【正文】 PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)一、課題設(shè)計任務(wù)書 （一）本課題設(shè)計研究的基本內(nèi)容：車床是機床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步電動機拖動，它的變速是靠齒輪箱的有級調(diào)速來實現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運動有時需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個要求一般是通過改變主軸電動機的轉(zhuǎn)向或采用離合器來實現(xiàn)的。進給運動多半是把主軸運動分出一部分動力，通過掛輪箱傳給進給箱來實現(xiàn)刀具的進給。有的為了提高效率，刀架的快速運動由一臺進給電動機單獨拖動。車床一般都設(shè)有交流電動機拖動的冷卻泵，來實現(xiàn)刀具切削時冷卻。有的還專設(shè)一臺潤滑泵對系統(tǒng)進行潤滑。（二）本課題設(shè)計的目的： 通過這次課題設(shè)計來了解PLC在日常生活中的實際應(yīng)用，培養(yǎng)我們獨立分析和解決問題的能力，并進一步掌握PLC的使用方法。 （三）設(shè)計要求：(1) 主要控制電器為三臺電機：主電動機、冷卻泵電機、快速移動電機。三臺電機都要有短路保護措施。主電動機和冷卻泵電機采用熱繼電器進行過載保護主電動機要采用降壓起動方式起動主電動機要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點動調(diào)整控制和長動控制，采用反接制動主回路負載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流表產(chǎn)生沖擊。機床要有照明設(shè)施（四）編寫設(shè)計報告說明，內(nèi)容包括：① 設(shè)計過程和有關(guān)說明。② 基于PLC的控制系統(tǒng)電路圖。③ PLC控制程序（梯形圖和指令表）。最好寫出程序流程圖。④ 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。⑤ 電氣設(shè)備明細表。⑥ 參考資料、參考書及參考手冊。二．計劃書綜合課題設(shè)計進度計劃表實踐時間實踐科目實踐進度實踐地點第10周課題設(shè)計收集相關(guān)資料寢室第11周課題設(shè)計收集相關(guān)資料寢室第12周課題設(shè)計整理收集的資料寢室第13周課題設(shè)計資料輸入與修改寢室第14周課題設(shè)計調(diào)試和整理程序PLC實驗室第15周第16周課題設(shè)計進行總結(jié)和打印報告寢室前言通過三年的學(xué)習(xí)，讓我們在學(xué)校學(xué)到了很多的東西，我們需要用所學(xué)的知識作一個總結(jié)，檢驗我們這幾年在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況，對自己和老師還有家長都有一個交代，在所學(xué)的課程中，我選中了對PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)這個題目。首先是因為我們PLC在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用， PLC是以自動控制技術(shù)、微計算機技術(shù)、和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC得到了迅速的發(fā)展，也在社會各領(lǐng)域的生產(chǎn)訓(xùn)得到了越來越多的應(yīng)用。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。為什么應(yīng)用如此的廣泛，是因為PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)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(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)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(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)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(yīng)用于生產(chǎn)實踐。PLC臥式車床電氣控制系統(tǒng)作為我的PLC課題設(shè)計，通過對臥式車床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計能夠讓我加深PLC的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并能進一步擴展我認識其它相關(guān)的學(xué)科，為創(chuàng)新設(shè)計打下基礎(chǔ)，面對我們從來沒有看到過的東西，給我們的課題設(shè)計帶來困難，這樣在課程設(shè)計時我根本無從下手，因此也導(dǎo)致了我對機械設(shè)計缺乏學(xué)習(xí)興趣，并且課題設(shè)計延遲了時間，但是最終還是給與了解決，在這次課題設(shè)計中，我了解了較多有關(guān)車床方面的知識。特別的電氣方面的知識，對以后從事這方面的工作打下了堅實的基礎(chǔ)，對我自己來說有很重要的意義。 598PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)目錄一、西門子PLC簡介……………………………………（6）二、其他PLC簡介………………………………………（7）三、編程軟件和仿真軟件簡介……………………………（8）四、指令系統(tǒng)………………………………………………（14）五、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域…………………………………（17）六、舉例說明西門子PLC的應(yīng)用………………………（21）七、PLC的國際國內(nèi)發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀……………（31）八、總結(jié)………………………………………………（33）九、參考資料…………………………………………（33）一、西門子PLC簡介德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7200，S7300，S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7300）和中、高性能要求的PLC（如S7400）等。1．SIMATIC S7200 PLCS7200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。2．SIMATIC S7300 PLCS7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7200 PLC比較，S7300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（~）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7300中取得數(shù)據(jù)，S7300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。3． SIMATIC S7400 PLCS7400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。S7400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。5． 人機界面（HMI）硬件 HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。6． SIMATIC S7工業(yè)軟件西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：（1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具，STEP 7Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7200系列PLC的編程、在線仿真軟件。（2）基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows 。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。（3）人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機器級的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的WinCC。ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn)PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設(shè)計適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力。二、其它PLC簡介（1）三菱PLC簡介世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產(chǎn)品，一個流派是歐洲產(chǎn)品，一個流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國引進的，對美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。 日本的小型PLC最具特色，在小型機領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機或大型機才能實現(xiàn)的控制，日本的小型機就可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機，所以格外受用戶歡迎。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。 三菱公司的PLC是較早進入中國市場的產(chǎn)品。其小型機F1/F2系列是F系列的升級產(chǎn)品，早期在我國的銷量不小。使得許多大專院校講解PLC編程的