【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) 33 參考文獻(xiàn) [1] 方承遠(yuǎn) .工廠電氣控制技術(shù) .[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 史國(guó)生 .控制與可編程控制器技術(shù) .[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [3] 廖常初 .可程控制器的編程方法與工程應(yīng)用 .[M]重慶：重慶大學(xué)出版社， 2021 [4] 江志鋒 .編程控制器原理與應(yīng)用 .[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [5] 丁煒 .編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用 .[M]杭州：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [6] 鄭鳳翼 .鄭丹丹 .趙春江 . 圖解 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖和語(yǔ)句表 .[M]北京：人民郵電出版社， 2021 [7] 張運(yùn)剛 .宋小春 .郭武強(qiáng) .從入門到精通 三菱 FX2N PLC 技術(shù)與應(yīng)用 .[M] 北京：人民郵電出版社， 2021 [8] 漆漢宏 .PLC 電氣控制技術(shù) . [M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完 成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，正是有了他們的大力支持，我才能順利地完成這篇論文，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。在整篇論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中，從論文的選題、課題的進(jìn)行到難題的解決，同時(shí)在他的帶領(lǐng)了我還直接深入到工廠里詳細(xì)了解、查看了其他類型泵的結(jié)構(gòu)，這些無(wú)不傾注著導(dǎo)師的心血；黃老師堅(jiān)實(shí)的理論、淵博的學(xué)識(shí)以及高尚的人格都給予我極大的震撼和觸動(dòng)，這將是我今后不斷學(xué)習(xí)、完善自我的動(dòng)力和源泉。最后對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試，通過(guò)調(diào)試的結(jié)果證明，此程序是可行 的。并分析了其工作過(guò)程。 本設(shè)計(jì)主要是用程序的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)其傳統(tǒng)的繼電器 接觸器線路，以實(shí)現(xiàn) C650 車床的各項(xiàng)控制要求。采用 傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制，其技術(shù)落后 , 可靠性差 ,工作效率低 ,故障診斷和排除困難 ,已嚴(yán)重制約了企業(yè)的生產(chǎn)效率，而可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置 ,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) ,專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)的 ,它具有可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、維修方便 ,價(jià)格也很便宜等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是基礎(chǔ)知識(shí)方面還是軟件應(yīng)用，繪圖方面都有提高，對(duì)可編程控制器有了更深一步的理解。 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) 30 圖 67 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的起動(dòng)調(diào)試圖 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) 31 總結(jié) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收獲不少 ,在系統(tǒng)全面總結(jié)以前所學(xué)知識(shí)的同時(shí) ,又學(xué)到了新的知識(shí)。 圖 65 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 起動(dòng)調(diào)試圖 M2 的停止調(diào)試 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 停止的梯形圖的仿真效果，如圖 66 所示。 圖 63 主電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)長(zhǎng)動(dòng)調(diào)試圖 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) 28 M1 的反接制動(dòng)調(diào)試 主電動(dòng)機(jī) M1 反接制動(dòng)的梯形圖的仿真效果，如圖 64 所示。 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(zhǎng)動(dòng)正轉(zhuǎn)時(shí)的梯形圖的仿真效果，如圖 62 所示。此控制程序設(shè)計(jì)能夠滿足控制系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)綜合調(diào)試 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) 24 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(yùn)行電壓是在 220V，為了保證安全只好先在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分 步模擬，觀察各步的動(dòng)作都正確無(wú)誤后，按照 PLC 控制系統(tǒng)接線圖在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬，輸出部分（接觸器，電動(dòng)機(jī)，快速移動(dòng)刀架）用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的指示燈代替 , 觀察輸出端點(diǎn)指示燈在一個(gè)工作循環(huán)里的狀態(tài)變化，并與工藝過(guò)程對(duì)照。 用萬(wàn)用表測(cè)量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況，并與電路控制原理圖一一對(duì)照，看是否有無(wú)接錯(cuò)的地方。如果一切正常，便可合上總電源開(kāi)關(guān) SB1，并用萬(wàn)用表測(cè)量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。在檢查完各部分正確無(wú)誤后，便可接上設(shè)備的工作電源，開(kāi)始通電調(diào)試了。 圖 510 電流表的控制梯形圖 梯形圖 由 設(shè)計(jì)的各個(gè)部分梯形圖匯總設(shè)計(jì)可以得到完整的 C650 臥式車床的梯形圖，該梯形圖能完成主電動(dòng)機(jī) M1 的點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、 M1 的正轉(zhuǎn)、 M1 的反轉(zhuǎn)、 M1 的反接制動(dòng)，以及 M2四川理工學(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) 21 的起動(dòng)、 M2 的停止、 M3 的起動(dòng)，以及電流表的正常檢測(cè)，圖 511 為 C650 臥式車床的梯形圖。 圖 59 冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制梯形圖 梯形圖中的其它控制設(shè)計(jì) 監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表延時(shí)控制，由于電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)瞬間電流過(guò)大，如果直接進(jìn)行電流的檢測(cè)必定對(duì)電流表造成極大的負(fù)面影響。 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(kāi)關(guān) SQ（ X13）作為點(diǎn)動(dòng)按鈕來(lái)完成快速移動(dòng)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制，如圖 58 所示。梯形圖中在第 10 梯級(jí) 和 27 梯級(jí)中的中間繼電器 Y6 由于斷電恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)由原來(lái)的斷開(kāi)變?yōu)殚]合狀態(tài)，由于主電機(jī) M1 是在高速正轉(zhuǎn)所以速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸點(diǎn) KS1（ X6）此時(shí)處于閉合狀態(tài)，而反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) KS2（ X10）處于斷開(kāi)狀態(tài)，并且此時(shí) Y1 與 Y3 均已失電，處于導(dǎo)通狀態(tài)，故在第 10 梯級(jí)和 27 梯級(jí)中只有 27 梯級(jí)能通過(guò) Y6X6Y1X4 使主電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)接觸器 KM3（ Y3）得電，從而主電動(dòng)機(jī) M1 開(kāi)始產(chǎn)生反轉(zhuǎn)制動(dòng)的力，當(dāng)主電動(dòng)機(jī) M1 的正轉(zhuǎn)速度低于 120r/min 時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸點(diǎn) KS1（ X6）斷開(kāi)，使第 27梯級(jí)中的 Y3失電，此時(shí)反轉(zhuǎn)制動(dòng)力消失，主電機(jī)開(kāi)始從 120r/min的轉(zhuǎn)速自然停下來(lái)，這樣就用速度繼電器完成了反接制動(dòng)，使主電機(jī)快速的停了下來(lái)，如圖 57 所示。轉(zhuǎn)速低于 120r/min 時(shí)速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)使電機(jī)自然停車。將其與主電動(dòng)機(jī)同軸連接，在電機(jī)斷電后起制動(dòng)作用。 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(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)的 X5 控制的，由于是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行所以不能對(duì) 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。 同理在主電機(jī) M1 通電反轉(zhuǎn)時(shí)在第 10 梯級(jí)上面串聯(lián)的常閉觸點(diǎn) Y3打開(kāi)，此時(shí)無(wú)法直接切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向，若想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下 SB4（ X3）總停車按鈕，在按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1（ X2）完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。這樣得到電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖如圖 52 所示。在第 4 梯級(jí)和第 15 梯級(jí)中也都使用了 Y2（ KM）在進(jìn)行正反轉(zhuǎn)之前都現(xiàn)將 KM 閉合（將限流電阻進(jìn)行短接），這樣也就使無(wú)論正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī) M1 都是采用全壓空載直接啟動(dòng)。 Y Y Y3 分別位于梯形圖的第 21 梯級(jí)。 梯形圖的設(shè)計(jì) 機(jī)床工作指示燈開(kāi)關(guān)控制的梯形圖設(shè)計(jì) 機(jī)床工作指示燈 EL 由 SB7 和 SB8 控制指示燈的開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的 I/O 接口分別為 X0， X1并由 Y0 作為輸出，在梯形圖中 Y0 和 X0 形成自鎖， X1 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在 Y0 的主線路上，如圖 51 所示。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。 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) 16 圖 42 PLC 控制原理電路圖 5 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的軟件設(shè)計(jì) S7－ 200PLC 編程軟件 STEP 7Micro/WIN 的介紹 S7－ 200 可編程控制器使用 STEP7Micro/WIN32 編程軟件進(jìn)行編程。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。 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 41 所示。 4 PLC 控制電路設(shè)計(jì) PLC 的硬件電路框圖 世界各國(guó)各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC 雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為 100r/min 以下。調(diào)整反力彈簧的拉力即可改變觸頭動(dòng)作的 轉(zhuǎn)速。定1—— 轉(zhuǎn)子 2—— 電動(dòng)機(jī)軸 3—— 定子 4—— 籠型繞組 5—— 定子柄 6—— 動(dòng)觸頭 7—— 反力彈簧 8—— 靜觸頭 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) 14 子柄推動(dòng)觸頭的同時(shí)，也壓縮反力彈簧，其反作用阻止定子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。速度繼電器的軸與電動(dòng)機(jī)軸相連，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 圖 31 速度繼電器結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)子是一塊固定在軸上的永久磁鐵。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。目前常用的按鈕開(kāi)關(guān)盒為 LA4 系列產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開(kāi)關(guān)型號(hào)為 LA43H。本次設(shè)計(jì)選取 HZ10100/3。一般選取的原則為允許通過(guò)的電流大于或等于電路的額定電流，按此選擇轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。轉(zhuǎn)換開(kāi)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。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號(hào)為： JR3663,整定電流為： 60A；冷卻泵電路熱繼電器選取型號(hào)為： JR3620，整定電流為： 。通常熱繼電器選取的額定電流應(yīng)為大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流。 選型原則：應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的使用條件、工作環(huán)境、啟動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)的形式以及電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載能力等加以考慮。也常與接觸器配合成電池啟動(dòng)器。 （ 2）熱繼電器 熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理來(lái)工作的保護(hù)電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)載特性相近的反時(shí)限保護(hù)特性。一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有 RL RL RL7和 RL8系列產(chǎn)品，一般選擇熔體熔斷電流應(yīng)為電機(jī)額定電流的 ～ 倍。 保護(hù)電器的選擇 （ 1）熔斷器 熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，用于保護(hù)線路。常用的中間繼電器型號(hào)有 JZ JZ14 等。所以它用的全部都是輔助