【正文】 和溜板箱快速移動(dòng)。車床大多采用機(jī)械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速。 20 世紀(jì) 70 年代以前，電氣自動(dòng)控制的任務(wù)基本上是由繼電器控制系統(tǒng)來完成。在控制方法上，主要是從手動(dòng)到自動(dòng)控制；在控制 功能上，是從簡單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)；在操作方式上，由笨重到輕巧；在控制原理上，從有觸點(diǎn)的繼電接觸式控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為核心的“軟”控制系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)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)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。為此，對火電廠輔助車間自動(dòng)控制水平提出了更高的要求。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對 PLC 的影響。 1. 高速、高精密化 高速、精密是機(jī) 床發(fā)展永恒的目標(biāo)。 數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和 工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計(jì)，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復(fù)定位精度。 3. 數(shù)控車床設(shè)計(jì) CAD 化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 。采用 CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì) 的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場競爭能力 。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的 CX25Y 數(shù)控車銑復(fù)合中心，該機(jī)床同時(shí)具有 X、 Z 軸以及 C 軸和 Y 軸。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案 ，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 。 ⑷ 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點(diǎn)數(shù)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 I/O 初步分配，繪制I/O 接線圖 ⑸ 程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、語句表程序，控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 集資料，并 擬定電氣控制方案。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與調(diào)試 步驟 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 調(diào)試 過程如圖 所示 。 在 本次 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 中用 PLC 代替 了 繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分 。 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場（定子繞組內(nèi)的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。 ① 發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高溫度 max? 等于或稍微小于電動(dòng)機(jī)絕緣的允許最高工作溫度 a? ，即 max a??? 。 交流接觸器和中 間繼電器的選擇 ⑴ 接觸器 接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動(dòng)開關(guān)。 在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號很多，電流在 5A1000A 的不等，常用 交流接觸器的型號有 CJ CJX CJ1 和 CJ10 等系列。 保護(hù)電器的選擇 ⑴ 熔斷器 熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。 三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流 (過載和斷相 )現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長，則 會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。 控制電器的選擇 ⑴ 選擇開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多 檔 式控制多回路的開關(guān)電器。目前常用的按鈕有 LA LA1 LA1 LA20 等系列產(chǎn)品。為了減少制動(dòng)電流，制動(dòng)時(shí)在定子回路串入了限流電阻 R。加工完畢，將刀具退回原位，關(guān)閉冷卻液，待主軸停轉(zhuǎn)后，取下工件 ，完成加工工藝。 M2 拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供冷卻液采用直接啟動(dòng)及停止方式， KM5 控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)。為便于進(jìn)行車削加工前的對刀 ,則要求主軸拖動(dòng)工件作調(diào)整點(diǎn)動(dòng) ,所以要求主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點(diǎn)動(dòng)控制。 圖中 主要 分為主電路， 冷卻 電路， 快速移動(dòng) 電 路等 三 部分 。熔斷器 FU2 為 M M3 電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接觸器 KMKM2 為 M M3 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器。按下按鈕 SB6，接觸器 KM3畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 得電吸合，他的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動(dòng)機(jī)在較低速下起動(dòng)。 KM3 的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)和 KA 的 動(dòng)合觸點(diǎn) 的閉合將 KM3 線圈自鎖。速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸相連的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn) KS1 閉合；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn) 動(dòng)合觸點(diǎn) KS2 閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器 KS 的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) KS1斷開，切斷了接觸器 KM4 的通電回路，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止。當(dāng)手柄壓動(dòng) SQ畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 后，接觸器 KM2 得電吸合， M3 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。選型的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： ⑴ PLC 結(jié)構(gòu)的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價(jià)格低。 ⑷ 聯(lián)網(wǎng)通信的選擇 若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其它 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等接口的能力。一般情況下用戶程序所需的存儲(chǔ)器容量可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 程序容量 =K 總輸入點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù) 對于簡單的控制系統(tǒng)， K=6 ；若為普通系統(tǒng)， K=8 ；若為較復(fù)雜系統(tǒng)， K=10 ；若為復(fù)雜系統(tǒng)，則 K=12 。 主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制 。 PLC 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余 30 % ， 以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留 。 根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約 輸入點(diǎn)為 12 個(gè) ,輸出點(diǎn)為 7 個(gè) 需進(jìn)行控制，現(xiàn)將 I/O 地址 分配如附錄 III所示。 其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和 指令的傳輸。對每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán) 稱為一個(gè)掃描周期。 ⑶ 輸出刷新階段 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng) 外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。 IEC 于 1994 年 5 月公布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn) （ IEC 61131） ,該標(biāo)準(zhǔn)為可編程控制系統(tǒng)定義了 5 種語言：順序功能圖 （ Sequential Function Chart） 、梯形圖 （ Ladder Diagram） 、功能塊圖 （ Function Block Diagram） 、指令表 （ Instruction List） 、結(jié)構(gòu)文本 （ Structured Text） 。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部設(shè)備。 PLC 的指令是一種與微機(jī)的匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。 ⑶ 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 ⑺ 擴(kuò)展功能 擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即 I/O 擴(kuò)展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 PLC 的控制功能。 PLC 基本指令 在本次控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用到以下幾種 PLC 指令。 (a)常開觸點(diǎn) (b)常閉觸點(diǎn) 圖 標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令 ⑵ 輸出指令 輸出指令 （ =） 與線圈相對應(yīng)，驅(qū)動(dòng)線圈的觸點(diǎn)電路接通時(shí)，線圈流過 “能流 ”，指定位對應(yīng)的映像寄存器為 1，反之為 0。要停車時(shí)，按下 SB1， 、 釋放，松開 SB1， 動(dòng)作， KM2 吸合，主電動(dòng)機(jī)M1 串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近于零時(shí) ，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸頭 KS1 斷開， KM2釋放電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 圖 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 ⑶ 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過程 該控制程序步驟為： 刀架快速移動(dòng)過程為按下位置開關(guān) SQ， 動(dòng)作， KM5吸合， M3 起動(dòng)運(yùn)行，代替刀架的指示燈亮。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 在調(diào)試前我們需要對線路進(jìn)行檢查 ， 按照接線圖檢查電源線和接地線是否可靠，主線路和控制線路連接是否正確，絕緣是否良好，各開關(guān)是否處于 “0”位，插頭和各插接件是否全部插緊；檢查工作臺等部件 的位置是否合適，防止通電時(shí)發(fā)生 失誤 。有無斷相。 在對照前由于忘記對 PLC 進(jìn)行復(fù)位，雖然程序正確當(dāng)沒達(dá)到控制效果，所以在調(diào)試前應(yīng)先進(jìn)行復(fù)位操作。 通過使用 PLC 改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時(shí)間繼電器等等，使線路簡化 ,維修方便。 通過本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專業(yè)課的基本理論和基本技能。 在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)， 感謝我的老師們在我四年求學(xué)生涯中給予的關(guān)心和幫助。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) .西安：西安科技大學(xué) 出版社 , ［ 2］ 林春方 .可編程控制器及其應(yīng)用 .上海： 上海交通大學(xué)出版社 , ［ 3］ 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 (第 2 版 ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , ［ 4］ 曹輝 .可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用 .北京： 電子工業(yè)出版社 ,2020 ［ 5］ 機(jī)床電路圖大全編寫組 .機(jī)床電路圖大全（上冊） .北京：機(jī)械工業(yè) 出版社 , ［ 6］ 齊占慶 .機(jī)床電氣自動(dòng)控制 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 7］ 黎亞元 .機(jī)床電氣自動(dòng)控制 .重慶： 重慶大學(xué)出版社， ［ 8］ 王士蘭 .PLC 技術(shù)及運(yùn)用 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 9］ 方宗達(dá) .電氣控制與 PLC 運(yùn)用 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 10］夏國偉 .機(jī)床電氣與維修 .西安： 陜西科學(xué)技術(shù)出版社 ， ［ 11］ 鄧星鐘 .機(jī)電傳動(dòng)控制 .武漢：華中科技大學(xué)出版社， ［ 12］路林吉 .江龍康等 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .北京： 清華大學(xué)出版社 ,2020 M2 三相交流異步電動(dòng)機(jī) JO38026 380V 905r/min 冷卻泵電動(dòng)機(jī) 1 M3 三相交流異步電動(dòng)機(jī) JO38026 380V 905r/min 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 FU1 熔斷器 RL115 15A 主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 FU2 熔斷器 RL115 15A M M3 短路保護(hù) 1 KM1 交流接觸器 CJ1075A