3803 軋輥車床PLC觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),軋輥,車床,plc,觸摸屏,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 蒼天龍 院系 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 機(jī)械 08-1 班指導(dǎo)教師姓名 竇建華 職稱 講師 從事專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動(dòng)化 是否外聘 □是□否題目名稱 軋輥車床 PLC 觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的、意義軋輥車床主要應(yīng)用與冶金制造行業(yè),它主要是對(duì)各類長(zhǎng)短不同、重量不同的軋輥外表層進(jìn)行切削加工。由于在軋輥切削過(guò)程中對(duì)切削速度、刀架檔位及進(jìn)刀速度有特殊要求，所以控制軋輥車床的 PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)也相應(yīng)增多，同時(shí)考慮到余量，可選用歐姆龍中型 C200Hα 系列 PLC。該系列 PLC 集中了“信息化對(duì)應(yīng)控制器”功能的 SYSMACa 系列可編程控制器，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制。同時(shí)，觸摸屏的加入使操作更加方便，實(shí)時(shí)的報(bào)警信息是維護(hù)和改進(jìn)更加方便。本課題主要介紹了歐姆龍 PLC 及觸摸屏在軋輥車床上的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)軋輥車床基本功能及運(yùn)動(dòng)方式的介紹，增加了讀者對(duì) PLC 各個(gè)通道的地址分配及 PLC 程序設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)；。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）設(shè)計(jì)內(nèi)容,1)PLC 及連接 PLC 外圍設(shè)備選用2)觸摸屏組件選用,人機(jī)界面選用3)PLC 輸入與輸出硬件接線設(shè)計(jì),PLC 與主軸和刀架硬件的接線設(shè)計(jì),PLC 地址分配4)PLC 與觸摸屏畫面的通信設(shè)置技術(shù)要求1) 以 PLC 作為控制核心2) 所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)要能滿足實(shí)際要求3) 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的操作界面要友好,易操作三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果1．開(kāi)題報(bào)告一份；2．設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，不少于 1.5 萬(wàn)字；3．技術(shù)資料（1）PLC 控制系統(tǒng)的 IO 接線圖：A0 圖紙一張；（2）PLC 控制系統(tǒng)梯形圖：A0 圖紙一張；（3）軋輥車床系統(tǒng)框圖：A1 圖紙一張。四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排2012 年 2 月 27 日-2012 年 3 月 4 日——接受任務(wù)，市場(chǎng)調(diào)查；2012 年 3 月 5 日-2012 年 3 月 18 日——查閱文獻(xiàn)、收集資料，撰寫并提交開(kāi)題報(bào)告；2012 年 3 月 19 日-2012 年 4 月 1 日——確定設(shè)計(jì)方案。 2012 年 4 月 2 日-2012 年 4 月 15 日——IO 接線設(shè)計(jì) IO 地址分配2012 年 4 月 16 日-2012 年 4 月 29 日——刀架及主軸的接線設(shè)計(jì)，PLC 與人機(jī)界面的連接設(shè)計(jì)2012 年 4 月 30 日-2012 年 5 月 13 日——觸摸屏畫面組態(tài)設(shè)計(jì)2012 年 5 月 14 日-2012 年 6 月 3 日——軋輥車床 PLC 程序設(shè)計(jì)2012 年 6 月 4 日-2012 年 6 月 10 日——撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書并用計(jì)算機(jī)繪圖；2012 年 6 月 11 日-2012 年 6 月 15 日——完成說(shuō)明書及圖紙的打印，準(zhǔn)備答辯。五、主要參考資料[1] 關(guān)學(xué)鋒，3-PTT 型滑塊式并聯(lián)機(jī)床的 PLC 控制【M】，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造文章 ，2009（5）：317—320[2] 熊幸明，千斤頂油缸加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【M】，機(jī)床電器文章， 2002（2）：214—225[3] 吳曉，活塞環(huán)仿形車、銑組合機(jī)床 PLC 控制的研究【J】，南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999（11）：317—323[4] 楊世成，基于 PLC 控制的三軸鉆專機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【M】，機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2009（9）：112—115[5] 楊濱，基于 PLC 控制系統(tǒng)的電解加工機(jī)床改造【M】，新技術(shù)新工藝文章， 2011（1）：23—27[6] Michel Gilles.Programmabe Logic Controllers:Architecture and Application Wiley【M】.1990.242[7] G.L.Batten. Programmabe Controllers:hardware.software and Application..New York:MC Graw-Hill【M】,1994,212:234六、備注指導(dǎo)教師簽字：年 月 日系主任簽字： 年 月 日本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)軋輥車床 PLC觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部名稱： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 08-1 學(xué)生姓名： 蒼天龍 指導(dǎo)教師： 竇建華 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign of Roll Lathe PLC Touch Screen Control System Candidate：Cang TianlongSpecialty：Mechanical Design, Manufacturing and AutomationClass：08-1Supervisor：Dou JianhuaHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)I摘 要在國(guó)內(nèi)軋輥制造行業(yè)使用的重型軋輥車床中,有許多是20世紀(jì)60年代和70年代制造的,目前仍作為軋輥加工的主要設(shè)備在服役。它們的主拖動(dòng)普遍采用大功率直流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),調(diào)速手段除少數(shù)延用F一D機(jī)組形式外,多數(shù)在20世紀(jì)80年代完成了第一步改造。利用PLC 控制單元驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)合理的無(wú)級(jí)調(diào)速范圍,代替原來(lái)純機(jī)械的有級(jí)變速,進(jìn)而達(dá)到在不降低機(jī)械傳動(dòng)性能的情況下,簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),改進(jìn)機(jī)床操作性能。成功應(yīng)用在重型軋輥車床上。本文介紹了觸摸屏PLC 控制系統(tǒng)在C84型軋輥車床上的應(yīng)用，其中包括軋輥車床的組成、參數(shù)說(shuō)明、控制系統(tǒng)構(gòu)成及選型、扎輥車床的硬件接線、PLC輸入/輸出地址分配、觸摸屏畫面的組態(tài)、PLC梯形圖程序、指令表程序及PLC與觸摸屏的通信。通過(guò)對(duì)軋輥車床PLC 及觸摸屏的介紹，我們進(jìn)一步熟悉了PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì)方法及在工程應(yīng)用中所要注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：軋輥車床；PLC；觸摸屏；梯形圖；組態(tài)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)IIABSTRACTHeavy-duty roll lathe roll in the domestic manufacturing industry, many of which are manufactured in the 1960s and 1970s, is still as roll processing equipment in service. The main drag of commonly used high-power DC motor speed control means in addition to a few continue to use the F-D unit in the form, most completed in the 1980s the first step in the transformation. Stepless speed range of the PLC control unit to drive the servo motor instead of the original pure mechanical variable speed, and then reached in the case without reducing the performance of mechanical transmission, simplifying the mechanical drive system, improved the performance of the machine operator. Successfully applied in heavy-duty roll lathe.This article introduces a touch screen PLC control system in the bed of the C84-type roller vehicle, including the composition of the rolling roll lathe the parameter descriptions, control systems constitute and selection bar roll lathe of hardware terminal, the PLC input / output address allocated, touch-screen picture of theconfiguration, PLC ladder program instruction list program and the PLC and touch screen communication. The introduction of the roll lathe PLC and touch screen, we become more familiar with PLC and touch screen design and pay attention to problems in engineering applications.Key words: Roll lathe; PLC; touch screen; ladder ;Configuration軋輥車床 PLC觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄摘 要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論………………………………………………………………………………11.1 選題背景及研究的目的和意義……………………………………………………11.1.1 選題背景……………………………………………………………………11.1.2 研究的目的與意義…………………………………………………………21.2 基本內(nèi)容和擬解決的問(wèn)題…………………………………………………………31.2.1 基本內(nèi)容……………………………………………………………………31.2.2 擬解決的問(wèn)題………………………………………………………………3第 2 章 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求…………………………………………42.1 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)………………………………………………………………42.2 軋輥車床的控制要求………………………………………………………………42.3 繼電器電氣線路的分析……………………………………………………………62.3.1 主電路分析…………………………………………………………………62.3.2 控制電路分析………………………………………………………………62.3.3 整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù)………………………………………………………72.4 本章小結(jié)……………………………………………………………………………7第 3 章 元器件的選擇…………………………………………………………………83.1 伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………………………………… 83.2 直流電機(jī)的選擇 …………………………………………………………………103.3 本章小結(jié) …………………………………………………………………………10第 4 章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………114.1 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) ……………………………………………………………………114.2 PLC 的選型 ………………………………………………………………………124.3 PLC I/O 分配表 …………………………………………………………………164.4 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖設(shè)計(jì) …………………………………………………174.5 軋輥車床 PLC 與人機(jī)界面的連接 ………………………………………………174.6 本章小結(jié) …………………………………………………………………………18第 5 章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………195.1 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………195.2 本章小結(jié) …………………………………………………………………………27結(jié)論………………………………………………………………………………………28參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………29致謝………………………………………………………………………………………31黑龍江工程學(xué)院本科生1第 1 章 緒 論1.1 選題背景及研究的目的與意義1.1.1 選題背景在國(guó)內(nèi)軋輥制造行業(yè)使用的重型軋輥車床中,有許多是 20 世紀(jì) 60 年代和 70 年代制造的,目前仍作為軋輥加工的主要設(shè)備在服役。它們的主拖動(dòng)普遍采用大功率直流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),調(diào)速手段除少數(shù)延用 F 一 D 機(jī)組形式外,多數(shù)在 20 世紀(jì) 80 年代完成了第一步改造。利用 PLC 控制單元驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)合理的無(wú)級(jí)調(diào)速范圍,代替原來(lái)純機(jī)械的有級(jí)變速,進(jìn)而達(dá)到在不降低機(jī)械傳動(dòng)性能的情況下,簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),改進(jìn)機(jī)床操作性能。成功應(yīng)用在重型軋輥車床上。現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平、產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等各項(xiàng)指標(biāo)，在很大程度上取決于生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)性和電氣自動(dòng)化程度。機(jī)電一體化技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的。在控制方法上主要是從手動(dòng)到自動(dòng)；在控制功能上，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；在操作上，是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現(xiàn)，又為電氣控制技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了新的途徑。 傳統(tǒng)的機(jī)床電氣控制是繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的啟動(dòng)、停車、有極調(diào)速等控制。繼電器接觸式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、抗干擾強(qiáng)、價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備。目前，在我國(guó)繼電器接觸式控制仍然是機(jī)床和其他機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于大量存在用開(kāi)關(guān)量控制的簡(jiǎn)單的程序控制過(guò)程，而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的，因而傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求，因此曾出現(xiàn)了繼電器接觸控制和電子技術(shù)相結(jié)合的控制裝置，叫做順序控制器。它能夠根據(jù)生產(chǎn)的需要改變控制程序，而又遠(yuǎn)比電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，它是通過(guò)組合邏輯元件插接或編程來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器接觸控制的。但它的裝置體積大，功能也受到一定限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本性的變化，在 70 年代出現(xiàn)了將計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)引入順序控制器，產(chǎn)生了新型工業(yè)控制器--可編程序控制器（PLC） ，它兼?zhèn)淞擞?jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前在世界各國(guó)已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用裝置普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。黑龍江工程學(xué)院本科生2為解決占機(jī)械總加工量 80％左右的單件和小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化的難題，50 年代出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床。它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，它是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò) 40 年來(lái)的發(fā)展，品種日益增多，性能不斷完善，其中以輪廓控制的數(shù)控機(jī)床和帶有自動(dòng)換刀裝置和工作臺(tái)能自動(dòng)轉(zhuǎn)位的數(shù)控加工中心發(fā)展更為迅速。數(shù)控機(jī)床由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等部分組成，其中伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率的主要因素之一。1.1.2 研究的目的與意義軋輥車床主要應(yīng)用與冶金制造行業(yè),它主要是對(duì)各類長(zhǎng)短不同、重量不同的軋輥外表層進(jìn)行切削加工。由于在軋輥切削過(guò)程中對(duì)切削速度、刀架檔位及進(jìn)刀速度有特殊要求，所以控制軋輥車床的 PLC 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)也相應(yīng)增多，同時(shí)考慮到余量，可選用歐姆龍中型 C200Hα 系列 PLC。該系列 PLC 集中了“信息化對(duì)應(yīng)控制器”功能的 SYSMACa 系列可編程控制器，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制。同時(shí)，觸摸屏的加入使操作更加方便，實(shí)時(shí)的報(bào)警信息是維護(hù)和改進(jìn)更加方便。本文主要介紹了歐姆龍 PLC 及觸摸屏在軋輥車床上的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)軋輥車床基本功能及運(yùn)動(dòng)方式的介紹，增加了讀者對(duì) PLC 各個(gè)通道的地址分配及 PLC 程序設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)；通過(guò)介紹軋輥車床和人機(jī)界面的參數(shù)，使我們進(jìn)一步熟悉了歐姆龍 PLC、觸摸屏及電機(jī)選型的方法；對(duì) PLC 各個(gè)模塊硬件連線圖進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，目的是進(jìn)一步了解利用歐姆龍 PLC 如何完成對(duì)軋輥車床的控制，并對(duì) PLC 中每個(gè)外部接點(diǎn)的含義有了深刻認(rèn)識(shí)，有利于系統(tǒng)掌握 PLC 的硬件組成；按照軋輥車床完成的功能，利用組態(tài)圖加標(biāo)注的方法，將軋輥車床的組態(tài)任務(wù)進(jìn)行了圖解，從而能直觀看出每個(gè)組態(tài)畫面所要完成的功能，易于初學(xué)者掌握工程中的基本組態(tài)；同時(shí)強(qiáng)調(diào)了一些基本程序指令在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題，使讀者在以后應(yīng)用或設(shè)計(jì)中能夠引起重視；最后介紹 PLC 與觸摸屏的通信設(shè)置，使我們進(jìn)一步掌握了 PLC 與觸摸屏建立通信的方法。特別加入了梯形圖和指令表的描述，用這兩種方式對(duì)軋輥車床控制程序進(jìn)行介紹，使得讀者能進(jìn)一步了解梯形圖與指令表的區(qū)別，并從中掌握一些特殊指令的應(yīng)用。本文將介紹觸摸屏 PLC 控制系統(tǒng)在 C84 型軋輥車床上的應(yīng)用，其中包括軋輥車床的組成、參數(shù)說(shuō)明、控制系統(tǒng)構(gòu)成及選型、扎輥車床的硬件接線、PLC 輸入/輸出地址分配、觸摸屏畫面的組態(tài)、PLC 梯形圖程序、指令表程序及 PLC 與觸摸屏的通信。通過(guò)對(duì)軋輥車床 PLC 及觸摸屏的介紹，我們將進(jìn)一步熟悉 PLC 與觸摸屏的設(shè)計(jì)黑龍江工程學(xué)院本科生3方法及在工程應(yīng)用中所要注意的問(wèn)題。1.2 基本內(nèi)容和擬解決的問(wèn)題1.2.1 基本內(nèi)容1．選擇和確定總體設(shè)計(jì)方案；2．設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖；3．進(jìn)行 PLC 的選型及 I/O 分配；4．設(shè)計(jì) PLC 硬件系統(tǒng)；5. PLC 控制程序的設(shè)計(jì)；6. 觸摸屏畫面組態(tài)設(shè)計(jì)1.2.2 擬解決的問(wèn)題1. PLC 及連接 PLC 外圍設(shè)備選用。2. 觸摸屏組件選用,人機(jī)界面選用。3. PLC 輸入與輸出硬件接線設(shè)計(jì),PLC 與主軸和 PLC 與刀架硬件的接線設(shè)計(jì),PLC地址分配。4. PLC 與觸摸屏畫面的通信設(shè)置。黑龍江工程學(xué)院本科生4第 2 章 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求要想進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先必須對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對(duì)象的工作特點(diǎn)，明確控制要求以及各階段的特點(diǎn)和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。2.1 軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)（1）主軸箱。主軸的一端是直流電動(dòng)機(jī)，另一端是由齒輪帶動(dòng)的花盤。主軸箱內(nèi)主要有各種傳動(dòng)齒輪及液壓缸組成。主軸箱功能主要是夾緊軋輥并驅(qū)動(dòng)軋按照設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)源為 Z 系列 55kw 直流電動(dòng)機(jī)，主軸換擋操作都在主軸箱內(nèi)完成。（2）液壓工作站系統(tǒng)。液壓工作站系統(tǒng)主要給主軸箱提供靜壓油和潤(rùn)滑油。液壓站由一個(gè) 7.5kw 液壓泵、電磁閥、回油缸及壓力表組成。液壓站不僅為主軸箱提供靜壓及潤(rùn)滑，也為尾座提供靜壓。（3）刀架。刀架是切削軋輥的主要設(shè)備。由刀頭、溜板箱及交流伺服電動(dòng)機(jī)組成，溜板箱在滑軌作橫向移動(dòng)，從而完成切削不同部位的軋輥。組成刀架的電氣控制部分通過(guò) NT5Z 型人機(jī)界面控制其橫向和縱向移動(dòng)、快速和進(jìn)給。（4）尾座。尾座位于車床尾部，由套筒（頂緊軋輥的裝置） 、液壓缸、尾座電動(dòng)機(jī)和套筒電動(dòng)機(jī)組成。他配合主軸夾緊裝置--花盤，來(lái)完成對(duì)整個(gè)軋輥的夾緊。（5）導(dǎo)軌。導(dǎo)軌是刀架及尾座移動(dòng)的軌道。導(dǎo)軌表面要求保持清潔、光滑并且平整，從而使刀架運(yùn)行平穩(wěn)，保持了加工質(zhì)量。因此應(yīng)定期清理和潤(rùn)滑導(dǎo)軌表面。導(dǎo)軌底部是機(jī)床床身，用來(lái)穩(wěn)定整個(gè)機(jī)床。（6）機(jī)床電氣控制部分。機(jī)床電氣控制部分由主回路和控制回路兩部分組成。主回路主要由主軸驅(qū)動(dòng)裝置、刀架驅(qū)動(dòng)裝置及各種交直流電動(dòng)機(jī)組成；控制回路由C200HS 型 PLC 和布于兩個(gè)刀架的觸摸屏、各種電磁閥、限位開(kāi)關(guān)及其他控制電路組成。2.2 軋輥車床的控制要求軋輥車床控制系統(tǒng)主要是由三部分組成：人機(jī)界面、PLC 及連接 PLC 的外圍設(shè)備。（1）人機(jī)界面通過(guò)通信電纜與 PLC 的 CPU 相連，從而實(shí)現(xiàn)了 PLC 與人機(jī)界面的雙向通信。（2）根據(jù)扎輥車床所要完成的功能及技術(shù)要求，PLC 主要由 CPU、電源、數(shù)字黑龍江工程學(xué)院本科生5量輸入/輸出模塊、獨(dú)立數(shù)字量輸出模塊和模擬量輸入模塊組成。（3）PLC 每一個(gè)模塊下對(duì)應(yīng)連接有外圍電路，它們是 PLC 的輸入信號(hào)。如按鈕、VWQS FU6M54FU4KM83FU229103KMQS121FR5FRFRFU0 3主 軸 電 動(dòng) 機(jī)FR1KM67圖 2.1 軋輥車床主電路控制原理圖行程開(kāi)關(guān)、使能信號(hào)和液位開(kāi)關(guān)。同時(shí) PLC 輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，如控制電磁閥、液壓泵及各種信號(hào)指示。獨(dú)立數(shù)字量輸出模塊分別完成主軸及刀架速度給定、使能和鎖零等功能。模擬量輸入模塊主要是對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并將其顯示在觸摸屏上。2.3 繼電器電氣線路的分析軋輥車床主電路控制原理圖如圖 2.1 所示:2.3.1 主電路分析該機(jī)床共配置五臺(tái)電動(dòng)機(jī) M1、M2 和 M3、M4、M5。主軸電動(dòng)機(jī) M1（功率為 30kW）完成主軸主運(yùn)動(dòng)，采用直接啟動(dòng)方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣制動(dòng)停車。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。電動(dòng)機(jī) M1 控制電路分為四個(gè)部分： ①由正轉(zhuǎn)控制接觸器 KM6 和反轉(zhuǎn)控制接觸器 KM7 的兩組主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。②電流表 PA 經(jīng)電流互感器 TA 接在主電動(dòng)機(jī) M1 主運(yùn)動(dòng)上，以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作電流變化。為防止電流表被啟動(dòng)電流沖擊損壞，利用時(shí)間繼電器 KT 的動(dòng)斷觸頭，在啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表暫時(shí)短接。③串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器 KM2 的主觸點(diǎn)控制限流電阻 R 的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載而串入了限流電阻R，以保證電路設(shè)備正常工作。④速度繼電器 KS 的速度檢測(cè)部分與電動(dòng)機(jī)的主軸相黑龍江工程學(xué)院本科生6聯(lián)，在停車制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，其動(dòng)合觸頭可將控制電路中反接制動(dòng)的相應(yīng)電路切斷，完成停車制動(dòng)。油泵電動(dòng)機(jī) M2 給主軸箱提供靜壓油和潤(rùn)滑油,而且給左右兩個(gè)刀架提供靜壓及潤(rùn)滑，采用直接啟動(dòng)停止方式，為連續(xù)工作狀態(tài)，由接觸器 KM1 和 KM12 的主觸點(diǎn)控制其主電路的接通與斷開(kāi)。刀架電動(dòng)機(jī) M3 由交流接觸器 KM8 控制,他可以控制刀架的進(jìn)給、向左和向右移動(dòng)。對(duì)左右刀架起到控制作用。M4 是尾座電動(dòng)機(jī)，M5 是套筒電動(dòng)機(jī)，它主要配合主軸花盤完成對(duì)整個(gè)軋輥的夾緊。為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。2.3.2 控制電路分析電源：由控制變壓器 TC（380V/110V，36V）的接線和參數(shù)標(biāo)注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級(jí)為～110V。主電動(dòng)機(jī) M1 控制：接通電源 SB0。急?？偣灿?SB1、SB2、SB3 三個(gè)按鈕控制，在機(jī)床出現(xiàn)大的故障時(shí)，分別按下三個(gè)按鈕中的任何一個(gè)都可以使整個(gè)車床停止運(yùn)轉(zhuǎn)。正向點(diǎn)動(dòng) SB13→KM2 +（無(wú)自保）→M1 串 R 正向點(diǎn)動(dòng)（ SB13+表示按 SB13 并保持） 。反向點(diǎn)動(dòng) SB16→KM2。正向起動(dòng) SB9 +→KM6 +,反向起動(dòng) SB11→KM7。左 1 擋縱向 SB21+→YC5 -，左 1 擋橫向 SB22→YC4，左 2 擋與左 1 擋類似反向制動(dòng) （接 SB3）與停車制動(dòng)（ KS-2+）過(guò)程與正向類似。采用控制流程來(lái)表達(dá)電路的過(guò)程具有簡(jiǎn)單、一目了然的優(yōu)點(diǎn)。其基本步驟是：各自受控點(diǎn)動(dòng)作后出現(xiàn)的控制結(jié)果（利用坐標(biāo)標(biāo)注檢索可避免遺漏） 。冷卻泵電動(dòng)機(jī) SB5+ →KM1 +（自保）→M2 起動(dòng)。SB4 + →KM1 +（自保）→M2停止?？焖匐妱?dòng)機(jī) SQ+（刀架手柄壓動(dòng)） →KM5 +→M3 起動(dòng)。2.3.3 整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù)由 KM1 與 KM2 各自的常閉觸點(diǎn)串接于對(duì)方工作電路以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行互鎖。由FU0 及 FU1～FU6 實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。由 FR1 與 FR2 實(shí)現(xiàn) M1 與 M2 的過(guò)載保護(hù)（根據(jù)M1 與 M2 額定電流分別整定） 。KM1～KM4 等接觸器采用按鈕與自?？刂品绞?，因此使 M1 與 M2 具有欠電壓與零電壓保。黑龍江工程學(xué)院本科生72.4 本章小結(jié)本章主要介紹了軋輥車床的主要結(jié)構(gòu)和控制要求，還有繼電器電器電路分析。其中繼電器電氣線路分析包括主電路分析和控制電路分析。黑龍江工程學(xué)院本科生8第 3 章 系統(tǒng)元器件的選擇3.1 伺服電機(jī)的選擇伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺 服 系 統(tǒng) （ servomechanism） 是 使 物 體 的 位 置 、 方 位 、 圖 3.1 伺 服 電 機(jī)狀 態(tài) 等 輸 出 被 控 量 能 夠 跟 隨 輸 入 目 標(biāo) （ 或 給 定 值 ） 的 任 意 變 化 的 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 。伺 服 主 要 靠 脈 沖 來(lái) 定 位 ， 基 本 上 可 以 這 樣 理 解 ， 伺 服 電 機(jī) 接 收 到 1 個(gè) 脈 沖 ， 就會(huì) 旋 轉(zhuǎn) 1 個(gè) 脈 沖 對(duì) 應(yīng) 的 角 度 ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 位 移 ， 因 為 ， 伺 服 電 機(jī) 本 身 具 備 發(fā) 出 脈 沖的 功 能 ， 所 以 伺 服 電 機(jī) 每 旋 轉(zhuǎn) 一 個(gè) 角 度 ， 都 會(huì) 發(fā) 出 對(duì) 應(yīng) 數(shù) 量 的 脈 沖 ， 這 樣 ， 和 伺服 電 機(jī) 接 受 的 脈 沖 形 成 了 呼 應(yīng) ， 或 者 叫 閉 環(huán) ， 如 此 一 來(lái) ， 系 統(tǒng) 就 會(huì) 知 道 發(fā) 了 多 少脈 沖 給 伺 服 電 機(jī) ， 同 時(shí) 又 收 了 多 少 脈 沖 回 來(lái) ， 這 樣 ， 就 能 夠 很 精 確 的 控 制 電 機(jī)的 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 精 確 的 定 位 ， 可 以 達(dá) 到 0.001mm。 直 流 伺 服 電 機(jī) 分 為 有 刷 和 無(wú)刷 電 機(jī) 。 有 刷 電 機(jī) 成 本 低 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 大 ， 調(diào) 速 范 圍 寬 ， 控 制 容 易 ， 需黑龍江工程學(xué)院本科生9要 維 護(hù) ， 但 維 護(hù) 不 方 便 （ 換 碳 刷 ） ， 產(chǎn) 生 電 磁 干 擾 ， 對(duì) 環(huán) 境 有 要 求 。 因 此 它 可 以用 于 對(duì) 成 本 敏 感 的 普 通 工 業(yè) 和 民 用 場(chǎng) 合 。 無(wú) 刷 電 機(jī) 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 出 力 大 ， 響 應(yīng) 快 ， 速 度 高 ， 慣 量 小 ， 轉(zhuǎn) 動(dòng) 平 滑 ，力 矩 穩(wěn) 定 。 控 制 復(fù) 雜 ， 容 易 實(shí) 現(xiàn) 智 能 化 ， 其 電 子 換 相 方 式 靈 活 ， 可 以 方 波 換 相 或正 弦 波 換 相 。 電 機(jī) 免 維 護(hù) ， 效 率 很 高 ， 運(yùn) 行 溫 度 低 ， 電 磁 輻 射 很 小 ， 長(zhǎng) 壽 命 ， 可用 于 各 種 環(huán) 境 。 交 流 伺 服 電 機(jī) 也 是 無(wú) 刷 電 機(jī) ， 分 為 同 步 和 異 步 電 機(jī) ， 目 前 運(yùn) 動(dòng) 控 制 中 一 般 都用 同 步 電 機(jī) ， 它 的 功 率 范 圍 大 ， 可 以 做 到 很 大 的 功 率 。 大 慣 量 ， 最 高 轉(zhuǎn) 動(dòng) 速 度 低 ，且 隨 著 功 率 增 大 而 快 速 降 低 。 因 而 適 合 做 低 速 平 穩(wěn) 運(yùn) 行 的 應(yīng) 用 。 伺 服 電 機(jī) 內(nèi) 部 的 轉(zhuǎn) 子 是 永 磁 鐵 ， 驅(qū) 動(dòng) 器 控 制 的 U/V/W 三 相 電 形 成 電 磁 場(chǎng) ， 轉(zhuǎn)子 在 此 磁 場(chǎng) 的 作 用 下 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 同 時(shí) 電 機(jī) 自 帶 的 編 碼 器 反 饋 信 號(hào) 給 驅(qū) 動(dòng) 器 ， 驅(qū) 動(dòng) 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(dòng) 的 角 度 。 伺 服 電 機(jī) 的 精 度 決 定 于 編 碼器 的 精 度 （ 線 數(shù) ） 。 交 流 伺 服 電 機(jī) 和 無(wú) 刷 直 流 伺 服 電 機(jī) 在 功 能 上 的 區(qū) 別 ： 交 流 伺 服 要 好 一 些 ， 因?yàn)?是 正 弦 波 控 制 ， 轉(zhuǎn) 矩 脈 動(dòng) 小 。 直 流 伺 服 是 梯 形 波 。 但 直 流 伺 服 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 便 宜 。交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 定 子 的 構(gòu) 造 基 本 上 與 電 容 分 相 式 單 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 相 似 .其 定子 上 裝 有 兩 個(gè) 位 置 互 差 90°的 繞 組 ， 一 個(gè) 是 勵(lì) 磁 繞 組 Rf， 它 始 終 接 在 交 流 電 壓Uf 上 ； 另 一 個(gè) 是 控 制 繞 組 L， 聯(lián) 接 控 制 信 號(hào) 電 壓 Uc。 所 以 交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 又 稱兩 個(gè) 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 。 交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 子 通 常 做 成 鼠 籠 式 ， 但 為 了 使 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 具 有 較 寬 的 調(diào)速 范 圍 、 線 性 的 機(jī) 械 特 性 ， 無(wú) “自 轉(zhuǎn) ”現(xiàn) 象 和 快 速 響 應(yīng) 的 性 能 ， 它 與 普 通 電 動(dòng) 機(jī)相 比 ， 應(yīng) 具 有 轉(zhuǎn) 子 電 阻 大 和 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 小 這 兩 個(gè) 特 點(diǎn) 。 目 前 應(yīng) 用 較 多 的 轉(zhuǎn) 子 結(jié) 構(gòu) 有兩 種 形 式 ： 一 種 是 采 用 高 電 阻 率 的 導(dǎo) 電 材 料 做 成 的 高 電 阻 率 導(dǎo) 條 的 鼠 籠 轉(zhuǎn) 子 ， 為了 減 小 轉(zhuǎn) 子 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ， 轉(zhuǎn) 子 做 得 細(xì) 長(zhǎng) ； 另 一 種 是 采 用 鋁 合 金 制 成 的 空 心 杯 形 轉(zhuǎn)子 ， 杯 壁 很 薄 ， 僅 0.2-0.3mm， 為 了 減 小 磁 路 的 磁 阻 ， 要 在 空 心 杯 形 轉(zhuǎn) 子 內(nèi) 放 置固 定 的 內(nèi) 定 子 .空 心 杯 形 轉(zhuǎn) 子 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 很 小 ， 反 應(yīng) 迅 速 ， 而 且 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) ， 因 此 被廣 泛 采 用 。 交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 在 沒(méi) 有 控 制 電 壓 時(shí) ， 定 子 內(nèi) 只 有 勵(lì) 磁 繞 組 產(chǎn) 生 的 脈 動(dòng) 磁 場(chǎng) ，轉(zhuǎn) 子 靜 止 不 動(dòng) 。 當(dāng) 有 控 制 電 壓 時(shí) ， 定 子 內(nèi) 便 產(chǎn) 生 一 個(gè) 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) ， 轉(zhuǎn) 子 沿 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng)的 方 向 旋 轉(zhuǎn) ， 在 負(fù) 載 恒 定 的 情 況 下 ， 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 隨 控 制 電 壓 的 大 小 而 變 化 ， 當(dāng)控 制 電 壓 的 相 位 相 反 時(shí) ， 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 將 反 轉(zhuǎn) 。黑龍江工程學(xué)院本科生10該 車 床 使 用 的 交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 額 定 功 率 為 750kw， 額 定 轉(zhuǎn) 矩 為 2.39N.m， 額定 轉(zhuǎn) 速 為 3000rpm， 額 定 電 流 為 4.78A。3.2 直流電機(jī)的選擇 識(shí)別系統(tǒng)采用的微型直流電機(jī) DS-45RP775244500-51K 如圖 3.2，表 3.1 所示圖3.2 直流電機(jī)表3.1 直流電機(jī)主要參數(shù)型 號(hào) DS-45RP775244500-51K 類型 直流電動(dòng)機(jī)額定電壓 3-24V 外形尺寸 齒輪箱直徑45（mm）3.6 本章小結(jié)元器件的選用是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，元器件的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都有一定的影響，另外還要考慮價(jià)格因素。本章所選的元器件有 Z 系列 55kw 直流電動(dòng)機(jī)；選用80CB075C-010000 型號(hào)交流伺服電動(dòng)機(jī)。黑龍江工程學(xué)院本科生11第 4 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 I/O 點(diǎn)。4.1 確定 I/O 點(diǎn)數(shù)根據(jù)第 2 章的主電路分析,統(tǒng)計(jì) I/0 的點(diǎn)數(shù)如表 4-1 所示:表 4-1 I/0 點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)類 型 功能 所占點(diǎn)數(shù)(個(gè))M1 的停止按鈕 1M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 1M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 1M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 1M2 的停止按鈕 1M2 的啟動(dòng)按鈕 1M3 的限位開(kāi)關(guān) 1M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1輸入設(shè)備速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 1M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 1M1 的制動(dòng)接觸器 1M2 接觸器 1M3 接觸器 1輸出設(shè)備電流表接入中間繼電器 1黑龍江工程學(xué)院本科生124.2 PLC 的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)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(hào)有 11 個(gè)，輸出信號(hào)有 6 個(gè)，圖 4.1 PLC 硬件基本組成的簡(jiǎn)化框圖根據(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。4.2.1 PLC 的硬件組成與各部分的作用可編程控制器(PLC )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)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、黑龍江工程學(xué)院本科生13計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖 4.1:由圖可見(jiàn)， PLC 的硬件是由主機(jī)（基本單元） 、 I/O 擴(kuò)展模塊以及各種外部設(shè)備組成，通過(guò)各自的端口聯(lián)成一個(gè)整體。其主要組成及各部分作用是:1.CPU CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路,2.存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器, 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來(lái)存放用戶程序執(zhí)行過(guò)程中使用 NO/OFF 狀態(tài)量或數(shù)值量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。用戶存儲(chǔ)器內(nèi)容由用戶根據(jù)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(shù)指標(biāo)中的內(nèi)存容量系指用戶存儲(chǔ)器容量，是 PC 等級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)；系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于固化 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上他決定該種 PC 的性能和質(zhì)量，用戶無(wú)法更改或調(diào)用。3.輸入、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(zhí)行過(guò)程中需要用的各種開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等各種外部設(shè)備或設(shè)定量，都通過(guò)輸入電路進(jìn)入 PLC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過(guò)輸出電路送到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能。由于生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的信號(hào)電平、頻率是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平、頻率也是千差萬(wàn)別的，而 CPU 處理的信號(hào)只是標(biāo)準(zhǔn)電平，其工作節(jié)拍又與外部環(huán)境不一樣。所以 PLC 與通用計(jì)算機(jī) I/O 電路有著類似的作用，即電平變換、速度匹配、驅(qū)動(dòng)功率放大、信號(hào)隔離等。不同的是，PC 產(chǎn)品的 I/O 單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和制造的。通用計(jì)算機(jī)則要求擁護(hù)根據(jù)使用條件自行開(kāi)發(fā)，其可靠性、抗干擾能力往往達(dá)不到系統(tǒng)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：一種是直流輸入黑龍江工程學(xué)院本科生14（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(wú)源觸點(diǎn)，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、主令開(kāi)關(guān)等，也可以是有源器件，如各類傳感器、集電極開(kāi)路的晶體管接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等。在 PLC 內(nèi)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(shè)電源。當(dāng)輸入信號(hào)為模擬量時(shí)，信號(hào)必須經(jīng)過(guò)專用的模擬量輸入模塊進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)輸入電路進(jìn)行 PLC。輸入信號(hào)是通過(guò)輸入斷子經(jīng) RC 濾波、光電隔離進(jìn)入內(nèi)部電路。(2).輸出接口電路為適應(yīng)不同負(fù)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(fù)載，其特點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，但動(dòng)作頻率和響應(yīng)速度慢。晶體管適應(yīng)直流負(fù)載，其特點(diǎn)是動(dòng)作頻率高，響應(yīng)速度快，但帶負(fù)載能力小。晶閘管輸出使用交流負(fù)載，響應(yīng)速度快，帶載能力不大。外部負(fù)載直接與 PLC 輸出端子相聯(lián)，輸出電路的負(fù)載電源由用戶根據(jù)負(fù)載要求自行分配。輸出電路僅是提供輸出通道。同時(shí)考慮不同類型，不同性質(zhì)負(fù)載的接線要求，通常 PLC 輸出端口的公共端子是分組設(shè)置的。每 4-8 點(diǎn)共一個(gè) COM 端子，各組相互隔離。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)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(shí)還要注意輸出電流與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，例如 FX2 型 PLC 繼電器輸出的負(fù)載能力在電源電壓 250V 以下時(shí)，電阻性負(fù)載為 2A/點(diǎn)；感性負(fù)載為 80VA/點(diǎn)，燈負(fù)載為 100W/點(diǎn)。4. 電源單元 PLC 對(duì)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(nèi)波動(dòng)。也有用直流 24V 供電。PLC 內(nèi)部有一個(gè)高質(zhì)量開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對(duì) CPU、I/O 單元供電，還可以為外部傳感器提供 DC24V電源。4.2.2 PC 的技術(shù)指標(biāo)1.FX2系列小型PC一般技術(shù)指標(biāo) 一般技術(shù)指標(biāo)主要是指PLC產(chǎn)品的工作條件與一般工作環(huán)境的適應(yīng)程度。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，充分考慮了工業(yè)環(huán)境種種惡劣因數(shù)。其技術(shù)指標(biāo)如表4-2所示。表4-2 一般技術(shù)指標(biāo)環(huán)境溫度 0～55℃環(huán)境濕度 35%～85%RH（不結(jié)露）黑龍江工程學(xué)院本科生15抗震 JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 10～55Hz 0.55mm（最大 2g）3 軸方向各 2h抗沖擊 JIS C0912 標(biāo)準(zhǔn) 10g 3 軸方向各 3 個(gè)抗噪音干擾 用噪音仿真器產(chǎn)生電壓為 1000Vp-p,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(shí)，亦可浮空使用環(huán)境 禁止腐蝕性氣體，嚴(yán)禁塵埃2.性能技術(shù)指標(biāo)性能技術(shù)指標(biāo)標(biāo)志某種 PLC 在硬件和軟件反面所具備功能。不同機(jī)型差異較大，在 PLC 選型時(shí)要逐一考慮該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能否滿足要求。PLC 的性能包括：輸入指標(biāo)、輸出指標(biāo)和電源指標(biāo)方面。如表 4-3、4-4、4-5 所示。表 4-3 輸入技術(shù)指標(biāo)輸入電壓 24V DC 隔離 光電耦合輸出電流 7mA 響應(yīng)時(shí)間 10ms表 4-4 輸出技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)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(fù)載 2A/點(diǎn) 0.3A/點(diǎn)，0.8A/4點(diǎn)0.5A/1 點(diǎn)，0.8A/4 點(diǎn)感性負(fù)載 80VA 15VA/100V AC 30VA/240V AC12W/24V DC最大負(fù)載燈負(fù)載 100W 30W 1.5W/24V DC開(kāi)路漏電流 ____ 1mA/100V AC 2.4mA/240V AC0.1mA/30V DC最小負(fù)載 ____ 0.4VA/100V AC 2.3VA/240V AC____OFF-NO 約 10ms 1ms 以下 0.2ms 以下響應(yīng)時(shí)NO-OFF 約 10ms 最大 10 ms 0.2ms 以下黑龍江工程學(xué)院本科生16間隔離方式 繼電器隔離 光電晶閘管隔離 晶體管隔離表 4-5 電源技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目 FX-16M FX-24M FX-32M FX-32EFX-48MFX-48EFX-64M FX-80M電源電壓 （100～240V）+10%-15%AC 50/60Hz(120/240V 電源系瞬間斷電允許時(shí)間 對(duì)于 10ms 以下的瞬間斷電控制動(dòng)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(wú)擴(kuò)展模塊電源有擴(kuò)展模塊24V DC 250mA 以下24V DC 100mA 以下（擴(kuò)展 16點(diǎn)時(shí)）24V DC 400 mA 以下 24V DV 150 mA（擴(kuò)展 32 點(diǎn)時(shí)）4.3 PLC I/0 分配表根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的 I/O 口與所選的 PLC 的型號(hào)可列出其 I/O 分配如表 4-6 所示:表 4-6 PLC I/O 分配表輸入設(shè)備 輸出設(shè)備代號(hào) 功能PLC 輸入繼電器 代號(hào) 功能PLC 輸出繼電器SB0 M1 的停止按鈕 X0 KM1 M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 Y0SB1 M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 X1 KM2 M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 Y1SB2 M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 X2 KM3 M1 的制動(dòng)接觸器 Y2SB3 M1 的反轉(zhuǎn)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(dòng)按鈕 X5 KA 電流表接入中間 Y5黑龍江工程學(xué)院本科生17繼電器SQ M3 的限位開(kāi)關(guān) X6FR1 M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電X7FR2 M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電X10KS1 速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)X11KS2 速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)X124.4 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計(jì)圖 4.2 外部接線圖4.5 軋輥車床 PLC 與人機(jī)界面的連接黑龍江工程學(xué)院本科生18為了建立 PLC 與觸摸屏畫面的通信，要知道人機(jī)界面和 PLC 的竄口及如何進(jìn)行通信設(shè)置。對(duì)于 PLC 與人機(jī)界面連線，采用 COM1 口，其協(xié)議為 RS232。它按照從右至左，從上到下依次排序。其中端子 2 為接受數(shù)據(jù)端（RXD） ，端子 3 為發(fā)送數(shù)據(jù)端（TXD） ，端子 5 為接地端子（GND） ，端子 7 為請(qǐng)求發(fā)送端（RTS） ，端子 8 為允許發(fā)送端（CTS） ，其余為空端子?？刂破魍ㄐ趴谛枰c觸摸屏的通信口一致,設(shè)為 COM1 口.同時(shí),人機(jī)界面通信口也要保持一致,統(tǒng)一設(shè)定為 RS232,波特率為 9600。其余參數(shù)為人機(jī)默認(rèn)值。PLC 采用相應(yīng)的 9 針 D 型串口線，其接線方式如圖 4.3 所示。圖 4.3 為接線端子RS232 協(xié)議連接方式：人機(jī)發(fā)送端（3）對(duì)應(yīng)連接 PLC 的接收端（3） 、PLC 的發(fā)送端（2）對(duì)應(yīng)連接人機(jī)接收端（2） 、人機(jī)的接線（5）與 PLC 的地線（9）相連、PLC 的端子 4 和 5 短接，其余空接。NT5Z 接線端 PLC 接線端9 針 D 型(RS232) 9 針 D 型(RS232)圖 4.3 RS232 協(xié)議端子定義4.6 本章小結(jié)本章論述的是 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè) 計(jì)，根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要 求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 I/O 點(diǎn)。還介紹了 PLC 外部接線圖， PLC 與人機(jī)界面的連接等。RXD(2)TXD(3)GNDTXD(2)RXD(3)SG(9)RG(4)CS(5)黑龍江工程學(xué)院本科生19第 5 章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)5.1.1 主軸控制部分(1)急停部分程序機(jī)床急停就是在故障發(fā)生后快速停止整個(gè)車床運(yùn)轉(zhuǎn),以避免故障擴(kuò)大。如圖 5.1所示，當(dāng)按下“急?！卑粹o，并且主軸油泵啟動(dòng)按鈕斷開(kāi)后，PLC 接通急停中繼并自鎖。同時(shí)接通急停定時(shí)器 TIM000 和 TIM001，分別延時(shí) 1.5s 和 0.5s，執(zhí)行互鎖IL（02）指令，并直接轉(zhuǎn)入 IL(03)的下一條指令執(zhí)行。聯(lián)鎖指令 IL(02)和 IL(03)一起使用，并建立聯(lián)鎖功能。聯(lián)鎖和采用 TR 位類似都可用于分叉處理。在 IL(02)指令執(zhí)行條件不滿足（OFF）時(shí)，處于 IL（02）和ILC(03)之間的指令處理與 TR 的處理結(jié)果不同。如果 IL(02)執(zhí)行條件為 OFF，程序直接轉(zhuǎn)入 IL（03）的下一條指令執(zhí)行；執(zhí)行條件滿足（ON） ，從 IL(02)所處的指令點(diǎn)到下一個(gè) ILC(03)指令間的每一行指令允許執(zhí)行。 急 停 中 繼TIM0#15定 時(shí) 器定 時(shí) 器 號(hào)設(shè) 置 值定 時(shí) 器定 時(shí) 器 號(hào)設(shè) 置 值互 鎖IL(02)急 停急 停 中 繼 主 軸 油 泵 啟 動(dòng) 復(fù) 位急 停 延 1.5s2.0.0.5TIM01黑龍江工程學(xué)院本科生20圖 5.1 急停程序段設(shè)計(jì)圖(2)主軸油泵啟動(dòng)及故障程序段圖 5.2 給出了主軸油泵啟動(dòng)程序。在無(wú)主軸故障下，主軸油泵接通并自鎖，同時(shí)接通風(fēng)機(jī)。接通定時(shí)器 TIM002 延時(shí) 10s。油壓過(guò)載或主軸裝置故障時(shí)輸出主軸故障中繼，同時(shí)主軸故障延時(shí) 1.5s 和 0.5s 后使主軸油泵自動(dòng)斷開(kāi)（見(jiàn)圖 5.2） 。油 壓 過(guò) 載主 軸 裝 置 故 障主 軸 故 障 中 繼 主 油 泵 起 延 10s主 軸 油 泵 啟 動(dòng) 主 軸 故 障 中 繼TIM03#154定 時(shí) 器定 時(shí) 器 號(hào)設(shè) 置 值定 時(shí) 器定 時(shí) 器 號(hào)設(shè) 置 值2..3TIM2.04圖5.2 主軸油泵啟動(dòng)及故障程序(3)主軸各狀態(tài)運(yùn)行程序段圖 5.3 給出了主軸啟停、點(diǎn)動(dòng)、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)方向輸出程序的設(shè)計(jì)。主軸正轉(zhuǎn)條件：油泵接通、主軸在擋位、無(wú)主軸故障、無(wú)急停輸出及反向聯(lián)鎖，接通正轉(zhuǎn)中繼工作位并自鎖。在正向點(diǎn)動(dòng)或接通換擋脈沖中繼時(shí)，主軸正點(diǎn)中繼工作位接通。無(wú)論主軸處于正點(diǎn)中繼接通，還是主軸正轉(zhuǎn)狀態(tài)，程序?qū)⑤敵鲋鬏S正向信號(hào)，同時(shí)輸出主軸運(yùn)行中繼工作位。主軸啟動(dòng)條件：主軸油泵接通、主軸無(wú)故障、無(wú)急停輸出。同樣，如圖 5.3 所示，主軸反轉(zhuǎn)條件為：油泵接通、主軸在擋位、無(wú)主軸故障、無(wú)急停輸出及反向聯(lián)鎖，接通反轉(zhuǎn)中繼工作位并自鎖。在反向點(diǎn)動(dòng)或接通換擋脈沖中繼時(shí)，主軸反向點(diǎn)動(dòng)中繼工作接通。無(wú)論主軸處于反向點(diǎn)動(dòng)，還是主軸反轉(zhuǎn)，程序?qū)⑤敵鲋鬏S反向信號(hào)，同時(shí)輸出主軸運(yùn)行中繼工作位。黑龍江工程學(xué)院本科生21主 軸 運(yùn) 行 中 繼 主 軸 油 泵 通 主 軸 故 障 延 0.5s急 停 延主 軸 正 點(diǎn) 主 軸 油 泵 通 主 軸 長(zhǎng) 車 中 繼 主 軸 反 點(diǎn) 中 繼換 擋 脈 動(dòng) 中 繼20.71TIM4TIM16262320.1圖5.3 主軸運(yùn)行程序指示(4)主軸換擋工作指示程序段如圖 5.4 所示，主軸選擇 1 擋后，主軸在 1 擋的兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)閉合，即主軸擋位信號(hào) 2 和主軸擋位信號(hào) 3 接通，同時(shí)主軸 在 1 擋中繼接通，并輸出主軸在 1 擋指示。在主油泵接通時(shí)，PLC 輸出主軸 1 擋給定工作位 103.04，也可通過(guò)換擋脈沖中繼輸出給定工作位 103.04，輸出 1 擋給定工作位 103.4 的目的是為了與主軸 2 擋 3 擋給定構(gòu)成聯(lián)鎖。2 擋和 3 擋給定及在擋位顯示程序與 1 擋類似。主 軸 在 1擋 中 繼 主 軸 油 泵 通主 軸 油 泵 通主 軸 在 2擋 中 繼主 軸 在 3擋 中 繼換 擋 脈 動(dòng) 中 繼 主 軸 1擋 給 定 10.4350.0.03.4圖5.4 主軸在擋位工作程序圖(5)主軸換擋程序段如圖 5.5 所示，在主軸油泵接通并且主軸不在擋位時(shí)，PLC 則以 1s 為周期觸發(fā)換擋指示，并間斷性閃爍。主軸換 1 擋中繼接通條件為：主軸選擇 1 擋、主軸不在長(zhǎng)車運(yùn)行下、主軸 1 擋與2 擋和 3 擋互鎖。在主軸油泵接通時(shí)，同時(shí)接通主換擋電磁閥 2 和 3 進(jìn)行換擋。黑龍江工程學(xué)院本科生22當(dāng)主軸在 1 擋斷開(kāi)時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器 TIM005，經(jīng)過(guò) 4s 后，TIM005 被置位，接通換擋脈動(dòng)中繼，于此同時(shí) TIM006 延時(shí) 4s 后被置位，則 TIM005 復(fù)位，同時(shí) TIM006 也被復(fù)位。如果主軸在 1 擋仍是斷開(kāi)，重復(fù)以上操作，進(jìn)行脈沖換擋。主軸換 2 擋和主軸換 3 擋程序設(shè)計(jì)與主軸換 1 擋類似。在主軸換 2 擋時(shí)，主換擋電磁閥 1 和主換擋電磁閥 3 接通；在主軸換 3 擋時(shí)，主換擋電磁閥 2 和主換擋電磁閥4 接通。 主 軸 油 泵 通主 軸 在 1擋 中 繼 主 軸 在 擋 位 中 繼.0s時(shí) 鐘 脈 沖 位主 軸 選 擋 主 軸 長(zhǎng) 車 中 繼主 軸 長(zhǎng) 車 中 繼 主 軸 換 2擋 中 繼 主 軸 換 3擋 中 繼P-0.26.091283圖5.5 主軸換擋位程序設(shè)計(jì)圖(6)主軸警報(bào)程序段對(duì)于主軸故障報(bào)警，如圖 5.6 所示，如果油壓異常，在主軸油泵延時(shí) 10s 后接通油壓故障指示，同時(shí)接通 TIM007，經(jīng)過(guò) 2s 延時(shí)后置位，輸出主軸故障報(bào)警，與此同時(shí)接通 TIM008，TIM008 經(jīng)過(guò) 2s 后置位，并對(duì) TIM007 進(jìn)行復(fù)位，如果故障仍未解除，重復(fù)以上動(dòng)作，主軸故障報(bào)警將一直工作。 油 壓 過(guò) 載主 軸 故 障 中 繼 主 油 泵 起 延 10sTIM07#2.32TIM812.3圖5.6 主軸故障報(bào)警程序設(shè)計(jì)圖5.1.2 左刀架程序部分黑龍江工程學(xué)院本科生23(1)左刀架油泵程序段如圖 5.7 所示，左刀架溜板箱油泵有輸出信號(hào)的條件為：?jiǎn)?dòng)左刀架油泵和左油泵不過(guò)載，該信號(hào)接通后自鎖。左刀架在快速或進(jìn)給運(yùn)行時(shí)，TIM010定時(shí)器接通，并且其經(jīng)過(guò)3min延時(shí)后置位。同時(shí)左刀架油泵接通后,TIM011定時(shí)器接通經(jīng)過(guò)10s延時(shí)后置位，并對(duì)TIM010復(fù)位，從而使左刀架油泵斷開(kāi)，復(fù)位TIM011。如果左刀架繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將重復(fù)以上動(dòng)作。直至左刀架停止運(yùn)轉(zhuǎn)或左刀架溜板箱油泵停止。 左 油 泵 啟 動(dòng) 左 油 泵 停 止 左 油 泵 過(guò) 載 復(fù) 位左 溜 板 油 泵 通1.0891.06510.55圖5.7 左刀架油泵程序設(shè)計(jì)圖(2)左刀架上電及工作指示程序段如圖5.8所示，左刀架溜板箱油泵接通后，在左刀架裝置準(zhǔn)備好后輸出左刀架裝置上電指示。左刀架快速指示輸出的條件為：左刀架選擇快速、左刀架溜板箱油泵接通、與左刀架選擇進(jìn)給指示形成互鎖；左刀架進(jìn)給指示輸出的條件為：左刀架選擇進(jìn)給、左刀架溜板箱油泵接通、與左刀架選擇快速指示形成互鎖。同時(shí)在左刀架運(yùn)行狀態(tài)下PLC自鎖。 左 溜 板 油 泵 通 左 溜 板 油 泵 通左 刀 架 選 快 速 左 裝 置 準(zhǔn) 備 好 左 選 進(jìn) 給 指 示10.5710.4102.52黑龍江工程學(xué)院本科生24圖5.8 左刀架上電及指示程序設(shè)計(jì)圖(3)左刀架運(yùn)行輸出程序段如圖 5.9 所示，左刀架運(yùn)行輸出即左刀架向左或向右運(yùn)行。左刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即左刀架向左進(jìn)給或左刀架向右進(jìn)給。同樣，左刀架選擇快速指示下，左刀架快速輸出，無(wú)進(jìn)給輸出。 左 進(jìn) 給 左 轉(zhuǎn) 中 繼左 進(jìn) 給 向 右 中 繼左 刀 架 左 轉(zhuǎn) 輸 出左 刀 架 右 轉(zhuǎn) 輸 出201.201.434 510.圖5.9 左刀架運(yùn)行輸出程序設(shè)計(jì)圖(4)左刀架左向運(yùn)行程序段如圖 5.10 所示，在左刀架程序部分中第 8 條程序表示第一行程序未完，緊接第二行箭頭所指部分。左刀架快速左轉(zhuǎn)輸出的條件為：選擇左刀架向左、選擇快速、左刀架裝置無(wú)故障、溜板箱油泵接通。左刀架左轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)行的條件是：左刀架選擇進(jìn)給、主軸長(zhǎng)車中繼工作位為 ON、與左進(jìn)給向右形成互鎖、主軸無(wú)故障，并且其他條件不變情況下輸出左刀架進(jìn)給左轉(zhuǎn)。左刀架左轉(zhuǎn)輸出條件為：快速左轉(zhuǎn)中繼工作位或左進(jìn)給左轉(zhuǎn)工作位為 ON、未達(dá)到左限位、與左刀架右轉(zhuǎn)輸出互鎖。左刀架向左速度指示輸出條件為：選擇左刀架快速和左刀架左轉(zhuǎn)有輸出。黑龍江工程學(xué)院本科生25左 快 速 左 轉(zhuǎn) 中 繼左 進(jìn) 給 左 轉(zhuǎn) 中 繼 左 限 位 左 刀 架 右 轉(zhuǎn) 輸 出左 刀 架 左 轉(zhuǎn) 輸 出 左 選 快 速 指 示201.3104.104.4 7圖5.10 左刀架左向運(yùn)行程序設(shè)計(jì)圖(5)左刀架右向運(yùn)行程序段如圖 5.11 所示，左刀架程序段部分中第 12 條程序表示第一行程序未完，緊接第二行箭頭所指部分。左刀架快速右轉(zhuǎn)中繼工作位接通條件為：選擇左刀架向右、選擇快速、左刀架裝置無(wú)故障和溜板箱油泵接通。左刀架進(jìn)給右轉(zhuǎn)輸出條件為：左刀架選進(jìn)給、主軸長(zhǎng)車中繼工作位為 ON、與左刀架進(jìn)給向左互鎖、主軸無(wú)故障，并且其他條件不變。左刀架右轉(zhuǎn)指令輸出條件為：快速右轉(zhuǎn)中繼工作位或進(jìn)給右轉(zhuǎn)工作位為 ON、與左刀架左轉(zhuǎn)輸出互鎖及在沒(méi)有選擇左刀架快速時(shí)，PLC 接通刀架右向速度指示。左 快 速 右 轉(zhuǎn) 中 繼左 進(jìn) 給 向 右 中 繼 左 刀 架 左 轉(zhuǎn) 輸 出左 刀 架 右 轉(zhuǎn) 輸 出 左 選 快 速 指 示201.3104.104.4 8圖5.11 左刀架右向運(yùn)行程序設(shè)計(jì)圖(6)左刀架短接零輸出程序段如圖5.12所示，在左刀架處于停止?fàn)顟B(tài)下，并且接通左刀架溜板箱油泵后，PLC輸出一個(gè)左刀架鎖零輸出工作位和左刀架短接給定輸出，TIM012計(jì)時(shí)，并在1s后斷開(kāi)，左刀架鎖零輸出。開(kāi)鎖輸出的目的就是使刀架能準(zhǔn)確地區(qū)分當(dāng)前刀架所處的狀態(tài)，有黑龍江工程學(xué)院本科生26利于刀架準(zhǔn)確定位。 左 刀 架 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 繼 左 溜 板 油 泵 通左 短 接 給 定 輸 出 左 溜 板 油 泵 通 TIM012#201.5 104.4TIM012.54.5圖5.12 左刀架短接零輸出程序設(shè)計(jì)圖(7)左刀架擋位選擇及指示程序段圖 5.13 給出了擋位在不同方向上的指示程序。輸出左刀架 1 擋縱向指示的條件為：左刀架 1 擋縱向指示為 ON、左刀架處于運(yùn)行狀態(tài)、左刀架溜板箱油泵通、與其他擋位及各個(gè)方向形成互鎖。左刀架 1 擋縱向指示接通后并自鎖。同樣，也可輸出 1擋橫向、2 擋縱向和 2 擋橫向指示。在選擇擋位和方向時(shí)，各檔位和方向上的離合器也相應(yīng)有輸出（見(jiàn)圖 5.14） 。軋輥車床上刀架橫向/縱向和擋位選擇通過(guò)離合器吸合來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖 5.14） 。左刀架 1擋離合器吸合條件為：左刀架 1 擋橫向或縱向指示為 ON、左刀架無(wú)快速輸出、與左刀架 2 擋離合器互鎖。左刀架 2 擋離合器吸合條件為：左刀架輸出為快速、與左刀架1 擋離合器互鎖。對(duì)于左刀架縱向離合器，其吸合條件為：左刀架 1 擋有縱向輸出或左刀架 2 擋縱向有輸出、與左刀架橫向離合器互鎖。左刀架橫向離合器吸合條件正好與刀架縱向離合器相反。對(duì)于左刀架縱向制動(dòng)離合器，其吸合條件有兩種情況：第一種為縱向運(yùn)行停止后的快速制動(dòng)，即接通離合器制動(dòng)中繼，該中繼工作位可以持續(xù)導(dǎo)通，同時(shí)左刀架運(yùn)轉(zhuǎn)中繼為 OFF 狀態(tài)；第二種是在左刀架橫向運(yùn)行時(shí)縱向制動(dòng)離合器吸合。左刀架橫向制動(dòng)離合器的吸合條件有兩種情況，與左刀架縱向制動(dòng)離合器的吸合條件相反。黑龍江工程學(xué)院本科生27右刀架程序與左刀架類似。 左 刀 架 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 繼左 刀 架 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 繼 左 縱 向 離 合 器左 橫 向 離 合 器 離 合 器 制 動(dòng) 中 繼 左 溜 板 油 泵 通201.5圖5.13 左刀架擋位及方向指示程序設(shè)計(jì)圖左 1擋 縱 向 指 示左 擋 橫 向 指 示左 2擋 橫 向 指 示左 擋 縱 向 指 示 左 選 快 速 指 示 左 2擋 離 合 器左 1擋 離 合 器02.610.4510.4870.9圖5.14 左刀架離合器輸出程序設(shè)計(jì)圖5.2 本章小結(jié)軟件設(shè)計(jì)是 PLC 控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，設(shè)計(jì)出梯形圖。黑龍江工程學(xué)院本科生28結(jié) 論本次設(shè)計(jì)我主要做了以下幾方面工作：1.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 I/O 點(diǎn)。2．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是 PLC 控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，設(shè)計(jì)出梯形圖。黑龍江工程學(xué)院本科生29參考文獻(xiàn)[1] 關(guān)學(xué)鋒， 3-PTT 型滑塊式并聯(lián)機(jī)床的 PLC 控制 [M]，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（5）：317-320[2] 熊幸明，千斤頂油缸加工專用機(jī)床的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，機(jī)床電器， 2002（2）：214-225[3] 吳曉，活塞環(huán)仿形車、銑組合機(jī)床 PLC 控制的研究[J]，南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999（11）：317-323[4] 楊世成，基于 PLC 控制的三軸鉆專機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2009（9）：112-115[5] 楊濱，基于 PLC 控制系統(tǒng)的電解加工機(jī)床改造[M]，新技術(shù)新工藝文章， 2011（1）：23-27[6] 宋志峰，多工位于組合機(jī)床中 PLC 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