軋輥車床plc觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要………………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　第1章 緒論………………………………………………………………………………1

2、</p><p>　　1.1 選題背景及研究的目的和意義……………………………………………………1</p><p>　　1.1.1選題背景……………………………………………………………………1</p><p>　　1.1.2研究的目的與意義…………………………………………………………2</p><p>　　1.2 基本內(nèi)容和擬解決的問題………

3、…………………………………………………3</p><p>　　1.2.1基本內(nèi)容……………………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2擬解決的問題………………………………………………………………3</p><p>　　第2章 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求…………………………………………4</p><p>　　2

4、.1軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)………………………………………………………………4</p><p>　　2.2軋輥車床的控制要求………………………………………………………………4</p><p>　　2.3繼電器電氣線路的分析……………………………………………………………6</p><p>　　2.3.1主電路分析…………………………………………………………………6</

5、p><p>　　2.3.2控制電路分析………………………………………………………………6</p><p>　　2.3.3整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù)………………………………………………………7</p><p>　　2.4 本章小結(jié)……………………………………………………………………………7</p><p>　　第3章 元器件的選擇…………………………………

6、………………………………8</p><p>　　3.1 伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………………………………… 8</p><p>　　3.2 直流電機(jī)的選擇 …………………………………………………………………10</p><p>　　3.3 本章小結(jié) …………………………………………………………………………10</p><p>

7、　　第4章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………11</p><p>　　4.1 確定I/O點(diǎn)數(shù) ……………………………………………………………………11</p><p>　　4.2 PLC 的選型 ………………………………………………………………………12</p><p>　　4.3 PLC I/O 分配表 …………………………………………

8、………………………16</p><p>　　4.4 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖設(shè)計(jì) …………………………………………………17</p><p>　　4.5 軋輥車床PLC與人機(jī)界面的連接 ………………………………………………17</p><p>　　4.6 本章小結(jié) …………………………………………………………………………18</p><p>

9、;　　第5章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………19</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………19</p><p>　　5.2 本章小結(jié) …………………………………………………………………………27</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………………………

10、…28</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………29</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………31</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在國(guó)內(nèi)軋輥制造行業(yè)使用的重型軋輥車床中,有許多是20

11、世紀(jì)60年代和70年代制造的,目前仍作為軋輥加工的主要設(shè)備在服役。它們的主拖動(dòng)普遍采用大功率直流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn),調(diào)速手段除少數(shù)延用F一D機(jī)組形式外,多數(shù)在20世紀(jì)80年代完成了第一步改造。利用PLC控制單元驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)合理的無級(jí)調(diào)速范圍,代替原來純機(jī)械的有級(jí)變速,進(jìn)而達(dá)到在不降低機(jī)械傳動(dòng)性能的情況下,簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),改進(jìn)機(jī)床操作性能。成功應(yīng)用在重型軋輥車床上。</p><p>　　本文介紹了觸摸屏PLC控制系統(tǒng)

12、在C84型軋輥車床上的應(yīng)用，其中包括軋輥車床的組成、參數(shù)說明、控制系統(tǒng)構(gòu)成及選型、扎輥車床的硬件接線、PLC輸入/輸出地址分配、觸摸屏畫面的組態(tài)、PLC梯形圖程序、指令表程序及PLC與觸摸屏的通信。通過對(duì)軋輥車床PLC及觸摸屏的介紹，我們進(jìn)一步熟悉了PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì)方法及在工程應(yīng)用中所要注意的問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：軋輥車床；PLC；觸摸屏；梯形圖；組態(tài)</p><p>&

13、lt;b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Heavy-duty roll lathe roll in the domestic manufacturing industry, many of which are manufactured in the 1960s and 1970s, is still as roll processing equipment in servic

14、e. The main drag of commonly used high-power DC motor speed control means in addition to a few continue to use the F-D unit in the form, most completed in the 1980s the first step in the transformation. Stepless speed ra

15、nge of the PLC control unit to drive the servo motor instead of the original pure mechanical variable speed, an</p><p>　　This article introduces a touch screen PLC control system in the bed of the C84-type r

16、oller vehicle, including the composition of the rolling roll lathe the parameter descriptions, control systems constitute and selection bar roll lathe of hardware terminal, the PLC input / output address allocated, touch

17、-screen picture of theconfiguration, PLC ladder program instruction list program and the PLC and touch screen communication. The introduction of the roll lathe PLC and touch screen, we become mo</p><p>　　Key

18、 words: Roll lathe; PLC; touch screen; ladder ;Configuration</p><p>　　第1章 緒 論</p><p>　　1.1 選題背景及研究的目的與意義</p><p>　　1.1.1 選題背景</p><p>　　在國(guó)內(nèi)軋輥制造行業(yè)使用的重型軋輥車床中,有許多是20世紀(jì)60年

19、代和70年代制造的,目前仍作為軋輥加工的主要設(shè)備在服役。它們的主拖動(dòng)普遍采用大功率直流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn),調(diào)速手段除少數(shù)延用F一D機(jī)組形式外,多數(shù)在20世紀(jì)80年代完成了第一步改造。利用PLC控制單元驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)合理的無級(jí)調(diào)速范圍,代替原來純機(jī)械的有級(jí)變速,進(jìn)而達(dá)到在不降低機(jī)械傳動(dòng)性能的情況下,簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),改進(jìn)機(jī)床操作性能。成功應(yīng)用在重型軋輥車床上。</p><p>　　現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平、產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等

20、各項(xiàng)指標(biāo)，在很大程度上取決于生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)性和電氣自動(dòng)化程度。機(jī)電一體化技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的。在控制方法上主要是從手動(dòng)到自動(dòng)；在控制功能上，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；在操作上，是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現(xiàn)，又為電氣控制技術(shù)的發(fā)展開拓了新的途徑。 傳統(tǒng)的機(jī)床電氣控制是繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的啟動(dòng)、停車、有極調(diào)速等

21、控制。繼電器接觸式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、抗干擾強(qiáng)、價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備。目前，在我國(guó)繼電器接觸式控制仍然是機(jī)床和其他機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于大量存在用開關(guān)量控制的簡(jiǎn)單的程序控制過程，而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的，因而傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求，因此曾出現(xiàn)了繼電器接觸控制和電子技術(shù)相結(jié)合的控制裝置，叫做順序控制器。它能夠根據(jù)生產(chǎn)的需要改變控制

22、程序，而又遠(yuǎn)比電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，它是通過組合邏輯元件插接或編程來實(shí)現(xiàn)</p><p>　　1.1.2 研究的目的與意義</p><p>　　軋輥車床主要應(yīng)用與冶金制造行業(yè),它主要是對(duì)各類長(zhǎng)短不同、重量不同的軋輥外表層進(jìn)行切削加工。由于在軋輥切削過程中對(duì)切削速度、刀架檔位及進(jìn)刀速度有特殊要求，所以控制軋輥車床的PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)也相應(yīng)增多，同時(shí)考慮到余量，可選用歐姆龍中型C20

23、0Hα系列PLC。該系列PLC集中了“信息化對(duì)應(yīng)控制器”功能的SYSMACa系列可編程控制器，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制。同時(shí)，觸摸屏的加入使操作更加方便，實(shí)時(shí)的報(bào)警信息是維護(hù)和改進(jìn)更加方便。</p><p>　　本文主要介紹了歐姆龍PLC及觸摸屏在軋輥車床上的應(yīng)用，通過對(duì)軋輥車床基本功能及運(yùn)動(dòng)方式的介紹，增加了讀者對(duì)PLC各個(gè)通道的地址分配及PLC程序設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)；通過介紹軋輥車床和人機(jī)界面的參數(shù)，使我們進(jìn)一步熟悉

24、了歐姆龍PLC、觸摸屏及電機(jī)選型的方法；對(duì)PLC各個(gè)模塊硬件連線圖進(jìn)行了詳細(xì)說明，目的是進(jìn)一步了解利用歐姆龍PLC如何完成對(duì)軋輥車床的控制，并對(duì)PLC中每個(gè)外部接點(diǎn)的含義有了深刻認(rèn)識(shí)，有利于系統(tǒng)掌握PLC的硬件組成；按照軋輥車床完成的功能，利用組態(tài)圖加標(biāo)注的方法，將軋輥車床的組態(tài)任務(wù)進(jìn)行了圖解，從而能直觀看出每個(gè)組態(tài)畫面所要完成的功能，易于初學(xué)者掌握工程中的基本組態(tài)；同時(shí)強(qiáng)調(diào)了一些基本程序指令在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，使讀者在以后應(yīng)用或

25、設(shè)計(jì)中能夠引起重視；最后介紹PLC與觸摸屏的通信設(shè)置，使我們進(jìn)一步掌握了PLC與觸摸屏建立通信的方法。</p><p>　　特別加入了梯形圖和指令表的描述，用這兩種方式對(duì)軋輥車床控制程序進(jìn)行介紹，使得讀者能進(jìn)一步了解梯形圖與指令表的區(qū)別，并從中掌握一些特殊指令的應(yīng)用。</p><p>　　本文將介紹觸摸屏PLC控制系統(tǒng)在C84型軋輥車床上的應(yīng)用，其中包括軋輥車床的組成、參數(shù)說明、控制系統(tǒng)構(gòu)

26、成及選型、扎輥車床的硬件接線、PLC輸入/輸出地址分配、觸摸屏畫面的組態(tài)、PLC梯形圖程序、指令表程序及PLC與觸摸屏的通信。通過對(duì)軋輥車床PLC及觸摸屏的介紹，我們將進(jìn)一步熟悉PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì)方法及在工程應(yīng)用中所要注意的問題。</p><p>　　1.2 基本內(nèi)容和擬解決的問題</p><p>　　1.2.1 基本內(nèi)容</p><p>　　1．選擇和確定總體設(shè)

27、計(jì)方案；</p><p>　　2．設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖；</p><p>　　3．進(jìn)行PLC的選型及I/O分配；</p><p>　　4．設(shè)計(jì)PLC硬件系統(tǒng)；</p><p>　　5. PLC控制程序的設(shè)計(jì)；</p><p>　　6. 觸摸屏畫面組態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　1.2.2 擬解決的

28、問題</p><p>　　1. PLC及連接PLC外圍設(shè)備選用。</p><p>　　2. 觸摸屏組件選用,人機(jī)界面選用。</p><p>　　3. PLC輸入與輸出硬件接線設(shè)計(jì),PLC與主軸和PLC與刀架硬件的接線設(shè)計(jì),PLC地址分配。</p><p>　　4. PLC與觸摸屏畫面的通信設(shè)置。</p><p>　　第

29、2章 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求</p><p>　　要想進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先必須對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對(duì)象的工作特點(diǎn)，明確控制要求以及各階段的特點(diǎn)和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。</p><p>　　2.1 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　（1）主軸箱。主軸的一端是直流電動(dòng)機(jī)，另一端是由齒輪帶動(dòng)的花盤。主軸箱內(nèi)主要有各種傳動(dòng)齒輪及液壓缸組成。

30、主軸箱功能主要是夾緊軋輥并驅(qū)動(dòng)軋按照設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)源為Z系列55kw直流電動(dòng)機(jī)，主軸換擋操作都在主軸箱內(nèi)完成。</p><p>　　（2）液壓工作站系統(tǒng)。液壓工作站系統(tǒng)主要給主軸箱提供靜壓油和潤(rùn)滑油。液壓站由一個(gè)7.5kw液壓泵、電磁閥、回油缸及壓力表組成。液壓站不僅為主軸箱提供靜壓及潤(rùn)滑，也為尾座提供靜壓。</p><p>　?。?）刀架。刀架是切削軋輥的主要設(shè)備。由刀頭、溜板箱及交

31、流伺服電動(dòng)機(jī)組成，溜板箱在滑軌作橫向移動(dòng)，從而完成切削不同部位的軋輥。組成刀架的電氣控制部分通過NT5Z型人機(jī)界面控制其橫向和縱向移動(dòng)、快速和進(jìn)給。</p><p>　?。?）尾座。尾座位于車床尾部，由套筒（頂緊軋輥的裝置）、液壓缸、尾座電動(dòng)機(jī)和套筒電動(dòng)機(jī)組成。他配合主軸夾緊裝置--花盤，來完成對(duì)整個(gè)軋輥的夾緊。</p><p>　　（5）導(dǎo)軌。導(dǎo)軌是刀架及尾座移動(dòng)的軌道。導(dǎo)軌表面要求保持

32、清潔、光滑并且平整，從而使刀架運(yùn)行平穩(wěn)，保持了加工質(zhì)量。因此應(yīng)定期清理和潤(rùn)滑導(dǎo)軌表面。導(dǎo)軌底部是機(jī)床床身，用來穩(wěn)定整個(gè)機(jī)床。</p><p>　?。?）機(jī)床電氣控制部分。機(jī)床電氣控制部分由主回路和控制回路兩部分組成。主回路主要由主軸驅(qū)動(dòng)裝置、刀架驅(qū)動(dòng)裝置及各種交直流電動(dòng)機(jī)組成；控制回路由C200HS型PLC和布于兩個(gè)刀架的觸摸屏、各種電磁閥、限位開關(guān)及其他控制電路組成。</p><p>　

33、　2.2 軋輥車床的控制要求</p><p>　　軋輥車床控制系統(tǒng)主要是由三部分組成：人機(jī)界面、PLC及連接PLC的外圍設(shè)備。</p><p>　?。?）人機(jī)界面通過通信電纜與PLC的CPU相連，從而實(shí)現(xiàn)了PLC與人機(jī)界面的雙向通信。</p><p>　　（2）根據(jù)扎輥車床所要完成的功能及技術(shù)要求，PLC主要由CPU、電源、數(shù)字量輸入/輸出模塊、獨(dú)立數(shù)字量輸出模塊和

34、模擬量輸入模塊組成。</p><p>　?。?）PLC每一個(gè)模塊下對(duì)應(yīng)連接有外圍電路，它們是PLC的輸入信號(hào)。如按鈕、</p><p>　　圖2.1 軋輥車床主電路控制原理圖</p><p>　　行程開關(guān)、使能信號(hào)和液位開關(guān)。同時(shí)PLC輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，如控制電磁閥、液壓泵及各種信號(hào)指示。獨(dú)立數(shù)字量輸出模塊分別完成主軸及刀架速度給定、使能和鎖</p>

35、<p>　　零等功能。模擬量輸入模塊主要是對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并將其顯示在觸摸</p><p><b>　　屏上。</b></p><p>　　2.3 繼電器電氣線路的分析</p><p>　　軋輥車床主電路控制原理圖如圖2.1所示:</p><p>　　2.3.1主電路分析</p><

36、;p>　　該機(jī)床共配置五臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2和M3、M4、M5。</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M1（功率為30kW）完成主軸主運(yùn)動(dòng)，采用直接啟動(dòng)方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣制動(dòng)停車。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。電動(dòng)機(jī)M1控制電路分為四個(gè)部分：①由正轉(zhuǎn)控制接觸器KM6和反轉(zhuǎn)控制接觸器KM7的兩組主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。②電流表PA經(jīng)電流互感器TA接在主電動(dòng)機(jī)M1主運(yùn)動(dòng)上，

37、以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作電流變化。為防止電流表被啟動(dòng)電流沖擊損壞，利用時(shí)間繼電器KT的動(dòng)斷觸頭，在啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表暫時(shí)短接。③串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器KM2的主觸點(diǎn)控制限流電阻R的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過載而串入了限流電阻R，以保證電路設(shè)備正常工作。④速度繼電器KS的速度檢測(cè)部分與電動(dòng)機(jī)的主軸相聯(lián)，在停車制動(dòng)過程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，其動(dòng)合觸頭可將控制電路中反接制動(dòng)的相應(yīng)電路切斷，完成停

38、車制動(dòng)。</p><p>　　油泵電動(dòng)機(jī)M2給主軸箱提供靜壓油和潤(rùn)滑油,而且給左右兩個(gè)刀架提供靜壓及潤(rùn)滑，采用直接啟動(dòng)停止方式，為連續(xù)工作狀態(tài)，由接觸器KM1和KM12的主觸點(diǎn)控制其主電路的接通與斷開。</p><p>　　刀架電動(dòng)機(jī)M3由交流接觸器KM8控制,他可以控制刀架的進(jìn)給、向左和向右移動(dòng)。對(duì)左右刀架起到控制作用。</p><p>　　M4是尾座電動(dòng)機(jī)，M5

39、是套筒電動(dòng)機(jī)，它主要配合主軸花盤完成對(duì)整個(gè)軋輥的夾緊。</p><p>　　為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。</p><p>　　2.3.2控制電路分析</p><p>　　電源：由控制變壓器TC（380V/110V，36V）的接線和參數(shù)標(biāo)注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級(jí)為～110V。</p

40、><p>　　主電動(dòng)機(jī)M1控制：接通電源SB0。</p><p>　　急?？偣灿蠸B1、SB2、SB3三個(gè)按鈕控制，在機(jī)床出現(xiàn)大的故障時(shí)，分別按下三個(gè)按鈕中的任何一個(gè)都可以使整個(gè)車床停止運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　正向點(diǎn)動(dòng) SB13→KM2+（無自保）→M1串R正向點(diǎn)動(dòng)（SB13+表示按SB13并保持）。反向點(diǎn)動(dòng)SB16→KM2。</p><p&g

41、t;　　正向起動(dòng) SB9+→KM6+,反向起動(dòng)SB11→KM7。</p><p>　　左1擋縱向 SB21+→YC5-，左1擋橫向 SB22→YC4，左2擋與左1擋類似</p><p>　　反向制動(dòng) （接SB3）與停車制動(dòng)（KS-2+）過程與正向類似。</p><p>　　采用控制流程來表達(dá)電路的過程具有簡(jiǎn)單、一目了然的優(yōu)點(diǎn)。其基本步驟是：各自受控點(diǎn)動(dòng)作后出現(xiàn)

42、的控制結(jié)果（利用坐標(biāo)標(biāo)注檢索可避免遺漏）。</p><p>　　冷卻泵電動(dòng)機(jī) SB5+ →KM1+（自保）→M2起動(dòng)。SB4+ →KM1+（自保）→M2停止。</p><p>　　快速電動(dòng)機(jī) SQ+（刀架手柄壓動(dòng)）→KM5+→M3起動(dòng)。</p><p>　　2.3.3 整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù)</p><p>　　由KM1與KM2各自的常閉觸點(diǎn)

43、串接于對(duì)方工作電路以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行互鎖。由FU0及FU1～FU6實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。由FR1與FR2實(shí)現(xiàn)M1與M2的過載保護(hù)（根據(jù)M1與M2額定電流分別整定）。KM1～KM4等接觸器采用按鈕與自?？刂品绞剑虼耸筂1與M2具有欠電壓與零電壓保。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)和控制要求，還有繼電器電

44、器電路分析。其中繼電器電氣線路分析包括主電路分析和控制電路分析。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)元器件的選擇</p><p>　　3.1伺服電機(jī)的選擇</p><p>　　伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺

45、服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。</p><p>　　伺服系統(tǒng)（servomechanism）是使物體的位置、方位、 </p><p>&l

46、t;b>　　圖3.1 伺服電機(jī)</b></p><p>　　狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)椋欧姍C(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會(huì)知

47、道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。 </p><p>　　無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平

48、滑，力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。 </p><p>　　交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。 </p><p&g

49、t;　　伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 </p><p>　　交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。</p>

50、;<p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似.其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普

51、通電動(dòng)機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 </p><p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)

52、在沒有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。</p><p>　　該車床使用的交流伺服電動(dòng)機(jī)額定功率為750kw，額定轉(zhuǎn)矩為2.39N.m，額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，額定電流為4.78A。</p><p>

53、;　　3.2 直流電機(jī)的選擇 </p><p>　　識(shí)別系統(tǒng)采用的微型直流電機(jī)DS-45RP775244500-51K如圖3.2，表3.1所示</p><p><b>　　圖3.2 直流電機(jī)</b></p><p>　　表3.1 直流電機(jī)主要參數(shù)</p><p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b>

54、</p><p>　　元器件的選用是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，元器件的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都有一定的影響，另外還要考慮價(jià)格因素。本章所選的元器件有Z系列55kw直流電動(dòng)機(jī)；選用80CB075C-010000型號(hào)交流伺服電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所

55、需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。</p><p>　　4.1確定I/O點(diǎn)數(shù)</p><p>　　根據(jù)第2章的主電路分析,統(tǒng)計(jì)I/0的點(diǎn)數(shù)如表4-1所示:</p><p>　　表4-1 I/0點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)</p><p>　　4.2 PLC的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，PLC點(diǎn)

56、數(shù)的選擇，不管是輸入點(diǎn)數(shù)還是輸出點(diǎn)數(shù)都要留有10%的余量，根據(jù)I/O口分配情況可知：輸入信號(hào)有11個(gè)，輸出信號(hào)有6個(gè)，</p><p>　　圖4.1 PLC硬件基本組成的簡(jiǎn)化框圖</p><p>　　根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)可選擇FX2N—24MR可編程控制器，以滿足控制要求，而且輸入輸出都留有一定的余量。</p><p>　　4.2.1 PLC的硬件組成與各部分的作用&l

57、t;/p><p>　　可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖4.1:</p><p>　　由

58、圖可見， PLC的硬件是由主機(jī)（基本單元）、I/O擴(kuò)展模塊以及各種外部設(shè)備組成，通過各自的端口聯(lián)成一個(gè)整體。其主要組成及各部分作用是:</p><p>　　1.CPU CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用

59、掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路,</p><p>　　2.存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器, 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放用戶程序執(zhí)行過程中使

60、用NO/OFF狀態(tài)量或數(shù)值量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。用戶存儲(chǔ)器內(nèi)容由用戶根據(jù)控制需要可讀可寫，可任意修改、刪除?？刹捎酶呙芏?、低功耗的CMOS RAM或EPROM與EEPROM。他在PLC技術(shù)指標(biāo)中的內(nèi)存容量系指用戶存儲(chǔ)器容量，是PC等級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)；系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于固化PLC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上他決定該種PC的性能和質(zhì)量，用戶無法更改或調(diào)用。</p>&l

61、t;p>　　3.輸入、輸出單元（I/O單元） I/O口單元稱為I/O接口電路，PLC程序執(zhí)行過程中需要用的各種開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等各種外部設(shè)備或設(shè)定量，都通過輸入電路進(jìn)入PLC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過輸出電路送到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能。由于生產(chǎn)過程當(dāng)中的信號(hào)電平、頻率是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平、頻率也是千差萬別的，而CPU處理的信號(hào)只是標(biāo)準(zhǔn)電平，其工作節(jié)拍又與外部環(huán)境不一樣。所以PLC與通用計(jì)算機(jī)I/O電路有著類似

62、的作用，即電平變換、速度匹配、驅(qū)動(dòng)功率放大、信號(hào)隔離等。不同的是，PC產(chǎn)品的I/O單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和制造的。通用計(jì)算機(jī)則要求擁護(hù)根據(jù)使用條件自行開發(fā)，其可靠性、抗干擾能力往往達(dá)不到系統(tǒng)要求。</p><p>　　(1).輸入接口電路</p><p>　　各種PLC輸入電路大致相同，其輸入方式有三種類型：一種是直流輸入（DC12V或24V），另一種是交流輸入（AC

63、100～120V或200～240V），第三種是交直流輸入（交直流12V或24V）。外部輸入器件可以是無源觸點(diǎn)，如按鈕、行程開關(guān)、主令開關(guān)等，也可以是有源器件，如各類傳感器、集電極開路的晶體管接近開關(guān)、光電開關(guān)等。在PLC內(nèi)部電源容量允許前提下，有源輸入器件可采用PLC輸出電源，否則必須外設(shè)電源。當(dāng)輸入信號(hào)為模擬量時(shí)，信號(hào)必須經(jīng)過專用的模擬量輸入模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過輸入電路進(jìn)行PLC。輸入信號(hào)是通過輸入斷子經(jīng)RC濾波、光電隔離進(jìn)入

64、內(nèi)部電路。</p><p>　　(2).輸出接口電路</p><p>　　為適應(yīng)不同負(fù)載需求，各類PLC的輸出有三種方式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。繼電器輸出最常用，適用交直流負(fù)載，其特點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，但動(dòng)作頻率和響應(yīng)速度慢。晶體管適應(yīng)直流負(fù)載，其特點(diǎn)是動(dòng)作頻率高，響應(yīng)速度快，但帶負(fù)載能力小。晶閘管輸出使用交流負(fù)載，響應(yīng)速度快，帶載能力不大。</p><p

65、>　　外部負(fù)載直接與PLC輸出端子相聯(lián)，輸出電路的負(fù)載電源由用戶根據(jù)負(fù)載要求自行分配。輸出電路僅是提供輸出通道。同時(shí)考慮不同類型，不同性質(zhì)負(fù)載的接線要求，通常PLC輸出端口的公共端子是分組設(shè)置的。每4-8點(diǎn)共一個(gè)COM端子，各組相互隔離。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意各類PLC輸出端子的輸出電流不能超出其額定值，同時(shí)還要注意輸出電流與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，例如FX2型PLC繼電器輸出的負(fù)載能力在電源電壓250V以下時(shí)，電阻性負(fù)載為2A/點(diǎn)；感性負(fù)載

66、為80VA/點(diǎn)，燈負(fù)載為100W/點(diǎn)。</p><p>　　4. 電源單元 PLC對(duì)供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%～-15%范圍內(nèi)波動(dòng)。也有用直流24V供電。PLC內(nèi)部有一個(gè)高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對(duì)CPU、I/O單元供電，還可以為外部傳感器提供DC24V電源。</p><p>　　4.2.2 PC的技術(shù)指標(biāo)</p><p&

67、gt;　　1.FX2系列小型PC一般技術(shù)指標(biāo) </p><p>　　一般技術(shù)指標(biāo)主要是指PLC產(chǎn)品的工作條件與一般工作環(huán)境的適應(yīng)程度。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，充分考慮了工業(yè)環(huán)境種種惡劣因數(shù)。其技術(shù)指標(biāo)如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 一般技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　2.性能技術(shù)指標(biāo)</b></p>&

68、lt;p>　　性能技術(shù)指標(biāo)標(biāo)志某種PLC在硬件和軟件反面所具備功能。不同機(jī)型差異較大，在PLC選型時(shí)要逐一考慮該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能否滿足要求。</p><p>　　PLC的性能包括：輸入指標(biāo)、輸出指標(biāo)和電源指標(biāo)方面。如表4-3、4-4、4-5所示。</p><p>　　表4-3 輸入技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　表4-4 輸出技術(shù)指標(biāo)</p><

69、;p>　　表4-5 電源技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　4.3 PLC I/0分配表</p><p>　　根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的I/O口與所選的PLC的型號(hào)可列出其I/O分配如表4-6所示:</p><p>　　表4-6 PLC I/O分配表</p><p>　　4.4 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　

70、圖4.2 外部接線圖</p><p>　　4.5 軋輥車床PLC與人機(jī)界面的連接</p><p>　　為了建立PLC與觸摸屏畫面的通信，要知道人機(jī)界面和PLC的竄口及如何進(jìn)行通信設(shè)置。</p><p>　　對(duì)于PLC與人機(jī)界面連線，采用COM1口，其協(xié)議為RS232。它按照從右至左，從上到下依次排序。其中端子2為接受數(shù)據(jù)端（RXD），端子3為發(fā)送數(shù)據(jù)端（TXD），端

71、子5為接地端子（GND），端子7為請(qǐng)求發(fā)送端（RTS），端子8為允許發(fā)送端（CTS），其余為空端子。</p><p>　　控制器通信口需要與觸摸屏的通信口一致,設(shè)為COM1口.同時(shí),人機(jī)界面通信口也要保持一致,統(tǒng)一設(shè)定為RS232,波特率為9600。其余參數(shù)為人機(jī)默認(rèn)值。</p><p>　　PLC采用相應(yīng)的9針D型串口線，其接線方式如圖4.3所示。圖4.3為接線端子RS232協(xié)議連接方式

72、：人機(jī)發(fā)送端（3）對(duì)應(yīng)連接PLC的接收端（3）、PLC的發(fā)送端（2）對(duì)應(yīng)連接人機(jī)接收端（2）、人機(jī)的接線（5）與PLC的地線（9）相連、PLC的端子4和5短接，其余空接。</p><p>　　NT5Z接線端 PLC接線端</p><p>　　9針D型(RS232) 9針D型(RS232)</p

73、><p>　　圖4.3 RS232協(xié)議端子定義</p><p><b>　　4.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章論述的是PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。還介紹了PLC外部接線圖，PLC與人機(jī)界面的連接等。</p>

74、<p>　　第5章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1.1主軸控制部分</p><p><b>　　(1)急停部分程序</b></p><p>　　機(jī)床急停就是在故障發(fā)生后快速停止整個(gè)車床運(yùn)轉(zhuǎn),以避免故障擴(kuò)大。如圖5.1所示，當(dāng)按下“急?！卑粹o，并且主軸

75、油泵啟動(dòng)按鈕斷開后，PLC接通急停中繼并自鎖。同時(shí)接通急停定時(shí)器TIM000和TIM001，分別延時(shí)1.5s和0.5s，執(zhí)行互鎖IL（02）指令，并直接轉(zhuǎn)入IL(03)的下一條指令執(zhí)行。</p><p>　　聯(lián)鎖指令I(lǐng)L(02)和IL(03)一起使用，并建立聯(lián)鎖功能。聯(lián)鎖和采用TR位類似都可用于分叉處理。在IL(02)指令執(zhí)行條件不滿足（OFF）時(shí)，處于IL（02）和ILC(03)之間的指令處理與TR的處理結(jié)果不

76、同。如果IL(02)執(zhí)行條件為OFF，程序直接轉(zhuǎn)入IL（03）的下一條指令執(zhí)行；執(zhí)行條件滿足（ON），從IL(02)所處的指令點(diǎn)到下一個(gè)ILC(03)指令間的每一行指令允許執(zhí)行。</p><p>　　圖5.1 急停程序段設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(2)主軸油泵啟動(dòng)及故障程序段</p><p>　　圖5.2給出了主軸油泵啟動(dòng)程序。在無主軸故障下，主軸油泵接通并自鎖，

77、同時(shí)接通風(fēng)機(jī)。接通定時(shí)器TIM002延時(shí)10s。油壓過載或主軸裝置故障時(shí)輸出主軸故障中繼，同時(shí)主軸故障延時(shí)1.5s和0.5s后使主軸油泵自動(dòng)斷開（見圖5.2）。</p><p>　　圖5.2 主軸油泵啟動(dòng)及故障程序</p><p>　　(3)主軸各狀態(tài)運(yùn)行程序段</p><p>　　圖5.3給出了主軸啟停、點(diǎn)動(dòng)、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)方向輸出程序的設(shè)計(jì)。主軸正轉(zhuǎn)條件：油泵

78、接通、主軸在擋位、無主軸故障、無急停輸出及反向聯(lián)鎖，接通正轉(zhuǎn)中繼工作位并自鎖。</p><p>　　在正向點(diǎn)動(dòng)或接通換擋脈沖中繼時(shí)，主軸正點(diǎn)中繼工作位接通。無論主軸處于正點(diǎn)中繼接通，還是主軸正轉(zhuǎn)狀態(tài)，程序?qū)⑤敵鲋鬏S正向信號(hào)，同時(shí)輸出主軸運(yùn)行中繼工作位。主軸啟動(dòng)條件：主軸油泵接通、主軸無故障、無急停輸出。</p><p>　　同樣，如圖5.3所示，主軸反轉(zhuǎn)條件為：油泵接通、主軸在擋位、無主軸

79、故障、無急停輸出及反向聯(lián)鎖，接通反轉(zhuǎn)中繼工作位并自鎖。</p><p>　　在反向點(diǎn)動(dòng)或接通換擋脈沖中繼時(shí)，主軸反向點(diǎn)動(dòng)中繼工作接通。無論主軸處于反向點(diǎn)動(dòng)，還是主軸反轉(zhuǎn)，程序?qū)⑤敵鲋鬏S反向信號(hào)，同時(shí)輸出主軸運(yùn)行中繼工作位。</p><p>　　圖5.3 主軸運(yùn)行程序指示</p><p>　　(4)主軸換擋工作指示程序段</p><p>　　如

80、圖5.4所示，主軸選擇1擋后，主軸在1擋的兩個(gè)行程開關(guān)閉合，即主軸擋位信號(hào)2和主軸擋位信號(hào)3接通，同時(shí)主軸 在1擋中繼接通，并輸出主軸在1擋指示。在主油泵接通時(shí)，PLC輸出主軸1擋給定工作位103.04，也可通過換擋脈沖中繼輸出給定工作位103.04，輸出1擋給定工作位103.4的目的是為了與主軸2擋3擋給定構(gòu)成聯(lián)鎖。2擋和3擋給定及在擋位顯示程序與1擋類似。</p><p>　　圖5.4 主軸在擋位工作程序圖&

81、lt;/p><p>　　(5)主軸換擋程序段</p><p>　　如圖5.5所示，在主軸油泵接通并且主軸不在擋位時(shí)，PLC則以1s為周期觸發(fā)換擋指示，并間斷性閃爍。</p><p>　　主軸換1擋中繼接通條件為：主軸選擇1擋、主軸不在長(zhǎng)車運(yùn)行下、主軸1擋與2擋和3擋互鎖。在主軸油泵接通時(shí)，同時(shí)接通主換擋電磁閥2和3進(jìn)行換擋。</p><p>　　

82、當(dāng)主軸在1擋斷開時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器TIM005，經(jīng)過4s后，TIM005被置位，接通換擋脈動(dòng)中繼，于此同時(shí)TIM006延時(shí)4s后被置位，則TIM005復(fù)位，同時(shí)TIM006也被復(fù)位。如果主軸在1擋仍是斷開，重復(fù)以上操作，進(jìn)行脈沖換擋。</p><p>　　主軸換2擋和主軸換3擋程序設(shè)計(jì)與主軸換1擋類似。在主軸換2擋時(shí)，主換擋電磁閥1和主換擋電磁閥3接通；在主軸換3擋時(shí)，主換擋電磁閥2和主換擋電磁閥4接通。</p

83、><p>　　圖5.5 主軸換擋位程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(6)主軸警報(bào)程序段</p><p>　　對(duì)于主軸故障報(bào)警，如圖5.6所示，如果油壓異常，在主軸油泵延時(shí)10s后接通油壓故障指示，同時(shí)接通TIM007，經(jīng)過2s延時(shí)后置位，輸出主軸故障報(bào)警，與此同時(shí)接通TIM008，TIM008經(jīng)過2s后置位，并對(duì)TIM007進(jìn)行復(fù)位，如果故障仍未解除，重復(fù)以上動(dòng)作，

84、主軸故障報(bào)警將一直工作。</p><p>　　圖5.6 主軸故障報(bào)警程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　5.1.2 左刀架程序部分</p><p>　　(1)左刀架油泵程序段</p><p>　　如圖5.7所示，左刀架溜板箱油泵有輸出信號(hào)的條件為：?jiǎn)?dòng)左刀架油泵和左油泵不過載，該信號(hào)接通后自鎖。</p><p>　　左刀架

85、在快速或進(jìn)給運(yùn)行時(shí)，TIM010定時(shí)器接通，并且其經(jīng)過3min延時(shí)后置位。同時(shí)左刀架油泵接通后,TIM011定時(shí)器接通經(jīng)過10s延時(shí)后置位，并對(duì)TIM010復(fù)位，從而使左刀架油泵斷開，復(fù)位TIM011。如果左刀架繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將重復(fù)以上動(dòng)作。直至左刀架停止運(yùn)轉(zhuǎn)或左刀架溜板箱油泵停止。</p><p>　　圖5.7 左刀架油泵程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(2)左刀架上電及工作指示程序段<

86、;/p><p>　　如圖5.8所示，左刀架溜板箱油泵接通后，在左刀架裝置準(zhǔn)備好后輸出左刀架裝置上電指示。左刀架快速指示輸出的條件為：左刀架選擇快速、左刀架溜板箱油泵接通、與左刀架選擇進(jìn)給指示形成互鎖；左刀架進(jìn)給指示輸出的條件為：左刀架選擇進(jìn)給、左刀架溜板箱油泵接通、與左刀架選擇快速指示形成互鎖。同時(shí)在左刀架運(yùn)行狀態(tài)下PLC自鎖。</p><p>　　圖5.8 左刀架上電及指示程序設(shè)計(jì)圖<

87、/p><p>　　(3)左刀架運(yùn)行輸出程序段</p><p>　　如圖5.9所示，左刀架運(yùn)行輸出即左刀架向左或向右運(yùn)行。左刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即左刀架向左進(jìn)給或左刀架向右進(jìn)給。同樣，左刀架選擇快速指示下，左刀架快速輸出，無進(jìn)給輸出。</p><p>　　圖5.9 左刀架運(yùn)行輸出程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(4)左刀架左向運(yùn)行程序段</p>

88、;<p>　　如圖5.10所示，在左刀架程序部分中第8條程序表示第一行程序未完，緊接第二行箭頭所指部分。左刀架快速左轉(zhuǎn)輸出的條件為：選擇左刀架向左、選擇快速、左刀架裝置無故障、溜板箱油泵接通。</p><p>　　左刀架左轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)行的條件是：左刀架選擇進(jìn)給、主軸長(zhǎng)車中繼工作位為ON、與左進(jìn)給向右形成互鎖、主軸無故障，并且其他條件不變情況下輸出左刀架進(jìn)給左轉(zhuǎn)。</p><p>

89、　　左刀架左轉(zhuǎn)輸出條件為：快速左轉(zhuǎn)中繼工作位或左進(jìn)給左轉(zhuǎn)工作位為ON、未達(dá)到左限位、與左刀架右轉(zhuǎn)輸出互鎖。左刀架向左速度指示輸出條件為：選擇左刀架快速和左刀架左轉(zhuǎn)有輸出。</p><p>　　圖5.10 左刀架左向運(yùn)行程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(5)左刀架右向運(yùn)行程序段</p><p>　　如圖5.11所示，左刀架程序段部分中第12條程序表示第一行程序未完，緊

90、接第二行箭頭所指部分。左刀架快速右轉(zhuǎn)中繼工作位接通條件為：選擇左刀架向右、選擇快速、左刀架裝置無故障和溜板箱油泵接通。</p><p>　　左刀架進(jìn)給右轉(zhuǎn)輸出條件為：左刀架選進(jìn)給、主軸長(zhǎng)車中繼工作位為ON、與左刀架進(jìn)給向左互鎖、主軸無故障，并且其他條件不變。左刀架右轉(zhuǎn)指令輸出條件為：快速右轉(zhuǎn)中繼工作位或進(jìn)給右轉(zhuǎn)工作位為ON、與左刀架左轉(zhuǎn)輸出互鎖及在沒有選擇左刀架快速時(shí)，PLC接通刀架右向速度指示。</p&g

91、t;<p>　　圖5.11 左刀架右向運(yùn)行程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(6)左刀架短接零輸出程序段</p><p>　　如圖5.12所示，在左刀架處于停止?fàn)顟B(tài)下，并且接通左刀架溜板箱油泵后，PLC輸出一個(gè)左刀架鎖零輸出工作位和左刀架短接給定輸出，TIM012計(jì)時(shí)，并在1s后斷開，左刀架鎖零輸出。開鎖輸出的目的就是使刀架能準(zhǔn)確地區(qū)分當(dāng)前刀架所處的狀態(tài)，有利于刀架準(zhǔn)確定位。&

92、lt;/p><p>　　圖5.12 左刀架短接零輸出程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　(7)左刀架擋位選擇及指示程序段</p><p>　　圖5.13給出了擋位在不同方向上的指示程序。輸出左刀架1擋縱向指示的條件為：左刀架1擋縱向指示為ON、左刀架處于運(yùn)行狀態(tài)、左刀架溜板箱油泵通、與其他擋位及各個(gè)方向形成互鎖。左刀架1擋縱向指示接通后并自鎖。同樣，也可輸出1擋橫向、2擋縱

93、向和2擋橫向指示。</p><p>　　在選擇擋位和方向時(shí)，各檔位和方向上的離合器也相應(yīng)有輸出（見圖5.14）。軋輥車床上刀架橫向/縱向和擋位選擇通過離合器吸合來實(shí)現(xiàn)（見圖5.14）。左刀架1擋離合器吸合條件為：左刀架1擋橫向或縱向指示為ON、左刀架無快速輸出、與左刀架2擋離合器互鎖。左刀架2擋離合器吸合條件為：左刀架輸出為快速、與左刀架1擋離合器互鎖。</p><p>　　對(duì)于左刀架縱向

94、離合器，其吸合條件為：左刀架1擋有縱向輸出或左刀架2擋縱向有輸出、與左刀架橫向離合器互鎖。左刀架橫向離合器吸合條件正好與刀架縱向離合器相反。</p><p>　　對(duì)于左刀架縱向制動(dòng)離合器，其吸合條件有兩種情況：第一種為縱向運(yùn)行停止后的快速制動(dòng)，即接通離合器制動(dòng)中繼，該中繼工作位可以持續(xù)導(dǎo)通，同時(shí)左刀架運(yùn)轉(zhuǎn)中繼為OFF狀態(tài)；第二種是在左刀架橫向運(yùn)行時(shí)縱向制動(dòng)離合器吸合。</p><p>　　

95、左刀架橫向制動(dòng)離合器的吸合條件有兩種情況，與左刀架縱向制動(dòng)離合器的吸合條件相反。</p><p>　　右刀架程序與左刀架類似。</p><p>　　圖5.13 左刀架擋位及方向指示程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　圖5.14 左刀架離合器輸出程序設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　5.2 本章小結(jié)</b></p>

96、;<p>　　軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，設(shè)計(jì)出梯形圖。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)我主要做了以下幾方面工作：</p><p><b>　　1.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　

97、　PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。</p><p><b>　　2．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，設(shè)計(jì)出梯形圖。</p><p><b&

98、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 關(guān)學(xué)鋒，3-PTT型滑塊式并聯(lián)機(jī)床的PLC控制[M]，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（5）：317-320</p><p>　　[2] 熊幸明，千斤頂油缸加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，機(jī)床電器， 2002（2）：214-225</p><p>　　[3] 吳曉，活塞環(huán)仿形車、銑組合機(jī)床PLC控制

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100、組合機(jī)床中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用[M]，裝備制造技術(shù)，2011（2）：234-245</p><p>　　[7] 趙良，PLC控制技術(shù)在自動(dòng)機(jī)床擴(kuò)切機(jī)中的應(yīng)用[M]，工業(yè)控制計(jì)算，1996（10）：210-215</p><p>　　[8] 陳遠(yuǎn)龍，電解加工機(jī)床PLC控制系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)[C]，第13屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2009：323-345</p><p>

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106、ering Education,2003</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在竇建華老師的指導(dǎo)下完成的。在做論文的過程中竇老師不僅在整體設(shè)計(jì)方案上給我指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)的過程中也給我提出了好的意見。在此，對(duì)老師在工作中給予的指導(dǎo)和關(guān)心致以最真誠(chéng)的謝意。</p><p>　　同時(shí)在這里還要感謝機(jī)電工程學(xué)院給予