【正文】 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng) ，大范圍的各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨(dú)的模塊之間也可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。特點(diǎn)如下： 當(dāng)控制任務(wù)增 加時，可自由擴(kuò)展 。 S7300 可編程序控制器 是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 系統(tǒng)組成 ： 中央處理單元 (CPU)各種 CPU 有各種不同的性能 。 通訊處理器 (CP)用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對點(diǎn)連接 。 SIMATIC M7 自動化計(jì)算機(jī) AT兼容的計(jì)算機(jī)用于解決對時間要求非常高的技術(shù)問題。 S7300 適用于通用領(lǐng)域： 高 電磁兼容性 和強(qiáng)抗振動，沖擊性，使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。 中央處理單元（ CPU） ：執(zhí)行用戶程序（附件：存儲器模塊，后備電池） 接口模塊（ IM） ：連接兩個機(jī)架的總線。 通信處理器（ CP）：連接可編程控制器（附件：電纜，軟件，接口模塊） 、 REXROTH （ ）驅(qū)動器 ，濾波器 目前主流的伺服驅(qū)動器均采用 數(shù)字信號處理器 （ DSP）作為控制核心 ，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直 流電。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是 ACDCAC 的過程。 伺服進(jìn) 給系統(tǒng)的要求 調(diào)速范圍寬 定位精度高 有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性 快速響應(yīng)，無超調(diào) 為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外， 還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。 可靠性 高 要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。 電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。 濾波器 （ filter），是一種用來消除干擾雜訊的 器件 ，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的直流電。 伺服控制系統(tǒng)： 用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的 反饋控制系統(tǒng) 。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機(jī)械位移或位移速度、加速度 13 的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。 、 SIMATIC OP7 產(chǎn)品類型 ： 操作 員面板 主要性能 ： 液晶顯示，背光 LED，顯示 4 行，每行 20 個字符，行高 8mm/22個系統(tǒng)鍵， 8 個用戶自定義軟鍵 /3 種聯(lián)機(jī)語言 防護(hù)等級：前面板 IP65，后面板 IP20 前面板尺寸 ： 144*180mm（寬 *高） 開孔尺寸： 135*171*42mm（寬 *高 *深） 14 、空氣開關(guān) 、接觸器 、 PILZ 安全繼電器 安全繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來 15 的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。對于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。 PCD1 和 PCD2 SaiaPCD 控制設(shè)備也可以用 Siemens Step7 來編程。 在常規(guī)功能 之外還具備以下的特點(diǎn) : DK 3964 16 R/RK 512 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已經(jīng)集成到控制器內(nèi)，不需要額外 的 驅(qū) 動。 編程不需 MPI轉(zhuǎn)換器，直接通過 PC 上的 RS232 口 。 利用 web server 進(jìn)行監(jiān)控 。 ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如： OP3， OP7， OP17， TD17 等。 第三章 :電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、電氣設(shè)計(jì)的一般原則 最大限度地實(shí)現(xiàn)機(jī)床設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制線路的要求。保證機(jī)床線路的可靠性和安全性 操作和維修方便 。 PLC 最大的優(yōu)點(diǎn)，是能方便地實(shí)現(xiàn)各種順序控制模式。 PLC 程序控制，由內(nèi)部 CPU 完成各元件狀態(tài)的邏輯關(guān)系運(yùn)算， PLC 外部只需要在輸入端接開關(guān)，按鈕等指令信號，輸出端接接 觸器、電磁閥、指示燈等負(fù)載，再由接觸器控制電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)， 17 不必考慮接觸器之間的邏輯關(guān)系。使用 PLC 模塊化的模式，取代傳統(tǒng)的液壓和氣動系統(tǒng)，不僅使機(jī)床的控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，同時簡化了機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。 對交流接觸器的處理，交流接觸器屬于執(zhí)行元件，改用 PLC 控制后，分別為它們分配 外部輸出繼電器 。將熱繼電器作為 PLC 的輸入點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)發(fā)生故障時，熱繼電器的常閉觸點(diǎn)會斷開，可將設(shè)備過載的故障信息輸入 PLC，由控制程序完成過載保護(hù)和報(bào)警等功能，缺點(diǎn)是熱繼電器的常閉觸點(diǎn)會占用 PLC 的輸入點(diǎn)，所以需要考慮 PLC 輸入點(diǎn)的富裕情況 。為了減少電磁閥的故障，同時也為了使電磁閥線圈電壓適應(yīng) PLC控制的電氣性能，用 DC24V 電磁閥取代了交流電磁閥 [9]。 將各氣缸順序動作分級氣缸作為執(zhí)行器其伸出和縮回由換向閥控制，若采用雙向電磁鐵控制的換向閥，為避免換向閥的兩端控制信號同時通電，分級時必須將其避開，保證每一氣缸只在該級中出現(xiàn)一次動作。由此可見，動作級數(shù)分得越少則電路越簡單。 用“繼電器控制電路移植法”進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，即依據(jù)繼電器接觸器控制電路的邏輯關(guān)系，按照一一對應(yīng)的方法對全部繼電器控制線路進(jìn)行“移植”，并進(jìn)行規(guī)范、簡化等處理 [12]。 1. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟 （ 1） 主電路設(shè)計(jì) （ 2） 輔助電路設(shè)計(jì) （ 3） 反復(fù)審核電路是否滿足設(shè)計(jì)原則 2. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn) （ 1） 易于掌握，使用很廣，但不易獲得最佳設(shè)計(jì)方案 。 （ 3） 當(dāng)線路達(dá)不到要求時，多用增加觸電或電器數(shù)量的方法來加以解決，設(shè)計(jì)的電路往往是不經(jīng)濟(jì)的。 邏輯分析設(shè)計(jì)法簡介 邏輯設(shè)計(jì)法師根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)的工藝要求，利用邏輯代數(shù) 來分析、簡化、設(shè)計(jì)線路的方法。邏輯設(shè)計(jì)法可以使線路簡化，充分利用電氣元件來得到比較合理的線路。 綜合考慮，本次試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)選擇邏輯分析設(shè)計(jì)法更為合適。這里選用 4 個帶輔助觸點(diǎn)的空開，將 4 個輔助觸點(diǎn)串聯(lián)作為 PLC 的一個輸入點(diǎn)，并將這個輸入點(diǎn)作為啟動幾個電機(jī)的條件之一，若是有空開沒有閉合，電機(jī)不動，并有空開沒有閉合的指示燈亮，若是沒有這一設(shè)置，可能就是一個空開沒有閉合，而機(jī)床本身沒有任何問題的情況下，檢修人員不能立刻發(fā)現(xiàn)問題。還要注意電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及大功率電機(jī)的星型，三角型的轉(zhuǎn)換，雖然這里沒有用到， 21 、 380vdc— 24vdc 變壓電路： 變壓器選擇 3*400 變 24vc，這里分出 3 路 24vdc 電源， 901 和 900 一路給 PLC，安全繼電器，報(bào)警燈， I/O 模塊，按鈕供電。 22 、 安全繼電器回路： 圖中虛線 AS2 是操作臺的代號， S00， S07 分別是急停和復(fù)位，當(dāng)急停被拍下 S13 和 S14 斷開， 13， 14 之間 23,24 之間斷開，如前 文所說執(zhí)行元件都不會工作，保證了安全。 23 、 伺服驅(qū)動控制電路： 伺服電機(jī)是鉆床的重要組成部分，伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。車床的進(jìn)給系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機(jī)工作， 經(jīng)實(shí)際使用、檢驗(yàn)，效果良好，滿足國家對普通車床的精度要求；能夠方便地控制進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)數(shù)控，達(dá)到控制加工零件的形狀 [4][5]。對普通數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造，尤其是老機(jī)床的數(shù)控改造有著重要的意義，同理對于 plc 改造也是有重要意義的 [6]。采用現(xiàn)場總線的數(shù)字化控制接口，是伺服驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)高 24 速、高精控制的必要條件。 、輸入輸出表 輸入點(diǎn) 地址 輸入點(diǎn) 地址 急停未松 固定桿 B 松開位置 缺 24v 固定桿 B 夾緊位置 電機(jī)開關(guān)未閉合 打孔鉆 A 退出位置 自動擋位 打孔鉆 A 進(jìn)給位置 機(jī)器人檔位 打孔鉆 B 退出位置 啟動 打孔鉆 B 進(jìn)給位置 停止 主鉆頭進(jìn)給位置 燈測試 確定鉆頭位置A 切削液開啟 確定鉆頭位置A+ 切削液自動 確定鉆頭位置B 25 到最大限位 確定鉆頭位置B+ 左側(cè)雙手開啟 切削液液位高 右側(cè)雙手開啟 切削液液位低 送料裝置等待裝料 氣壓正常 送料到位 原位 固定桿 A松開位置 進(jìn)給 固定桿 A夾緊位置 后退 輸出點(diǎn) 地址 輸出點(diǎn) 地址 急停未松 固定桿 A夾緊 OP 面板報(bào)警燈 固定桿 B夾緊 自動已開啟 打孔鉆 A進(jìn)給 已到達(dá)最大限位 打孔鉆 B進(jìn)給 正常運(yùn)行 確定鉆頭位置進(jìn)給 運(yùn)行錯誤 確定鉆頭位置退回 切削液電機(jī)開啟 噴切削液 送料 26 第四章： PLC 程序設(shè)計(jì)（部分，詳見附錄） 27 28 29 30 31 參考文獻(xiàn)： [1]褚加興 .微型汽車手動變速器結(jié)構(gòu)原理與型式分析 [J].中國管理信息化 ,2021,(24):122123 [2]肖麗 .淺談傳統(tǒng)機(jī)床的 PLC 改造 [J].遼寧師專學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2021,(04)：8890 [3] 李宏英． 張永強(qiáng) . 談?wù)勲娋€電纜設(shè)備的液壓傳動和氣壓傳動修理 . 黑龍江科技信息 [J],2021,(15):72 [4]陶曉杰 .伺服電機(jī)用于車床進(jìn)給系統(tǒng) [J].制造業(yè)自動化 ,2021,(09):5960 [5] 王勇 . 步進(jìn) 電 機(jī) 和伺 服 電機(jī) 的 比 較 . 中 小 企業(yè) 管 理與 科 技 (上旬刊 )[J],2021,(12):311312 [6]王海偉 ， 李興根 .基于步進(jìn)電機(jī)控制的伺服鉆孔機(jī)設(shè)計(jì) [J].輕工機(jī)械 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