【正文】 5 個輸出信號 。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等 。 ⑵ 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。梯形圖由觸點、線圈和用方塊表示的功能塊組成。 ⑵ 定時 /計 數(shù)控制功能 定時 /計 數(shù)控制功能指用 PLC 提供的定時器、 計 數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或 計 數(shù)控制，以取代時間繼電器和 計 數(shù)繼電器。 ⑽ 監(jiān)控功能 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警和記錄 ，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。 圖 輸出指令 控制系統(tǒng)的 梯形圖 程序設(shè)計 ⑴ 車床正 反 向工作及 反接制動過程 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 該控制程序步驟為： 按下 SB2， 導(dǎo)通， 動作， KM3 吸合短接電阻 R，同時 動作， 動作， KM1 吸合，主電動機(jī) M1 正轉(zhuǎn)起動運行，開始車削加工。 圖 刀架快速移動及冷卻泵工作過程 綜上所述 ,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和 PLC 編程特點，設(shè)計了控制系統(tǒng)梯形圖程序如 附錄Ⅴ 所示 。 系統(tǒng) 綜合調(diào)試 將 編寫好的 PLC 程序進(jìn)行編譯 ， 下載至 PLC， 由于 控制系統(tǒng)運行電壓是在 220V，為了保證安全只好先在實驗臺上分步模擬 ， 觀察各步的動作都正確無誤后 ， 按照 PLC控制系統(tǒng)接線圖在實驗臺上整體模擬 ， 輸出部分 （ 接觸器， 電動機(jī) ， 快速移動刀架 ）用實驗臺上的指示燈代替 , 觀察輸出端點指示燈在一個工作循環(huán)里的狀態(tài)變化，并與工藝過程對照。針對這點本設(shè)計盡量節(jié)省可編程控制器的端點，從而提高了 性價 比，節(jié)省了不必要的開支。 最后，對各位教授、老師審閱我的論文深表感謝，由于本人能力有限，課題設(shè)計中存在不足之處并渴望給予批評指導(dǎo) 。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 致 謝 四年的大學(xué)生活即將 拉上帷幕 ， 這是大學(xué)期間最后 一次設(shè)計， 此 次設(shè)計的主要目的是培養(yǎng)我們運用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識來分析和解決電氣控制技術(shù)中出現(xiàn)的 一系列 問題 ，它不僅體現(xiàn)了我們對設(shè)計的思想，更重要的是使我學(xué)會了在今后設(shè)計過程中的一般步驟和方法。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 結(jié)束語 本設(shè)計采用可編程控制器代替繼電器對機(jī)床進(jìn)行控制，因為可編程控制器組成的控制系統(tǒng)在設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開支，縮減了成本，效益更高。如果一切正常，便可合上總電源開關(guān) SB1，并用萬用表測量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。 其梯形圖程序如 圖 所示 。觸點指令中變量的數(shù)據(jù)類型為 BOOL。 ⑹ 過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 S7 系列 PLC 將指令表稱為語句表。 IEC（ 國際電工委員會 ） 是為電子技術(shù)的所有領(lǐng)域制定全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。 I/O 地址的分配 根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備， 確定 了 I/O 點數(shù)。 車床電氣控制系統(tǒng)所需的 I/ O 點總數(shù)在 256 以下 ， 屬于小型機(jī)的范圍 . 控制系統(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能 。 ⑶ I/O 響應(yīng)時間的選擇 PLC 的響應(yīng)時間包括輸入濾波時間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時間延遲。 (4) 刀架的快速移動和冷卻泵控制 刀架的快速移動是由 轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動限位開關(guān) SQ 來實現(xiàn)的。 (3) 主軸電動機(jī)的反接制動控制 當(dāng)速度接近于零時，用速度繼電器的觸點給出信號切斷電動機(jī)電源。 M1 電動機(jī)的點動由點動按鈕 SB6 控制。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 圖 C650 臥式車床 C650 臥式車床 控制 原理 電路 圖 概述 及原理分析 C650 臥式車床 控制電路原理圖如附錄 Ⅱ 所示。 KM1 控制主電動機(jī)正轉(zhuǎn)， KM2 控制主電動機(jī)反轉(zhuǎn)， KM3 控制主電動機(jī) Y 啟動運行， KM4 控制主電動機(jī)Δ啟動運行。主電動機(jī)功率為 30kw，為提高工作效率，該機(jī)床采用了反接制動。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機(jī)額定電流的 ～ 倍。常用的繼電器型號有 JZ JZ14 等。即所選電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 TL max 必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ,即 m ax m axL m NT T T??? ( m? 一般為 max/ NTT) () ③ 啟動能力：由于鼠籠式異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動機(jī)可靠啟動，必須保證 L st NTT?? ( /st st NTT? ? ) () ⑵ 電動機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 除正確選擇電動機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。因此，在選用電動機(jī)種類時，若機(jī)械工作對拖動系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu) 先選用三相交流電異步動機(jī)。 ⑷ 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 的容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 ⑶ 選擇用戶輸入設(shè)備 （ 按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)等 ） 、輸出設(shè)備 （ 繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件 ） ，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象 （ 電動機(jī)、電磁閥等 ） ，這些設(shè)備屬于一般的電器元件。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動，省去了滾珠絲杠這一中間傳動環(huán)節(jié)，消除了傳動間隙 (包括反向間隙 )，運動慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。 隨著我國電力體制改革的深化，電力市場競爭將更加激烈，降低資源損耗和提高管理效益成為各發(fā)電企業(yè)的迫切需求。 當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及生產(chǎn)工藝上不斷提出新的要求，電氣控制技術(shù)得到飛速的發(fā)展。 5．車削加工時，因被加工的工件材料、性質(zhì)、形狀、大小及工藝要求不同，且刀具種類也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，需停車時不易立即停止轉(zhuǎn)動，必須有停車制動的功能， C6502 車床的正反向停車采用速度繼電器控制的電源反接制動。 利用 PLC 控制 系統(tǒng) ，實現(xiàn)了 車 床啟動、 正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、反接制動、刀架快速移動、冷卻泵在作等一些列功能 ，改由 PLC 控制 后，其 控制 系統(tǒng)大大的 簡單化 ,并且維修方便 ,易于檢查 ， 節(jié)省大量的繼 電器元件 ,機(jī)床的各項性能有了很大的改善， 工作效率 有了明顯提高 。 經(jīng)反復(fù)調(diào)試， 該項技術(shù) 可推廣應(yīng)用于自動化其他領(lǐng)域的控制 系統(tǒng) 中 ， 系統(tǒng)運行情況良好， 車削 精度更高 。 2．電動機(jī) M2 拖動冷卻泵。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。在控制方法上，主要是從手動到自動控制；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，從有觸點的繼電接觸式控制系統(tǒng)到以計算機(jī)為核心的“軟”控制系統(tǒng)。為此，對火電廠輔助車間自動控制水平提出了更高的要求。 1. 高速、高精密化 高速、精密是機(jī) 床發(fā)展永恒的目標(biāo)。 直線滾動導(dǎo)軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計，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。采用 CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計 的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計成本，提高市場競爭能力 。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。 ⑷ 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點數(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)計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計梯形圖、語句表程序，控制程序是控制整個系統(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。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 與調(diào)試 步驟 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 調(diào)試 過程如圖 所示 。 三相交流異步電動機(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。 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開關(guān)。 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。 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。為了減少制動電流，制動時在定子回路串入了限流電阻 R。 M2 拖動冷卻泵，在加工時提供冷卻液采用直接啟動及停止方式， KM5 控制冷卻泵電動機(jī)。 圖中 主要 分為主電路， 冷卻 電路， 快速移動 電 路等 三 部分 。按下按鈕 SB6，接觸器 KM3畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 得電吸合，他的主觸點閉合，電動機(jī)的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動機(jī)在較低速下起動。速度繼電器與被控電動機(jī)是同軸相連的，當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點 KS1 閉合；電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn) 動合觸點 KS2 閉合。當(dāng)手柄壓動 SQ畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 后，接觸器 KM2 得電吸合， M3 電動機(jī)帶動刀架快速移動。 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 、上位計算機(jī)及 CRT 等接口的能力。 主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制 。 根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約 輸入點為 12 個 ,輸出點為 7 個 需進(jìn)行控制，現(xiàn)將 I/O 地址 分配如附錄 III所示。對每個程序， 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)，每一個循環(huán) 稱為一個掃描周期。 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） 。 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。 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