畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的電動鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于PLC的電動鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　鏜床是機(jī)械加工中使用比較普遍的設(shè)備，主要用于加工精確的孔和孔間距離要求較為精確的零件，屬于精密機(jī)床。目前，中小型企業(yè)使用的是傳統(tǒng)繼電-接觸控制的臥式鏜床。由于繼電接觸控制的電路復(fù)雜，動作速度慢，可靠性差，故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)，使得這些企業(yè)的生產(chǎn)

2、效率低下、效益差。針對這種情況，采用PLC對臥式鏜床進(jìn)行改造。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的機(jī)床電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機(jī)組成。主電動機(jī)為雙速電動機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)拖動機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。并用MCGS軟件進(jìn)行模擬仿真，MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。在本次設(shè)計(jì)中用MCGS軟件通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)

3、的采集處理，以動畫顯示對T68鏜床的工作過程進(jìn)行監(jiān)控。</p><p><b>　　PLC改造后的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 改造 T68鏜床 MCGS軟件</p><p>　　Design of boring based on PLC</p><p><b>　　Abstract&l

4、t;/b></p><p>　　Boring is used in the mechanical processing equipment, Mainly used for machining precision of the distance between the hole hole and more exact requirements of parts, Belong to precision ma

5、chine tools. At present, the use of small and medium-sized enterprises are traditional relay - contact control horizontal boring. Due to the complexity of the control circuit relay contact, slow, poor reliability, fault

6、diagnosis and eliminate disadvantages such as difficult, which makes the enterprise product</p><p>　　Key words: T68 boring MCGS software PLC transformation</p><p><b>　　目 錄 &l

7、t;/b></p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p>　　2 T68型臥式鏜床控制原理2</p><p>　　2.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式2</p><p>　　2.1.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2.1.2 T68型

8、臥式鏜床的運(yùn)動形式3</p><p>　　2.2 T68型臥式鏜床電器控制3</p><p>　　2.2.1 T68型臥式鏜床原有電器控制3</p><p>　　2.2.2 T68型臥式鏜床電器控制的改造3</p><p>　　2.3 T68型臥式鏜床主要元件的選擇4</p><p>　　2.3.1 電動機(jī)的

9、選擇4</p><p>　　2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇5</p><p>　　3 PLC對T68臥式鏜床的改造過程8</p><p>　　3.1 PLC的概述8</p><p>　　3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)8</p><p>　　3.1.2 PLC的語言9</p><p&

10、gt;　　3.1.3可編程控制器的選型10</p><p>　　3.2 改造過程11</p><p>　　3.2.1整體設(shè)計(jì)簡介11</p><p>　　3.2.2 利用西門子S7-200PLC對T68鏜床的改造11</p><p>　　4 MCGS組態(tài)軟件概述26</p><p>　　4.1 MCGS組態(tài)軟

11、件簡介26</p><p>　　4.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成26</p><p>　　4.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)26</p><p>　　4.2.2 MCGS組態(tài)軟件的組成26</p><p>　　4.3 MCGS6.2通用版28</p><p>　　4.4 MCGS對T68鏜床的監(jiān)控28

12、</p><p>　　4.4.1 T68臥式鏜床工程簡介28</p><p>　　4.4.2 T68臥式鏜床工程的建立29</p><p><b>　　結(jié)論35</b></p><p><b>　　謝 辭36</b></p><p><b>　　參考文

13、獻(xiàn)37</b></p><p>　　附錄一 T68臥式鏜床梯形圖38</p><p><b>　　外文資料42</b></p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　臥式鏜床具有萬能特點(diǎn)，主要用于孔的精加工，可以進(jìn)行鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔及加工端平面等。傳統(tǒng)繼

14、電-接觸器控制的臥式鏜床，在控制線路上的一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。而PLC以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價格低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[2]。因此，選用PLC對T68臥式鏜床進(jìn)行改造不僅在工藝控制要求的情況下大大提高了生產(chǎn)效率，同時還克服了手動操作所帶來的一些人為的干擾因素，取得了

15、良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　本設(shè)計(jì)方案采用西門子S7-200系列PLC對T68鏜床進(jìn)行改造，通過機(jī)械部分的系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)，T68鏜床用2臺電動機(jī)，主軸電機(jī)M1拖動主軸的旋轉(zhuǎn)和工作進(jìn)給，M2電動機(jī)實(shí)現(xiàn)工作臺的快移。M1電動機(jī)是雙速電動機(jī)，低速用△接法，高速是YY接法，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都有齒輪變速，停車時采用反接制動、主軸和進(jìn)給的齒輪變速采用斷續(xù)自動低速沖動。同時根據(jù)T68鏜床的控制要求和特點(diǎn)，確定PLC的輸

16、入、輸出分配，設(shè)計(jì)出梯形圖并進(jìn)行調(diào)試，采用MCGS軟件進(jìn)行監(jiān)控。若選擇了合適的PLC控制器，分配好I/O端子口，用梯形圖來實(shí)現(xiàn)主電動機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的點(diǎn)動控制、主軸停車迅速、準(zhǔn)確；主軸變速時有低速和斷續(xù)變速設(shè)置；有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)；故障的自檢測和自診斷功能。并用MCGS軟件對其工程進(jìn)行監(jiān)控，故可實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性，更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2 T68型臥

17、式鏜床控制原理</p><p>　　2.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式</p><p>　　2.1.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　T68臥式鏜床的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，主要由床身、前立柱、鏜床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺等部分組成。</p><p>　　圖2-1 T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖</p&

18、gt;<p>　　1-床身 2-鏜頭架 3-前立柱 4-平旋盤</p><p>　　5-鏜軸 6-工作臺 7-后立柱</p><p>　　8-尾座 9-上溜板 10-下溜板 11-刀具溜板</p><p>　　床身是一個整體的鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜床架，鏜床架可沿導(dǎo)軌垂直移動。鏜床架上裝

19、有主軸、主軸變速箱、進(jìn)給變速箱與操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削刀具固定在鏜軸前端的錐形孔里，或裝在平旋盤的刀具溜板上。在鏜削加工時，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動。平行盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在其上的溜板作徑向進(jìn)給運(yùn)動。鏜軸和平行盤軸徑由各自的傳動鏈傳動，因此可以獨(dú)自旋轉(zhuǎn)，也可以不同轉(zhuǎn)速同時旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　在床身的另一端裝有后立柱，后立柱可沿床身導(dǎo)軌在鏜軸軸線方向調(diào)整位置。在后立柱導(dǎo)軌上安裝有尾座，用來支撐鏜軸的末端

20、，尾座與鏜頭架同時升降，保證兩者的軸心在同一水平線上。</p><p>　　安裝工件的工作臺安放在床身中部的導(dǎo)軌上，它由下溜板、上溜板與可轉(zhuǎn)動的工作臺組成。下溜板可沿床身導(dǎo)軌作縱向運(yùn)動，上溜板可沿下溜板的導(dǎo)軌作橫向運(yùn)動，工作臺相對于上溜板可作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　2.1.2 T68型臥式鏜床的運(yùn)動形式</p><p>　　主運(yùn)動：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。&

21、lt;/p><p>　　進(jìn)給運(yùn)動：鏜軸的軸向進(jìn)給，平旋盤刀具溜板的徑向進(jìn)給，鏜頭架的垂直進(jìn)給，工作臺的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給。</p><p>　　輔助運(yùn)動：工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動，尾座的垂直移動及各部分的快速移動等。</p><p>　　T68型臥式鏜床運(yùn)動對電氣控制電路的要求：</p><p>　　(1)主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動由一臺雙速電動機(jī)拖

22、動，高低速可選擇；</p><p>　　(2)主電機(jī)用低速時，可直接啟動；但用高速時，則由控制線路先起動到低速，延時后再自動轉(zhuǎn)換到高速，以減少起動電流；</p><p>　　(3)主電動機(jī)要求正反轉(zhuǎn)以及點(diǎn)動控制；</p><p>　　(4)主電動機(jī)應(yīng)設(shè)有快速準(zhǔn)確的停車環(huán)節(jié)；</p><p>　　(5)主軸變速應(yīng)有變速沖動環(huán)節(jié)；</p&g

23、t;<p>　　(6)快速移動電動機(jī)采用正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制方式；</p><p>　　(7)進(jìn)給運(yùn)動和工作臺不平移動兩者只能取一，必須要有互鎖。</p><p>　　2.2 T68型臥式鏜床電器控制</p><p>　　2.2.1 T68型臥式鏜床原有電器控制</p><p>　　T68臥式鏜床原有電器控制電路為繼電器控割方式，其觸

24、點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修任務(wù)繁重的問題。目前，部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用傳統(tǒng)的繼電器控制機(jī)床，這些機(jī)床經(jīng)歷了比較長的歷史，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動生產(chǎn)線的需要，但由于它的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)的，技術(shù)上比較落后，特別是其觸點(diǎn)的可靠性問題，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。</p><p>　　2.2.2 T68型臥式鏜床電器控制的改造</p><p>

25、;　　對T68鏜床的電氣控制線路進(jìn)行了分析與研究后，T68鏜床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等功能外；T68鏜床的電氣控制系統(tǒng)，還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)；給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)?，F(xiàn)利用可編程序控制器(PLC) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價格低廉等特點(diǎn)，對T68鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在實(shí)際生產(chǎn)線上有著明顯的效

26、率，這也使整個生產(chǎn)系統(tǒng)帶來推動的力量。PLC對T68鏜床控制改造的設(shè)計(jì)梯形圖，提高了T68鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而PLC對T68鏜床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性，更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.3 T68型臥式鏜床主要元件的選擇</p><p>　　2.3.1 電動機(jī)的選擇</p

27、><p>　　T68臥式鏜床的運(yùn)動情況比較復(fù)雜，控制電路中使用了較多的行程開關(guān)。它們都安裝在床身的相應(yīng)位置上。主電路有兩臺電動機(jī)。由于主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給量都有較大的調(diào)速范圍，主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動由一臺電動機(jī)拖動，為簡化傳到機(jī)構(gòu)所以本次設(shè)計(jì)中所選用的是雙速籠型異步電動機(jī)。功率為5.5/7.5KW，轉(zhuǎn)速為1460/2880r/min。主電動機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān)SQ控制。</p><p&

28、gt;　　其工作原理圖如圖2-2所示，用按鈕和接觸器控制雙速電動機(jī)：先合上電源開關(guān)按下低速起動按鈕a，接觸器1線圈通電，聯(lián)鎖觸頭斷開，自鎖觸頭閉合，接觸器1主觸頭閉合，電動機(jī)定子線圈三角形聯(lián)結(jié)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。如需換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，可按下高速起動按鈕b，接觸器1線圈斷電，主觸頭斷開、自鎖觸頭斷開，聯(lián)鎖觸頭閉合，同時接觸器2和3線圈獲電主觸頭閉合，使電動機(jī)定子線圈接成雙星形并聯(lián)，電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)是2和3兩個接觸器控制，把它們的常開輔助觸

29、頭串聯(lián)起來作為自鎖，只有當(dāng)兩個接觸器都閉合時，才允許工作。</p><p>　　由此分析可知其運(yùn)行方式是非常安全的，可以滿足T68鏜床所要求的高低速切換動作，并且使其傳動機(jī)構(gòu)得到了簡化。</p><p>　　圖2-2 雙速籠型異步電動機(jī)工作原理圖</p><p>　　2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇</p><p>　　T68臥式鏜床電

30、氣控制電路所用電器元件一覽表如表2-1所示：</p><p>　　表2-1 電器元件一覽表</p><p>　　1 控制按鈕和開關(guān)的選型</p><p>　　按鈕是短時切換小電流控制電路的開關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)構(gòu)形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動按鈕用綠色。可根據(jù)同時控制的路數(shù)

31、，通或斷選擇觸頭對數(shù)及種類，確定所需型號的按鈕。</p><p><b>　　2 接觸器的選型</b></p><p>　　接觸器是用來接通和切斷電動機(jī)或其它負(fù)載主電路的一種控制電器。接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，能根據(jù)故障檢測元件所給出的動作信號，迅速可靠的切斷電源，并有低壓釋放功能。用于電機(jī)的控制及保護(hù)。根據(jù)國標(biāo)

32、選擇KM1-KM7為CJ20-16。</p><p><b>　　3 熱繼電器的選擇</b></p><p>　　熱繼電器是用于電動機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。</p><p><b>　　(1)類型選擇：</b></p><p>　　一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三

33、相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。</p><p>　　(2)熱繼電器額定電流選擇：</p><p>　　熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。</p><p>　　(3)熱元件額定電流的選擇和整定：</p>&

34、lt;p>　　熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動機(jī)額定電流。當(dāng)電動機(jī)啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過5S時，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機(jī)的額定電流；當(dāng)電動機(jī)的啟動時間較長、拖動沖擊性負(fù)載或不允許停車時，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機(jī)額定電流的1.1-1.15倍。熱繼電器選擇JR-60/3型。</p><p>　　4 速度繼電器的選擇</p><p>　　速度繼電器又稱反接制動繼電

35、器。它的主要結(jié)構(gòu)是由轉(zhuǎn)子、定子及觸點(diǎn)三部分組成。</p><p>　　速度繼電器主要用于三相異步電動機(jī)反接制動的控制電路中，它的任務(wù)是當(dāng)三相電源的相序改變以后，產(chǎn)生與實(shí)際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動力矩。因此，使電動機(jī)在制動狀態(tài)下迅速降低速度。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時立即發(fā)出信號，切斷電源使之停車（否則電動機(jī)開始反方向起動）。</p><p>　　由于繼電器工作時是與電動機(jī)同軸的，不

36、論電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，電器的兩個常開觸點(diǎn)，就有一個閉合，準(zhǔn)備實(shí)行電動機(jī)的制動。一旦開始制動時，由控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖觸點(diǎn)和速度繼電器的備用的閉合觸點(diǎn)，形成一個電動機(jī)相序反接（俗稱倒相）電路，使電動機(jī)在反接制動下停車。而當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時，速度繼電器的制動常開觸點(diǎn)分?jǐn)?，從而切斷電源，使電動機(jī)制動狀態(tài)結(jié)束。</p><p>　　常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型兩種。其中，JY1型可在700～3600r/min范圍內(nèi)

37、可靠地工作；JFZO－1型使用于300～1000r/min；JFZO-2型適用于1000～3600r/min。他們具有兩個常開觸點(diǎn)、兩個常閉觸點(diǎn)，觸電額定電壓為380V，額定電流為2A。一般速度繼電器的轉(zhuǎn)軸在130r/min左右即能動作，在100r/min時觸頭即能恢復(fù)到正常位置?？梢酝ㄟ^螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)來改變速度繼電器動作的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)控制電路的要求。</p><p><b>　　5 熔斷器的選擇</

38、b></p><p>　　熔斷器是一種過電流保護(hù)電器。熔斷器主要由熔體和熔管兩個部分及外加填料等組成。使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，起到保護(hù)的作用。 </p><p>　　熔體額定電流的選擇 </p><p>　　由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過載能力，允許在一定條件

39、下較長時間運(yùn)行；而當(dāng)負(fù)載超過允許值時，就要求保護(hù)熔體在一定時間內(nèi)熔斷。還有一些設(shè)備起動電流很大，但起動時間很短，所以要求這些設(shè)備的保護(hù)特性要適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的需要，要求熔斷器在電機(jī)起動時不熔斷，在短路電流作用下和超過允許過負(fù)荷電流時，能可靠熔斷，起到保護(hù)作用。熔體額定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長期過負(fù)荷時不能及時熔斷；選擇過小，可能在正常負(fù)載電流作用下就會熔斷，影響正常運(yùn)行，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流。 &l

40、t;/p><p>　　(1)照明電路　熔體額定電流≥被保護(hù)電路上所有照明電器工作電流之和。 </p><p><b>　　(2)電動機(jī)： </b></p><p>　　1)單臺直接起動電動機(jī)　熔體額定電流＝(1.5～2.5)×電動機(jī)額定電流。 </p><p>　　2)多臺直接起動電動機(jī)　總保護(hù)熔體額定電流＝(1.

41、5～2.5)×各臺電動機(jī)電流之和。 </p><p>　　3 PLC對T68臥式鏜床的改造</p><p>　　3.1 PLC的概述</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Contro

42、ller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)

43、現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡單、靈活性好等特點(diǎn)。 </p><p>　　3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1 中央處理單元(CPU)</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與計(jì)算機(jī)相同，PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖3

44、-1所示： </p><p>　　圖3-1 PLC硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取

45、用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。</p><p><b>　　2 存儲器</b></p><p>　　PLC常用的存儲器類型有：RAM、EPROM、EEPROM，由于RAM是一種讀

46、/寫存儲器(隨機(jī)存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。所以本次設(shè)計(jì)選用此種存儲器類型。</p><p>　　PLC存儲空間的分配</p><p>　　雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：</p><p>　　(1)系統(tǒng)程序存儲區(qū)</p><p>　　(2)系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（

47、包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）</p><p>　　(3)用戶程序存儲區(qū)</p><p>　　系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC的性能。</p><p>　　系統(tǒng)RAM存儲區(qū)：系統(tǒng)R

48、AM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。</p><p>　　3.1.2 PLC的語言</p><p>　　不同的商家的PLC有不同的編程語言，但就某個商家而言，PLC的編程語言有順序功能圖、梯形圖、語句表、功能塊圖。本次設(shè)計(jì)所用的是西門子PLC的編程語言，因梯形圖與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點(diǎn)很容易被熟悉繼

49、電器控制的電氣人員所掌握，所以本次設(shè)計(jì)選用的編程語言是梯形圖。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中所用的S7-200系列的PLC使用的編程工具是STEP7－MICRO/WIN 編程軟件。STEP7－MICRO/WIN 編程軟件是強(qiáng)大的工控編程組態(tài)軟件，在Windows平臺上運(yùn)行的SIMATIC S7-200軟件簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù) ，可以快速進(jìn)入，節(jié)省編程時間，具有擴(kuò)展功能 ，基于標(biāo)準(zhǔn)的Window

50、s軟件(類似于Winword, Outlook等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件。STEP 7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。編程軟件STEP7--Micro/WIN的主界面如圖3-2所示：</p><p><b>　　基本功能</b></p><p>　　(1)STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運(yùn)行的SIMAT

51、IC S7-200 PLC編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)； </p><p>　　(2)適用于所有SIMATIC S7-200 PLC機(jī)型軟件編程； </p><p>　　(3)支持IL、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間隨時切換；</p><p>　　(4)STEP 7-Micro/WIN提供軟件工具幫助您調(diào)試和測試您的程序。這些特征包括：

52、監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。</p><p>　　圖3-1 編程軟件STEP7--Micro/WIN主界面</p><p>　　3.1.3可編程控制器的選型</p><p>　　在西門子S7-200系列PLC中，又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等之分，由于T68臥式鏜床電氣控制

53、部分涉及較多的輸入/輸出端口，并且其控制邏輯非常復(fù)雜，出于對其端口以及程序容量的考慮，所以在本次設(shè)計(jì)中選擇了CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。</p><p>　　S7-200系列PLC系統(tǒng)由基本單元（主機(jī)）、I/O擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成。S7-200 PLC基本單元（主機(jī)）的結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)中使用的是S7-200系列CPU226小型 PLC。</p><p>　

54、　小型PLC系統(tǒng)由（主機(jī)箱）、I/O擴(kuò)展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。CPU226主機(jī)箱體外部設(shè)有RS-485通信接口，用以連接編程器（手持式或PC機(jī)）、文本、圖形編輯器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備；還設(shè)有工作方式開關(guān)，模擬電位器，I/O擴(kuò)展接口，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲卡。I/O接線端子排及發(fā)光指示燈等。</p><p><b>　　1 基本單元I/O</b></p>

55、<p>　　CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連成7個擴(kuò)展模塊。13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。</p><p>　　CPU226主機(jī)共有I0.0~I0.7、I1.0~I1.7、I2.0~I2.7 24個輸入點(diǎn)和Q0.0~0.7、Q1.0~Q1.7 14個輸出點(diǎn)。</p><p>　　2 基本單元I/O及擴(kuò)展</p><p>　　CP

56、U226PLC主機(jī)的輸入點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，可擴(kuò)展的模塊數(shù)為7。</p><p><b>　　3 高速反應(yīng)性</b></p><p>　　CPU226有6個高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（I0.0~I0.5），最快的響應(yīng)速度為30KHZ。用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號。</p><p>　　CPU226有2個高速脈沖輸出端（Q0.0、Q

57、0.1）,輸出脈沖頻率可達(dá)20KHZ。用于PT0(高速脈沖束)和PWM(寬度可變脈沖輸出)高速脈沖輸出。</p><p>　　3.2 PLC對T68鏜床的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1整體設(shè)計(jì)簡介</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中原鏜床的工藝加工方法不變， 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法，電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱

58、繼電瑞、接觸器），作用與原電氣線路相同，主軸和進(jìn)給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變，改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本機(jī)床的電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機(jī)組成。因?yàn)楣β瘦^小，所以均采用接觸器直接起動控制線路。M1是主電動機(jī)，由主軸電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)接觸器KM1與主軸電動機(jī)M1反轉(zhuǎn)接觸器KM2控制其正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動的起動與停止。交流接觸器KM3用來短路限流電

59、阻R。M1的過載保護(hù)電器是FR。M2是主軸箱和工作臺的快速移動電動機(jī)，功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為1460r/min。因?yàn)榭焖僖苿邮嵌虝r間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。</p><p>　　3.2.2 利用西門子S7-200PLC對T68鏜床的改造</p><p><b>　　1 鏜床主電路分析</b></p><p>　　主電動機(jī)為雙速電動機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)

60、拖動機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動，功率為5. 5/7. 5KW，轉(zhuǎn)速為1460/2880r/min。主電路中有兩臺電動機(jī)，M1為主軸與進(jìn)給電動機(jī)，繞組接法為△ / YY。M2為快速移動電動機(jī)。 </p><p>　　電動機(jī)M1由5個接觸器控制，KM1和 KM2控制M1的正反轉(zhuǎn)，KM3控制M1的低速運(yùn)轉(zhuǎn)，在點(diǎn)動、制動以及變速中的脈動慢轉(zhuǎn)時，在定子電路中均串入限流電阻R，以減少啟動和制動電流。KM4、KM5 控制 M1的高

61、低速運(yùn)轉(zhuǎn)。FR 對M1進(jìn)行過載保護(hù)。 </p><p>　　主電動機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān)SQ控制。在常態(tài)下，SQ斷開低速；當(dāng)SQ被壓下時，接通高速。接觸器KM4、KM5用來改變主電動機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng)KM4的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1460r/min。當(dāng)KM4的主觸點(diǎn)斷開，KM5的主觸點(diǎn)閉合時，繞組接成雙星形，主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為2880r/min。</p>

62、<p>　　T68鏜床的主電路如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 T68鏜床的主電路</p><p><b>　　2 I/O分配表</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)一共用了18個輸入，9個輸出；使用了五個輸入按鈕，分別為停止按鈕；電動機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)啟動按鈕；電動機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕；用了十三個開關(guān)量，分

63、別為高低速轉(zhuǎn)換行程開關(guān)；主軸變速、嚙合開關(guān)；進(jìn)給變速、嚙合開關(guān)；工作臺或主軸箱機(jī)動進(jìn)給開關(guān)；工作臺或平旋盤機(jī)動進(jìn)給開關(guān)；主軸或平旋盤機(jī)動進(jìn)給開關(guān)；M2快速正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；主軸過載動作；速度繼電器正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；照明開關(guān)。使用了九個輸出量分別為：主軸電動機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)接觸器；主軸定子短接電阻接觸器；主軸電動機(jī)M1高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器；快速移動電動機(jī)M2正、反轉(zhuǎn)接觸器；運(yùn)行監(jiān)控指示燈；照明指示燈。</p><p>　　I/

64、O分配表如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 I/O分配表</p><p><b>　　3 外部接線圖</b></p><p>　　如圖3-3所示為T68臥式鏜床的外部接線圖，圖中輸入量與相應(yīng)的按鈕和開關(guān)進(jìn)行鏈接，其中，SQ為高低速轉(zhuǎn)換開關(guān)，SQ1、SQ2為主軸開關(guān)，SQ3、SQ4為進(jìn)給開關(guān)。用此開關(guān)對其進(jìn)行一個變速的設(shè)置。SQ5、

65、SQ6在此設(shè)置中起到一個保護(hù)的作用，這兩個開關(guān)一旦同時動作此工作臺將停止工作。其輸出量與相應(yīng)的接觸器進(jìn)行鏈接。</p><p>　　圖3-3 外部接線圖</p><p><b>　　4 電氣控制的過程</b></p><p>　　(1)主電動機(jī)轉(zhuǎn)動控制</p><p>　　1)主電動機(jī)的正向點(diǎn)動控制</p>

66、<p>　　按下正向點(diǎn)動按鈕SB3，輸入繼電器I0.3得電，輸出繼電器Q0.0得電，同時輸出繼電器Q0.3也得電，交流接觸器KM1、KM4通電吸合，其主觸點(diǎn)閉合，接通電源。這時，因?yàn)榻佑|器KM5無電，所以主電動機(jī)定子繞組接成三角形。又因?yàn)榻涣鹘佑|器KM3無電，以限流電阻R串接入主電動機(jī)的電源電路中。這樣，主電動機(jī)定子繞組接成三角形，經(jīng)限流電阻R接通三相電源，主電動機(jī)起動正向旋轉(zhuǎn)。松開正向點(diǎn)動按鈕SB3，輸入繼電器I0.3斷電

67、，輸出繼電器Q0.0斷電，同時輸出繼電器Q0.3也斷電，接觸器KM1和KM4斷電釋放，他們的主觸點(diǎn)斷開，切除電源，主電動機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　其主電動機(jī)的正向點(diǎn)動梯形圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4主電動機(jī)的正向點(diǎn)動</p><p>　　2)主電動機(jī)的反轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制</p><p>　　控制線路及其控制原理均和正向點(diǎn)動相

68、似，只要把點(diǎn)動按鈕SB3換成SB4，輸入繼電器I0.3換成I0.4，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，交流接觸器KM1換成KM2即可。</p><p>　　其主電動機(jī)的反向點(diǎn)動梯形圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 主電動機(jī)的反向點(diǎn)動</p><p>　　3)主電動機(jī)正向低速轉(zhuǎn)動控制</p><p>　　主電動機(jī)低速轉(zhuǎn)動時，限位開

69、關(guān)SQ的動合觸點(diǎn)I0.5處于斷開位置，I1.0和I1.1處于閉合位置。按下主電動機(jī)正向起動按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內(nèi)部繼電器M0.1得電并自鎖，輸出繼電器Q0.2得電，Q0.2與M0.1的得電，又使輸出繼電器Q0.0得電，Q0.0的得電，又使輸出繼電器Q0.3得電。輸出繼電器Q0.2、Q0.1、Q0.3的相繼得電，使接觸器KM3、KM1和KM4得電。KM3的主觸點(diǎn)閉合，將限流電阻R短路。KM1的主觸點(diǎn)閉合，引入三相電源。KM

70、4的主觸點(diǎn)閉合，接通主電動機(jī)M1的三相電源。因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動交流接觸器KM5無電，所以主電動機(jī)定子繞組接成三角形，在全電壓(不經(jīng)限流電阻R)下起動正向低速旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　其主電動機(jī)的正向低速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 主電動機(jī)的正向低速轉(zhuǎn)動</p><p>　　4)主電動機(jī)反向低速轉(zhuǎn)動控制</p><p>

71、;　　控制線路及其控制原理均和正向低速轉(zhuǎn)動時相似，只要把正向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB1換成反向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內(nèi)部繼電器M0.1換成M0.2，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，接觸器KM1換成KM2即可。</p><p>　　其主電動機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 主電動機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動</p><p>

72、;　　5)主電動機(jī)正向高速轉(zhuǎn)動控制</p><p>　　需要主電動機(jī)高速轉(zhuǎn)動時，通過變速機(jī)構(gòu)的機(jī)械動作，將行程開關(guān)SQ的動合觸點(diǎn)閉合。輸入繼電器I0.5得電，為時間繼電器T37的得電作準(zhǔn)備。按下正向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內(nèi)部繼電器M0.1得電并自鎖。輸出繼電器Q0.2、Q0.0、Q0.3得電，交流接觸器KM3、KM1、KM4先后得電吸合，主電動機(jī)定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉(zhuǎn)動，Q0

73、.2得電的同時，時間繼電器T37得電。經(jīng)過3秒左右的延時，時間繼電器T37延時斷開的動斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器Q0.3斷電，低速轉(zhuǎn)動接觸器KM4斷電釋放。同時，時間繼電器T37延時閉合的動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.4得電，高速轉(zhuǎn)動接觸器KM5通電吸合，將主電動機(jī)定子繞組接成雙星形并重新接通三相電源，使主電動機(jī)從低速正向轉(zhuǎn)動變?yōu)楦咚僬蜣D(zhuǎn)動。</p><p>　　其主電動機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖3-8所示：<

74、;/p><p>　　圖3-8 主電動機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動</p><p>　　6)主電動機(jī)反向高速轉(zhuǎn)動控制</p><p>　　控制線路及其控制原理均和正向高速轉(zhuǎn)動相似，只要把正向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB1換成反向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內(nèi)部繼電器M0.1換成</p><p>　　M0.2，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，接觸器K

75、M1換成KM2即可。</p><p>　　其主電動機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 主電動機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動</p><p>　　7)M1正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖</p><p>　　用PLC來完成對M1的正反轉(zhuǎn)控制，需要PLC內(nèi)部繼電器M1.0、M1.1作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器，為了可靠地保證正反轉(zhuǎn)的切換，要用

76、定時器T37和T38來完成0.5s的轉(zhuǎn)換延時，如圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10 M1正反轉(zhuǎn)控制</p><p>　　(2)主電動機(jī)的反接制動控制</p><p>　　反接制動由停止按鈕SB1和速度繼電器KS控制。速度繼電器分為正轉(zhuǎn)KS1和反轉(zhuǎn)KS2兩種,在電動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時,KS1(正轉(zhuǎn)時)和KS2(反轉(zhuǎn)時)的動合觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速降到速度繼電器

77、的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器的動合觸點(diǎn)斷開。</p><p>　　1)主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時的反接制動控制線路</p><p>　　主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時，正向速度繼電器KS1的動合觸點(diǎn)閉合。需要停車時，按下停止按鈕SB6，輸入繼電器I0.0動斷觸點(diǎn)斷開。如果原來為低速轉(zhuǎn)動，交流接觸器KM1、KM3、KM4斷電釋放；如果原來為高速轉(zhuǎn)動，則交流接觸器KM1、KM3、KM5斷電釋放，限流電阻R接入電動機(jī)電

78、路。雖然電動機(jī)已和電源斷開，但由于慣性作用，主電動機(jī)仍以較高的速度正向轉(zhuǎn)動。速度繼電器KS1觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)。在按下KS1時，輸入繼電器I1.7其動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.1得電，交流接觸器KM2的線圈通電吸合。同時，輸出繼電器Q0.4得電，接觸器KM4的線圈吸合。接觸器KM2和KM4的主觸點(diǎn)閉合，經(jīng)限流電阻R接通主電動機(jī)的三相電源,主電動機(jī)進(jìn)行反接制動，轉(zhuǎn)速立即下降。當(dāng)主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器KS1的動

79、合觸點(diǎn)斷開，輸入繼電器I2.0斷電，輸出繼電器Q0.1、Q0.4斷電,接觸器KM2和KM4的線圈先后斷電釋放，它們的主觸點(diǎn)斷開，切除主電動機(jī)的電源，主電動機(jī)停轉(zhuǎn)，反接制動結(jié)束。</p><p>　　其主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時的反接制動梯形圖如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-11 主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時的反接制動</p><p>　　2)主電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動時的反接制動

80、控制</p><p>　　控制線路及其控制原理均和正向轉(zhuǎn)動時的反接制動相似，只要將正向轉(zhuǎn)動速度繼電器KS1換成反向轉(zhuǎn)動速度繼電器KS2，輸入繼電器I1.7換成I2.0，輸出繼電</p><p>　　器Q0.1換成Q0.0，將交流接觸器KM2換成KM1即可。</p><p>　　其主電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動時的反接制動梯形圖如圖3-12所示：</p><p&

81、gt;　　圖3-12主電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動時的反接制動</p><p>　　(3)主軸變速或進(jìn)給變速時主電動機(jī)的緩轉(zhuǎn)控制</p><p>　　T68臥式鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速可在停車時進(jìn)行也可在運(yùn)行中進(jìn)行。變速時將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)到變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出變速手柄時，相應(yīng)的變速行程開關(guān)不受壓；推回變速手柄時，相應(yīng)的變速行程開關(guān)壓下，SQ1、SQ2為主軸變速用行程開關(guān)，SQ3、

82、SQ4為進(jìn)給變速用行程開關(guān)。</p><p>　　1)停車變速 由SQ1~SQ4、KT、KM1、KM2好KM4組成主軸和進(jìn)給變速時的低速脈動控制，以便齒輪順利嚙合。</p><p>　　下面以主軸變速為例加以說明。因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動沒有進(jìn)行變速，進(jìn)給變速手柄推回，進(jìn)給變速開關(guān)SQ3、SQ4均為受壓狀態(tài)，觸頭I1.0斷開，I1.1斷開。主軸變速時，拉開主軸變速手柄，主軸變速行程開關(guān)I0.6、I0.

83、7不受壓，此時觸頭I0.6，I0.7由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使KM1通電并自鎖，同時也使KM4通電吸合，則M1串入電阻R低速正向起動。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到140r/min左右時，KS-1常閉觸頭斷開，KS-1常開觸頭閉合，使KM1線圈斷電釋放，而KM2通電吸合，且KM4仍通電吸合。于是，M1進(jìn)行反接制動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min時，速度繼電器KS釋放，觸頭復(fù)原KS-1常閉觸頭由斷開變?yōu)榻油?，KS-1常開觸頭由接通變?yōu)閿嚅_，使KM2斷電釋放

84、，KM1通電吸合，KM4仍通電吸合，M1又正向低速起動。</p><p>　　由上述分析可知：當(dāng)主軸變速手柄拉出時，M1正向低速起動，而后又制動為緩慢脈動轉(zhuǎn)動，以利齒輪嚙合。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位時，主軸變速開關(guān)SQ1、SQ2壓下，使SQ1、SQ2常閉觸頭斷開，SQ1常開觸頭閉合，則低速脈動轉(zhuǎn)動停止。進(jìn)給變速時的低速脈動轉(zhuǎn)動與主軸變速時相類同，但此時起作用的是進(jìn)給變速開關(guān)SQ3和SQ4。</p

85、><p>　　其主軸變速梯形圖如圖3-13所示：</p><p>　　圖3-13 主電動變速</p><p>　　2)運(yùn)動中變速控制 主軸或進(jìn)給變速可以在停車狀態(tài)下進(jìn)行，也可以在運(yùn)行中進(jìn)行變速。下面以M1電動機(jī)正向高速運(yùn)行中的主軸變速為例，說明運(yùn)行中的變速的控制過程。</p><p>　　M1電動機(jī)在KA1、KM3、KT、KM1和KM5控制下高速

86、運(yùn)行。此時要進(jìn)行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開關(guān)SQ1、SQ2不再受壓，此時SQ1觸頭由接通變?yōu)閿嚅_。SQ1、SQ2觸頭由斷開變?yōu)榻油ǎ瑒tKM3、KT線圈斷電釋放，KM1斷電釋放，KM2通電吸合，KM5斷電釋放，KM6通電吸合。于是M1定子繞組按三角形接法，串入限流電阻R進(jìn)行正向低速反接制動，使M1轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器KS釋放轉(zhuǎn)速時，又由KS控制M1進(jìn)行正向低速脈動轉(zhuǎn)動，以利齒輪嚙合。待推回主軸變速手柄時，SQ

87、1、SQ2行程開關(guān)壓下，SQ1常開觸頭由斷開變?yōu)榻油顟B(tài)。此時KM3、KT、KM1、KM4通電吸合，M1先正向低速（三角形接法）起動，后在時間繼電器KT控制下，自動轉(zhuǎn)為新的轉(zhuǎn)速下的高速運(yùn)行。</p><p>　　由上可知，所謂運(yùn)行中變速是指機(jī)床拖動系統(tǒng)在運(yùn)行中，可拉出變速手柄進(jìn)行變速，而機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可使電動機(jī)接入電氣制動，制動后又控制電動機(jī)低速脈動旋轉(zhuǎn)，以利齒輪嚙合。待變速完成后，推回變速手柄又能自動起動運(yùn)轉(zhuǎn)

88、。</p><p>　　(4)主軸箱、工作臺的快速移動控制</p><p>　　機(jī)床各部件的快速移動由快速手柄進(jìn)行操縱，由快速移動電動機(jī)M2拖動。將快速手柄扳到正向快速移動位置時，壓動限位開關(guān)SQ7，輸入繼電器I1.4得電，輸出繼電器Q0.5得電，使交流接觸器KM6通電吸合。KM6的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動電動機(jī)的電源，快速移動電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動，拖動主軸箱或工作臺做正向快速移動。將快速手柄扳

89、到反向快速移動位置時，壓動限位開關(guān)SQ8,輸入繼電器I1.5得電，輸出繼電器Q0.6得電，使接觸器KM7通電吸合。KM7的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動電動機(jī)的電源，快速移動電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，拖動主軸箱或工作臺做反向快速移動。將快速手柄扳到“停止”位置時，限位開關(guān)SQ7和SQ8均恢復(fù)原來位置，快速移動停止。</p><p>　　其主軸箱、工作臺的快速移動控制梯形圖如圖3-14所示：</p><p>

90、;　　圖3-14 主軸箱、工作臺的快速移動控制</p><p>　　4 MCGS組態(tài)軟件概述</p><p>　　4.1 MCGS組態(tài)軟件簡介</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面，MCGS工控組態(tài)軟件將提供強(qiáng)有力的

91、軟件幫助。 </p><p>　　MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。 </p><p>　　MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)

92、時和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 </p><p>　　MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，所以現(xiàn)在MCGS已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械

93、制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 </p><p>　　4.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　4.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) </p><p>　　MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則

94、按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。</p><p>　　MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。</p><p>　　4.2.2 MCGS組態(tài)軟件的組成 </p><p>　　MCGS組態(tài)軟件由五大部分組成，MCGS組態(tài)軟

95、件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 </p><p><b>　　1 主控窗口</b></p><p>　　主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程

96、菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 </p><p><b>　　2 設(shè)備窗口</b></p><p>　　設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中所連接和驅(qū)動的外部

97、設(shè)備是PLC。</p><p>　　其設(shè)備窗口的設(shè)置如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 設(shè)備窗口界面</p><p><b>　　3 用戶窗口</b></p><p>　　本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中所建立的用戶窗口如圖4-2所示：</

98、p><p>　　圖4-2 用戶窗口建立界面</p><p><b>　　4 實(shí)時數(shù)據(jù)庫</b></p><p>　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。 </p><p><

99、b>　　5 運(yùn)行策略</b></p><p>　　本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 </p><p>　　4.3 MCGS6.2通用版</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所使用的是MCGS6.2通用版，MCGS6.2通用版是北京昆侖通態(tài)

100、數(shù)十位軟件開發(fā)精英，歷時整整一年時間，辛勤耕耘的結(jié)晶，MCGS6.2通用版無論在界面的友好性、內(nèi)部功能的強(qiáng)大性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、用戶的使用性以及設(shè)計(jì)理念上都有一個質(zhì)的飛躍，是國內(nèi)組態(tài)軟件行業(yè)劃時代的產(chǎn)品，必將帶領(lǐng)國內(nèi)的組態(tài)軟件上一個新的臺階。</p><p><b>　　1 性能</b></p><p><b>　　(1)功能作用</b><

101、/p><p>　　通用版組態(tài)軟件主要應(yīng)用于實(shí)時性要求不高的監(jiān)測系統(tǒng)中，它的主要作用是用來做監(jiān)測和數(shù)據(jù)后臺處理；</p><p><b>　　(2)運(yùn)行環(huán)境</b></p><p>　　運(yùn)行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)；</p><p><b>　　(3)體系結(jié)構(gòu)&l

102、t;/b></p><p>　　組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境是在一個系統(tǒng)中。</p><p><b>　　2 功能特點(diǎn) </b></p><p>　　(1)全中文可視化組態(tài)軟件，簡潔、大方，使用方便靈活 ；</p><p>　　(2)完善的中文在線幫助系統(tǒng)和多媒體教程 ；</p><p>　　(3)真

103、正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，運(yùn)行于Win95/98/NT/2000平臺； </p><p>　　(4)提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面 ；</p><p>　　(5)支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等700多種國內(nèi)外眾多常用設(shè)備 。</p><p>　　4.4 MCGS對T68鏜床的監(jiān)控</p>&l

104、t;p>　　4.4.1 T68臥式鏜床工程簡介</p><p>　　MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程

105、” 。 </p><p>　　MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 </p><p>　　在MCGS組態(tài)環(huán)境中生成的文件稱為工程文件，后綴為.mcg，存放于MCGS目錄的WORK子目錄中。本次設(shè)計(jì)通過開關(guān)輸入量和輸出量的組態(tài)過程，介紹如何應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件完成一個

106、工程。本設(shè)計(jì)中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、模擬設(shè)備的連接等多項(xiàng)組態(tài)操作。</p><p>　　4.4.2 T68臥式鏜床工程的建立 </p><p><b>　　1工程效果圖 </b></p><p>　　通過對象元件庫管理 ，單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱,工具箱中的 圖標(biāo) 用于從

107、對象元件庫中讀取存盤的圖形對象； 圖標(biāo) 用于把當(dāng)前用戶窗口中選中的圖形對象存入對象元件庫中。或者，右擊選擇插入元件即可彈出“對象元件庫管理”，如圖4-3所示，從“對象元件庫管理”中的“開關(guān)”中選取中意的開關(guān)量；“按鈕”中選取適合的按鈕與PLC外部接線圖的輸入量相對應(yīng)。而后，從“對象元件庫管理”中的“指示燈”中選出合適的與輸出量相對應(yīng)。</p><p>　　圖4-3 對象元件庫管理界面</p><

108、;p>　　工程組態(tài)好后，臥式鏜床演示圖如圖4-4所示： </p><p><b>　　2 工程剖析 </b></p><p>　　工程的框架結(jié)構(gòu) 工程定義的名稱為“T68鏜床.mcg”工程文件，由三大窗口組成?？偣步⒘艘粋€用戶窗口，實(shí)時數(shù)據(jù)庫，設(shè)備窗口的鏈接，構(gòu)成了工程的基本骨架。動畫圖形的制作 T68鏜床窗口是工程首先顯示的圖形窗口（啟動窗口），是一幅模擬系

109、統(tǒng)工作流程并實(shí)施監(jiān)控操作的動畫窗口。包括： 主軸電機(jī)開關(guān)量的動作，工作狀態(tài)的顯示；快速電機(jī)開關(guān)量的動作，工作狀態(tài)的顯示。</p><p>　　圖4-4 臥式鏜床演示圖</p><p><b>　　3 實(shí)時數(shù)據(jù)庫</b></p><p>　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫用以完成工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理，它將MCGS工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。</p&

110、gt;<p>　　在實(shí)時數(shù)據(jù)庫里對其各個變量進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程如下：</p><p>　　首先，單擊實(shí)時數(shù)據(jù)庫；然后單擊新增對象；對新增的對象進(jìn)行設(shè)置，單擊此對象，顯示出數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置對話框如圖4-5所示。最后對其屬性進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　下面以設(shè)置M1正轉(zhuǎn)按鈕為例進(jìn)行設(shè)置說明，在彈出的數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置對話框中將對象名稱改為M1正轉(zhuǎn)按鈕，將對象類型改為開關(guān)量，然后單擊