 31 FX2N-16EYT 輸入點：16點晶體管輸出 在選用PLC型號上，考慮輸入點只需11個，輸出點只需6個，又因為控制程序小，不需要遠程控制也沒有特殊要求，所以選用FX2N-32MR-001，輸入點：16，16 繼電器輸出。 5.2 確定I/O口分配 表5-1 I/O口分配 輸入信號 輸出信號 名稱 代號 輸入點編號 名稱 代號 輸出點編號 M1正轉啟動按鈕 SB1 X000 M1切除電阻R運行接觸器 KM5 Y000 M1反轉啟動按鈕 SB2 X001 M2運行接觸器 KM1 Y001 M2啟動按鈕 SB3 X002 M3運行接觸器 KM2 Y002 總停止按鈕 SB4 X003 M1正轉接觸器 KM3 Y003 M2停止按鈕 SB5 X004 M1反轉接觸器 KM4 Y004 M1點動按鈕 SB6 X005 電流表A短接中間繼電器 K Y005 M3點動位置開關 ST X006 M1過載保護熱繼電器 KR1 X007 M2過載保護熱繼電器 KR2 X010 正轉制動速度繼電器常開觸點 KS1 X011 反轉制動速度繼電器常開觸點 KS2 X012 5.2.1 C650臥式車床PLC控制輸入輸出點分配表 圖5-2 C650臥式車床PLC外部I/O接線圖 第6章C650臥式車床PLC控制程序 6.1 梯形圖 圖6-1 6.2 指令表 表6-1 指令表 步序 指令 步序 指令 步序 指令 0 LD X000 21 OR X003 40 OUT Y001 1 OR X001 22 AND X012 41 LD X006 2 OR M0 23 ORB 42 OUT Y002 3 ANI X003 24 AND X007 43 LD T0 4 AND X007 25 ANI Y004 44 OUT Y005 5 OUT Y000 26 OUT Y003 45 END 6 OUT TO K50 27 LD M0 9 LD Y000 28 AND M2 10 OR M1 29 LD X003 11 ANI X003 30 OR Y004 12 OUT M1 31 AND X011 13 LD X001 32 ORB 14 OR M2 33 AND X007 15 ANI X003 34 ANI Y003 16 OUT M2 35 OUT Y004 17 LD M0 36 LD X002 18 AND M1 37 OR Y001 19 OR X005 38 ANI X005 20 LD X003 39 AND X010 6.3 程序設計說明 ⑴主軸電動機正轉控制。按下主軸電動機正轉啟動按鈕SB1，第1邏輯行中X0閉合，Y0接通并自鎖，T0接通并開始計時；第3邏輯行X0閉合，通用繼電器M1接通。第2邏輯行Y0常閉觸點閉合，通用繼電器M0接通；第5邏輯行M0、M1常開觸點閉合，Y3接通（因X7的常開觸點在PLC通電后即為閉合狀態(tài)）。主軸電動機正向啟動運轉。 當主軸電動機正向旋轉速度達到120r/min時，第6邏輯行X11常開觸點閉合，為主軸電動機正向旋轉反向制動作好準備。 T0計時經過5s后動作，第9邏輯行T0常開觸點閉合，接通Y5，電流表A開始監(jiān)測主軸電動機的電流。 ⑵主軸電動機反轉控制。按下主軸時機正轉啟動按鈕SB2，第1邏輯行中X1閉合，Y0接通并自鎖，T0接通并開始計時；第4邏輯行X1閉合，通用繼電器M2接通。第2邏輯行Y0常閉觸點閉合，通用繼電器M0接通；第6邏輯行M0、M2常開觸點閉合，Y4接通主軸電動機反向啟動運轉。 當主軸電動機反向旋轉速度達到120r/min時，第5邏輯行X12常開觸點閉合，為主軸電動機反向旋轉正向制動作好準備。 T0計時器經過5S后動作，第9邏輯行T0常開觸點閉合，接通Y5，電流表A開始監(jiān)測主軸電動機的電流。 ⑶主軸電動機點動控制。按下主軸電動機點動按鈕SB6，第5邏輯行X5常開觸點閉合，Y3接通，主軸電動機串電阻R啟動運行。 ⑷主軸電動機正向啟動運行反向制動停止控制。當Y0、Y3、T0、Y5閉合，主軸電動機正向運轉時，按下停止按鈕SB4，第1邏輯行X3常閉觸點斷開，Y0、T0失電，第3邏輯行X3常閉觸點斷開，M1失電；而第5邏輯行M1常開觸點復位斷開，Y3失電，主軸電動機停止正轉。同時，第6邏輯行X3常開觸點閉合，Y4接通，給主軸電動機通入反轉電源使之產生一個反轉力矩制動主軸電動機的正向旋轉，主軸電動機的正轉速度迅速下降。當正轉速度下降至100r/min時，速度繼電器KS1觸點斷開，X11常開觸點復位斷開，Y4失電，完成主軸電動機的正向啟動運行反向制動停止過程。 ⑸主軸電動機反向啟動運行正向制動停止控制。當Y0、Y4、T0、Y5閉合，主軸電動機反向運轉時，按下停止按鈕SB4，第1邏輯行X3常閉觸點斷開，Y0、T0失電，第4邏輯行X3常閉觸點斷開，M2失電；而第6邏輯行M2常開觸點復位斷開，Y4失電，主軸電動機停止反轉。同時，第5邏輯行X3常開觸點閉合，Y3接通，給主軸電動機通入正轉電源，使之產生一個正轉力矩制動主軸電動機的反向旋轉，主軸電動機的反轉速度迅速下降。當反轉速度下降至100r/min時，速度繼電器KS2觸點斷開，X12常開觸點復位斷開，Y3失電，完成主軸電動機的反向啟動運轉正向制動停止過程。 ⑹冷卻泵電動機控制。按下冷卻泵電動機的啟動按鈕SB3，第7邏輯行X2常開觸點閉合，Y1接通，冷卻泵電動機啟動運轉。 ⑺快速移動電動機控制。按下位置開關ST，第8邏輯行X6常開觸點閉合，Y2接通，快速移動電動機啟動運行。 ⑻當主軸電動機過載，熱繼電器KR1動作時，第1邏輯行、第5邏輯行、第6邏輯行X7的常開觸點復位斷開，Y0、Y3、Y4失電，主軸電動機停止運行。 第七章 參考文獻 賀哲榮等　《流行PLC實用程序及設計》，西安科技大學出版社　2006　第一版。 鐘肇新等　《可編程控制器原理及應用》，華南理工大學出版社　2008　第四版。 永華等 《現代電氣控制及PLC應用技術》北京航空骯犬大學出版社2003.9 林明星等 《電氣控制及可編程序控制器》機械C業(yè)出版社2004.8 樸泉武等 《機電一體化與系統(tǒng)設計》中國地質大學出版社2001.5 顧戰(zhàn)松等 《可編程控制器原理與應用》國防工業(yè)Lh版社1996 李景學等 《可編程序控制器應用系統(tǒng)設計方法》電子工業(yè)出版社1995 總結 此設計，在“電機拖動”這門課程的基礎上，對電動機的各種起動，制動，調速方法所對應的控制線路進行分析，研究。同時，也對電氣控制，典型機床和重機器控制線路進行了詳細的分析和講解。畢業(yè)設計，讓我們有很多的機會用所學的知識與實際運用一下。在對電氣原理圖，安裝圖等的繪制與分析，對PLC編制與調試等過程中提高了我們的動手能力及解決實際問題的能力。 在這次學習后，我對接觸器控制，PLC程序控制倆者不同之處有了深刻的體會。接觸器控制具有自動控制方法簡單，工作可靠，成本低等特點。大多是用于有觸點控制系統(tǒng)適用于固定動作要求的控制設備，一旦工作中發(fā)生程序變化，錯誤，就需要重新配線，比較麻煩，不適用與較復雜和控制要求經常改變的場合。PLC程序控制是在計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種工業(yè)自動化控制，它編程簡單，動作可靠且動作順序變更容易，一旦工作中發(fā)生程序變化，只要改變程序結構即可，因此被廣泛應用與復雜控制系統(tǒng)。 通過在學校的學習和前幾次的課程設計，以及通過老師的講解和自己的學習，對這方面的知識，使我對電氣控制和可編程控制器PLC有了更深的了解和也添于做這次畢業(yè)設計 的信心，為以后進入社會奠定了良好的基礎。在此非常感謝輔導及教育我的老師？ 第 25 頁 共 29 頁