c650臥式車床的控制系統plc控制改造畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 工調整方便，還具有點動功能。電動機 M1 控制電路分為四個部分：①由正轉控制接觸器 KM1 和反轉控制接觸器 KM2 的兩組主觸點構成電動機的正反轉電路。②電流表 PA 經電流互感器 TA 接在主電動機 M1 主運動上，以監視電動機繞組工作電流變化。為防止電流表被啟動電流沖擊損壞，利用時間繼電器 KT 的動斷觸頭，在啟動的短時間內將電流表暫時短接。③串聯電阻限流控制部分，接觸器 KM3 的主觸點控制限流電阻 R 的接入和切除，在進行點動調整時，為防止連續的啟動電流造成電動機過載而串入了限流電阻 R，以保證電路設備正常工作。④速度繼電器 KS 的速度檢測部分與電動機的主軸相聯，在停車制動過程中，當主電動機轉速接近零時，其動合觸頭可將控制電路中反接制動的相應電路切斷，完成停車制動。電動機 M2 提供切削液，采用直接啟動停止方式，為連續工作狀態，由接觸器 KM4 的主觸點控制其主電路的接通與斷開。快速移動電動機 M3 由交流接觸器 KM5 控制，根據使用需要，可隨時手動控制啟停。為保證主電路的正常運行，主電路中還設置了采用熔斷器的短路保護環節和采用熱繼電器的電動機過載保護環節。 控制電路分析電源：由控制變壓器 TC（380V/110V，36V）的接線和參數標注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級為～110V，而照明為～ 36V 安全電壓由主令開關 SA控制。主電動機 M1 控制：接通電源 QS+。正向點動 SB1 +→KM1 +（無自保）→M1 串 R 正向點動（SB1 +表示按 SB1并保持）正向起動 SB2+→KM3 +, KT+→短接 R, KA+ →KM1 + (自保) →M1 全壓正向起動(當 n≥120r/min 時) →KS1 + (KT 延時到,起動完成) →轉速達 n,電流表A 接入正向停止制動 SB0+→KM1 ，KM3 ，KT ，KA （當 KS1+時）KM2 +→M1串 R 反接制動 n↓↓(當 n≤100r/min 時) KS1 →KM2 。反向制動 （接 SB3）與停車制動（ KS2+）過程與正向類似。采用控制流程來表達電路的過程具有簡單、一目了然的優點。其基本步驟是：各自受控點動作后出現的控制結果（利用坐標標注檢索可避免遺漏） 。冷卻泵電動機 SQ6+ →KM4 +（自保）→M2 起動?？焖匐妱訖C SQ+（刀架手柄壓動） →KM5 +→M3 起動。 整機線路聯鎖與保護 由 KM1 與 KM2 各自的常閉觸點串接于對方工作電路以實現正反轉運行互鎖。由 FU 及 FU1～FU6 實現短路保護。由 FR1 與 FR2 實現 M1 與 M2 的過載保護（根據 M1 與 M2 額定電流分別整定） 。KM1～KM4 等接觸器采用按鈕與自保控制方式，因此使 M1 與 M2 具有欠電壓與零電壓保護。第 3 章 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的硬件設計 統計 I/0 的點數根據第 2 章的主電路分析,統計 I/0 的點數如表 31 所示:表 31 I/0 點數的統計類 型 功能 所占點數(個)M1 的停止按鈕 1M1 的點動按鈕 1M1 的正轉按鈕 1M1 的反轉按鈕 1M2 的停止按鈕 1M2 的啟動按鈕 1M3 的限位開關 1M1 的熱繼電器動合觸電 1M2 的熱繼電器動合觸電 1速度繼電器正轉觸點 1輸入設備速度繼電器反轉觸點 1M1 的正轉接觸器 1M1 的反轉接觸器 1M1 的制動接觸器 1M2 接觸器 1M3 接觸器 1 輸出設備電流表接入中間繼電器 1 PLC 的選型根據設計要求可知，PLC 點數的選擇，不管是輸入點數還是輸出點數都要留有 10%的余量，根據 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 I/O 點數可選擇 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。 PLC 的硬件組成與各部分的作用可編程控制器(PLC )是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。其結構如下圖:圖 PLC 硬件基本組成的簡化框圖由圖可見， PLC 的硬件是由主機（基本單元） 、I/O 擴展模塊以及各種外部設備組成，通過各自的端口聯成一個整體。其主要組成及各部分作用是: CPU 是 PLC 的核心，起神經中樞的作用，主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路, 存儲器分為系統存儲器和用戶存儲器, 用戶存儲器包括用戶程序存儲器和數據存儲器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放用戶程序執行過程中使用 NO/OFF 狀態量或數值量，以生成用戶數據區。用戶存儲器內容由用戶根據控制需要可讀可寫，可任意修改、刪除?？刹捎酶呙芏?、低功耗的CMOS RAM 或 EPROM 與 EEPROM。他在 PLC 技術指標中的內存容量系指用戶存儲器容量，是 PC 等級的一項重要指標；系統存儲器用于固化 PLC 生產廠家編寫的各種系統工作程序，相當于單片機的監控程序或個人計算機的操作系統，在很大程度上他決定該種 PC 的性能和質量，用戶無法更改或調用。、輸出單元（I/O 單元） I/O 口單元稱為 I/O 接口電路，PLC 程序執行過程中需要用的各種開關量、數字量或模擬量等各種外部設備或設定量，都通過輸入電路進入 PLC。而程序執行結果又是通過輸出電路送到控制現場實現外部控制功能。由于生產過程當中的信號電平、頻率是多種多樣的，外部執行機構所需的電平、頻率也是千差萬別的，而 CPU 處理的信號只是標準電平，其工作節拍又與外部環境不一樣。所以 PLC 與通用計算機 I/O 電路有著類似的作用，即電平變換、速度匹配、驅動功率放大、信號隔離等。不同的是，PC 產品的 I/O 單元是顧及其工作環境和各種要求而經過精心設計和制造的。通用計算機則要求擁護根據使用條件自行開發，其可靠性、抗干擾能力往往達不到系統要求。(1).輸入接口電路各種 PLC 輸入電路大致相同，其輸入方式有三種類型：一種是直流輸入（DC12V 或 24V） ，另一種是交流輸入（AC100～120V 或 200～240V ） ，第三種是交直流輸入（交直流 12V 或 24V） 。外部輸入器件可以是無源觸點，如按鈕、行程開關、主令開關等，也可以是有源器件，如各類傳感器、集電極開路的晶體管接近開關、光電開關等。在 PLC 內部電源容量允許前提下，有源輸入器件可采用 PLC 輸出電源，否則必須外設電源。當輸入信號為模擬量時，信號必須經過專用的模擬量輸入模塊進行 A/D 轉換，然后通過輸入電路進行 PLC。輸入信號是通過輸入斷子經 RC 濾波、光電隔離進入內部電路。圖 12 是一個直流 24V 輸入連路的內部原理線路，由裝在 PLC 面板上的來顯示某一輸入點是否有信號輸入。 圖 24V 輸入接口電路(2).輸出接口電路為適應不同負載需求，各類 PLC 的輸出有三種方式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。繼電器輸出最常用，適用交直流負載，其特點是帶負載能力強，但動作頻率和響應速度慢。晶體管適應直流負載，其特點是動作頻率 +24V輸 入 口COM接 近 開 關LED內部電源PC高，響應速度快，但帶負載能力小。晶閘管輸出使用交流負載，響應速度快，帶載能力不大。外部負載直接與 PLC 輸出端子相聯，輸出電路的負載電源由用戶根據負載要求自行分配。輸出電路僅是提供輸出通道。同時考慮不同類型，不同性質負載的接線要求，通常 PLC 輸出端口的公共端子是分組設置的。每 48 點共一個COM 端子，各組相互隔離。在實際應用中應該注意各類 PLC 輸出端子的輸出電流不能超出其額定值，同時還要注意輸出電流與負載性質有關，例如 FX2 型PLC 繼電器輸出的負載能力在電源電壓 250V 以下時，電阻性負載為 2A/點；感性負載為 80VA/點，燈負載為 100W/點。4. 電源單元 PLC 對供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%～15%范圍內波動。也有用直流 24V 供電。PLC 內部有一個高質量開關型穩壓電源，用于對 CPU、I/O 單元供電，還可以為外部傳感器提供 DC24V 電源。 PC 的技術指標 一般技術指標主要是指PLC產品的工作條件與一般工作環境的適應程度。PLC是專為工業控制設計的，充分考慮了工業環境種種惡劣因數。其技術指標如表32所示。表32 一般技術指標環境溫度 0～55℃環境濕度 35%～85%RH（不結露）抗震 JIS C0911 標準 10～55Hz （最大 2g）3 軸方向各 2h抗沖擊 JIS C0912 標準 10g 3 軸方向各 3 個抗噪音干擾 用噪音仿真器產生電壓為 1000Vpp,噪音脈沖寬度為1μs,頻率為 30～100Hz 噪音，在此噪音干擾下 PLC 正常工作耐壓 1500AC 1min絕緣電壓 5M 以上，500V DC接地 第 3 種接地，不能接地時，亦可浮空使用環境 禁止腐蝕性氣體，嚴禁塵埃性能技術指標標志某種 PLC 在硬件和軟件反面所具備功能。不同機型差異較大，在 PLC 選型時要逐一考慮該項技術指標能否滿足要求。PLC 的性能包括：輸入指標、輸出指標和電源指標方面。如表 3335 所示。表 33 輸入技術指標輸入電壓 24V DC 隔離 光電耦合輸出電流 7mA 響應時間 10ms表 34 輸出技術指標項目 繼電器輸出 SSR 輸出 晶體管輸出外部電源 250V AC，30V DC 85～242V AC 5～30V DC電阻負載 2A/點 ，點，感性負載 80VA 15VA/100V AC 30VA/240V AC12W/24V DC最大負載燈負載 100W 30W 開路漏電流 ____ 1mA/100V AC 最小負載 ____ ____響 OFFNO 約 10ms 1ms 以下 以下應時間NOOFF 約 10ms 最大 10 ms 以下隔離方式 繼電器隔離 光電晶閘管隔離 晶體管隔離表 35 電源技術指標項目 FX16M FX24M FX32M FX32EFX48MFX48EFX64M FX80M電源電壓 （100～240V）+10%15%AC 50/60Hz(120/240V 電源系統)瞬間斷電允許時間 對于 10ms 以下的瞬間斷電控制動作不受影響電源熔絲 250V 2A，　5mm*20mm 250V 5A,5mm*20mm電力消耗/VA30 35 40 50 60 70傳感器無擴展模塊電源有擴展模塊24V DC 250mA 以下24V DC 100mA 以下（擴展 16點時）24V DC 400 mA 以下 24V DV 150 mA（擴展 32 點時） I/0 分配表根據所統計的 I/O 口與所選的 PLC 的型號可列出其 I/O 分配如表 36 所示:表 36 PLC I/O 分配表輸入設備 輸出設備代號 功能PLC 輸入繼電器 代號 功能PLC 輸出繼電器SB0 M1 的停止按鈕 X0 KM1 M1 的正轉接觸器 Y0SB1 M1 的點動按鈕 X1 KM2 M1 的反轉接觸器 Y1SB2 M1 的正轉按鈕 X2 KM3 M1 的制動接觸器 Y2SB3 M1 的反轉按鈕 X3 KM4 M2 接觸器 Y3SB4 M2 的停止按鈕 X4 KM5 M3 接觸器 Y4SB5 M2 的啟動按鈕 X5 KA 電流表接入中間繼電器Y5SQ M3 的限位開關 X6FR1 M1 的熱繼電器動合觸電X7FR2 M2 的熱繼電器動合觸電X10KS1 速度繼電器正轉觸點X11KS2 速度繼電器反轉觸點X12 PLC 控制系統外部接線圖的設計圖 33 外部接線圖第 4 章 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的軟件設計 電動機 M1