【正文】 PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)一、課題設(shè)計(jì)任務(wù)書 （一）本課題設(shè)計(jì)研究的基本內(nèi)容：車床是機(jī)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(shí)，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(jìn)給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它的變速是靠齒輪箱的有級(jí)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡(jiǎn)單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有時(shí)需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個(gè)要求一般是通過改變主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向或采用離合器來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)多半是把主軸運(yùn)動(dòng)分出一部分動(dòng)力，通過掛輪箱傳給進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給。有的為了提高效率，刀架的快速運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。車床一般都設(shè)有交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的冷卻泵，來實(shí)現(xiàn)刀具切削時(shí)冷卻。有的還專設(shè)一臺(tái)潤(rùn)滑泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑。（二）本課題設(shè)計(jì)的目的： 通過這次課題設(shè)計(jì)來了解PLC在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)我們獨(dú)立分析和解決問題的能力，并進(jìn)一步掌握PLC的使用方法。 （三）設(shè)計(jì)要求：(1) 主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速移動(dòng)電機(jī)。三臺(tái)電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)主電動(dòng)機(jī)要采用降壓起動(dòng)方式起動(dòng)主電動(dòng)機(jī)要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制和長(zhǎng)動(dòng)控制，采用反接制動(dòng)主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動(dòng)電流對(duì)電流表產(chǎn)生沖擊。機(jī)床要有照明設(shè)施（四）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告說明，內(nèi)容包括：① 設(shè)計(jì)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(jì)算。⑤ 電氣設(shè)備明細(xì)表。⑥ 參考資料、參考書及參考手冊(cè)。二．計(jì)劃書綜合課題設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表實(shí)踐時(shí)間實(shí)踐科目實(shí)踐進(jìn)度實(shí)踐地點(diǎn)第10周課題設(shè)計(jì)收集相關(guān)資料寢室第11周課題設(shè)計(jì)收集相關(guān)資料寢室第12周課題設(shè)計(jì)整理收集的資料寢室第13周課題設(shè)計(jì)資料輸入與修改寢室第14周課題設(shè)計(jì)調(diào)試和整理程序PLC實(shí)驗(yàn)室第15周第16周課題設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)和打印報(bào)告寢室前言通過三年的學(xué)習(xí)，讓我們?cè)趯W(xué)校學(xué)到了很多的東西，我們需要用所學(xué)的知識(shí)作一個(gè)總結(jié)，檢驗(yàn)我們這幾年在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況，對(duì)自己和老師還有家長(zhǎng)都有一個(gè)交代，在所學(xué)的課程中，我選中了對(duì)PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)這個(gè)題目。首先是因?yàn)槲覀働LC在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用， PLC是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)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(huì)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(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。為什么應(yīng)用如此的廣泛，是因?yàn)镻LC是微機(jī)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(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)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(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)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(shí)踐。PLC臥式車床電氣控制系統(tǒng)作為我的PLC課題設(shè)計(jì)，通過對(duì)臥式車床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠讓我加深PLC的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并能進(jìn)一步擴(kuò)展我認(rèn)識(shí)其它相關(guān)的學(xué)科，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，面對(duì)我們從來沒有看到過的東西，給我們的課題設(shè)計(jì)帶來困難，這樣在課程設(shè)計(jì)時(shí)我根本無從下手，因此也導(dǎo)致了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)缺乏學(xué)習(xí)興趣，并且課題設(shè)計(jì)延遲了時(shí)間，但是最終還是給與了解決，在這次課題設(shè)計(jì)中，我了解了較多有關(guān)車床方面的知識(shí)。特別的電氣方面的知識(shí)，對(duì)以后從事這方面的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)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(jiǎn)介……………………………………（6）二、其他PLC簡(jiǎn)介………………………………………（7）三、編程軟件和仿真軟件簡(jiǎn)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(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀……………（31）八、總結(jié)………………………………………………（33）九、參考資料…………………………………………（33）一、西門子PLC簡(jiǎn)介德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)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(jī)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(qiáng)，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(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)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(dú)的模塊之間可進(jìn)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(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)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(dòng)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(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)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(shí)，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(qiáng)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(jiǎn)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(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)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(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）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(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級(jí)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(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)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(dòng)化站以及通過不同的級(jí)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(jī)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(gè)人計(jì)算機(jī)（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(gè)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(hù)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(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)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(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows 。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)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(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。（3）人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)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(yùn)行版也用于Windows平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。WinCC是一個(gè)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(yùn)行。WinCC操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進(jìn)入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。它的設(shè)計(jì)適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動(dòng)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(jiǎn)介（1）三菱PLC簡(jiǎn)介世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)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(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)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(guó)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(jī)領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本的小型機(jī)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(jī)，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(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。 三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國(guó)的銷量不小。使得許多大專院校講解PLC編程的