【正文】 點(diǎn) KS1 仍閉合， X11 仍得電， X0［ 1］仍閉合。由此可見，點(diǎn)動結(jié)束時，自動進(jìn)入反接制動。由于電動機(jī)的慣性作用，速度繼電器正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn) KS1 仍閉合， X11 仍得電， X11［ 13］仍閉合，另外由于 Y0［ 6］失電，其動斷觸點(diǎn)◎ Y0［ 9］◎ Y0［ 13］復(fù)位閉合。由于 M100得電，其動合觸點(diǎn) M100［ 6］閉合，輸出繼電器 Y0［ 6］得電，使 KM1 動作，電動機(jī) M1 串電阻 R 正向運(yùn)轉(zhuǎn)。 點(diǎn)動控制是在接觸器 KM2 和 KM3 不動作（即輸出繼電器 Y1 和 Y2 的動斷觸點(diǎn)◎ Y1［ 3］、◎ Y2［ 3］閉合）的情況下，按點(diǎn)動按鈕 SB1，輸入繼電器 X1 得電，其動合觸點(diǎn) X1［ 1］、 X1［ 3］閉合，使輔助繼電器 M103［ 1］和 M100［ 3］得電，而且 M103 自鎖。 圖 42 為 M1 的點(diǎn)動及反接制動 控制梯形圖。這樣， Y0 線圈失電后延時 秒，再接通 Y1 線圈，這樣就防止了電源短路。 T1 的動合觸點(diǎn)［ 6］斷開，使 Y0 失電，接觸器 KM1 失電釋放，電動機(jī)正轉(zhuǎn)停止運(yùn)行。 圖 41 電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形 假定 M1 在正轉(zhuǎn)，即 Y0 為接通，現(xiàn)在要反轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕 SB3，輸入繼電器X3 得電， X3 的動合觸點(diǎn)閉合，使反向輔助繼電器 M102 得電并自鎖。因而，必須采取防止電源短路的措施。在繼電器接觸器控制中，通常采用 KM1 和 KM2 互鎖的方法來避免電源的短路。在切換時，必須防止電源相間短路。 這樣得到電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖 如圖 41 所示。由此可知，輔助繼電器 M10 M102 分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)啟動輔助繼電器。 在第 第 7 梯級分別設(shè)計輔助繼電器 M10 M102 線圈電路，除用動斷觸點(diǎn)◎ M10◎ M102 進(jìn)行互鎖外，還分別受輸入繼電器 X X3 的動合觸點(diǎn)、動斷觸點(diǎn)控制。 在第 Y0［ 6］、 Y1［ 9］線圈電路中，分別串 Y Y0 的動斷觸點(diǎn)◎ Y0，◎ Y1實(shí)現(xiàn)互鎖；還分別串聯(lián)有定時繼電器 T T2 的動合觸點(diǎn) T T2，以控制 Y0、Y1 延時啟動。 圖 32 PLC 輸入輸出線路設(shè)計簡圖 四、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序流程分析 電動機(jī) M1 由接觸器 KM1～ KM3 控制， PLC 中控制 KM1～ KM3 的輸出繼電器分別為 Y0～ Y2。 輸入設(shè)備 PLC 輸入繼電器 輸出設(shè)備 PLC 輸出繼電器 代號 功能 代號 功能 SB0 M1 的停止按鈕 X0 KM1 M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 Y0 SB1 M1 的點(diǎn)動按鈕 X1 KM2 M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 Y1 SB2 M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 X2 KM3 M1 的制動接觸器 Y2 SB3 M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 X3 KM4 M2 接觸器 Y3 SB4 M2 的停止按鈕 X4 KM5 M3 接觸器 Y4 SB5 M2 的啟動按鈕 X5 KA 電流表接入中間 繼電器 Y5 SQ M3 的限位開關(guān) X6 FR1 M1 的熱繼電器動合觸電 X7 FR2 M2 的熱繼電器動合觸電 X10 KS1 速 度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) X11 KS2 速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) X12 表 31 PLC I/O 分配表 PLC 選型 根據(jù)設(shè)計要求可知， PLC 點(diǎn)數(shù)的選擇，不管是輸入點(diǎn)數(shù)還是輸出點(diǎn)數(shù)都要留有 10%的余量，根據(jù) I/O 口分配情況可知：輸入信號有 11 個，輸出信號有 6個，根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)可選擇 FX2N— 24MR 可編程控制器，以滿足控制要求，而且輸入輸出都留有一定的余量。 圖 31 C650 臥式車床工作流程示意圖 I/O 信號分析 根據(jù)前面的介紹 可分析 I/O 信號。 圖 21 C650 臥式車床電氣控制原理圖 統(tǒng)計 I/O 點(diǎn)數(shù) ，見表 21。 以上特點(diǎn)使用 plc 控制系統(tǒng)具有可靠性高， 程序設(shè)計方便靈活， 抗干擾能力強(qiáng)， 運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)今后 plc 控制系統(tǒng)還會 得到更廣泛的使用。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用而拓展。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時， 通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。容易 掌握和理解。 Plc 有多種程序設(shè) 計語言可供使用。 （ 2）易操作性 對 plc 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。采用了精簡化的編程語言。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般 不容易發(fā)生操作的錯誤。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。 Plc 采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè) 計。它的連線打打減少。主軸由三相異步電動機(jī)拖動，進(jìn)給是由主軸運(yùn)動經(jīng)齒輪傳 給進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)的，為減少輔助工作時間，刀架由一臺三相異步電動機(jī)單獨(dú)拖動，實(shí)現(xiàn)刀 架的快速移動，另外用一臺交流電動機(jī)拖動冷卻泵，用以實(shí)現(xiàn)切削時刀具的冷卻，其具 體的改造方案為： 原車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 ,不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法； 電氣控制系統(tǒng)控制元件包括 ( 按鈕 . 行程開關(guān) . 熱繼電器 . 接觸器 )，作用與原電 氣線路相同； 主軸和進(jìn)給起動 . 制動 . 低速 . 高速和變速沖動的操作方法不變； 改造原繼電器控制中的硬件接線，改為 PLC 編程實(shí)現(xiàn)。 方案的選擇 C650 普通車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。在生產(chǎn)工藝控制、過程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動控制等場合， PLC 占有舉足輕重的地位。 它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動控制。但可編程序控制器（ PLC）以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積少及高可靠性等特點(diǎn) 在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。 方案的選擇與論證 電氣系統(tǒng)改造為 PLC 控制的意義 傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜，在一定的范 圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位，但是繼電器 — 接 觸器控制有著明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動作速度慢、功能少、程序不可變；因此對于程序固定，控制過程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。而 PLC 大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電 路來完成，壽命長、可靠性高。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時鐘 脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時值，修改 方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。而 PLC 時通過 程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時間 在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動問題。而 PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循 環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作 方式稱為串行工作 方式。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的 3 PLC 系統(tǒng)的 靈活性和可擴(kuò)展性也較好。 另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。此新型工業(yè)控制器應(yīng)該既有電接觸器簡單易懂、使用方便、價格低的特點(diǎn)又有功能完善、通用性好、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。但這種控制方式存在著設(shè)備體積大、動作速度慢、功能少而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)， 接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時，原有的接線和控制盤就要更換，缺乏通用性和靈活性。按照控制電路原理圖連接硬件，將編寫好的控制程序下載至 PLC， 進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，如果不滿足控制系統(tǒng)的要求，再返回修改程序或檢查接線，直到 滿足控制系統(tǒng)的要求為止。 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點(diǎn)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 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。選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇 、 I/O 模塊的選擇等。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計。因比 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容應(yīng)包括 : 了解設(shè)備 電器的工作原理。 C650 車床主電路控制系統(tǒng)原理圖如圖 12 所示。 機(jī)床各電 路應(yīng)有必要的保護(hù)及照明等電路 為防止機(jī)床電路發(fā)生漏電、過載、短路等故障，主電路、控制電路應(yīng)裝上自 動空氣開關(guān)、漏電開關(guān)及熱繼電器等電氣元件，電路的相應(yīng)環(huán)節(jié)具有聯(lián)鎖功能， 機(jī)床外殼要接地。車床主軸電動機(jī)的制動方式有兩種，一種是機(jī)械制動（例如機(jī)械摩擦的 離合器制動） ， 另一種是電氣制動（例如能耗制動和反接制動）， C650 臥式車床 主軸電動機(jī)的制動方式用反接制動。 主軸以及各電動機(jī)起動應(yīng)平穩(wěn) 為滿足此要求，一般功率較小的電動機(jī) （如： 冷卻泵電動機(jī) M2 功率是 2. 2kW、刀架快速移動電動機(jī) M3 功率是 ）可以直接起動，功率較大的電動機(jī) （如： 主軸電動機(jī) M1 功率是 30kW）一般用降壓啟動，但若電動機(jī)在空載或輕載情況下起動，雖然功率較大，仍可直接啟動。 主軸能正反兩個方向旋轉(zhuǎn) 車削加工一般只需要單向旋轉(zhuǎn)，但在車削螺紋時為避免亂扣，要求主軸反轉(zhuǎn) 來退刀，因此要求主軸能正反旋轉(zhuǎn)。 C650 車床的控制具體要求 軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度可調(diào) , 車削加工時，由于工件的材料、尺寸、工藝要求、加工方式、冷卻條件及刀 具種類不同， 切削速度應(yīng)不同， 因此要求主軸轉(zhuǎn)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)； 加工螺紋時， 要求保證工件的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動速度之間具有嚴(yán)格的比例關(guān) 系。 快速移動電動機(jī) M3：單向點(diǎn)動、短時工作方式。要求：直接起動連續(xù)運(yùn)行方式并有點(diǎn)動功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要；由于加工工件轉(zhuǎn)動慣 性大，停車時帶有電氣制動，此外，還要顯示電動機(jī)的工作電流以 監(jiān)視切削狀況。在生產(chǎn)工藝控制、過程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動控制等場合，占有舉足輕重的地位。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動控制。 但可編程序控制器（ PLC）以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積少及高可靠性等特點(diǎn)在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。 電氣系統(tǒng)改造為 PLC 控制的意義 傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜，在 一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面 甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位，但是繼電器 — 接觸器控制有著明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動作速度慢、功能少、程序不可變；因此對于程序固定，控制過程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。 PLC 簡介 PLC Programmable Logic Controller（可編程控制器），是在繼電器控制和計算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動化控制裝置，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的，它具有可靠性高、設(shè)計施工周期短、維修方便、價格便宜等特點(diǎn)，其種類繁多，不同廠家的產(chǎn)品各有 特點(diǎn)，且有一定的區(qū)別。為了減輕工人的勞動強(qiáng)度和節(jié) 省空行程，時間， CA6140 型車床還具有刀架縱向及橫向的快速移動。此外，機(jī)床上還有一些其他運(yùn)動，如切入運(yùn)動和分度運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動速度較低，所消耗的動力也較少。 這是車床的進(jìn)給運(yùn)動，常用貝 mm／ r)表示。主運(yùn)動是實(shí)現(xiàn)切削最基本的運(yùn)動，其特點(diǎn)是速度高且消耗的動力較大。 (1) 工件