【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L、 LAD、 FBD 三種編程語(yǔ)言，可以在 三者之間隨時(shí)切換； 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 (4)STEP 7Micro/WIN 提供軟件工具幫助您調(diào)試和測(cè)試您的程序。這些特征包括：監(jiān)視 S7200 正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為 S7200 指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。 圖 31 編程軟件 STEP7Micro/WIN 主界面 可編程控制器的選型 在西門子 S7200 系列 PLC 中，又有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU226等之分，由于 T68 臥式鏜床 電氣控制部分涉及較多的輸入 /輸出端口，并且其控制邏輯非常復(fù)雜，出于對(duì)其端口以及程序容量的考慮， 所以 在本次設(shè)計(jì)中 選擇了CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。 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。 S7200 PLC 基本單元（主機(jī)）的結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)中使用的是 S7200 系列 CPU226 小型 PLC。 小型 PLC 系統(tǒng)由（主機(jī)箱）、 I/O 擴(kuò)展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。 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(kāi)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(chǔ)卡。 I/O 接線端子排及發(fā)光指示燈等。 1 基本單元 I/O CPU226 集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，可連成 7 個(gè)擴(kuò)展模塊。13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 CPU226 主機(jī)共有 ~、 ~、 ~ 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 ~、~ 14 個(gè)輸出點(diǎn)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 2 基本單元 I/O 及擴(kuò)展 CPU226PLC 主機(jī)的輸入點(diǎn)數(shù)為 24 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 16 點(diǎn)，可擴(kuò)展的模塊數(shù)為 7。 3 高速反應(yīng)性 CPU226 有 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（ ~），最快的響應(yīng)速度為 30KHZ。用于捕捉比 CPU 掃描周期更快的脈沖信號(hào)。 CPU226 有 2 個(gè)高速脈沖輸出端（ 、 ） ,輸出脈沖頻率可達(dá) 20KHZ。用于 PT0(高速脈沖束 )和 PWM(寬度可變脈沖輸出 )高速脈沖輸出。 PLC 對(duì) T68 鏜床的設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 在本設(shè)計(jì)中原鏜床的工藝加工方法不變， 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法，電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開(kāi)關(guān)、熱繼電瑞、接觸器），作用與原電氣線路相同，主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速 和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變，改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實(shí)現(xiàn)。 本機(jī)床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。因?yàn)楣β瘦^小，所以均采用接觸器直接起動(dòng)控制線路。 M1 是主電動(dòng)機(jī)，由 主軸電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 與 主軸電動(dòng)機(jī) M1 反 轉(zhuǎn)接觸器 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的起動(dòng)與停止。交流接觸器 KM3 用來(lái)短路限流電阻 R。 M1 的過(guò)載保護(hù)電器是 FR。M2 是主軸箱和工作臺(tái)的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1460r/min。因?yàn)榭焖僖苿?dòng)是短時(shí)間工作，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)。 利用西門子 S7200PLC 對(duì) T68 鏜床的改造 1 鏜床主電路 分析 主電動(dòng)機(jī)為雙速電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，功率為5. 5/7. 5KW，轉(zhuǎn)速為 1460/2880r/min。 主電路中有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)， M1 為主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，繞組接法為△ / YY。 M2 為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī) M1 由 5 個(gè) 接觸器控制， KM1 和 KM2 控制 M1 的正反轉(zhuǎn)， KM3 控制 M1 的低速運(yùn)轉(zhuǎn)， 在點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)以及變速中的脈動(dòng)慢轉(zhuǎn)時(shí)，在定子電路中 均串入限流電阻 R，以減少啟動(dòng)和制動(dòng)電流。 KM KM5 控制 M1 的高 低 速運(yùn)轉(zhuǎn)。FR 對(duì) M1 進(jìn)行過(guò)載保護(hù) 。 主電動(dòng)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(kāi)關(guān) SQ 控制。在常態(tài)下， SQ 斷開(kāi)低速；當(dāng) SQ 被壓下時(shí)，接通高速。接觸器 KM KM5 用來(lái)改變主電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng) KM4 的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1460r/min。當(dāng) KM4 的主觸點(diǎn)斷開(kāi)， KM5 的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 成雙星形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 2880r/min。 T68 鏜床的主電路如圖 32 所示： 圖 32 T68 鏜床的主電路 2 I/O 分配表 本次設(shè)計(jì)一共用了 18 個(gè)輸入， 9 個(gè)輸出；使用了五個(gè)輸入按鈕，分別為停止按 鈕；電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕；電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕；用了十三個(gè)開(kāi)關(guān)量，分別為高低速轉(zhuǎn)換行程開(kāi)關(guān)； 主軸變速、嚙合開(kāi)關(guān)；進(jìn)給變速、嚙合開(kāi)關(guān)；工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)；工作臺(tái)或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)；主軸或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān) ； M2 快速正、反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；主軸過(guò)載動(dòng)作；速度繼電器正、反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；照明開(kāi)關(guān)。使用了九個(gè)輸出量分別為：主軸電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)接觸唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 器；主軸定子短接電阻接觸器；主軸電動(dòng)機(jī) M1 高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器；快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 正、反轉(zhuǎn)接觸器；運(yùn)行監(jiān)控指示燈；照明指示燈。 I/O 分配表如表 31 所示： 表 31 I/O 分配表 輸入 輸出 元件名稱、代號(hào) 輸入點(diǎn) 元件名稱、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸電動(dòng)機(jī) M1制動(dòng)停止按鈕 SB6 主軸電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 主軸電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1 主軸電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 主軸電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 主軸定子短接電阻 KM3 主軸電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3 主軸電動(dòng)機(jī) M1 低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM4 主軸電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB4 主軸電動(dòng)機(jī) M1 高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM5 高低速轉(zhuǎn)換行程開(kāi)關(guān) SQ 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)接觸器 KM6 主軸變速開(kāi)關(guān) SQ1 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)接觸器 KM7 主軸嚙合開(kāi)關(guān) SQ2 運(yùn)行監(jiān)控 HL 進(jìn)給變速開(kāi)關(guān) SQ3 照明 HL 進(jìn)給嚙合開(kāi)關(guān) SQ4 工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān) SQ5 主軸 或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān) SQ6 M2 快速正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SQ7 M2 快速正 轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SQ8 主軸過(guò)載動(dòng)作 FR 速度繼電器正轉(zhuǎn) KS1 速度繼電器反轉(zhuǎn) KS2 照明開(kāi)關(guān) SA 3 外部接線圖 如圖 33 所示 為 T68 臥式鏜床的 外部接線圖 ，圖中 輸入量與相應(yīng)的按鈕和開(kāi)關(guān)進(jìn)行鏈接，其中， SQ 為高低速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)， SQ SQ2 為主軸開(kāi)關(guān)， SQ SQ4為進(jìn)給開(kāi)關(guān)。 用此開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行一個(gè)變速的設(shè)置。 SQ SQ6 在此設(shè)置中起到一唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 個(gè)保護(hù)的作用，這兩個(gè)開(kāi)關(guān)一旦同時(shí)動(dòng)作此工作臺(tái)將停止工作。其輸出量與相應(yīng)的接觸器進(jìn)行 鏈接。 圖 33 外部接線圖 4 電氣控制的過(guò)程 (1)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制 1)主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)控制 按下正向點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3，輸入繼電器 得電，輸出繼電器 得電，同時(shí)輸出繼電器 也得電 ， 交流接觸器 KM KM4 通電吸合 ， 其主觸點(diǎn)閉合，接通電源。這時(shí)，因?yàn)榻佑|器 KM5 無(wú)電，所以主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形。又因?yàn)榻涣鹘佑|器 KM3 無(wú)電，以限流電阻 R 串接入主電動(dòng)機(jī)的電源電路中。這樣，主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，經(jīng)限流電阻 R 接通三相電源，主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)。松開(kāi)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3，輸入繼電器 斷電，輸出繼電器 斷電，同時(shí)輸出繼電器 也斷電，接觸器 KM1 和 KM4 斷電釋放，他們的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切除電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 其主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖 34 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 圖 34 主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng) 2)主電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制 控制線路及其控制原理均和正向點(diǎn)動(dòng)相似，只要把點(diǎn)動(dòng)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。 其主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖 35 所示： 圖 35 主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng) 3)主電動(dòng)機(jī)正 向低速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 主電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位開(kāi)關(guān) SQ 的動(dòng)合觸點(diǎn) 處于斷開(kāi)位置， 和 處于閉合位置。按下主電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)按鈕 SB1，輸入繼電器 得電，內(nèi)部繼電器 得電并自鎖，輸出繼電器 得電， 與 的得電，又使輸出繼電器 得電， 的得電，又使輸出繼電器 得電。輸出繼電器、 、 的相繼得電，使接觸器 KM KM1 和 KM4 得電。 KM3 的主觸點(diǎn)閉合，將限流電阻 R 短路。 KM1 的主觸點(diǎn)閉合，引入三相電源。 KM4 的主觸點(diǎn)閉合，接通主電動(dòng)機(jī) M1 的三相電源。因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動(dòng)交流接觸器 KM5 無(wú)電，唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 所以主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，在全電壓 (不經(jīng)限流電阻 R)下起動(dòng)正向低速旋轉(zhuǎn)。 其主電動(dòng)機(jī)的 正向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 梯形圖如圖 36 所示： 圖 36 主電動(dòng)機(jī)的 正向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 4)主電動(dòng)機(jī)反向低速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 控制線路及其控制原理均和正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相似，只要把正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1 換成反向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)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。 其主電動(dòng)機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 梯形圖如圖 37 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 圖 37 主電動(dòng)機(jī)的 反向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 5)主電動(dòng)機(jī)正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 需要主電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)變速機(jī)構(gòu)的機(jī)械動(dòng)作，將行程開(kāi)關(guān) SQ 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。輸入繼電器 得電，為時(shí)間繼電器 T37 的得電作準(zhǔn)備。按下正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕 SB1，輸入繼電器 得電，內(nèi)部繼電器 得電并自鎖。輸出繼電器 、 、 得電 ， 交流接觸器 KM KM KM4 先后得電吸合，主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)， 得電的同時(shí)，時(shí)間繼電器 T37 得電。經(jīng)過(guò) 3 秒左右的延時(shí)，時(shí)間繼電器 T37 延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器 斷電，低速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器 KM4 斷電釋放。同時(shí)，時(shí)間繼電器 T37 延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器 得電，高速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM5 通電吸合，將主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成雙星形并重新接通三相電源，使主電動(dòng)機(jī)從低速正向轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)楦咚僬蜣D(zhuǎn)動(dòng)。 其主電動(dòng)機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖 38 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 圖 38 主電動(dòng)機(jī)的 正向高速轉(zhuǎn)動(dòng) 6)主電動(dòng)機(jī)反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 控制線路及其控制原理均和正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)相似，只要把正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1 換成反 向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)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。 其主電動(dòng)機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖 39 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 19 圖 39 主電動(dòng)機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動(dòng) 7)M1 正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖 用 PLC 來(lái)完成對(duì) 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(shí)器 T37和 T38 來(lái)完成 的轉(zhuǎn)換延時(shí)，如圖 310 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 20 圖 310 M1 正反轉(zhuǎn)控制 (2)主電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制 反接制動(dòng)由停止按鈕 SB1 和速度繼電器 KS 控制。速度繼電器分為正轉(zhuǎn) KS1和反轉(zhuǎn) KS2兩種 ,在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí) ,KS1(正轉(zhuǎn)時(shí) )和 KS2(反轉(zhuǎn)時(shí) )的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)。 1)主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)控制線路 主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正向速度繼電器 KS1 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。需要停車時(shí)，按下停止按鈕 SB6，輸入繼電器 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。如果原來(lái)為低速轉(zhuǎn)動(dòng)，交流接觸器 KM KM KM4 斷電釋放；如果原來(lái)為高速轉(zhuǎn)動(dòng) ，則交流接觸器 KMKM KM5 斷電釋放，限流電阻 R 接入電動(dòng)機(jī)電路。雖然電動(dòng)機(jī)已和電源斷開(kāi)，但由于慣性作用，主電動(dòng)機(jī)仍以較高的速度正向轉(zhuǎn)動(dòng)。速度繼電器 KS1 觸點(diǎn)為閉合狀態(tài) 。 在按下 KS1 時(shí)，輸入繼電器 其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器 得電，交