【正文】 。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。 本次設(shè)計(jì)所用的是 西門子 PLC的編程語(yǔ)言， 因梯形圖與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點(diǎn)很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，所以本次設(shè)計(jì) 選用的 編程語(yǔ)言 是梯形圖。 STEP7－ MICRO/WIN 編程軟件是 強(qiáng)大的工控編程組態(tài)軟件 ， 在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 SIMATIC S7200 軟件簡(jiǎn)單、易學(xué) ， 能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù) ， 可以快速進(jìn)入，節(jié)省編程時(shí)間 ， 具有擴(kuò)展功能 ， 基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows 軟件 (類似于 Winword, Outlook 等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件 。 編程軟件 STEP7Micro/WIN 的 主界面 如圖 32 所示 ： 基本功能 (1)STEP 7Micro/WIN 是在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 SIMATIC S7200 PLC 編程軟件，簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)； (2)適用于所有 SIMATIC S7200 PLC 機(jī)型軟件編程； (3)支持 IL、 LAD、 FBD 三種編程語(yǔ)言，可以在 三者之間隨時(shí)切換； 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 (4)STEP 7Micro/WIN 提供軟件工具幫助您調(diào)試和測(cè)試您的程序。 圖 31 編程軟件 STEP7Micro/WIN 主界面 可編程控制器的選型 在西門子 S7200 系列 PLC 中，又有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU226等之分，由于 T68 臥式鏜床 電氣控制部分涉及較多的輸入 /輸出端口，并且其控制邏輯非常復(fù)雜，出于對(duì)其端口以及程序容量的考慮， 所以 在本次設(shè)計(jì)中 選擇了CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。 S7200 PLC 基本單元（主機(jī)）的結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)。 小型 PLC 系統(tǒng)由（主機(jī)箱）、 I/O 擴(kuò)展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。 I/O 接線端子排及發(fā)光指示燈等。13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 2 基本單元 I/O 及擴(kuò)展 CPU226PLC 主機(jī)的輸入點(diǎn)數(shù)為 24 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 16 點(diǎn)，可擴(kuò)展的模塊數(shù)為 7。用于捕捉比 CPU 掃描周期更快的脈沖信號(hào)。用于 PT0(高速脈沖束 )和 PWM(寬度可變脈沖輸出 )高速脈沖輸出。 本機(jī)床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。 M1 是主電動(dòng)機(jī)，由 主軸電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 與 主軸電動(dòng)機(jī) M1 反 轉(zhuǎn)接觸器 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的起動(dòng)與停止。 M1 的過載保護(hù)電器是 FR。因?yàn)榭焖僖苿?dòng)是短時(shí)間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。 主電路中有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)， M1 為主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，繞組接法為△ / YY。 電動(dòng)機(jī) M1 由 5 個(gè) 接觸器控制， KM1 和 KM2 控制 M1 的正反轉(zhuǎn)， KM3 控制 M1 的低速運(yùn)轉(zhuǎn)， 在點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)以及變速中的脈動(dòng)慢轉(zhuǎn)時(shí)，在定子電路中 均串入限流電阻 R，以減少啟動(dòng)和制動(dòng)電流。FR 對(duì) M1 進(jìn)行過載保護(hù) 。在常態(tài)下， SQ 斷開低速；當(dāng) SQ 被壓下時(shí)，接通高速。當(dāng) KM4 的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1460r/min。 T68 鏜床的主電路如圖 32 所示： 圖 32 T68 鏜床的主電路 2 I/O 分配表 本次設(shè)計(jì)一共用了 18 個(gè)輸入， 9 個(gè)輸出；使用了五個(gè)輸入按鈕，分別為停止按 鈕；電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕；電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕；用了十三個(gè)開關(guān)量，分別為高低速轉(zhuǎn)換行程開關(guān)； 主軸變速、嚙合開關(guān)；進(jìn)給變速、嚙合開關(guān)；工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開關(guān)；工作臺(tái)或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開關(guān)；主軸或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開關(guān) ； M2 快速正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；主軸過載動(dòng)作；速度繼電器正、反轉(zhuǎn)開關(guān)；照明開關(guān)。 I/O 分配表如表 31 所示： 表 31 I/O 分配表 輸入 輸出 元件名稱、代號(hào) 輸入點(diǎn) 元件名稱、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸電動(dòng)機(jī) M1制動(dòng)停止按鈕 SB6 主軸電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 主軸電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1 主軸電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 主軸電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 主軸定子短接電阻 KM3 主軸電動(dòng)機(jī) M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3 主軸電動(dòng)機(jī) M1 低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM4 主軸電動(dòng)機(jī) M1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB4 主軸電動(dòng)機(jī) M1 高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器 KM5 高低速轉(zhuǎn)換行程開關(guān) SQ 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)接觸器 KM6 主軸變速開關(guān) SQ1 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)接觸器 KM7 主軸嚙合開關(guān) SQ2 運(yùn)行監(jiān)控 HL 進(jìn)給變速開關(guān) SQ3 照明 HL 進(jìn)給嚙合開關(guān) SQ4 工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開關(guān) SQ5 主軸 或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開關(guān) SQ6 M2 快速正轉(zhuǎn)開關(guān) SQ7 M2 快速正 轉(zhuǎn)開關(guān) SQ8 主軸過載動(dòng)作 FR 速度繼電器正轉(zhuǎn) KS1 速度繼電器反轉(zhuǎn) KS2 照明開關(guān) SA 3 外部接線圖 如圖 33 所示 為 T68 臥式鏜床的 外部接線圖 ，圖中 輸入量與相應(yīng)的按鈕和開關(guān)進(jìn)行鏈接，其中， SQ 為高低速轉(zhuǎn)換開關(guān)， SQ SQ2 為主軸開關(guān)， SQ SQ4為進(jìn)給開關(guān)。 SQ SQ6 在此設(shè)置中起到一唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 個(gè)保護(hù)的作用，這兩個(gè)開關(guān)一旦同時(shí)動(dòng)作此工作臺(tái)將停止工作。 圖 33 外部接線圖 4 電氣控制的過程 (1)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制 1)主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)控制 按下正向點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3，輸入繼電器 得電，輸出繼電器 得電，同時(shí)輸出繼電器 也得電 ， 交流接觸器 KM KM4 通電吸合 ， 其主觸點(diǎn)閉合，接通電源。又因?yàn)榻涣鹘佑|器 KM3 無(wú)電，以限流電阻 R 串接入主電動(dòng)機(jī)的電源電路中。松開正向點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3，輸入繼電器 斷電，輸出繼電器 斷電，同時(shí)輸出繼電器 也斷電，接觸器 KM1 和 KM4 斷電釋放，他們的主觸點(diǎn)斷開，切除電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 其主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖 35 所示： 圖 35 主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng) 3)主電動(dòng)機(jī)正 向低速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 主電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位開關(guān) SQ 的動(dòng)合觸點(diǎn) 處于斷開位置， 和 處于閉合位置。輸出繼電器、 、 的相繼得電，使接觸器 KM KM1 和 KM4 得電。 KM1 的主觸點(diǎn)閉合，引入三相電源。因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動(dòng)交流接觸器 KM5 無(wú)電，唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 所以主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，在全電壓 (不經(jīng)限流電阻 R)下起動(dòng)正向低速旋轉(zhuǎn)。 其主電動(dòng)機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 梯形圖如圖 37 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 圖 37 主電動(dòng)機(jī)的 反向低速轉(zhuǎn)動(dòng) 5)主電動(dòng)機(jī)正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 需要主電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過變速機(jī)構(gòu)的機(jī)械動(dòng)作，將行程開關(guān) SQ 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。按下正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕 SB1，輸入繼電器 得電，內(nèi)部繼電器 得電并自鎖。經(jīng)過 3 秒左右的延時(shí)，時(shí)間繼電器 T37 延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器 斷電，低速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器 KM4 斷電釋放。 其主電動(dòng)機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖 38 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 圖 38 主電動(dòng)機(jī)的 正向高速轉(zhuǎn)動(dòng) 6)主電動(dòng)機(jī)反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制 控制線路及其控制原理均和正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)相似，只要把正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1 換成反 向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕 SB2，輸入繼電器 換成 ，內(nèi)部繼電器 換成 ，輸出繼電器 換成 ，接觸器 KM1 換成 KM2 即可。速度繼電器分為正轉(zhuǎn) KS1和反轉(zhuǎn) KS2兩種 ,在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí) ,KS1(正轉(zhuǎn)時(shí) )和 KS2(反轉(zhuǎn)時(shí) )的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。 1)主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)控制線路 主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正向速度繼電器 KS1 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。如果原來為低速轉(zhuǎn)動(dòng)，交流接觸器 KM KM KM4 斷電釋放；如果原來為高速轉(zhuǎn)動(dòng) ，則交流接觸器 KMKM KM5 斷電釋放，限流電阻 R 接入電動(dòng)機(jī)電路。速度繼電器 KS1 觸點(diǎn)為閉合狀態(tài) 。同時(shí)，輸出繼電器 得電，接觸器KM4 的線圈吸合。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器 KS1 的動(dòng)合觸 點(diǎn)斷開，輸入繼電器 斷電，輸出繼電器 、 斷電 ,接觸器 KM2 和 KM4 的線圈先后斷電釋放，它們的主觸點(diǎn)斷開，切除主電動(dòng)機(jī)的電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，反接制動(dòng)結(jié)束。 其主電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)梯形圖如圖 312 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 22 圖 312 主電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng) (3)主軸變速或進(jìn)給變速時(shí)主電動(dòng)機(jī)的緩轉(zhuǎn)控制 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 23 T68 臥式鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速可在停車時(shí)進(jìn)行也可在運(yùn)行中進(jìn)行。拉出變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開關(guān)不受壓；推回變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開關(guān)壓下， SQ SQ2 為主軸變速用行程開關(guān)， SQ SQ4 為進(jìn)給變速用行程開關(guān)。 下面以主軸變速為例加以說明。主軸變速時(shí)，拉開主軸變速手柄，主軸變速行程開關(guān) 、 不受壓，此時(shí)觸頭 ， 由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使 KM1 通電并自鎖，同時(shí)也使 KM4 通電吸合，則 M1 串入電阻 R 低速正向起動(dòng)。于是， M1 進(jìn)行反接制動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到 100r/min 時(shí)，速度繼電器 KS 釋放，觸頭復(fù)原 KS1 常閉觸頭由斷開變?yōu)榻油ǎ?KS1 常開觸頭由接通變?yōu)閿嚅_，使 KM2 斷電釋放， KM1 通電吸合， KM4 仍通電吸合， M1 又正向低速起動(dòng)。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位時(shí)，主軸變速開關(guān) SQ SQ2 壓下，使 SQ SQ2 常閉觸頭斷開， SQ1 常開觸頭閉合，則低速脈動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)停止。 其主軸變速梯形圖如圖 313 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 24 圖 313 主電動(dòng)變速 2)運(yùn)動(dòng)中變速控制 主軸或進(jìn)給變速可以在停車狀態(tài)下進(jìn)行，也可以在運(yùn)行中進(jìn)行變速。 M1 電動(dòng)機(jī)在 KA KM KT、 KM1 和 KM5 控制下高速運(yùn)行。 SQ SQ2 觸頭由斷開變?yōu)榻油ǎ瑒t KM KT 線圈唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 25 斷電釋放， KM1 斷電釋放， KM2 通電吸合， KM5 斷電釋放， KM6 通電吸合。待推回主軸變速手柄時(shí)， SQ SQ2 行程開關(guān)壓下， SQ1 常開觸頭由斷開變?yōu)榻油顟B(tài)。 由上可知，所謂運(yùn)行中變速是指機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行中，可拉出變速手柄進(jìn)行變速，而機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可使電動(dòng)機(jī)接入電氣制動(dòng)，制動(dòng)后又控制電動(dòng)機(jī)低速脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以利齒輪嚙合。 (4)主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制 機(jī)床各部件的快速移動(dòng)由快速手柄進(jìn)行操縱，由快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)。 KM6 的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) 正向轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)主軸箱或工作臺(tái)做正向快速移動(dòng)。 KM7 的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)主軸箱或工作臺(tái)做反向快速移動(dòng)。 其 主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制 梯形圖如圖 314 所示： 圖 314 主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 26 4 MCGS組態(tài)軟件 概述 MCGS 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面， MCGS 工控組態(tài)軟件將提供強(qiáng)有力的軟件幫助 。 MCGS 為用戶 提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái) ， 能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。用戶只需要通過簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)， 所以現(xiàn)在 MCGS 已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天 等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 MCGS 組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS）由 “MCGS 組態(tài)環(huán)境 ” 和 “MCGS 運(yùn)行環(huán)境 ”兩個(gè)系統(tǒng)組成。 MCGS 組態(tài)軟件 的 組成 MCG