【正文】 、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點 ， 給 生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。主電動機(jī)為雙速電動機(jī)，用以實現(xiàn)拖動機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。目前，中小型企業(yè)使用的是傳統(tǒng)繼電 接觸控制的臥式鏜床。由于繼電接觸控制的電路復(fù)雜，動作速度慢，可靠性差，故障診斷與排除困難等缺點，使得這些企業(yè)的生產(chǎn)效率低下、效益差。并用 MCGS軟件進(jìn)行模擬仿真， MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng) )是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。 而 PLC 以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價格低廉等特點，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [2]。同時根據(jù) T68 鏜床的控制要求和特點，確定 PLC 的輸入、輸出分配，設(shè)計出梯形圖并進(jìn)行調(diào)試，采用 MCGS軟件進(jìn)行監(jiān)控。 圖 21 T68 臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖 1床身 2鏜頭架 3前立柱 4平旋盤 5鏜軸 6工作臺 7后立柱 8尾座 9上溜板 10下溜板 11刀具溜板 床身是一個整體的鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜床架，鏜床架可沿導(dǎo)軌垂直移動。平行盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在其上的溜板作徑向進(jìn)給運(yùn)動。 安裝工件的工作臺安放在床身中部的導(dǎo)軌上，它由下溜板、上溜板與可轉(zhuǎn)動的工作臺組成。 輔助運(yùn)動：工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動，尾座的垂直移動及各部分的快速移動 等。 T68 型臥式鏜床電器控制的改造 對 T68鏜床的電氣控制線路進(jìn)行了分析與研究后 ， T68鏜床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等功能外； T68 鏜床的電氣控制系統(tǒng) ， 還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點 ； 給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。它們都安裝在床身的相應(yīng)位置上。 主電動機(jī)高低速的變換由主軸孔盤 變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SQ控制 。 由此分析可知其運(yùn)行方式是非常安全的，可以滿足 T68 鏜床所要求的高低速切換動作，并且使其傳動機(jī)構(gòu)得到了簡化。接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ， 大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力 。 3 熱繼電器的選擇 熱繼電器是用于電動機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。 4 速度 繼電器的選擇 速度繼電器 又稱反接制動 繼電器。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時立即發(fā)出信號，切斷電源使之停車（否則電動機(jī)開始反方向起動 ） 。 常用的速度繼電器有 JY1 型和 JFZ0 型兩種?？梢酝ㄟ^螺釘?shù)?調(diào)節(jié)來改變速度繼電器動作的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)控制電路的要求。 熔體額定電流的選擇 由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間運(yùn)行；而當(dāng)負(fù)載超過允許值時，就要求保護(hù)熔體在一定時間內(nèi)熔斷。 (2)電動機(jī)： 1)單臺直接起動電動機(jī) 熔體額定電流＝ (～ )電動機(jī)額定電流。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡單、靈活性好等特點。等所有 的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。 PLC 的語言 不同的商家的 PLC 有不同的編程語言，但就某個商家而言， PLC 的編程語言 有順序功能圖、梯形圖、語句 表、功能塊圖 。 STEP 7Micro/WIN 編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。 S7200 系列 PLC 系統(tǒng)由基本單元（主機(jī)）、 I/O 擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成。 CPU226 主機(jī)箱體外部設(shè)有 RS485 通信接口，用以連接編程器（手持式或 PC 機(jī)）、文本、圖形編輯器、 PLC 網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備；還設(shè)有工作方式開關(guān)，模擬電位器， I/O 擴(kuò)展接口 ，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲卡。 CPU226 主機(jī)共有 ~、 ~、 ~ 24 個輸入點和 ~、~ 14 個輸出點。 CPU226 有 2 個高速脈沖輸出端（ 、 ） ,輸出脈沖頻率可達(dá) 20KHZ。因為功率較小，所以均采用接觸器直接起動控制線路。M2 是主軸箱和工作臺的快速移動電動機(jī)，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1460r/min。 M2 為快速移動電動機(jī)。 主電動機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SQ 控制。當(dāng) KM4 的主觸點斷開， KM5 的主觸點閉合時，繞組接唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 12 成雙星形，主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為 2880r/min。 用此開關(guān)對其進(jìn)行一個變速的設(shè)置。這時，因為接觸器 KM5 無電，所以主電動機(jī)定子繞組接成三角形。 其主電動機(jī)的正向點動梯形圖如圖 34 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 15 圖 34 主電動機(jī)的正向點動 2)主電動機(jī)的反轉(zhuǎn)點動控制 控制線路及其控制原理均和正向點動相似，只要把點動按鈕 SB3 換成 SB4，輸入繼電器 換成 ，輸出繼電器 換成 ，交流接觸器 KM1 換成KM2 即可。 KM3 的主觸點閉合，將限流電阻 R 短路。 其主電動機(jī)的 正向低速轉(zhuǎn)動 梯形圖如圖 36 所示： 圖 36 主電動機(jī)的 正向低速轉(zhuǎn)動 4)主電動機(jī)反向低速轉(zhuǎn)動控制 控制線路及其控制原理均和正向低速轉(zhuǎn)動時相似，只要把正向轉(zhuǎn)動起動按鈕SB1 換成反向轉(zhuǎn)動起動按鈕 SB2，輸入繼電器 換成 ，內(nèi)部繼電器 換成 ，輸出繼電器 換成 ，接觸器 KM1 換成 KM2 即可。輸出繼電器 、 、 得電 ， 交流接觸器 KM KM KM4 先后得電吸合，主電動機(jī)定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉(zhuǎn)動， 得電的同時，時間繼電器 T37 得電。 其主電動機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動梯形圖如圖 39 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 19 圖 39 主電動機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動 7)M1 正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖 用 PLC 來完成對 M1 的正反轉(zhuǎn)控制，需要 PLC 內(nèi)部繼電器 、 作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器，為了可靠地保證正反轉(zhuǎn)的切換，要用定時器 T37和 T38 來完成 的轉(zhuǎn)換延時，如圖 310 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 20 圖 310 M1 正反轉(zhuǎn)控制 (2)主電動機(jī)的反接制動控制 反接制動由停止按鈕 SB1 和速度繼電器 KS 控制。需要停車時，按下停止按鈕 SB6，輸入繼電器 動斷觸點斷開。 在按下 KS1 時，輸入繼電器 其動合觸點閉合，輸出繼電器 得電，交流接觸器 KM2 的線圈通電吸合。 其主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時的反接制動梯形圖如圖 311 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 21 圖 311 主電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動時的反接制動 2)主電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動時的反接制動控制 控制線路及其控制原理均和正向轉(zhuǎn)動時的反接制動相似，只要將正向轉(zhuǎn)動速度繼電器 KS1 換成反向轉(zhuǎn)動速度繼電器 KS2，輸入繼電器 換成 ，輸出繼電 器 換成 ， 將交流接觸器 KM2 換成 KM1 即可。 1)停車變速 由 SQ1~SQ KT、 KM KM2 好 KM4 組成主軸和進(jìn)給變速時的低速脈動控制，以便齒輪順利嚙合。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 140r/min 左右時， KS1 常閉觸頭斷開， KS1 常開觸頭閉 合，使 KM1 線圈斷電釋放，而 KM2 通電吸合，且 KM4 仍通電吸合。進(jìn)給變速時的低速脈動轉(zhuǎn)動與主軸變速時相類同，但此時起作用的是進(jìn)給變速開關(guān) SQ3 和 SQ4。此時要進(jìn)行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開關(guān) SQ SQ2 不再受壓，此時SQ1 觸頭由接通變?yōu)閿?開。此時 KM KT、 KM KM4通電吸合， M1 先正向低速（三角形接法）起動，后在時間繼電器 KT 控制下，自動轉(zhuǎn)為新的轉(zhuǎn)速下的 高速運(yùn)行。將快速手柄扳到正向快速移動位置時，壓動限位開關(guān) SQ7， 輸入繼電器 得電，輸出繼電器 得電，使交流接觸器 KM6 通電吸合。將快速手柄扳到“停止”位置時，限位開關(guān) SQ7 和SQ8 均恢復(fù)原來位置，快速移動停止。 MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點， 通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能 。 1 主控窗口 主控窗口 是工程的主窗口或主框架。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制 、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。 1 性能 (1)功能作用 通用版組態(tài)軟件主要應(yīng)用于實時性要求不高的監(jiān)測系統(tǒng)中，它的主要作用是用來做監(jiān) 測和數(shù)據(jù)后臺處理 ； (2)運(yùn)行環(huán)境 運(yùn)行于 Microsoft Windows95/98/Me/NT/2020 等操作系統(tǒng) ； (3)體系結(jié)構(gòu) 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境是在一個系統(tǒng)中 。 MCGS 運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。本 設(shè)計 中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、模擬設(shè)備的連接等多項組態(tài)操作。 圖 43 對象元件庫管理界面 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 30 工程組態(tài)好后， 臥式鏜床演示圖 如圖 44 所示： 2 工程剖析 工程的框架結(jié)構(gòu) 工程定義的名稱為 “T68 鏜床 .mcg”工程文件，由三大窗口組成。 圖 44 臥式鏜床演示圖 3 實時數(shù)據(jù)庫 實時數(shù)據(jù)庫 用以完成 工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理，它將 MCGS 工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。 其它數(shù)據(jù)庫的設(shè)置以此類推，得到最終設(shè)置好的實時數(shù)據(jù)表。 圖 47 設(shè)備屬性設(shè)置 下面以 通道的鏈接為例，對其設(shè)置進(jìn)行鏈接的說明，在所彈出的設(shè)備屬性設(shè)置窗口中，在對應(yīng)數(shù)據(jù)對象一欄中右擊 所對應(yīng)的 一欄，出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中所設(shè)置好的數(shù)據(jù)，如圖 48 所示，然后點擊停止按鈕，將其停止按鈕與 通道進(jìn)行一個鏈接。它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 34 組態(tài)工程并進(jìn)行功能測試 。從而實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的可靠性、實時性、確定性和安全性。 7 實驗結(jié)果 在用戶窗口中的工具欄中點擊運(yùn)行按鈕 ，或者按下 F5，進(jìn)入系統(tǒng)管理界面。按下正向轉(zhuǎn)動起動按鈕 SB1， M1 正向啟動按鈕顯示綠色 輸入繼電器 得電，內(nèi)部繼電器 得電并自鎖。 其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的指示燈顯示綠色 ，說明此時正在正常工作。 謝 辭 在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里我由衷的感謝幫助過我的各位老師，尤其是我的畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師，在這期間里 指導(dǎo)教師 對我的設(shè)計論文十分關(guān)注，及時的指出我在設(shè)計中的不足，并對我的設(shè)計進(jìn)行了細(xì)致的分析和指導(dǎo)。 在此我感謝所有在我做畢業(yè)設(shè)計中幫助過我的人，我的設(shè)計能夠順利的完成， 都是有你們的指導(dǎo)， 再一次表示感謝。 另外，我也特別感謝學(xué)校圖書館為我們提供了更多的書籍幫助我學(xué)習(xí)了更多的知識，為我的畢業(yè)設(shè)計提供了很大的幫助。在該控制系統(tǒng)中， 通過其工作過程，用梯形圖對其電氣控制過程進(jìn)行編程，并用 MCGS 組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。經(jīng)過 3 秒左右的延時，時間繼電器 T37 延時斷開的動斷觸點斷開，輸出繼電器 斷電，低速轉(zhuǎn)動接觸器 KM4 斷電釋放。 需要主電動機(jī)高速轉(zhuǎn)動時，通過變速機(jī)構(gòu)的機(jī)械動作，將 高低速轉(zhuǎn)換開關(guān) SQ 的動合觸點閉合。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)工程一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 33 圖 48 通道鏈接 其鏈接 的最終 界面如圖 49 所示： 圖 49 鏈接界面 5 運(yùn)行環(huán)境 組態(tài)環(huán)境和模擬運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，可以在 PC 機(jī)上運(yùn)行。 其鏈接過程如下，單擊設(shè)備窗口， 進(jìn)入此界面后，在工具欄中點擊“工具箱 ” ,則會出現(xiàn)設(shè)備工具箱，其設(shè)備工具箱對話框如圖 46 所示，在設(shè)備管理中雙擊通用串口父設(shè)備，則將其添加到設(shè)備窗口中，然后雙擊西門子 S7200PPI,則將其添加到通用串口父設(shè)備中。 最后對其屬性進(jìn)行設(shè)置。動畫圖形的制作 T68 鏜床窗口是工程首先顯示的圖形窗口（啟動窗口），是一幅模擬系統(tǒng)工作流程并實施監(jiān)控 操作的動畫窗口。 或者，右擊選擇插入元件即可彈出 “對象元件庫管理 ”，如圖43 所示， 從 “對象元件庫管理