【正文】 調(diào)速裝置等），進(jìn)而控制工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。但是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，所以當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中， PLC 被廣泛采用為核心的控制 器件。它還是繼電器控制柜的理想替代物。 C650 車床的控制要求 從車削 工藝要求出發(fā)，對(duì)各電動(dòng)機(jī)的控制要求主要是： 電動(dòng)機(jī) M1（ 30KW）：由它完成主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。 冷卻電動(dòng)機(jī) M2：用以加工時(shí)提供冷卻液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行、連續(xù)工作方式。 要求有局部照明和必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。 為此，車床溜板箱與主軸之間通過(guò)齒輪來(lái)連接，所 以刀架移動(dòng)和主軸旋轉(zhuǎn)都 是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng) ,而刀具的進(jìn)給是通過(guò)交換齒輪箱傳給進(jìn)給箱的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。車床主軸旋轉(zhuǎn)方向可通過(guò)改變主軸電機(jī)轉(zhuǎn)向 及用機(jī)械手柄（離合器）來(lái)控制。 主軸應(yīng)能迅速停車 迅速停車可以縮短輔助時(shí)間，提高工作效率，為使迅速停車，電動(dòng)機(jī)必須采 取制動(dòng)。 車削時(shí)的刀具及工件應(yīng)進(jìn)行冷卻 由于加工時(shí)的刀具及工件的溫度相當(dāng)高， 應(yīng)設(shè)有專用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵工作。為滿足工作要求，機(jī)床應(yīng)設(shè)有專用照明裝置。 圖 12 C650 車床電氣控制原理圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本要求 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求，如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序，必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等），操作方式（手動(dòng)，自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，連續(xù)等）。 進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)，主要為 PLC 的選擇， PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等） 輸出設(shè)備（繼電器、 接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），這些設(shè)備屬于一般的電器元件。 聯(lián)機(jī)調(diào)試。 二、 總體方案設(shè)計(jì) C650 臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點(diǎn) C650 臥式車床的控制方式是將接觸器、繼電器、定時(shí)器、其他電器及其觸點(diǎn)按一定邏輯關(guān)系連接的繼電接觸器控制系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于掌握的特點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)滿足控制要求，此控制方式在工業(yè)控制中比較常見(jiàn)。 為了解決繼電接觸器控制系統(tǒng)的這一缺點(diǎn)，尋求一種比繼電接觸器更可靠、功能更齊全、相應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器勢(shì)在必行。從被控制對(duì)象維護(hù)簡(jiǎn)單和控制器性價(jià)比高、綜合成本低這幾個(gè)主要原則出發(fā)，可編程控制器（ PLC）是最佳的選擇 PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較主要有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 控 制方法 電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制 邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。而 PLC 采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯時(shí)以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中的，要改變控制邏輯 只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。 （ 2） 工作方式 在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸 合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱 為并行工作方式。 （ 3） 控制速度 繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作效率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng) 問(wèn)題。 （ 4） 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制 電氣控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受 環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。 （ 5） 可靠性和可維護(hù)性 由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸 點(diǎn)，存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等問(wèn)題，壽命短， 系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給 操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和維護(hù)提供了方便。但是由于它是靠硬 連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，所以當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制柜就 要改接或更改，通用性和靈活性較差。在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中， PC 被廣泛采用為核心的控制器件。它還 是繼電器控制柜的理想替代物。特別是在數(shù)控機(jī)床及大量的機(jī)床改造和老設(shè)備改造中， PLC 應(yīng)用極廣。該車床由主軸運(yùn)動(dòng) 和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。 PLC 的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可靠性 Plc 不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 例如：冗余的設(shè)計(jì)。 Plc 有較高的易操作性。 Plc 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。編程出錯(cuò)率大大降低。程序的輸入直接可接顯示，更 改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ遥? 然后進(jìn)行更改。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。 Plc 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。 （ 3）靈活性 Plc 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述 編程語(yǔ)言。 操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。 系 統(tǒng)總體設(shè)計(jì) C650 車床電氣控制原理圖如圖 21 所示。 類 型 功能 所占點(diǎn)數(shù) (個(gè) ) 輸 入 設(shè) 備 M1 的停止按鈕 1 M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 1 M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 1 M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 1 M2 的停止按鈕 1 M2 的啟動(dòng)按鈕 1 M3 的限位開(kāi)關(guān) 1 M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1 M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1 速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1 速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1 輸 出 設(shè) 備 M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 1 M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 1 M1 的制動(dòng)接觸器 1 M2 接觸器 1 M3 接觸器 1 電流表接入中間繼電器 1 表 21 I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 三、控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作流程分析 C650 臥式車床工作流程圖如圖 31 所示。 如表 31 所示。 PLC 輸入輸出線路設(shè)計(jì) PLC 輸入輸出線路設(shè)計(jì) 如圖 32 所示。 Y0～ Y2 分別位于梯形圖的第 10 梯級(jí)。在第 第 8 梯級(jí)分別設(shè)計(jì) T T2 的線圈電路，它們分別由輔助繼電器 M10 M102 的動(dòng)合觸點(diǎn) M10 M102 控制。由 I/O 分配表可知，輸入繼電器 X X3 分別為啟動(dòng)按鈕 SB反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB3 控制。 在第 Y2［ 10］線圈電路中，串接有 M10 M102 的動(dòng)合觸點(diǎn) M10 M102的并聯(lián)支路，因此只有輔助繼電器 M101 或 M102 得電，輸出繼電器 Y2 得電，才能使 KM3 得 電吸合，短接電阻 R。 M1 正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器 KM1 和 KM2 的主觸點(diǎn)切換電源的相序?qū)崿F(xiàn)的。例如，由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時(shí)，當(dāng) KM1 主觸點(diǎn)斷開(kāi)，產(chǎn)生瞬時(shí)電弧， KM1 主觸點(diǎn)仍為導(dǎo)通狀態(tài)，如果此時(shí) KM2 主觸點(diǎn)閉合，就會(huì)使電源發(fā)生短路，要避免電源短路，必須在完全沒(méi)有電弧的情況下使 KM2主觸點(diǎn)閉合。 PLC 控制與繼電器接觸器控制不同， PLC 在循環(huán)掃描進(jìn)，執(zhí)行程序的速度 是非?？斓?， Y0 和 Y1 觸點(diǎn)切換是在毫秒級(jí)瞬間完成的，幾乎沒(méi)有時(shí)間延時(shí)。在梯形圖中，定時(shí)器 T1 與 T2 用來(lái)控制正、反轉(zhuǎn)切換的延時(shí)時(shí)間（延時(shí)時(shí)間設(shè)定為 秒），待電弧熄滅之后，再接通反方向接觸器 。與此同時(shí)，X3 的動(dòng)斷點(diǎn)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 M101 失電， M101 的動(dòng)合觸點(diǎn)［ 5］復(fù)位斷開(kāi)，使 T1失電。 M102 的動(dòng)合觸點(diǎn)［ 8］閉合，使 T2 得電，經(jīng) 秒延時(shí)，其動(dòng)合觸點(diǎn)［ 9］閉合，使 Y1 接通，接觸器 KM2 得電吸合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)動(dòng)作順序如下所示： Ｘ 2 得 電Ｘ 2 閉 合 輔 助Ｍ 1 0 1 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 閉合開(kāi) 始 計(jì) 時(shí)Ｍ 1 0 1 常 閉 觸 點(diǎn)斷 開(kāi)Ｙ ２ 得 電繼 電 器 Ｍ 1 0 1 得 電Ｔ 1 得 電 ，Ｋ Ｍ 3 得 電 吸 合 主 觸 點(diǎn) 閉 合 短 接 電 阻 Ｒ Ｘ ２ 常 閉 觸 點(diǎn) 斷 開(kāi) ( 互 鎖 )Ｔ 1 記 時(shí) 到 ，Ｔ 1 常 開(kāi) 觸 點(diǎn)閉 合 Ｙ 0 得 電Ｙ 0 常 閉 觸 點(diǎn)斷 開(kāi) ，互 鎖Ｋ Ｍ 1 得 電 吸 合主 觸 點(diǎn) 閉 合電 動(dòng) 機(jī) 正 轉(zhuǎn)啟 動(dòng) 運(yùn) 行轉(zhuǎn) 速 大 于 １ 2 ０ r / m i n 時(shí) ， 速 度 繼 電 器 的 正 轉(zhuǎn) 觸 點(diǎn)按 下 正 轉(zhuǎn) 啟 動(dòng) 按 鈕 Ｓ Ｂ 2為 反 接 制 動(dòng) 作 準(zhǔn) 備Ｋ Ｓ － 1 閉 合 ， M1 反轉(zhuǎn)的工作過(guò)程與正轉(zhuǎn)的工作過(guò)程相同，不再贅述。這里使用了 MC（主控指令）和MCR（主控復(fù)位指令）。由于未按下停止按鈕 SB， X0 未得電，熱繼電器 FR 未動(dòng)作， X7未得電，因此它們的動(dòng)斷觸點(diǎn)◎ X0［ 2］，◎ X7［ 2］閉合，使輔助繼電器 M2［ 2］得電，其動(dòng)合觸點(diǎn) M2［ 3］閉合，則執(zhí)行 MC～ MCR 之間的主控程序。松開(kāi) SB1，即 X1 的動(dòng)合觸點(diǎn) X1［ 3］斷開(kāi)， M103［ 3］和 Y0［ 6］失電（由于 M100、 Y0 均無(wú)自鎖）， KM1 的主觸點(diǎn)切斷正相 序電源。由于輔助繼電器 M103［ 1］得電并自鎖，其動(dòng)合觸點(diǎn) M103［ 13］閉合，啟動(dòng)定時(shí)器 T3［ 13］，通過(guò)定時(shí)器 T3 延時(shí) 秒，其動(dòng)合觸點(diǎn) T3［ 9］ 閉合，使 Y1［ 9］得電， KM2 得電，電動(dòng)機(jī) M1 定子繞組串入電阻 R 進(jìn)行反接制動(dòng)；當(dāng) M1 轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，動(dòng)合觸點(diǎn) KS1 斷開(kāi)， X11 失電， X11［ 13］斷開(kāi)， T3［ 13］失電， T3［ 9］斷開(kāi)，使 Y1［ 9］失電，制動(dòng)結(jié)束。 圖 42 M1 點(diǎn)動(dòng)及反轉(zhuǎn)控制梯形 電動(dòng)機(jī) M1 的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行動(dòng)作順序如下 按 下 正 轉(zhuǎn) 點(diǎn) 動(dòng) 按 鈕 Ｓ Ｂ 1 Ｘ 1 得 電Ｘ 1 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 閉 合輔 助繼 電 器 Ｍ 1 0 3 得 電 Ｍ 1 0 3 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 閉 合 ， 為 Ｔ 3得 電 作 準(zhǔn) 備Ｘ １ 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 閉 合Ｍ 1 1 0 得 電Ｍ 1 1 0 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 閉 合Ｍ 1 0 0 得 電 Ｍ 1 0 0 常 開(kāi)觸 點(diǎn) 閉 合 Ｙ 0 得 電Ｙ 0 常 閉 觸 點(diǎn) 斷 開(kāi)　 接 觸 器 Ｋ Ｍ 1　 得 電 吸 合主 觸 點(diǎn) 閉 合電 動(dòng) 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 啟 動(dòng) 運(yùn) 行轉(zhuǎn) 速 大 于 １ 2 ０ r / m i n 時(shí) ，速 度 繼 電 器 的 正 轉(zhuǎn) 觸 點(diǎn) Ｋ Ｓ － 1 閉 合 ， 為 反 接 制 動(dòng) 作 準(zhǔn) 備 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)停車反接制動(dòng)控制動(dòng)作順序如下所示 松 開(kāi) 正 轉(zhuǎn) 點(diǎn) 動(dòng) 按 鈕 Ｓ Ｂ 1 Ｘ 1 失 電Ｘ １ 的 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 斷 開(kāi) 輔 助 繼 電 器 Ｍ 1 0 0 失 電 Ｍ 1 0 0 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 斷 開(kāi)Ｙ ０失 電接 觸 器 Ｋ Ｍ 1 失 電 釋 放主 觸 點(diǎn) 斷 開(kāi) 電 動(dòng) 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 停 止 運(yùn) 行由 于 電 動(dòng) 機(jī) 有 慣 性 ， 正 轉(zhuǎn) 剛 停 機(jī) 時(shí) ， 速 度 繼 電 器 的 正 轉(zhuǎn) 觸 點(diǎn) Ｋ Ｓ 1 閉 合Ｙ 0 常 閉 觸 點(diǎn) 閉 合Ｔ 3 得 電 ， 開(kāi) 始 延 時(shí) 延 時(shí) 時(shí) 間 到