【正文】 摘 要 C5225 型立式車床為大型立式加工車床，主要用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對小的重型及大型工件。本文介紹 C5225 型立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，以及編程注意的問題，同時介紹了可編程控制器的工作原理，基本組成及各部分的功能，運用電路保護(hù)條件確定各元器件的主要參數(shù)，其中包括：系統(tǒng)電動機(jī)的選擇，控制變壓器的選擇和其他電氣元器件的選擇。設(shè)計了一種基于三菱 FX 系列的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，制定了基本方案并設(shè)計出電氣控制原理圖，詳細(xì)介紹了所選用的三菱 FX 系列中的 FX2PLC，根據(jù)設(shè)計要求對 PLC 的輸入輸出 I/O 進(jìn)行了分配，并且編寫系統(tǒng)運行的梯形圖、控制語句指令表。還介紹了 C5225 型立式車床的常見的故障及分析處理方法。 本設(shè)計的選題就是 C5225 型立式車床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ： 立式車床 ； 梯形圖 ； PLC Abstract C5225 vertical lathe machining of large vertical lathe, is mainly used for processing large radial size is relatively small axial size heavy and large workpieces. This article describes the C5225 vertical lathe electrical control system design and programming attention, also introduced the principle of programmable controllers, and each part of the function of basic ponents, the use of circuit protection conditions to determine the main parameters of all ponents, These include: the selection of motor systems, control transformers and other electrical ponents selection options. Designed based on Mitsubishi FX Series Electric Control System Design, developed the basic plan and design electrical control schematics, detailing the use of the Mitsubishi FX series of FX2PLC, according to the design requirements of the PLC39。s input and output I / O were assigned, and the preparation of system operation ladder, control statements repertoire. Also introduced the C5225 mon vertical lathe and analysis of treatment failure. The topics of this design is the C5225 vertical lathe electrical control system design. Key words： vertical lathe； ladder； PL 目錄 第 1 章 緒論 ..............................................................1 第 2 章 PLC 的基礎(chǔ)知識 ....................................................2 本文的選題意義 ....................................................2 PLC 的基本組成 ....................................................2 PLC 系統(tǒng)組成及各部分的功能 ........................................5 PLC 的基本工作原理 ................................................6 主要技術(shù)性能 ......................................................7 基本指令系統(tǒng)特點 ..................................................8 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的要點 ...........................................10 第 3章 FX2N PLC 在立式車床控制系統(tǒng)中應(yīng)用 ................................12 C5225 立式車床概述 ...............................................12 電氣元器件的選擇 .................................................12 C5225 型立式車床電氣控制電路概述 .................................16 C5225型立式車床 PLC控制輸入輸出地址表 ............................23 PLC 接線圖 .......................................................25 PLC 梯形圖 .......................................................26 PLC 控制指令語句表 ...............................................27 第 4 章 常見故障及檢修 ...................................................31 第 5 章 機(jī)床的試車與維護(hù)注意事項 .........................................32 試車注意事項 .....................................................32 維護(hù)注意事項 .....................................................32 第 6 章 結(jié)論 .............................................................33 參考文獻(xiàn) .................................................................34 致謝 .....................................................................35 附錄 .....................................................................36華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計 第 1頁 共 46頁 第 1 章 緒論 PLC 作為一種成熟穩(wěn)定可靠的控制器，目前已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 PLC 系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運行。一個完善的 PLC 系統(tǒng)除了能夠正常運行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時進(jìn)行故障診斷和故障處理。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個重要標(biāo)志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實用價值。 立式車床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成部分，機(jī)床機(jī)械部分相對比較穩(wěn)定，使立式車床運行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。傳統(tǒng)的普通立式車床其機(jī)械部分剛性好，精度較高，一般其基本性能可達(dá)到現(xiàn)代同類機(jī)械的水平，但其電氣控制和驅(qū)動部分則顯得不同程度的老化，與先進(jìn) 制造技術(shù)相比顯得較為落后，這對加工性能及成本又很大的影響，甚至無法在一些加工要求稍高的工件場合下使用，本文通過對原系統(tǒng)以及 C5225 立式車床加工運行性能和要求進(jìn)行分析研究，設(shè)計一套低成本高性能的電氣控制系統(tǒng)，最大限度發(fā)揮機(jī)床的加工潛力，提高可靠性，降低運行成本，對 C5225立式車床加工性能的提高和使用有很大的實際意義。 基于 PLC的 C5225雙立柱立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 第 2頁 共 46頁 第 2 章 PLC 的基礎(chǔ)知識 本文的選題意義 PLC 控制程序它是機(jī)床廠根據(jù)機(jī)床的具體控制要求設(shè)計、編制的機(jī)床控制軟件，PLC 程序中包含了機(jī)床動作的執(zhí)行過程，以及執(zhí)行動作所需的條件，它表明了指令信號、檢測元件與執(zhí)行元件之間的全部邏輯關(guān)系。借助 PLC 程序，維修人員可以迅速找到故障原因，它是數(shù)控機(jī)床維修過程中使用最多、最重要的資料 在某些系統(tǒng)（如 FANUC系統(tǒng)、 SIEMENS802D 等）中，利用數(shù)控系統(tǒng)的顯示器可以直接對 PLC 程序進(jìn)行動態(tài)檢測和觀察，它為維修提供了極大的便利，因此，在維修中定要熟練掌握這方面的操作和使用技能。 PLC 的基本組成 PLC 基本組成包括中央處理器 (CPU)、存儲器、輸入 /輸出接口 (縮寫為 I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等 )、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成。PLC 內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成 PLC 控制系統(tǒng)。 中央處理器 中央處理器 (CPU)由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。 CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。 小型 PLC 的 CPU 采用 8 位或 16 位微處理器或單片機(jī)，如 803 M68000 等，這類芯片價格很低；中型 PLC 的 CPU 采用 16 位或 32 位微處理器或單片機(jī)，如 808 96系列單片機(jī)等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型 PLC則需采用高速位片式微處理器。 CPU按照 PLC 內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。 存儲器 PLC 內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。 （ 1）系統(tǒng)程序存儲器 PLC 系統(tǒng)程序決定了 PLC 的基本功能，該部分程序由 PLC 制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計 第 3頁 共 46頁 用等部分。 系統(tǒng)管理程序主要控制 PLC 的運行，使 PLC 按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)?PLC 的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言指令，傳輸?shù)?CPU 內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。 系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用 ROM 或 EPROM。 ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容， ROM 具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。 EPEROM 為可電擦除只 讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有 E2PROM、 FLASH 等。 （ 2）用戶程序存儲器 用戶程序存儲器用于存放用戶載入的 PLC 應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器 RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。 通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到 EPROM 內(nèi)長期使用。 （ 3）數(shù)據(jù)存儲器 PLC運行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù) (如輸入 /輸出元件的狀態(tài) 數(shù)據(jù)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等 )和組態(tài)數(shù)據(jù) (如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等 )，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要長期保存，所以采用隨機(jī)存取存儲器 RAM。 RAM 是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持 RAM 中的內(nèi)容。 接口 輸入輸出接口是 PLC 與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。 PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負(fù)載。 現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給 PLC 各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開基于 PLC的 C5225雙立柱立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 第 4頁 共 46頁 關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的