【正文】 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 圖 61 主電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)試圖 M1 的正轉(zhuǎn)調(diào)試 主電動(dòng)機(jī) M1 長動(dòng)正轉(zhuǎn)時(shí)的梯形圖的仿真效果，如圖 62 所示。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。 圖 57 電動(dòng)機(jī) M1 正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制梯形圖 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)計(jì) 快速移動(dòng)電機(jī) Y5 為小容量電機(jī)采用直接啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制方式，用限位開關(guān) SQ（ X13）作為點(diǎn)動(dòng)按鈕來完成快速移動(dòng)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制，如圖 58 所示。 按下 SB1 ， X2 得電X3 總停車按鈕Y2 KM 得電將流電阻短接Y6 KA 得電并與 X2 形成自鎖Y1 KM3 得電主電機(jī)正轉(zhuǎn) Y1 與 X2 形成自鎖Y3 KM4 與 Y1 形成互鎖X4 FR1 熱繼電器起過載保護(hù)按下 SB2 ， X7 得電X3 總停車按鈕Y6 KA 得電并與 X7 形成自鎖Y3 KM4 得電 主 電機(jī)反轉(zhuǎn) Y3 與 X7 形成自鎖Y1 KM3 與 Y3 形成互鎖X4 FR1 熱繼電器起過載保護(hù) 圖 53 主電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制流程圖 電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì) 主電動(dòng)機(jī) M1 的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制是由按鈕 SB6 對應(yīng)的 X5 控制的，由于是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行所以不能對 X5 產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，為了保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行所以將熱繼電器 FR總停車按鈕 X3 與主電機(jī) Y1 串聯(lián)在一起，如圖 56 所示。 Y Y Y3 分別位于梯形圖的第 21 梯級。輸出部分： KM KM4 接觸器分別控制主軸電機(jī) M1 的正反轉(zhuǎn)； KM 接觸器控制主軸電機(jī) M1 的低速運(yùn)行； KM KM2 接觸器分別控制冷卻泵電機(jī) M快進(jìn)電機(jī) M3 的運(yùn)行； EL 為車床照明。調(diào)整反力彈簧的拉力即可改變觸頭動(dòng)作的 轉(zhuǎn)速。主要用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源。轉(zhuǎn)換開關(guān)由動(dòng)觸頭（動(dòng)觸片）、靜觸頭（靜觸片）、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。也常與接觸器配合成電池啟動(dòng)器。常用的中間繼電器型號有 JZ JZ14 等。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了 CJ20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在 控制電流的 1～ , 在此控制主軸電機(jī)的 KMKM KM，選取交流接觸器型號為： CJ20— 63，線圈電壓 220V；控制冷卻泵電機(jī) KM1 和控制快進(jìn)電機(jī)的 KM2 選取交流接觸器型號為： CJ20— 10，線圈電壓 220V。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，詳見表 32。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 （ 7）安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。 （ 4）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便 PLC 的各個(gè)部件，均采用模塊化設(shè)計(jì)、各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。 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。起動(dòng)后， KT 延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，此時(shí)電流流經(jīng)電流表，反映出負(fù)載電流的大小。當(dāng)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 是閉合的，這是按一下停止按鈕 SB4，在 SB4 松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈通過13517711 電路得電，正轉(zhuǎn)接觸器 KM3 吸合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。圖 25 是 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動(dòng)的控制電路圖。主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)由正向起動(dòng)按鈕 SB1 控制。熔斷器 FU2 為M M3 電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接觸器 KM KM2 為 M M3 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用接觸器。 ⑶ 為便于對刀操作，要求 M1 能實(shí)現(xiàn)單向點(diǎn)動(dòng)控制，同時(shí)定子串入電阻獲得低速點(diǎn)動(dòng)。 (5) 車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高，延長刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量，車床附有一臺單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩 種。主運(yùn)動(dòng)是主軸通過卡盤或頂尖帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 因此 使 C650 車床在完成原有的功能特點(diǎn)外，還具有安裝簡便、穩(wěn)定性好、易于維修、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。 設(shè)計(jì)(論文)要求 培養(yǎng)學(xué)生樹立良好的職業(yè)道德和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 、團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。最后根據(jù)控制電路的線路圖，編譯 PLC 的梯形圖，編譯通過后，利用 PLC 實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。 圖 11 C650 臥式車床結(jié)構(gòu)圖 工藝過程：為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面，車床具有切削運(yùn)動(dòng) (主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng) )和輔助運(yùn)動(dòng)。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機(jī)械變速方法。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有停車制動(dòng)動(dòng)能， C650 車床的正反停車采用速度繼電器控制電源的反接制動(dòng)，以提高生產(chǎn)效率。停止時(shí)，由于工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，采用反接制動(dòng)。通過互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。 圖 23 C650 臥式車床點(diǎn)動(dòng)控制電路 ⑵ 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 圖 24 為主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號切斷電動(dòng)機(jī)的電源。 電動(dòng)機(jī)的反接時(shí)的制動(dòng)與正轉(zhuǎn) 時(shí)的制動(dòng)相似。當(dāng)起動(dòng)時(shí)， KT 線圈通電，而 KT 的延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)尚未動(dòng)作，電流互感器二次電流只流經(jīng)該觸點(diǎn)構(gòu)成閉合回路，電流表沒有電流流過。 S7 系列是傳統(tǒng)意義的 PLC 產(chǎn)品， 其中的 S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動(dòng)檢測、監(jiān)測及控制等。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蚩刂屏鞒虉D語言，也稱功能圖，使編成更加簡單方便。這對現(xiàn)代化的小批量，多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其適合。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 表 31 S7200 CN系列 PLC CPU模塊的技術(shù)規(guī)范及特性 描述 CPU221 CPU222CN CPU224CN CPU224XP CN CPU226CN 尺寸（ mm） 90 80 62 80 62 140 80 62 196 80 62 數(shù)字量 I/O 6 輸入 /4 輸出 8 輸入 /6 輸出 14 輸入 /10 輸出 24 輸入 /16 輸出 模擬量 I/O 無 2 輸入 /1 輸出 無 擴(kuò)展 I/O 模塊 無 2 7 數(shù)字 I/O 映像 256（ 128 輸入 /128 輸出） 電容后備 50h（ 40℃時(shí)最少 8h） 100h（ 40℃時(shí)最少 70h） 數(shù)據(jù)存儲器 2KB 8KB 10KB 程序存儲器 4KB 8KB/12KB 12KB/16KB 16KB/24KB 模擬電位器 1 個(gè) 8 位分辨率 2 個(gè) 8 位分辨率 執(zhí)行速度 每條布爾運(yùn)算指令 通信接口 1 個(gè) RS485 接口 2 個(gè) RS485 接口 卡選項(xiàng) 存儲器、電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘 存儲器、電池（實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置） 高速計(jì)數(shù)器 單相 兩相 4 個(gè) 30kHZ 2 個(gè) 20kHZ 6 個(gè) 30kHZ 4 個(gè) 20kHZ 4 個(gè) 30kHZ， 2 個(gè)200kHZ 3 個(gè)，每個(gè) 20kHZ，1 個(gè) 100kkZ 6 個(gè) 30kHZ 4 個(gè) 20kHZ 脈沖輸出（ DC） 2 個(gè) 20kHZ 2 個(gè) 100kHZ 2 個(gè) 20kHZ 電動(dòng)機(jī)選擇 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用 PLC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無變化。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號有 CJX8(B 系列 )CJ1 CJ CJT1(CJ10)、CJX1(3TB、 3TF 系列 )、 CJ SMC 等系列產(chǎn)品。新國標(biāo)對中間繼電器的定義是 K，老國標(biāo)是 KA。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。 控制開關(guān)電器的選擇 （ 1）轉(zhuǎn)換開關(guān) 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負(fù)載、測量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 速度繼電器選擇 速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來位置，對應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。 圖 41 PLC 硬件結(jié)構(gòu)框圖 車床控制 PLC 輸入 /輸出接口分配表及電氣原理圖 車床控制 PLC 輸入 /輸出接口分配表（表 41） 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 表 41 I/O接口分配表 序號 名稱 符號 輸入端子 序號 名稱 符號 輸出端子 1 控制燈 EL 開 SB7 X0 14 控制照 明燈 EL Y0 2 控制燈 EL 關(guān) SB8 X1 15 主電機(jī)正 轉(zhuǎn)接觸器 KM3 Y1 3 主電機(jī)正 向啟動(dòng)按鈕 SB1 X2 16 短接限 流電阻 KM Y2 4 總停止 按鈕 SB4 X3 17 主電機(jī)反 轉(zhuǎn)接觸器 KM4 Y3 5 主電機(jī)過 載保護(hù) FR1 X4 18 冷卻泵電 機(jī)接觸器 KM1 Y4 6 主電機(jī)正向點(diǎn) 動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB6 X5 19 快移電動(dòng) 機(jī)接觸器 KM2 Y5 7 速度繼電器 正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) KS1 X6 8 主軸反 向啟動(dòng) SB2 X7 9 速度繼電器 反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) KS2 X10 10 冷卻泵啟 動(dòng)按鈕 SB3 X11 11 冷卻泵停 止按鈕 SB5 X12 12 行程 開關(guān) SQ X13 13 冷卻泵電機(jī) 過載保護(hù) FR2 X14 PLC 控制原理電路設(shè)計(jì) 由表 41 I/O 口分配表可以知道，輸入部分：按鈕 SB4 為整個(gè)控制系統(tǒng)的停止開關(guān)；按鈕 SB SB2 及 SB6 分別控制主軸電機(jī) M1 的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制；按鈕 SB SB5 分別控制冷卻泵電機(jī)的 M2 啟動(dòng)與停止；按鈕 SB SB8 分別控制 HL 的照明于熄滅；行程開關(guān) SQ控制快進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)；熱繼電器常閉開關(guān) FR1， FR2 分別為 M M2 的過載保護(hù)；速度繼電器 KS KS2 分別輔助主軸電機(jī) M1 的正反轉(zhuǎn)制動(dòng)。 四川理工學(xué)院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 圖 51 機(jī)床工作指示燈控制梯形圖 電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī) M1 由接觸器 KM、 KM KM4 控制， PLC 中控制 KM、 KM KM4 的輸出繼電器分別為 Y Y Y3。如流程圖 53 所示。 主電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)時(shí)，反接制動(dòng)的方法與正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)方法類似，不同的是采用 KS2（ X10）來控制。 硬件檢查 合上實(shí)驗(yàn)臺上供電的電源開關(guān)，用萬用表測量系統(tǒng)總電源開關(guān)進(jìn)線端的電壓，看一看電壓是否正常，有無斷相或三相電壓特別不平衡的現(xiàn)象。 M1 的正轉(zhuǎn) 點(diǎn)動(dòng)調(diào)試 主電動(dòng)機(jī) M1 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)時(shí)的梯形圖的仿真效果，如圖 61 所示。不僅鍛煉了思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)用的能力，是畢業(yè)前對所學(xué)的知識的回顧和檢驗(yàn)。用文字、圖表、動(dòng)作的順序的標(biāo)示的形式展現(xiàn)出來，增加