鏜床控制線路的改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目： 鏜床控制線路的改造設(shè)計(jì) </p><p>　　系（院）：工業(yè)與信息化 專業(yè)：電氣自動化</p><p>　　姓 名：徐 漢 學(xué)號： 1301020125 </p><p><b&g

2、t;　　摘要</b></p><p>　　PLC(可編程序控制器)是以微機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置。它是將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有功能大、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來在工業(yè)自動控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，PLC得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用PLC技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。</p>

3、<p>　　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。而用PLC對它進(jìn)行技術(shù)改造，便能取得很好的效果。鏜床分為臥式鏜床、落地鏜銑床、金剛鏜床和坐標(biāo)鏜床等類型(見彩圖)。</p><p>

4、;　　還可用以進(jìn)行劃線、坐標(biāo)測量和刻度等工作，用于工具車間和中小批量生產(chǎn)中。其他類型的鏜床還有立式轉(zhuǎn)塔鏜銑床、深孔鏜床和汽車、拖拉機(jī)修理用鏜床等。</p><p>　　鏜床傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)存在著復(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)。采用可編程序控制器 對T68鏜床傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在實(shí)際生產(chǎn)線上有著明顯的效率，這也使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來推動

5、的力量。PLC對T68鏜床控制改造的梯形圖設(shè)計(jì),提高了T68鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)在手法上采用模塊化結(jié)構(gòu)，運(yùn)用圖解的方法，意圖為主，以文為輔。本設(shè)計(jì)對梯形圖的每個(gè)梯級和語句表的每個(gè)語句都添加注解說明，解釋和說明該梯級和語句的作用，并且用電路工作過程圖與電器元件和編程元件動作順序表相結(jié)合的方法來說明PLC的控制過程。</p><p>　　關(guān)鍵字：鏜

6、床 ,PLC , 梯形圖, 可編程控制器, 改造</p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p>　　第一章 機(jī)床的用途、主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動3</p><p>　　第二章 電力拖動方式和控制要求6</p>

7、<p>　　第一節(jié) 機(jī)床的電力拖動方式6</p><p>　　第二節(jié) T68型臥式鏜床運(yùn)動對電氣控制電路的要求6</p><p>　　第三節(jié) 控制電路的分析6</p><p>　　第四節(jié) 主電路的分析8</p><p>　　第五節(jié) 聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)的分析9</p><p>　　第三章 鏜

8、床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造10</p><p>　　第一節(jié) PLC技術(shù)背景10</p><p>　　第二節(jié) PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10</p><p>　　第三節(jié) PLC技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢12</p><p>　　第四節(jié) PLC控制與微機(jī)控制的區(qū)別14</p><p>　　第五節(jié) T68臥式機(jī)床PLC改造的目

9、的14</p><p>　　第六節(jié) 總體構(gòu)思14</p><p>　　第七節(jié) 電路改造15</p><p>　　第八節(jié) 調(diào)試過程20</p><p><b>　　總結(jié)25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><

10、;p><b>　　緒論</b></p><p>　　PLC(可編程序控制器)是以微機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置。它是將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有功能大、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來在工業(yè)自動控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，PLC得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用PLC技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的

11、意義。</p><p>　　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。而用PLC對它進(jìn)行技術(shù)改造，便能取得很好的效果。</p><p>　　對T68鏜床的電氣控制線路進(jìn)行了分

12、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)。采用可編程序控制器(PLC)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)線上有著明顯的效率，這也使整個(gè)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T

13、68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><b>　　引 言 </b></p><p>　　鏜床是一種精密加工機(jī)床。它主要用于加工工件上的精密圓柱孔。按用途的不同，鏜床可分為 臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。其中臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復(fù)雜的大型工件，如

14、箱 體零件、機(jī)體等的鏜孔以外，還可以完成鉆、擴(kuò)、鉸孔、車削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻絲，車外圓柱面 </p><p>　　和端面，用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝后，即能完 成大部分表面的加工，有時(shí)甚至可以完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時(shí)具有優(yōu)勢。 </p><p>　　其中T68鏜床的電氣控制是由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，

15、M2 電動機(jī)實(shí)現(xiàn) </p><p>　　工作臺的快移，M1 電動機(jī)是雙速電動機(jī)，低速是△接法，高速是YY接法，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都由齒 輪變速，停車時(shí)采用了反接制動，主軸和進(jìn)給的齒輪變速采用了斷續(xù)自動低速沖動。 </p><p>　　研究這一課題的目的和意義有以下幾點(diǎn)：1）、將所學(xué)的知識得以綜合的應(yīng)用，2）、將所學(xué)的知識與實(shí)踐相結(jié)合，3）、近年來PLC 機(jī)在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控

16、制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。用PLC 控制技術(shù)對鏜床的控制電路實(shí)施改造，則具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義，4）、提高鏜床控制電路的穩(wěn)定性和自動化程度，5）、 </p><p>　　通過PLC 改造后，可以延長鏜床的使用壽命，還可以降低機(jī)床的故障、更加便于控制、方便維修等各種好處。采用PLC 實(shí)現(xiàn)T68 鏜床電氣控制時(shí)，照明、電源指示燈、低壓備用電源插座及控制電源變壓器及

17、相關(guān)電路保持原電路配置連接。繼電一接觸器系統(tǒng)中按鈕、速度繼電器、行程開關(guān)為PLC 的輸入設(shè)備，接觸器線圈及指示燈為PLC 的輸出設(shè)備。為了節(jié)省PLC 的I／O 點(diǎn)數(shù)，SQ1、SQ2 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，SQ3、SQ4 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，SQ3、SQ4 的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)，SQ5、SQ6 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)之后接在PLC 的輸入端。經(jīng)過這樣處理后，僅需要14 個(gè)輸入點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)，又基于三菱的PLC 在市場 上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，

18、因此，我選用三菱型號為FX2N-32MR 的PLC。</p><p><b>　　第一章</b></p><p>　　鏜床主要用于孔的精加工，可分為臥式鏜床、落地鏜床、坐標(biāo)鏜床和金鋼鏜床等。臥式鏜床應(yīng)用較多，它可以進(jìn)行鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔及加工端平面等，使用一些附件后，還可以車削圓柱表面、螺紋，裝上銑刀可以進(jìn)行銑削。鏜床在加工時(shí)，一般是將工件固定在工作臺上，由鏜桿或

19、平旋盤（花盤）上固定的刀具進(jìn)行加工。機(jī)床的基本組成如下：</p><p>　　1) 前立柱：固定地安裝在床身的右端，在它的垂直導(dǎo)軌上裝有可上下移動的主軸箱。</p><p>　　2) 主軸箱：其中裝有主軸部件，主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動變速傳動機(jī)構(gòu)以及操縱機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3) 后立柱：可沿著床身導(dǎo)軌橫向移動，調(diào)整位置，它上面的鏜桿支架可與主軸箱同步垂直移動。如有需

20、要，可將其從床身上卸下。</p><p>　　4) 工作臺：由下溜板，上溜板和回轉(zhuǎn)工作臺三層組成。下溜板可沿床身頂面上的水平導(dǎo)軌作縱向移動，上溜板可沿下溜板頂部的導(dǎo)軌作橫向移動，回轉(zhuǎn)工作臺可以上溜板的環(huán)形導(dǎo)軌上繞垂直軸線轉(zhuǎn)位，能使要件在水平面內(nèi)調(diào)整至一定角度位置，以便在一次安裝中對互相平等或成一角度的孔與平面進(jìn)行加工。</p><p><b>　　5)面板1</b>&

21、lt;/p><p>　　面板上安裝有機(jī)床的所有主令電器及動作指示燈、機(jī)床的所有操作都在這塊面板上進(jìn)行，指示燈可以指示機(jī)床的相應(yīng)動作。</p><p><b>　　6)面板2</b></p><p>　　面板上裝有斷路器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、變壓器等元器件，這些元器件直接安裝在面板表面，可以很直觀的看它們的動作情況。</p>&l

22、t;p><b>　　7)三相異步電動機(jī)</b></p><p>　　主電路中有兩臺電動機(jī)， M1 為主軸與進(jìn)給電動機(jī)，是一臺 4/2 極的雙速電動機(jī)，繞組接法為△ / 丫丫。 M2 為快速移動電動機(jī)。 </p><p>　　電動機(jī) M1 由 5 只接觸器控制， KM1 和 KM2 控制 M1 的正反轉(zhuǎn)， KM3 控制 M1 的低速運(yùn)轉(zhuǎn)， KM4 、 KM5 控制

23、 M1 的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 FR 對 M1 進(jìn)行過載保護(hù)。 </p><p>　　YB 為主軸制動電磁鐵的線圈，由 KM3 和 KM5 的觸點(diǎn)控制。 </p><p>　　M2 由 KM6 、 KM7 控制其正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和快退。因短時(shí)運(yùn)行，不需過載保護(hù)。 </p><p>　　臥式鏜床加工時(shí)運(yùn)動有：</p><p>　　1) 主運(yùn)動：主軸的旋轉(zhuǎn)

24、與平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　2) 進(jìn)給運(yùn)動：主軸在主軸箱中的進(jìn)出進(jìn)給；平旋盤上刀具的徑向進(jìn)給；主軸箱的升降，即垂直進(jìn)給；工作臺的橫向和縱向進(jìn)給。這些進(jìn)給運(yùn)動都可以進(jìn)行手動或機(jī)動。</p><p>　　3) 輔助運(yùn)動：回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動；主軸箱、工作臺等的進(jìn)給運(yùn)動上的快速調(diào)位移動；后立柱的縱向調(diào)位移動；尾座的垂直調(diào)位移動。</p><p>　　T68臥式鏜

25、床的電氣原理圖：</p><p>　　表1.1.1 電氣元件一覽表</p><p>　　第二章 電力拖動方式和控制要求</p><p>　　第一節(jié) 機(jī)床的電力拖動方式</p><p>　　T68臥式鏜由主軸電動機(jī)M1和進(jìn)給電動機(jī)M2拖動。其中主軸電動機(jī)M1為△―YY接法的雙速電動機(jī)，它不但可以正、反轉(zhuǎn)，高、低速啟動運(yùn)

26、轉(zhuǎn)，還可以反接制動及點(diǎn)動控制。進(jìn)給電動機(jī)M2可以正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　第二節(jié) T68型臥式鏜床運(yùn)動對電氣控制電路的要求</p><p>　　1）主軸電動機(jī)選用△―Y電動機(jī)</p><p>　　2）主軸電動機(jī)啟動時(shí)、利用Y型減少啟動電流</p><p>　　3）主軸電動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正，反轉(zhuǎn)主軸電動機(jī)低速電動調(diào)整位置：</p&

27、gt;<p>　　4）主軸電動機(jī)實(shí)現(xiàn)有效的快速制動</p><p>　　5）工作臺的運(yùn)行和停止由工作臺電動機(jī)帶動，包括正，反轉(zhuǎn)和控制回轉(zhuǎn)控制分為自動和手動</p><p>　　6）對T68鏜床電氣控制的實(shí)物了解，熟悉其工作原理。 </p><p>　　7）通過實(shí)物連線畫其相應(yīng)的電氣接線圖。 </p>

28、<p>　　8）通過原理圖對鏜床電氣部分進(jìn)行PLC 的設(shè)計(jì)改造。 </p><p>　　9）對改造后進(jìn)行調(diào)試、改進(jìn)并畫出改造后的PLC接線圖。 </p><p>　　第三節(jié) 控制電路的分析</p><p>　　1、主軸

29、電動機(jī)M1的電路分析</p><p>　　主軸電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)控制。在原理圖中，12區(qū)行程開關(guān)SQ3、SQ4在正常情況下是壓合的。</p><p>　　主軸電動同M1低速控制：將T68臥式鏜床高、低速手柄扳到“低速”擋位置，13區(qū)行程開關(guān)SQ9斷開。</p><p>　　按下主軸電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，中間繼電器KA1通電閉合，繼而接觸器KM3通電閉合；1

30、8區(qū)、19區(qū)中K1和KM3的常開觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM1線圈通電閉合，22區(qū)KM1常開觸點(diǎn)接通接觸器KM4線圈電源，主軸電動機(jī)M1接成△接法低速正轉(zhuǎn)。按下主軸電動 M1的停止按鈕SB1，主軸電動機(jī)M1反接制動停止。</p><p>　　按下主軸電動機(jī)MI的反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，中間繼電器KA2通電閉合，繼而接觸器KM3通電閉合；19區(qū)中K2和KM3的常開觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM2線圈通電閉合，23區(qū)KM2常開觸點(diǎn)接通

31、接觸器KM4線圈電源，主軸電動機(jī)M1接成△接法低速反轉(zhuǎn)。按下主軸電動 M1的停止按鈕SB1，主軸電動機(jī)M1反接制動停止。</p><p>　　主軸電動同M1高速控制：將T68臥式鏜床高、低速手柄扳到“高速”擋位置，13區(qū)行程開關(guān)SQ9壓合。</p><p>　　按下主軸電動 M1正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，中間繼電器KA1通電閉合，繼而接觸器KM3、時(shí)間繼電器KT、接觸器KM1和KM4通電閉合，主

32、軸電動機(jī)M1接成△接法低速正轉(zhuǎn)啟動。經(jīng)過一段時(shí)間，時(shí)間繼電器KT動作，接觸器KM4失電釋放，接觸器KM5通電閉合，主軸電動機(jī)M1接成YY接法高速正轉(zhuǎn)運(yùn)行。</p><p>　　按下主軸電動 M1反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，中間繼電器KA2通電閉合，繼而接觸器KM3、時(shí)間繼電器KT、接觸器KM2和KM4通電閉合，主軸電動機(jī)M1接成△接法低速反轉(zhuǎn)啟動。經(jīng)過一段時(shí)間，時(shí)間繼電器KT動作，接觸器KM4失電釋放，接觸器KM5通電閉

33、合，主軸電動機(jī)M1接成YY接法高速反轉(zhuǎn)運(yùn)行。</p><p>　　主軸電動機(jī)M1制動停止控制。</p><p>　　正轉(zhuǎn)制動控制：當(dāng)主軸電動 M1高、低速正向啟動運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)，21區(qū)速度繼電器KS2正轉(zhuǎn)動作常開觸點(diǎn)閉合，為主軸電動M1的制動作好了準(zhǔn)備。按下主軸電動機(jī)M1停止按鈕SB1，接觸器KM1失電，接觸器KM2及KM4得電閉合，主軸電動 M1串電阻R反轉(zhuǎn)反接制動。

34、當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至100r/min時(shí)，KS2正轉(zhuǎn)動作常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM2、KM4斷電釋放，主軸電動機(jī)M1完成正轉(zhuǎn)反接制動控制。</p><p>　　反轉(zhuǎn)制動控制：當(dāng)主軸電動 M1高、低速反轉(zhuǎn)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)，14區(qū)速度繼電器KS1正轉(zhuǎn)動作常開觸點(diǎn)閉合，為停車反接制動作好了準(zhǔn)備。按下主軸電動機(jī)M1停止按鈕SB1，接觸器KM1失電，接觸器KM2及KM4得電閉合，主軸電動 M1串電阻R反轉(zhuǎn)反接制動

35、。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至100r/min時(shí)，KS2正轉(zhuǎn)動作常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM2、KM4斷電釋放，主軸電動機(jī)M1完成正轉(zhuǎn)反接制動控制。</p><p>　　主軸電動機(jī)M1點(diǎn)動、變速控制：分別按下按鈕SB4或SB5，主軸電動機(jī)M1可正向或點(diǎn)動運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)拉出主軸變速操作盤時(shí)，行程開關(guān)ST3復(fù)位，KM3失電釋放，使得KM1或KM2及KM4或KM5失電釋放，主軸電動機(jī)M1停轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動主

36、軸變速操作盤，調(diào)整轉(zhuǎn)速后，將操作壓回原位。若主軸變速齒輪不能很好嚙合，則將壓上行程開關(guān)SQ6,主軸電動機(jī)M1作短時(shí)沖動，使主軸變速齒輪嚙合良好。</p><p>　　2、電動機(jī)M2的電路分析</p><p>　　機(jī)床工作臺的縱向和橫向進(jìn) ：將快速手柄扳至快速正向移動位置，行程開關(guān)SQ8被壓下，24區(qū)常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM6線圈得電閉合，進(jìn)給電動機(jī)M2啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動各種進(jìn)給正向快速移動：將

37、快速手柄扳至反向位置時(shí)壓下行程開關(guān)SQ7，接觸器KM7線圈得電閉合，進(jìn)給電動機(jī)M2反向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動各種進(jìn)給反向快速移動。、</p><p>　　進(jìn)給變速控制：進(jìn)給變速控制的控制過程與主軸變速控制程基本相同，只不過拉出的變速手柄是進(jìn)給變速操作手柄，將主軸變速控制中的行程開關(guān)SQ3換成SQ4，而進(jìn)給變速沖動的行程開關(guān)為SQ5</p><p>　　第四節(jié) 主電路的分析</p>

38、<p>　　T68型臥式鏜床共由兩臺三相異步電動機(jī)驅(qū)動，即主拖動電動機(jī)M1和快速移動電動機(jī)M2。熔斷器FU1作電路總的短路保護(hù)，F(xiàn)U2作快速移動電動機(jī)和控制電路的短路保護(hù)。M1設(shè)置熱繼電器作過載保護(hù)，M2是短時(shí)工作，所以不設(shè)置熱繼電器。M1用接觸器KM1和KM2控制正反轉(zhuǎn)，接觸器KM4和KM5作三角型一雙星型變速切換，接觸器KM3用作限制M1的制動電流。M2用接觸器KM6和KM7控制正反轉(zhuǎn)。</p><p&

39、gt;　　第五節(jié) 聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)的分析</p><p>　　(1) 主軸箱或工作臺與主軸機(jī)進(jìn)給聯(lián)鎖。為了防止在工作臺或主軸箱機(jī)動進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)將主軸或平旋盤刀具溜板也扳到機(jī)動進(jìn)給的誤操作，安裝有與工作臺、主軸箱進(jìn)給操縱手柄有機(jī)械聯(lián)動的行程開關(guān)SQ5，在主軸箱上安裝了與主軸進(jìn)給手柄、平旋盤刀具溜板進(jìn)給手柄有機(jī)械聯(lián)動的行程開關(guān)SQ6。若工作臺或主軸箱的操作手柄扳在機(jī)動進(jìn)給時(shí)，壓下SQ5，其常閉觸頭SQ5(3-4)斷開；若

40、主軸或平旋盤刀具溜板進(jìn)給操縱手柄在機(jī)動進(jìn)給時(shí)，壓下SQ6，其常閉觸頭SQ6（3-4）斷開，所以，當(dāng)這兩個(gè)進(jìn)給操作手柄中的任一個(gè)扳在機(jī)動進(jìn)給位置時(shí)，電動機(jī)M1和M2都可起動運(yùn)行。但若兩個(gè)進(jìn)給操作手柄同時(shí)扳在機(jī)動進(jìn)給位置時(shí)，SQ5、SQ6常閉觸頭都斷開，切斷了控制電路電源，電動機(jī)M1、M2無法起動，也就避免了誤操作造成事故的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖保護(hù)作用。</p><p>　　(2) M1電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、高低速控制、M2

41、電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制均設(shè)有互鎖控制環(huán)節(jié)。</p><p>　　(3) 熔斷器FU1-FU4實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)；熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)M1過載保護(hù)；電路采用按鈕，接觸器或繼電器構(gòu)成的自鎖環(huán)節(jié)具有欠電壓與零電壓保護(hù)作用。</p><p><b>　　第三章</b></p><p>　　第一節(jié)PLC發(fā)展史及發(fā)展趨勢</p><p><

42、b>　　引言：</b></p><p>　　自動化正以超快速增長的趨勢成為現(xiàn)代社會不可或缺的部分，也成為制造商快速服務(wù)全球市場的關(guān)鍵。ARC咨詢集團(tuán)高級分析師imanshuShah表示：“很明顯，在競爭日益激烈的全球制造業(yè)環(huán)境下，制造商為了提高產(chǎn)量和利潤率，就必須依賴于自動化技術(shù)。”</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC ；發(fā)展；趨勢</p><p>

43、;<b>　　正文：</b></p><p>　　我國工業(yè)發(fā)展及自動化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢分析，我國將迎來一個(gè)PLC市場高速增長的時(shí)期?；谥袊?jīng)濟(jì)穩(wěn)定迅速增長的現(xiàn)狀，今后若干年內(nèi)中國PLC市場將保持持續(xù)高速增長。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，初步估計(jì)目前在我國本土銷售的PLC總量為30～40億元人民幣（不含隨進(jìn)口主設(shè)備配套的PLC），年增長率為15～20%。巨大的市場

44、需求為發(fā)展PLC業(yè)務(wù)提供了難得的歷史機(jī)遇，國內(nèi)有實(shí)力的自動化公司應(yīng)充分利用在市場、技術(shù)、行業(yè)影響和品牌等方面的積累，大力拓展PLC業(yè)務(wù)，使國產(chǎn)PLC早日成為中國PLC市場的主要參與者之一。</p><p>　　長期以來，可編程控制器始終處于工業(yè)控制自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂品桨福cDCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢。同時(shí)，PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所

45、帶來的沖擊。</p><p>　　ARC咨詢集團(tuán)最新研究表明，在未來5年內(nèi)，各行各業(yè)對自動化產(chǎn)品領(lǐng)域的資本投資將繼續(xù)保持強(qiáng)勁勢頭。PLC中國市場預(yù)期以12．4％的年復(fù)合增長率（CAGR）增長，市場份額預(yù)計(jì)從2006年的接近7.5億美元增長到2011年的13億美元。</p><p>　　近年來，中國OEM機(jī)械廠家一直忙于提高國產(chǎn)機(jī)械的自動化水平，減少對國外高端機(jī)械產(chǎn)品的依賴。因此，PLC作為

46、典型控制產(chǎn)品，在紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、起重機(jī)械、機(jī)床和化工機(jī)械等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　由于經(jīng)濟(jì)低迷導(dǎo)致需求的下降，在電梯、紡織機(jī)械、建筑機(jī)械、電源設(shè)備、造紙機(jī)械、電子制造設(shè)備、物料搬運(yùn)、機(jī)床、HVAC、塑料機(jī)械、橡膠機(jī)械等應(yīng)用中呈負(fù)增長的態(tài)勢。冶金行業(yè)是應(yīng)用PLC最多的項(xiàng)目型市場，以大、中型PLC為主，由于產(chǎn)能過剩、需求萎縮和價(jià)格下降，也使得PLC在該行業(yè)繼續(xù)保持低

47、迷的態(tài)勢。</p><p>　　目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。</p><p>　　縱觀2009年，PLC在大部分OEM行業(yè)的應(yīng)用都將維持低迷的態(tài)勢，只有少數(shù)如食品機(jī)械和包裝機(jī)械等受經(jīng)濟(jì)周期影響不大的行業(yè)仍能保持一定的增長。但是，一些

48、行業(yè)如，汽車、公共設(shè)施、礦業(yè)、市政等直接受國家刺激政策的拉動，PLC需求不減，成為PLC穩(wěn)步增長 的中堅(jiān)力量。</p><p>　　基于小型plc發(fā)展及趨勢</p><p>　　1.      小型PLC和單片機(jī)</p><p>　　目前在很多行業(yè)中，尤其在低端OEM行業(yè)中，繼電器或單片機(jī)的應(yīng)用還非常普遍。</

49、p><p>　　單片機(jī)一般用于工控產(chǎn)品或民用產(chǎn)品大批量的開發(fā)，但是單片機(jī)必須從底層硬件做開發(fā)，對普通用戶難度大，周期長，無法在使用過程中修改功能，難以達(dá)到工業(yè)環(huán)境應(yīng)用，所以在一些應(yīng)用環(huán)境相對較好的場合有大量應(yīng)用 。</p><p>　　PLC相對單片機(jī)自行開發(fā)的系統(tǒng)而言，首先在軟件上多了一套可編程邏輯語言，方便將梯形圖轉(zhuǎn)換為控制指令，其次在硬件上集成了電源電路，加強(qiáng)了抗干擾措施，更適合工業(yè)環(huán)境

50、使用。</p><p>　　PLC和單片機(jī)相比的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　使用簡單，運(yùn)用開發(fā)周期短； 經(jīng)過長期的系統(tǒng)驗(yàn)證具有高可靠性； 功能更改方便。 相對為通用機(jī)械設(shè)備控制需求幾近定制的PLC產(chǎn)品，單片機(jī)系統(tǒng)則更為某一個(gè)類產(chǎn)品定制開發(fā)，所以功能裁剪，成本更低。但隨著用戶開發(fā)新機(jī)型的周期越來越短，以及價(jià)格在電控系統(tǒng)選擇中的重要度的降低，PLC的應(yīng)用將越來越普遍。而單片機(jī)將繼續(xù)固守控

51、制要求簡單，價(jià)格敏感和批量大的應(yīng)用。</p><p>　　2.小型PLC技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　小型PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；如今的小型PLC在編程，IO擴(kuò)展，通訊借口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計(jì)數(shù)輸入和脈沖輸出的應(yīng)用上已經(jīng)基本滿足用戶的需求了。但隨著應(yīng)用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升（

52、如步進(jìn)驅(qū)動的脈沖響應(yīng)頻率及精度，HMI及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的通訊功能），PLC將繼續(xù)得已完善和發(fā)展。未來幾年，各廠商會應(yīng)客戶要求，對小型PLC的以下功能進(jìn)行強(qiáng)化：</p><p>　?。?）    運(yùn)動控制功能</p><p>　　用戶對PLC提出更高的運(yùn)動控制功能要求，主要是控制性能和功能方面。這種需求在機(jī)床工具，電子制造和包行業(yè)更加突出。</p>&l

53、t;p>　　未來的發(fā)展方向?qū)⑹牵?lt;/p><p>　　1）脈沖頻率的提高，從10KHZ，20KHZ發(fā)展到目前的100KHZ甚至更高；</p><p>　　2）功能更強(qiáng)，如FP-X，F(xiàn)X-3U，CP1H，EH+SV等產(chǎn)品都具備插補(bǔ)功能，同時(shí)脈沖路數(shù)有所增加。</p><p>　?。?）    通訊功能</p><

54、p>　　有很多廠家認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)通訊是未來PLC的發(fā)展方向，這樣可以從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上得到簡化，從而降低成本。很多之前只支持一種現(xiàn)場總線的產(chǎn)品供應(yīng)商，都在考慮推出支持更多總線和工業(yè)以太網(wǎng)的PLC產(chǎn)品。</p><p>　　長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動

55、化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。</p><p>　　PLC技術(shù)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的市場份額。 &

56、lt;/p><p>　　在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實(shí)使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實(shí)，在傳

57、統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。</p><p>　　盡管傳統(tǒng)PLC被應(yīng)用于離散過程控制領(lǐng)域，但現(xiàn)在，PLC已被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢正在進(jìn)一步得

58、到增長。通信是PLC應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，這種技術(shù)在PLC領(lǐng)域已經(jīng)得到擴(kuò)展。同系統(tǒng)一樣，對PLC進(jìn)行分散化處理已經(jīng)成為可能，所以更容易進(jìn)行管理，以便能夠更好地集成在一起。 </p><p>　　面對傳統(tǒng)工業(yè)過程控制市場所存在的巨大競爭壓力，許多PLC供應(yīng)商正在開始主動轉(zhuǎn)移他們所服務(wù)的過程控制應(yīng)用領(lǐng)域，而且必須放棄傳統(tǒng)PLC應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)的一些市場份額。 </p><p>　　經(jīng)過較短時(shí)間的努力開發(fā)

59、，Siemens公司便陸續(xù)推出了基于過程控制的PLC產(chǎn)品，1990年以前就推出了SIMATIC PCS產(chǎn)品，而在1997年便將產(chǎn)品提升到了PCS 7. 這種開發(fā)工作一直要持續(xù)到Siemens公司滿意為止，但隨著各種各樣新技術(shù)的不斷誕生和發(fā)展，所開發(fā)工作不會停止的。盡管離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用都使用了同樣的硬件產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可能還需要額外增加一些特殊模件，但它們之間始終存在著一些不同的差異。只要將不同類型的應(yīng)用軟件裝入到同樣的系統(tǒng)之中，就

60、能夠完成不同的過程控制應(yīng)用。 </p><p>　　任何PLC供應(yīng)商將會繼續(xù)全神貫注于批量和混合型過程控制的研究開發(fā)。作為一個(gè)很好的例子，Schneider自動化公司正好給我們帶來了其QPC（Quantum Process Control）產(chǎn)品，在過程控制領(lǐng)域能夠使得一個(gè)控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)完全目標(biāo)化。QPC利用一套網(wǎng)絡(luò)化分布式PLC系統(tǒng)來完成過程控制應(yīng)用。QPC完全基于Quantum PLC和Momentum I/

61、O操作平臺，能夠從單個(gè)Quantum PLC逐步延伸到分布式系統(tǒng)中去，并且也能夠全部與Ethernet、Internet和TCP/IP技術(shù)完全集成在一起。 </p><p>　　第二節(jié) PLC技術(shù)背景</p><p>　　20世紀(jì)90年代后期，人們逐漸認(rèn)識到，傳統(tǒng)PLC（本文簡稱硬PLC）自身存在著這樣那樣的缺點(diǎn)：難以構(gòu)建開放的硬件體系結(jié)構(gòu)；工作人員必須經(jīng)過較長時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)才能掌握某一

62、種產(chǎn)品的編程方法；傳統(tǒng)PLC的生產(chǎn)被幾家廠商所壟斷，造成PLC的性價(jià)比增長很緩慢。這些問題都成了制約傳統(tǒng)PLC發(fā)展的因素。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及PLC方面國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，一項(xiàng)打破傳統(tǒng)PLC局限性的新興技術(shù)發(fā)展起來了，這就是軟PLC技術(shù)。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，采用放的通信接口，如以太網(wǎng)、高速串口等；采用各種相關(guān)的國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一系列的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)；全部用軟件來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的功能

63、。</p><p>　　第三節(jié) PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　軟PLC基于PC機(jī)，建立在一定操作系統(tǒng)平臺之上，通過軟件方法實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的計(jì)算、控制、存儲以及編程等功能，通過IO模塊以及現(xiàn)場總線等物理設(shè)備完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及信號的輸出。根據(jù)傳統(tǒng)PLC的組成結(jié)構(gòu)，軟PLC系統(tǒng)由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成。也可分為編輯環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分。編輯環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境是客戶服務(wù)器模式，二者

64、之間采用COMDCOM通信機(jī)制，運(yùn)行環(huán)境作為COM服務(wù)器，提供標(biāo)準(zhǔn)的通信接口；編輯環(huán)境作為COM客戶端應(yīng)用，本地或遠(yuǎn)程訪問存取這些接口，進(jìn)行下載代碼、讀取運(yùn)行環(huán)境的運(yùn)行信息等操作。軟PLC系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 軟PLC系統(tǒng)的整體框圖</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)通常由EPC或嵌入式控制器（也稱智能控制器）和嵌入式軟件組成，嵌入式軟件又分為嵌入式操作系統(tǒng)和嵌

65、入式應(yīng)用程序，嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是程序短小、所需內(nèi)存少，Mi-crosoft公司推出的WindowsCE就是一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，而軟PLC可以作為一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)中。</p><p>　　軟PLC開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)是相互獨(dú)立而又密不可分的兩個(gè)應(yīng)用程序，可以分別單獨(dú)運(yùn)行。</p><p>　　1．軟PLC開發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　軟PLC開發(fā)系

66、統(tǒng)實(shí)際上就是帶有調(diào)試和編譯功能的PLC編程器，此部分具備如下功能：①編程語言標(biāo)準(zhǔn)化，遵循IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持多語言編程（共有5種編程方式：IL，ST，LD，F(xiàn)BD和SFC），編程語言之間可以相互轉(zhuǎn)換；②豐富的控制模塊，支持多種PID算法（如常規(guī)PID控制算法、自適應(yīng)PID控制算法、模糊PID控制算法、智能PID控制算法等等），還包括目前流行的一些控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；③開放的控制算法接口，支持用戶嵌入自己的控制算法模塊；④

67、仿真運(yùn)行，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，在線修改程序和編譯；⑤強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。支持基于TCPIP網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程程序修改。</p><p>　　2．軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)</p><p>　　這一部分是軟PLC的核心，完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理等工作。通常由IO接口、通信接口，系統(tǒng)管理器、錯(cuò)誤管理器、調(diào)試內(nèi)核和編譯器組成：①IO接口，可與任何IO系統(tǒng)通信，包括本地IO系統(tǒng)和遠(yuǎn)程IO系

68、統(tǒng)，遠(yuǎn)程IO主要通過現(xiàn)場總線InterBus，ProfiBus，CAN等實(shí)現(xiàn)；②通信接口。通過此接口使運(yùn)行系統(tǒng)可以和開發(fā)系統(tǒng)或HMI（或MMI）軟件按照各種協(xié)議進(jìn)行通信，如下載PLC程序或進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；③系統(tǒng)管理器，處理不同任務(wù)和協(xié)調(diào)程序的執(zhí)行，而且從IO映像讀寫變量；④錯(cuò)誤管理器，檢測和處理程序執(zhí)行期間發(fā)生的各種錯(cuò)誤；⑤調(diào)試內(nèi)核，提供多個(gè)調(diào)試函數(shù)，如重寫、強(qiáng)制變量、設(shè)置斷點(diǎn)、設(shè)置變量和地址狀態(tài)；⑥編譯器，通常開發(fā)系統(tǒng)將編寫的PLC源程

69、序編譯為中間代碼，然后運(yùn)行系統(tǒng)的編譯器將中間代碼翻譯為與硬件平臺相關(guān)的機(jī)器可執(zhí)行代碼（即目標(biāo)碼）。</p><p>　　第四節(jié) PLC技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢</p><p>　　1、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 </p><p>　　一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。可篇程序

70、控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。</p><p>　　2、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) </p><p>　　可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥

71、和交流接觸器。</p><p>　　3、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 </p><p>　　P

72、LC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 </p><p>　　4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 </p><p>　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 &l

73、t;/p><p>　　PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 </p><p>　　PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)

74、試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。</p><p><b>　　5、編程方法簡單 </b></p><p>　　梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 </p><p>　　梯形圖語言實(shí)

75、際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。</p><p>　　6、維修工作量少，維修方便 </p><p>　　PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 <

76、/p><p>　　7、體積小，能耗低 </p><p>　　對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確1/2-1/10。 </p><p>　　PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。</p

77、><p>　　第五節(jié) PLC控制與微機(jī)控制的區(qū)別</p><p>　　1）控制模式有些功能相似和接近.有的指令基本相同.有些低端的PLC就是一個(gè)以單片機(jī)(如8051)為核心的系統(tǒng);</p><p>　　2）早期的PLC只能使用開關(guān)量,現(xiàn)在的PLC功能強(qiáng)大,可以選配很多種模塊,如A/D,D/A,溫度,PID,高速I/O,簡易CNC功能,但其CNC功能的使用非常不便,不如

78、專用的CNC系統(tǒng)(高檔的CNC并不是以單片機(jī)為核心,而是如80486這種檔次的CPU);</p><p>　　3）PLC的指令運(yùn)用比單片機(jī)靈活,但一般的普通I/O口的運(yùn)行時(shí)間比單片機(jī)長;</p><p>　　4）PLC的硬件使用方便,可根據(jù)需要選擇各種現(xiàn)成的模塊,使用單片機(jī)一般要根據(jù)需要自己制作I/O接口.</p><p>　　5）PLC是你可以直接拿來用，單片機(jī)要

79、用來控制同樣的東西就沒那么簡單，你要作很多東西才可以達(dá)到同樣目的，而且還要考慮工控現(xiàn)場的各種干擾問題；</p><p>　　第六節(jié) T68臥式機(jī)床PLC改造的目的</p><p>　　從T68機(jī)床的電氣原理圖可以看出，機(jī)床的電氣線路比較復(fù)雜，接線以及電磁閥相當(dāng)?shù)亩?，組成的控制機(jī)構(gòu)也比較龐大。由此，容易造成線路的故障，并且發(fā)生故障以后檢修維護(hù)都比較困難；體積的龐大，占據(jù)了更多的空間，會造成

80、機(jī)床整體輪廓的增加；器件的數(shù)量過多，不單會受到環(huán)境的制約與相互的干擾，而且會造成機(jī)器能耗的增加。因此，為節(jié)省空間、能耗，提高機(jī)器的可靠性、易于機(jī)器的維修與降低維護(hù)成本等原因，選擇用PLC改造T68臥式鏜床的最好的選擇。</p><p><b>　　第七節(jié) 總體構(gòu)思</b></p><p>　　1)機(jī)床原的操作方式不變，加工工藝方法不變。</p><

81、;p>　　2)機(jī)床原有的按鈕、行程開關(guān)、控制變壓器、交流接觸器及熱繼電器等繼續(xù)使用，</p><p>　　工作原 理以及各機(jī)械部件的動作方式。然后按照其接線畫出相應(yīng)原理圖，并對其進(jìn)行注釋。對原理圖作進(jìn) 一步的分析，將所有的機(jī)械動作原件（接觸器、繼電器、按鈕等）轉(zhuǎn)換成以PLC 的軟件控制（即軟觸點(diǎn)換成硬觸點(diǎn)）。設(shè)計(jì)PLC 的梯形圖，要求與原有電氣部分控制的工作原理相同。 </p><p&g

82、t;<b>　　1.3 設(shè)計(jì)目的 </b></p><p>　　在工業(yè)控制領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)弱電對強(qiáng)電的控制，使機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求，繼電器系統(tǒng)曾被廣泛使用并占主導(dǎo)地位。雖然它具有結(jié)構(gòu)簡單、易學(xué)易懂、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但其控制過程是由硬件接線的方式實(shí)現(xiàn)的。如果某一個(gè)繼電器損壞，甚至僅僅是一對觸點(diǎn)接觸不良，就可能造成系統(tǒng)的癱瘓，而故障的查找和排除又往往是困難的，需要花費(fèi)很長時(shí)間。如果產(chǎn)品更新?lián)Q代，

83、則需要改變整個(gè)系統(tǒng)的控制周期。可見，繼電器控制系統(tǒng)存在著可靠性低、適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，給人們在使用上帶來很大的不便和遺憾。而機(jī)床作為工作母機(jī)，對電氣的控制也有了很高的要求必須有很強(qiáng)的抗干憂能力，運(yùn)行可靠，并且簡化電氣控制方式，提高機(jī)床電氣的使用壽命。因此根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對鏜床的控制電路進(jìn)行PLC 改造。</p><p>　　第四章T68 臥式鏜床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 </p><p>　　2.

84、1 臥式鏜床的概述及加工范圍 </p><p>　　鏜床是一種精密加工機(jī)床。它主要用于加工工件上的精密圓柱孔。按用途的不同，鏜床可分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。其中臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復(fù)雜的大型工件，如箱體零件、機(jī)體等的鏜孔以外，還可以完成鉆、擴(kuò)、鉸孔、車削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻絲，車外圓柱面和端面，用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。因此在這種鏜床上，工件一次安裝后，即能完成大部分表面的加工，有時(shí)

85、甚至可以完成全部的加工，特別是在加工大型及笨重的工件時(shí)具有優(yōu)勢。 </p><p>　　2.2 T68 臥式鏜床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 </p><p>　　T68 鏜床的工作原理大致可分為主軸的移動運(yùn)動、工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上滑座、下滑座的移動運(yùn)動、主軸箱的升降運(yùn)動、正反向機(jī)動進(jìn)給運(yùn)動、快速移動運(yùn)動。如上所述的這些運(yùn)動主要靠電磁伐、離合器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，如要實(shí)現(xiàn)某個(gè)運(yùn)動必須使它所對應(yīng)的某個(gè)電磁閥

86、或離合器動作，除此之外就是添加各運(yùn)動中的正負(fù)限位開關(guān)，這主要是起到各運(yùn)動在動作時(shí)的保護(hù)作用。 </p><p>　　2.3T68 臥式鏜床主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　鏜軸直徑（mm）：130 </p><p>　　主軸最大鈕矩 （N.m）：3136 </p><p>　　主軸最大轉(zhuǎn)向力 （N ）：31360 </p>&

87、lt;p>　　主軸最大行程 （mm）：900 </p><p>　　工作臺工作面積（mm ）： </p><p>　　1600*1400 </p><p>　　主電機(jī)功率（kW ）：15 </p><p>　　機(jī)床重量 （kg）：25500 </p><p>　　它主要

88、是由床身、主軸箱、前立柱、帶后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工作臺等部分組成。加工時(shí)，刀具裝在主軸箱的鏜軸和平旋盤上，由主軸箱獲得各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動。工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動。此外，工作臺還可繞上滑座12 的圓導(dǎo)軌的水平面內(nèi)調(diào)整至一定的角度位置，以便加工互成一定角度的孔。裝在鏜軸上的鏜刀還可隨鏜軸作軸向運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給或調(diào)整刀具的軸向位置。當(dāng)鏜桿及刀桿伸出較長時(shí)

89、，可用后立柱上的去承來從左端加以支承，以增加刀桿及鏜軸的剛性。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤徑向滑板的徑向刀架上時(shí)，徑向帶著刀具徑向進(jìn)給，可車削端面。 </p><p>　　2.4 電力拖動及控制特點(diǎn) </p><p>　　T68 型鏜床的主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動由同一臺雙速電動機(jī)M1 拖動，各方向的運(yùn)動由相應(yīng)手柄選擇，各自的快速移動由另一臺電動機(jī)M2 拖動。上述運(yùn)動對T68 型臥式鏜床控制提出了以下要求。 &

90、lt;/p><p>　　(1）為了適應(yīng)各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。因此，該機(jī)床采用雙速籠型異步電動機(jī)M1 作為主拖動電動機(jī)，并采用機(jī)電聯(lián)合調(diào)速，這樣既擴(kuò)大了調(diào)速范圍又使機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)簡化。 </p><p>　?。?）進(jìn)給傳動和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺電動機(jī)拖動，由于進(jìn)給運(yùn)動有幾個(gè)方向(主軸軸向.花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺橫向、工作臺縱向)，所以要求電動機(jī)能正

91、反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。高速運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)先低速起動，各方向的進(jìn)給應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。 </p><p>　　（3）進(jìn)給方向均能快速移動。因此，該機(jī)床采用另一臺快速電動機(jī)M2 拖動，正反兩個(gè)方向都能短時(shí)點(diǎn)動。 </p><p>　?。?）為適應(yīng)調(diào)整需要，要求主拖動電動機(jī)應(yīng)能正反向點(diǎn)動，并且?guī)в兄苿印榇?，該機(jī)床采用電磁鐵帶動的機(jī)械制動裝置。2.5PLC 改造方案 </p><p&g

92、t;　　采用PLC 實(shí)現(xiàn)T68 鏜床電氣控制時(shí)，照明、電源指示燈、低壓備用電源插座及控制電源變壓器及相關(guān)電路保持原電路配置連接。繼電一接觸器系統(tǒng)中按鈕、速度繼電器、行程開關(guān)為PLC 的輸入設(shè)備，接觸器線圈為PLC 的輸出設(shè)備。為了節(jié)省PLC 的I／O 點(diǎn)數(shù)，SQ1、SQ2 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，SQ3.SQ4 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，SQ3、SQ4 的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)，SQ5、SQ6 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)之后接在PLC 的輸入端。 經(jīng)過這樣處理后，僅需要13個(gè)

93、輸入點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)，因此，又基于三菱的PLC 在市場上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號為FX2N-32MR 的PLC。 </p><p>　　2.6 梯形圖程序的設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　T68 鏜床的PLC 梯形圖程序參照T68 鏜床電氣控制線路《附件3：T68 電氣控制圖》設(shè)計(jì)。采用繼電一接觸器控制移植法設(shè)計(jì)梯形圖程序。 </p>&l

94、t;p>　?。?）設(shè)置中間單元在梯形圖中，為簡化電路，多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，在梯形圖中設(shè)置用該電路控制的中間繼電器。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)以線圈為單位，分別考慮繼電器電路圖中每個(gè)線圈受到哪些觸點(diǎn)和電路的控制，然后畫出相應(yīng)的等效梯形圖電路。 </p><p>　　（3）常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號的處理設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，盡量采用常開觸點(diǎn)。如果只能用常閉觸點(diǎn)，

95、梯形圖中對應(yīng)觸點(diǎn)的常開，常閉類型應(yīng)與繼電器電路相反。 </p><p>　?。?）外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計(jì)在梯形圖中設(shè)置對應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)組成的軟件互鎖外，還應(yīng)在PLC 外部設(shè)置硬件互鎖電路。 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)，將SQ1常閉、SQ3 常閉、KM1 常開，KM2 常開與SB1常開并聯(lián)區(qū)域用中間繼電器KA3 綜合，將SQ4、SQ2 常開與SRZ 常閉的串聯(lián)、反轉(zhuǎn)速度繼電

96、器SRZ 常開、SQ2 常開與SRZ 常開并聯(lián)區(qū)域用中間繼電器KA4 綜合，即設(shè)置了中間環(huán)節(jié)，這樣大大簡化了梯形圖程序，使梯形圖簡明順暢</p><p><b>　　控制線路工作原理</b></p><p>　?。?）主軸的點(diǎn)動控制</p><p>　　主軸的正反向點(diǎn)動由按鈕SB3和SB4操縱。按下正向點(diǎn)動按鈕SB3后，PLC輸出使KM1、KM

97、6線圈得電動作。因此，三相電源經(jīng)KM1主觸點(diǎn)、限流電阻R和接觸器KM6的主觸點(diǎn)接通電動機(jī)M1，使電動機(jī)在低速下旋轉(zhuǎn)。放開按鈕時(shí)，KM1和KM6都相繼斷電釋放，電動機(jī)斷電停止。反向點(diǎn)動與正向點(diǎn)動相似，由SB4操縱，經(jīng)接觸器KM2及KM6相互配合動作來完成。</p><p>　?。?）主電機(jī)的正反向長動</p><p>　　主電機(jī)正反控制由SB1和SB2操縱。當(dāng)要求電動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，限位開關(guān)X

98、K為斷開狀態(tài)，按下起動按鈕SB1、KM1、KM3、KM6得電動作。主電機(jī)就在全電壓和三角形接線下，直接起動低速運(yùn)行。</p><p>　　使用高速時(shí)，限位開關(guān)XK閉合，按下SB1后，電動機(jī)先低速起動，延時(shí)5秒后KM6斷開，再經(jīng)0.6秒KM7得電動作。KM7的主觸點(diǎn)使電機(jī)的繞組連成雙星形并重新接入電流，從而使主電動機(jī)從低速再起動到高速。</p><p>　　反向起動原理與正向起動相同，但參與

99、控制的按鈕為SB2，接觸器為KM2、KM3、KM6及KM7。</p><p>　?。?）主電機(jī)的反接制動控制</p><p>　　當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)Kn閉合，而正轉(zhuǎn)動斷觸點(diǎn)Kn斷開，當(dāng)按下SB5時(shí)，KM1斷電釋放，切斷了主電機(jī)電源。延時(shí)0.6秒后，KM2閉合和KM6得電，使三相電源經(jīng)過KM2主觸點(diǎn)，限流電阻R和KM6主觸點(diǎn)反接給電動機(jī)。電動機(jī)反接制動。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低

100、到一定速度時(shí)，正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)Kn打開，切斷KM2的通電回路，使KM2和KM6相繼斷電釋放，及時(shí)切斷電動機(jī)的反接電源，制動結(jié)束。反向運(yùn)行時(shí)的制動過程與正向相似。此時(shí)參與控制的電器是速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)Kn 接觸器KM1、KM2。</p><p>　?。?）主軸或進(jìn)給變速時(shí)主電機(jī)的緩轉(zhuǎn)控制</p><p>　　主軸變速時(shí)，主軸電動機(jī)可獲得緩慢轉(zhuǎn)動，以利于齒輪順利嚙合。將S1、S2閉合，KM1

101、、KM6線圈得電動作，電機(jī)得電正向加速，當(dāng)達(dá)到一定速度時(shí)，速度繼電器Kn的動斷觸點(diǎn)斷開，動合觸點(diǎn)閉合，延時(shí)0.6秒后，KM2閉合，電機(jī)開始反接制動，當(dāng)電機(jī)低于某一速度時(shí)，Kn動作，KM2斷開，延時(shí)0.6秒后KM1閉合，正向加速，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)緩動。進(jìn)給變速時(shí)緩轉(zhuǎn)控制原理與主軸時(shí)完全相同，不過用的是限位開關(guān)是S3、S4。</p><p>　?。?）主軸箱、工作臺或主軸的快速移動</p><p&g

102、t;　　機(jī)床的各部件的快速移動由限位開關(guān)S2、S6和快速電機(jī)M2驅(qū)動。S2被壓動，PLC輸出使KM4得電動作，快速移動電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)、限位開關(guān)S6被壓動，PLC輸出使接觸器KM5得電動作，快速電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖1 T68型臥式鏜床電氣控制主回路</p><p>　　圖3 控制面板按鈕、行程開關(guān)平面布置圖</p><p>　　圖5 鏜床控制系統(tǒng)

103、PLC梯形圖</p><p><b>　　圖6 觸摸屏控制</b></p><p>　　表1 電氣元件一覽表</p><p><b>　　第五章 調(diào)試說明</b></p><p>　?。?zhǔn)備：將SQ1 與SQ3 常開串聯(lián)（X10），SQ1 與SQ3常閉并聯(lián)（X7）置1） </p>&

104、lt;p>　　6.1 主軸正轉(zhuǎn)低速 </p><p>　　按下SB2 （X001）→中間繼電器KA1 （M1）得電且自鎖→接觸器KM3 （Y3）得電→KA1和KM3 的 </p><p>　　常開觸點(diǎn)都吸合→KM1 （Y1）得電→其常開觸點(diǎn)吸合→KM4 （Y4）得電→M1 （雙速電動機(jī)）接成三角形低速正向運(yùn)行。 </p><p>　　6.2 主軸正轉(zhuǎn)高速 &l

105、t;/p><p>　　將變速手柄扳在“高速”位置，使微動開關(guān)SHY （X5）受壓而閉合為KT （T0）和KM3 （Y3）的工作做準(zhǔn)備；當(dāng)按下SB2 （X1）時(shí)→KA1 （M1）得電且自鎖→KM3和KT 都得電→KM1 得電，M1 （雙 速電動機(jī)）先低速正向起動；當(dāng)KT 延時(shí)1s后→KT 的常閉觸點(diǎn)（T0）斷開→KM4 （Y4）失電，同KT 的常開觸點(diǎn)（T0）閉合→KM5 （Y5）得電→M1 接成雙Y 形切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)

106、。 </p><p>　　6.3 主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動 </p><p>　　按下SB4 （X3）→KM1 （Y1）得電→KM4 （Y4）得電。由于此時(shí)KA1 （M1）、KM3 （Y3）、KT （T0）都沒有通電，所以M1 （雙速電動機(jī)）只能接成D 形進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動；松開按鈕SB4后，因電路沒有自鎖作用，而且SB1 （X0）的常開觸點(diǎn)沒有閉合，則KM1 和KM4 都失電，使M1 停轉(zhuǎn)。 </p

107、><p>　　6.4 主軸反轉(zhuǎn)低速 </p><p>　　按下SB3 （X2），繼電器和接觸器的通電順序KA2 （M2）→KM3 （Y3）→KM2 （Y2）→KM4 （Y4），使M1 （雙速電動機(jī)）接成三角形形低速反向運(yùn)行。 </p><p>　　6.5 主軸反轉(zhuǎn)高速 </p><p>　　將變速手柄扳在“高速”位置，使微動開關(guān)SHY （X5）受