【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是三菱公司的 FX2N 系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例：它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè) END 指令，用以 結(jié)束程序。 ①梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng) 關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋? 地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 反之根據(jù)助記符，也可畫出與 其對(duì)應(yīng)的梯形圖。 ②梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系：如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（ OUT）指令，對(duì)應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令（如 LD， AND， OR）對(duì)應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（ IL、 ILC）可看成總開關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語(yǔ)句表程序。 有了這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，用 PLC 程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是 PLC 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 11頁(yè) 共 46頁(yè) 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的這些自動(dòng)控制問(wèn)題，若采用可編程序控制器（ PLC）來(lái)解決自動(dòng)控制問(wèn)題已成為最有效的工具之一，本文敘述 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。 硬件選購(gòu)目前市場(chǎng)上的 PLC 產(chǎn)品眾多，除國(guó)產(chǎn)品牌外，國(guó)外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、 FUJJ、 anasonic,德國(guó)的 SIEMENS，韓國(guó)的 LG 等。近幾年， PLC 產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來(lái)越高，這是眾多技術(shù)人員選用 PLC 的重要原因。那么，如何選購(gòu) PLC 產(chǎn)品呢 ？ （ 1）系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用 PLC 單機(jī)控制，還是用 PLC 形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算 PLC 輸入、輸出點(diǎn)。數(shù)，并且在選購(gòu) PLC 時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量（ 10%）。 （ 2）確定負(fù)載類型根據(jù) PLC 輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及 PLC 輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或晶閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。 （ 3）存儲(chǔ)容量與速度盡管國(guó)外各廠家的 PLC 產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個(gè)公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲(chǔ)容量和指令的執(zhí)行速度是兩個(gè)重要指標(biāo)。一般存儲(chǔ)容量越大、速度越快的 PLC價(jià)格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用 PLC 產(chǎn)品。 基于 PLC的 C5225雙立柱立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 12頁(yè) 共 46頁(yè) 第 3 章 FX2N PLC 在立式車床控制系統(tǒng)中應(yīng)用 C5225 立式車床概述 C5225 立式車床由立柱、橫梁、滑座、滑枕、刀架、圓形工作臺(tái)等組成。機(jī)床最大加工工件直徑 2500mm，最大加工工件高度 1600mm，最大加工工件重量 10 噸，工作臺(tái)直徑 2250mm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 16 級(jí)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍 2～ 63r/min，工作臺(tái)的最大扭矩M=， 交流主電機(jī)功率為 55kW，刀架水平行程 1400mm, 刀架垂直行程1000mm。該機(jī)床系屬萬(wàn)能性雙立柱立式車床，可以車削圓柱、圓錐和平面，鏜圓柱與圓錐孔，供鑄鐵、鋼及有色金屬零件的粗精加工之用。 C5225 普通立式車床主要用于普通端面和外圓的切削加工，隨著產(chǎn)品的變化和發(fā)展，普通立式的功能已經(jīng)不能滿足新市場(chǎng)、新產(chǎn)品的要求。主要表現(xiàn)在： （ 1） 無(wú)法完成或很難完成具有復(fù)雜曲面 零件的加工。 （ 2） 產(chǎn)品的適應(yīng)性差，生產(chǎn)效率低。對(duì)不同零件的加工，需要先根據(jù)零件的實(shí)際要求設(shè)計(jì)工裝設(shè)備，然后再進(jìn)行實(shí)際加工。因而生產(chǎn)成本高，供貨周期長(zhǎng)，已經(jīng)跟不上市場(chǎng)的要求。 電氣元器件的選擇 交流電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù) C5225 雙立柱立式車床的國(guó)標(biāo)，選取電動(dòng)機(jī)如下： 表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī) 代號(hào) 型號(hào) 額定功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 主軸電動(dòng)機(jī) M1 Y280M— 6 55 104 980 92 油泵電動(dòng)機(jī) M2 Y100L1— 4 1430 81 橫梁升降電動(dòng)機(jī) M3 Y160L— 8 750 85 右立刀架 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 Y100L1— 4 1430 81 右立刀架 進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M5 YD100L1— 6 940 74 左立刀架 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M6 Y100L1— 4 1430 81 左立刀架 進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M7 YD100L1— 6 940 74 控制變壓器的選擇 華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 13頁(yè) 共 46頁(yè) 跟據(jù)設(shè)計(jì)需要， 本設(shè)計(jì)中，變壓器 型號(hào) :T1 為 BK300,380V/； T2 為BK1500， 380V/323028V； T3 為 BK100， 380V/36V。 斷路器 QF 的選擇 斷路器又稱自動(dòng)開關(guān)，是一個(gè)開關(guān)和保護(hù)電器的組合體，可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。對(duì)電路和電氣設(shè)備有短路、過(guò)載、漏電和失（欠）壓的保護(hù)作用。 本設(shè)計(jì)所需的斷路器為： QF1 為 DZ10250/330， 120A； QF2 為 DZ520/330， ；QF4 為 DZ520/330， 2A。 接觸器 KM 的選擇 接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動(dòng)切換電器。在功能上接觸器除能自動(dòng)切換外，還具有手動(dòng)開關(guān)所缺乏的遠(yuǎn)距離操作功能和失壓（或欠壓）保護(hù)功能，但沒(méi)有低壓斷路器所具有的過(guò)載和短路保護(hù)功能。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、性能穩(wěn)定、成本低廉、維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線路中應(yīng)用最廣泛的控制電器之一。 根據(jù)負(fù)載回路的電壓、電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來(lái)進(jìn)行接觸器的選擇。 本設(shè)計(jì)中 KM KM2 與 KM3 主要對(duì) M1 進(jìn)行控制，而 M1 額定電流為 104A，控制回路電源為 127V， KM1 與 KM2 需要主觸點(diǎn) 3對(duì)， 輔助觸點(diǎn) 3 對(duì)（ 1 對(duì)常開， 2對(duì)常閉）， 所以 KM KM2 選 CJ2O 160 型接觸器；而 KM3 的作用是能耗制動(dòng)，需要主觸點(diǎn) 2 對(duì)，輔助觸點(diǎn) 3對(duì)（ 2對(duì)常開， 1 對(duì)常閉），所以 KM3 選 CZ18— 160/10 接觸器。 KM4 主要 對(duì) M2 進(jìn)行控制，而 M2 額定電流為 ，控制回路電源為 127V，需要主觸點(diǎn) 3對(duì)， 輔助觸點(diǎn) 2對(duì) （常開）， 所以 KM4 選 CJ2O10 型接觸器 。 KM5 主要 對(duì) M4 進(jìn)行控制，而 M4 的額定電流為 ，控制回路電源為 127V，需要主觸點(diǎn) 3對(duì)，輔助觸點(diǎn) 3對(duì) （ 1對(duì)常開， 2 對(duì)常閉） ，所以， KM5 選 CJ2O10 型接觸器。 KM6 主要 對(duì) M5 進(jìn)行控制，而 M5 的額定電流為 ，控制回路電源為 127V， 需要主觸點(diǎn) 3對(duì)，輔助觸點(diǎn) 3對(duì) （常開），所以 KM6 選 CJ2O10 型接觸器。 KM7 主要 對(duì) M6 進(jìn)行控制，而 M6 的額定電流為 ，控制回路電源為 127V，需要主觸點(diǎn) 3對(duì) ， 輔助觸點(diǎn) 3對(duì) （ 1對(duì)常開， 2 對(duì)常閉）， 所以 KM7 選 CJ2O10 型接觸基于 PLC的 C5225雙立柱立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14頁(yè) 共 46頁(yè) 器 。 KM8 主要對(duì) M7 進(jìn)行控制，而 M7 的額定電流為 ， 控制回路電源為 127V， 需要主觸點(diǎn) 3 對(duì)，輔助觸點(diǎn) 3對(duì) （常開），所以 KM8 選 CJ2O10 型接觸器。 KM9 與 KM10 主要對(duì) M3 進(jìn)行控制，而 M3 的額定電流為 ， 控制回路電源為127V， 需要主觸點(diǎn) 3 對(duì) ， 輔助觸點(diǎn) 1對(duì) （常閉），所以 KM9 選 CJ2O25 型接觸器。 時(shí)間繼電器 KT 的選擇 時(shí)間繼電器是指從得到輸入信號(hào)（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)（信號(hào)的閉合或斷開）的繼電器。 時(shí)間繼電器的延時(shí)方式包括通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。通電延時(shí)：接受輸入信號(hào)后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。斷電延時(shí)：接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定的時(shí)間，輸出才復(fù)原。 根據(jù)時(shí)間繼電器輔助觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)、電流、電壓的需求， KT1— KT4 選擇 JS72A 型時(shí)間繼電器； KT6— KT9 選擇 JS7— 4A 型時(shí)間繼電器。 中間繼電器 K 的選擇 根據(jù)中間繼電器輔助觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)、電流、電壓的需求， K1 選擇 JZ762 型中間繼電器； K2— K12 選擇 JZ744 型中間繼電器。 熔斷器 FU 的選擇 熔斷器是一種利用物質(zhì)過(guò)熱熔化的性質(zhì)制作的保護(hù)電器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)，將有超過(guò)限定值的電流通過(guò)熔斷器而將熔斷器的熔體熔斷而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。 根據(jù)熔斷器的額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等進(jìn)行熔斷器的選擇。熔斷器熔體電流按以下方法確定： 對(duì)照明電路： ≥ — 熔體額定電流 ， — 回路計(jì)算電流 交流電動(dòng)機(jī)線路中： 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)線路： =() 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)線路： ≥ () +∑ 華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 15頁(yè) 共 46頁(yè) — 電動(dòng)機(jī)額定電流 ， — 線路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流 ， ∑ — 線路中除最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)外的計(jì)算電流總和。 本設(shè)計(jì)中涉及到熔斷器有 8個(gè)： FU FU FU FU FU FU FU FU8。 按以上方法可為 FU1— FU8 選擇， FU1 選擇 RT0400 型熔斷器，熔體電流為 300A；FU2 選擇 RL160 型熔斷器，熔體電流為 50A； FU FU4 選擇 RL115 型熔斷器，熔體電流為 15A； FU FU FU FU8 選擇 RL115 型熔斷器 , 熔體電流為 6A。 電動(dòng)機(jī)電纜 的選擇 根據(jù)各個(gè)電動(dòng)機(jī)電流和電壓的要求，現(xiàn)與主軸電動(dòng)機(jī) M1 連接的電纜選 BV銅芯型標(biāo)稱截面為 50 的內(nèi)含 3 根導(dǎo)線的電纜；與油泵電動(dòng)機(jī) M2 連接的電纜選 BV 銅芯型標(biāo)稱截面為 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜；與橫梁電動(dòng)機(jī) M3 連接的電纜選 BV銅芯型標(biāo)稱截面為 4 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜；與右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M4 連接的電纜選 BV銅芯型標(biāo)稱截面為 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜；與右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M5 連接的電纜選 BV 銅芯型標(biāo)稱截面為 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜；與左立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M6 連接的電纜選 BV銅芯型標(biāo)稱截面為 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜；與左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M7 連接的電纜選 BV 銅芯型標(biāo)稱截面為 的內(nèi)含 3根導(dǎo)線的電纜。 電動(dòng)機(jī)電纜 的選擇 根據(jù)所選的電氣元器件，繪出布置圖如下： 基于 PLC的 C5225雙立柱立式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16頁(yè) 共 46頁(yè) 圖 1 C5225 型立式車床 布置 圖 C5225 型立式車床 電氣 控制電路概述 C5225 立式車床電器控制電路原理圖如圖 1 所示 。 從圖 1（ a）可知， C5225 型立式車床由 7臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；主軸電動(dòng)機(jī) M 油泵電動(dòng)機(jī) M 橫梁升降電動(dòng)機(jī) M右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M左立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M7。 從圖 1（ b）、（ c）可知，只有在油泵電動(dòng)機(jī) M2 啟動(dòng)運(yùn)行、機(jī)場(chǎng)潤(rùn)滑狀態(tài)良好的情況下，其它的電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。 （ 1）油泵電動(dòng)機(jī) M2 控制 按下按鈕 SB4，接觸器 KM4 通電閉合，油泵電動(dòng)機(jī) M2 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí) 14區(qū)接觸器 KM4 的常開觸點(diǎn)閉合，接通了其它電動(dòng)機(jī)控制電路的電源，為其他電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行作好了準(zhǔn)備。 華北科技學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 17頁(yè) 共 46頁(yè) （ 2）主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 控制 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 可采用降壓?jiǎn)?dòng)控制，也可采用正、反轉(zhuǎn)電動(dòng)控制，還可采用停車制動(dòng)控制，由主動(dòng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)的工作臺(tái)還可以通過(guò)電磁閥的控制來(lái)達(dá)到變速的目的 。 ① 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 的 Y△ 降壓?jiǎn)?dòng)控制。按下按鈕 SB4(15 區(qū) )，中間繼電器 K1閉合并自鎖，接觸器 KM1 線圈（ 17區(qū)）通電閉合，繼而接觸器 KMY 線圈（ 24 區(qū)）通電閉合，同時(shí)時(shí)間繼電器 KT1 線圈（ 21區(qū)）通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 開始 Y△ 降壓?jiǎn)?dòng)。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，時(shí)間繼電器 KT1 動(dòng)作，接觸器 KT1 線圈斷電釋放，接觸器KMY 線圈斷電，接觸器 KM△ 線圈（ 26 區(qū)）通電閉合，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1△ 接法全壓運(yùn)行。 ② 主