x52k型立式銑床電氣控制系統(tǒng)的plc改造設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。</p><p>　題　目X52K型立式銑床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造設(shè)計</p><p>　1、課程設(shè)計的目的專業(yè)課程綜合訓(xùn)練目的是使學(xué)生通過對所學(xué)主要專業(yè)課的綜合應(yīng)用，基本掌握一般機床電氣控制及PLC的設(shè)計的能力。綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識和技能，進一步提高學(xué)生的分析及解決問題

2、能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高機床控制分析設(shè)計的總體意識和工程實踐能力。</p><p>　2、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）設(shè)計內(nèi)容要求：（1）改造方案的確定；（2）(a8b$G y9rwww.eppbbs.com7p.l*l(T8~7]能源環(huán)保論壇電氣控制電器控制電路分析；（3）PLC機型選擇及程序設(shè)計；（4）PLC梯形圖設(shè)計及程序編制;（5）電器元件選擇。設(shè)計結(jié)束后提交6

3、000字以上的課程設(shè)計論文;包含上述全部內(nèi)容。</p><p>　3、主要參考文獻1．高學(xué)民.《機床電氣控制》.山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社2．魯遠棟，冼進.《PLC機電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù)》.電子工業(yè)出版社3．齊占慶.《機床電氣控制技術(shù)》.機械工業(yè)出版社4．周麗芳.《三菱系列PLC快速入門與實踐》.人民郵電出版社。2010.7</p><p>　4、課程設(shè)計工作進度計劃</p>

4、<p>　指導(dǎo)教師（簽字）李 琴日期2012 年 12 月 9日</p><p>　教研室意見：年 月 日</p><p>　學(xué)生（簽字）：接受任務(wù)時間： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　銑床的PLC改造主要是方便工業(yè)自動化生

5、產(chǎn)，減輕勞動強度和提高工作效率。過去有不少人對銑床進行改造設(shè)計，并取得了不錯的成績，例如采用三菱控制軟件控制的PLC設(shè)計等。</p><p>　　X52K型立式銑床的PLC控制設(shè)計采用了西門子軟件S7-200，這是一款小型的控制系統(tǒng)。設(shè)計過程中充分考慮工廠生產(chǎn)實際情況和銑床的運動要求、加工精度等一些列條件，采用S7-200軟件進行仿真，滿足設(shè)計的各項要求。改造后的系統(tǒng)便于柔性生產(chǎn)的需要，在工廠有更強的適應(yīng)力。如生

6、產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化，普通X52K機床需改變硬件結(jié)構(gòu)，從而造成時間和資金的浪費。</p><p>　　PLC是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，其控制功能是通過軟件編程來實現(xiàn)的。當生產(chǎn)工藝和任務(wù)發(fā)生變化時，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序，因而該控制系統(tǒng)更具靈活性。且PLC控制系統(tǒng)體積小、可靠性高、更易于維護。</p><p>　　通過對X52K型立式銑床進行改造,并用S7-20

7、0軟件仿真，實現(xiàn)了自動化控制,從而可以提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 PLC,電氣控制系統(tǒng),X52K,S7-200</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The Milling machine PLC transformation mainly is convenient in

8、dustrial automation production, reduce labor intensity and improve work efficiency. In the past, there was a lot of people to milling machine modification design, and has made the good progress, such as the control softw

9、are of PLC control design, etc.</p><p>　　X52K type vertical milling machine PLC control software was designed using Siemens S7-200, it's a small control system. The design process of fully considering th

10、e actual production condition of the factory and on the movement of the milling machine, machining accuracy and other terms and conditions, the S7-200 software simulation, meet the design requirements. After the transfor

11、mation of the system to the needs of the production of the soft, in the factory has stronger adaptability. Such as pro</p><p>　　PLC is a new type of industrial automation control device, the control function

12、 is achieved through software programming. When the production process and task change, don't need to change the PLC hardware equipment, just change the PLC program, thus the control system more flexibility. PLC cont

13、rol system and small size, high reliability and easier to maintain.</p><p>　　Through the X52K type vertical milling machine modification, and S7-200 software simulation, realized the automation control, whic

14、h can improve the electrical control system performance.</p><p>　　Keywords PLC, electric control system, X52K, S7-200</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I<

15、/b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第1章 銑床簡介2</p><p><b>　　1.1銑床介紹2</b></p><p>　　1.2 X52K型立式銑床簡介2</p><p>　　第2章 X52K型銑床控制系統(tǒng)分析7</p>&l

16、t;p>　　2.1 X52K電氣原理圖7</p><p>　　2.2 主軸電動機的控制7</p><p>　　2.2.1 主軸啟動8</p><p>　　2.2.2 主軸停止8</p><p>　　2.2.3 主軸變速時的瞬時點動8</p><p>　　2.3 進給運動的電氣控制8</p>

17、<p>　　2.3.1 工作臺縱向進給運動控制8</p><p>　　2.3.2 工作臺橫向、升降進給運動控制9</p><p>　　2.3.3 工作臺快速移動、進給變速瞬時點動控制9</p><p>　　2.3.4 圓形工作臺的控制9</p><p>　　第3章 PLC簡介11</p><p>

18、;　　3.1 PLC的簡史11</p><p>　　3.2 PLC的基本組成及特點12</p><p>　　3.3 PLC的基本工作原理13</p><p>　　第4章 PLC輸入輸出地址分配15</p><p>　　4.1改造的目的15</p><p>　　4.2 PLC設(shè)計方案的確定15</p&

19、gt;<p>　　4.3 PLC的選擇16</p><p>　　4.4 地址分配16</p><p>　　第5章 PLC電器元件選擇19</p><p>　　第6章 PLC編程21</p><p>　　6.1 PLC梯形圖21</p><p>　　6.2 PLC語句表22</p>

20、;<p>　　第7章 PLC程序仿真24</p><p><b>　　總 結(jié)27</b></p><p>　　參 考 文 獻28</p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　銑床簡介</b></p><

21、p><b>　　1.1銑床介紹</b></p><p>　　在機器的的制造業(yè)中用鍛造、鑄造、壓力加工等方法制成的金屬毛坯都是很粗糙的，而且形狀和尺寸也不太準確。但是在實際應(yīng)用中，絕大多數(shù)的機器零件都是有形狀和尺寸要求的，以及高的精度和表面光潔度這就需要我們再次切削加工。 　　在現(xiàn)代機器制造廠的金工車間里，機械加工的種類有很多，有車削包削，鉆削以及銑削等。 用銑刀在銑床上面加工工件，

22、就叫銑削。 在銑床上能夠加工出，如銑平面、溝槽、成型表面、螺紋、齒輪以及隔斷材料等等、而每一種銑削、往往還可以用不同的銑刀來加工。例如銑平面時可以用圓柱銑刀來加工、但也可以用高速端面銑刀來進行并且后面一種銑削的效率更高。 </p><p>　　由于銑削加工具有上述很多優(yōu)點，所以機械制造業(yè)中，銑削被越來越廣泛地使用，特別是在大量生產(chǎn)和大批生產(chǎn)中，銑削差不多完全取代了刨削。 因此，如何進一步掌握銑削技術(shù)，提高銑削的生

23、產(chǎn)率和精度對實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化具有非常重要的意義。</p><p>　　1.2 X52K型立式銑床簡介</p><p>　　本機床是一種強力金屬切削機床，機床的主軸傳動系統(tǒng)由功率為7.5kw的電動機驅(qū)動，能承受重負荷切屑。主軸錐孔可直接或通過附件安裝各種圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀、端面銑刀等刀具，適于加工各種零件的平面、斜面、溝槽、孔等，是機械制造、模具、儀器、儀表、汽車、摩托車等行業(yè)的

24、理想加工設(shè)備。</p><p>　　X52K為立式升降臺銑床，其主軸軸線垂直于工作臺面，外形如圖主要由床身、立銑頭、主軸、工作臺、升降臺、底座組成。</p><p>　　圖1.1 X52K立式銑床結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　(1) 床身—固定和支承銑床各部件；</p><p>　　(2) 立銑頭—支承主軸，可左右傾斜一定角度；</p&

25、gt;<p>　　(3 )主軸—為空心軸，前端為精密錐孔，用于安裝銑刀并帶動銑刀旋轉(zhuǎn)；</p><p>　　(4 )工作臺—承載、裝夾工件，可縱向和橫向移動，還可水平轉(zhuǎn)動；</p><p>　?。?） 升降臺—通過升降絲杠支承工作臺，可以使工作臺垂直移動；</p><p>　?。?） 變速機構(gòu)—主軸變速機構(gòu)在床身內(nèi)，使主軸有18種轉(zhuǎn)速，進給變速機構(gòu)在升

26、降臺內(nèi)，可提供18種進給速度；</p><p>　?。?） 底座—支承床身和升降臺，底部可存儲切削液。</p><p>　　X52K立式銑床的特點：</p><p>　　(1) 立銑頭可在垂直平面內(nèi)順、逆回轉(zhuǎn)調(diào)整 ±45°，拓展機床的加工范圍；主軸軸承為圓錐滾子軸承，承載能力強，且主軸采用能耗制動，制動轉(zhuǎn)矩大，停止迅速、可靠。</p>

27、<p>　　(2) 工作臺X/Y/Z向有手動進給、機動進給和機動快進三種，進給速度能滿足不同的加工要求；快速進給可使工件迅速到達加工位置，加工方便、快捷，縮短非加工時間。</p><p>　　(3) X、Y、Z三方向?qū)к壐苯?jīng)超音頻淬火、精密磨削及刮研處理，配合強制潤滑，提高精度，延長機床的使用壽命。</p><p>　　(4) 潤滑裝置可對縱、橫、垂向的絲杠及導(dǎo)軌進行強制潤滑

28、，減小機床的磨損，保證機床的高效運轉(zhuǎn)；同時，冷卻系統(tǒng)通過調(diào)整噴嘴改變冷卻液流量的大小，滿足不同的加工需求。</p><p>　　X52K立式銑床電器元件表如表1.2所示</p><p>　　表1.2 X52K立式銑床電器元件表</p><p>　　X52K立式銑床開關(guān)使用說明如下表2.2</p><p>　　表2.2 X52K立式銑床開關(guān)說明

29、</p><p>　　主軸換向開關(guān)說明 工作臺橫向及升降進給行程開關(guān)說明</p><p>　　工作臺縱向進給行程開關(guān)說明 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)說明</p><p>　　主軸換刀制動開關(guān)說明</p><p><b>　　X52K工藝要求</b></p><p&g

30、t;　　1、順序動作：只有主軸旋轉(zhuǎn)后才能進給和快速移動。（防止刀具和機床損壞）</p><p>　　2．進給停止后才能主軸停止或同時停止，保證表面粗糙度的要求。</p><p>　　3、各方向運動互鎖：六個方向同時只能有一個方向運動產(chǎn)生，由手柄和機械離合器選擇進給方向。</p><p>　　4．主軸和進給運動變速時采用瞬時點動，保證嚙合良好。</p>

31、<p>　　5、安全保護（主電機或冷卻電機過載時進給必須停止，防止刀具和機床損壞）</p><p>　　X52K型銑床控制系統(tǒng)分析</p><p>　　2.1 X52K電氣原理圖</p><p>　　X52K型立式銑床的電氣原理圖如圖2.1所示</p><p>　　圖2.1 電氣原理圖</p><p>　　2

32、.2 主軸電動機的控制</p><p>　　主電路中共有三臺電動機。M1是主電動機，拖動主軸帶動銑刀進行銑削加工；SA5刀開關(guān)實現(xiàn)主電動機正反轉(zhuǎn)的開關(guān)。M2是進給電動機，拖動工作臺進行前后、左右、上下6個方向的進給運動和快速移動，六個方向的進給運動同時只有一種運動產(chǎn)生。用機械操縱手柄和行程相配合的辦法來實現(xiàn)六個方向進給運動的互鎖，起正反轉(zhuǎn)有接觸器KM2、KM3實現(xiàn)；M3是冷卻泵電動機，供應(yīng)冷卻液，與主軸電動機M1

33、之間實現(xiàn)順序控制，即M1啟動后，M2才能啟動。熔斷器FU1作為進給電動機M2的短路保護，3臺電動機的過載保護由熱繼電器FR1、FR2、FR3實現(xiàn)。</p><p>　　2.2.1 主軸啟動</p><p>　　主軸啟動前，先選擇好需要的主軸轉(zhuǎn)速，主軸變速完成后，；主軸換刀制動開關(guān)旋置在SA2-1閉合的位置，換向開關(guān)SA5轉(zhuǎn)到需要的方向位置，電源自動開關(guān)QF接上電源，由電路可看出，按下SB3

34、或則SB4按鈕，KM1線圈得電自鎖，M1電動機啟動運轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2.2 主軸停止</p><p>　　停止按鈕SB1、SB2為復(fù)位式按鈕。按下SB1，線圈KM1斷電，M1電動機電源被切斷；SB1=“1”，使制動離合器線圈YB得電，M1電機被制動，主軸停止旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2.3 主軸變速時的瞬時點動</p><p&

35、gt;　　X52K立式銑床的主軸變速，采用孔盤機構(gòu)集中操縱，當變速鎖緊手柄使孔盤退出變速操縱桿時，鎖緊桿上所連的凸輪壓合行程開關(guān)SQ7，使斷開，KM1接觸器不能自鎖，SQ7閉合，KM1接觸器瞬時接通，電動機M1瞬時電動，因此有利于滑移齒輪的嚙合。當變速手柄完全推向原位時，SQ7=“0”，切斷瞬時電動線路。</p><p>　　2.3 進給運動的電氣控制</p><p>　　2.3.1 工作

36、臺縱向進給運動控制</p><p><b>　　工作臺向右運動</b></p><p>　　將工作臺縱向手柄扳向右，則縱向進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ1，其兩個觸頭SQ1-1=“1” ，”0”,KM2線圈的控制邏輯：</p><p>　　KM2得電動作，進給電動機正向轉(zhuǎn)動，工作臺向右運動。</p><p>

37、;<b>　　工作臺向左運動</b></p><p>　　將工作臺縱向手柄扳向左，則縱向進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ2，其兩個觸頭SQ2-1=“1” ，”0”,KM3線圈的控制邏輯：</p><p>　　KM3得電動作，進給電動機反向轉(zhuǎn)動，工作臺向左運動。</p><p>　　2.3.2 工作臺橫向、升降進給運動控制</p

38、><p><b>　　工作臺向右運動</b></p><p>　　將十字手柄扳向“前”位置，橫向進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ3，其兩個觸頭SQ3-1=”1”,”0”,KM2線圈控制邏輯：</p><p>　　KM2得電動作，進給電動機正向轉(zhuǎn)動，工作臺向前運動。</p><p><b>　　工作臺向右

39、運動</b></p><p>　　將十字手柄扳向“后”位置，橫向進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ4，其兩個觸頭SQ4-1=”1”,”0”,KM3線圈控制邏輯：</p><p>　　KM3得電動作，進給電動機反向轉(zhuǎn)動，工作臺向后運動。</p><p><b>　　工作臺向上運動</b></p><p&g

40、t;　　將十字手柄扳向“上”位置，垂直進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ4，其兩個觸頭SQ4-1=”1”,”0”,KM3得電動作，M2電機反轉(zhuǎn)，工作臺向上運動。</p><p><b>　　工作臺向下運動</b></p><p>　　將十字手柄扳向“下”位置，垂直進給離合器接上進給傳動鏈，并壓合行程開關(guān)SQ3，其兩個觸頭SQ3-1=”1”,”0”,KM2得電

41、動作，M2電機正轉(zhuǎn)，工作臺向下運動。</p><p>　　2.3.3 工作臺快速移動、進給變速瞬時點動控制</p><p>　　工作臺六個方向的快速移動，是用兩個操縱手柄和快速移動按鈕SB5的配合操作來實現(xiàn)的。為了在進給變速時滑移齒輪易于嚙合，本機床進給變速設(shè)有點動控制線路，當變速手柄拉出時，壓合行程開關(guān)SQ6，其兩個觸頭SQ6=”1”,”0”，電動控制線路：</p><

42、;p>　　使KM2得電動作，M2電動機正向瞬時點動。當變速手柄推向原位時，SQ6=”0”,”1”,KM2斷電，M2停止運動。</p><p>　　2.3.4 圓形工作臺的控制</p><p>　　為擴大機床的加工能力，可安裝附件圓形工作臺，圓形工作臺可手動，也可機動。當需要機動時，將縱向和十字手柄扳到”中“為，然后將圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到”接通“位置，由圖2.1可以看出，這時SA1的

43、三個觸頭狀態(tài)為：</p><p>　　，在主軸電機M1啟動后，控制線路：</p><p>　　使KM2得電動作，帶動圓形工作臺轉(zhuǎn)動。由于上式中含有連鎖，保證了只有一個方向的運動。</p><p><b>　　PLC簡介</b></p><p>　　3.1 PLC的簡史 </p><p>　　起源：

44、1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。 </p><p>　　1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 </p><p>　　1971年，日

45、本研制出第一臺DCS-8 </p><p>　　1973年，德國研制出第一臺PLC </p><p>　　1974年，中國研制出第一臺PLC </p><p>　　發(fā)展：20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)

46、物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 </p><p>　　20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 <

47、/p><p>　　20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 </p><p>　　20世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，

48、在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 </p><p>　　20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 </p>&l

49、t;p>　　可靠性高，抗干擾能力強 、豐富的I/O接口模塊 、編程簡單 、安裝簡單，維修方便 、配套齊全，功能完美、體積小，重量輕，能耗低 、系統(tǒng)設(shè)計，調(diào)試周期短。</p><p>　　3.2 PLC的基本組成及特點</p><p><b>　　PLC的組成：</b></p><p>　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種

50、。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 </p><p><b>　　CPU的構(gòu)成 ：</b></p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予

51、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)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)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(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信的寄存器中，同時，診斷電源號，去指揮有關(guān)的控制電路。 </p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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

52、口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 </p><p>　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的

53、重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 </p><p><b>　　I/O模塊： </b></p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I

54、/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 </p><p>　　常用的I/O分類如下： </p><p>　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 </p><p>　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-

55、10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 </p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 </p><p>　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。</p><p><b>　

56、　電源模塊 ：</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。 </p><p><b>　　底板或機架 ：</b></p><p>　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機

57、架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。</p><p>　　3.3 PLC的基本工作原理 </p><p>　　作為一種特殊形式的電腦控制系統(tǒng)，PLC是利用電腦技術(shù)對傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)---繼電器控制柜---進行“硬件軟化”的結(jié)果，但在運行方式上PLC的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的

58、區(qū)別。 </p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運行的方式，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點（不論是常開還是常閉、也不論其處於繼電器線路的哪個位置上）都會立即同時動作；而PLC的軟件邏輯是通過CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，即如果一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點并不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 </p><p>　　為了

59、消除兩者之間由於運行方式不同而造成的這種差異，PLC在程序運行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。 </p><p>　　循環(huán)掃描∶PLC采用了一種不同於普通微型電腦的運行方式---循環(huán)掃描方式。因為繼電器控制柜中各類觸點的動作時間一般超過100ms，因此只要PLC運行整個用戶程序的時間---掃描周期---小於100ms，其運行結(jié)果與繼電器控制柜就沒有什麼差別。 </p>&l

60、t;p>　　建立I/O映像區(qū)∶PLC在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點，采樣結(jié)果存入RAM中一個區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法，而是先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。通過建立

61、I/O映像區(qū)，使PLC成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制柜那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實際系統(tǒng)的需要。 </p><p>　　特殊功能模板∶由於PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對於一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題。但實際的生產(chǎn)過程對PLC提出了更多得要求∶模擬量處理、閉環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、高速I/O等

62、。對於模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)；其它情況由於牽涉到比較的計算量和CPU運算時間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者之間通過總線接口進行聯(lián)系，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主CPU。</p><p>　　綜合以上所述，

63、在完成系統(tǒng)自身初始化以後，PLC系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個階段∶輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。而計算量比較大或者響應(yīng)實時性比較高的應(yīng)用則由自帶CPU的專用模板和專用軟件來實現(xiàn)。</p><p>　　PLC輸入輸出地址分配</p><p><b>　　4.1改造的目的</b></p><p>　　傳統(tǒng)X52K立式銑床由于采用的是繼電

64、器控制，繼電器控制存在許多缺點，如電路接線復(fù)雜，觸點多，噪聲大，可靠性差，故障診斷與排除等。絕大多數(shù)控制繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)谌谠谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴重后果。而且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線，安裝，如果有簡單改動，也需要花費大量的時間及人力和物力去改制，安裝和調(diào)試。</p><p>　　若用PLC控制就避免了這些問題，通過以PLC為控制核心，采用，傳感器等技術(shù)對X52K機床控制部分進行電氣改造。&l

65、t;/p><p>　　因為PLC的優(yōu)點有：</p><p>　　（1）PLC系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計。</p><p>　?。?）PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生誤操作。</p><p>　?。?）PLL是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比

66、通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率很低。</p><p>　?。?）對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入可直接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序的尋找，然后進行更改。</p><p>　?。?）PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性

67、使編程簡單。</p><p>　　以上特點使用PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能量力強，運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。</p><p>　　4.2 PLC設(shè)計方案的確定 </p><p><b>　　設(shè)計方案為 </b></p><p>　　(1)不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法。 </p>&

68、lt;p>　　(2)不改變原電氣系統(tǒng)控制元件(包括按鈕、行程開關(guān)、接觸器、中間繼電器，作用均與原電氣線路相同)。 </p><p>　　(3)原控制線路中熱繼電器仍用硬件控制(因過載使用幾率較少)。 </p><p>　　(4) 主軸和進給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不

69、變。 </p><p>　　(5)原銑床的工藝加工方法不變。 </p><p>　　(6)只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代。</p><p>　　4.3 PLC的選擇</p><p>　　根據(jù)圖2.1可知：控制系統(tǒng)的輸入端連接原器件為3個按鈕、8個開關(guān)、3個熱繼電器觸頭，總共需要14個點輸入。但是按照設(shè)計規(guī)則輸入口個數(shù)為：

70、個。輸出端連接的元器件為4個接觸器線圈、1個制動器線圈、2個進給及快速離合器線圈，總共需要9個輸出點，但是按照設(shè)計規(guī)則輸出點個數(shù)為：。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有的軟件和軟件實用性，選擇西門子系列的S7-200，它有4種CPU，其4種基本配置如下：</p><p>　　由CPU211組成的基本配置，包含1個6個點數(shù)字量輸入和4點數(shù)字量輸出的最小系統(tǒng)。輸入點地址：I0.0、I0.1...I

71、0.5；輸出點地址：Q0.0、Q0.1...Q0.3。</p><p>　　有CPU222組成的基本配置，包含1個8個點數(shù)字量輸入和6點數(shù)字量輸出的較小系統(tǒng)。輸入點地址：I0.0、I0.1...I0.7；輸出點地址：Q0.0、Q0.1...Q0.5。</p><p>　　有CPU224組成的基本配置，包含1個14個點數(shù)字量輸入和10點數(shù)字量輸出的小型系統(tǒng)。輸入點地址：I0.0、I0.1..

72、.I0.7、I1.0....I1.5；輸出點地址：Q0.0、Q0.1...Q0.7、Q1.0、Q1.1。</p><p>　　有CPU226組成的基本配置，包含1個24個點數(shù)字量輸入和16點數(shù)字量輸出的小型系統(tǒng)。輸入點地址：I0.0、I0.1...I0.7、I1.0....I1.7、I2.0....I2.7；輸出點地址：Q0.0、Q0.1...Q0.7、Q1.0、Q1.1....Q1.7。</p>

73、<p>　　X52K型立式銑床PLC控制系統(tǒng)的輸入端需要14個點，輸出需要11個點，所以PLC可以選擇S7-CPU226型。</p><p><b>　　4.4 地址分配</b></p><p>　　根據(jù)X52K銑床的控制要求，設(shè)計銑床PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出地址分配如表4.1所示。</p><p>　　表4.1 X52K型立式銑床

74、PLC輸入輸出地址分配表</p><p>　　X52K型立式銑床的PLC控制接線圖如圖4.2所示</p><p>　　圖4.2 X52K型立式銑床控制接線圖</p><p>　　第5章 PLC電器元件選擇</p><p>　　X52K型立式銑床的PLC控制選擇的是S7-200，CPU226型，CPU226型采用直流輸入、輸出，輸入、輸出電壓

75、為24V。</p><p>　　主軸電機選擇。根據(jù)功率7KW,轉(zhuǎn)速1450r/min可知，選擇電機型號為J-52-5。</p><p>　　進給電機選擇。根據(jù)功率1.5KW，轉(zhuǎn)速1410r/min可知，選擇電機型號為J02-22-4。</p><p>　　冷卻泵電動機選擇。功率0.125KW，轉(zhuǎn)速2790r/min，選擇點擊型號為J02-22-0。</p>

76、;<p>　　熔斷器選擇。根據(jù)主軸電機的功率7KW，電壓為380V，可知，再加上其他因素影響，取電流為25A，選擇熔斷器為RL1-40-20，作為主線路電路保護。</p><p>　　接觸器選擇。根據(jù)使用電壓為380V，選用CJ40-9/03、CJ40-16/03型。</p><p>　　可編程控制器選擇。上面已經(jīng)計算選為S7-200，CPU226型。</p>

77、<p>　　按鈕選擇。同時考慮電壓、電流、操作安全等因素，選擇的按鈕是具有各自顏色要求。停止按鈕用紅色；啟動按鈕和其他用綠色，共選擇6組按鈕。</p><p>　　組合開關(guān)選擇。依據(jù)電壓380V，電流不同選擇為HZ1-10/3J 10A 500V；HZ1-10/3J 10A 500V；HZ1-10/3J 40A 500V。</p><p>　　行程開關(guān)選擇。選擇為LX1-11K型

78、。</p><p>　　熱繼電器選擇。JR20-10型。</p><p>　　各個電器元件選擇數(shù)量型號等如5.3表所示</p><p>　　表5.3 X52K型立式銑床PLC控制系統(tǒng)的元器件清單</p><p><b>　　PLC編程</b></p><p>　　6.1 PLC梯形圖</p

79、><p>　　X52K型立式銑床的加工要求大致有上下、前后、左右快速移動及共進；圓工作臺的轉(zhuǎn)動等，根據(jù)銑床的加工要求繪制的梯形圖如圖4.1所示。</p><p>　　6.2 PLC語句表</p><p><b>　　LD I0.1</b></p><p><b>　　O Q0.0</b>&l

80、t;/p><p><b>　　AN I0.0</b></p><p><b>　　AN I1.0</b></p><p><b>　　O I1.0</b></p><p><b>　　AN I1.2</b></p><p&

81、gt;<b>　　AN I1.3</b></p><p><b>　　AN I1.4</b></p><p><b>　　= Q0.1</b></p><p><b>　　Network 2</b></p><p><b>　　LD

82、 I0.2</b></p><p><b>　　AN I1.5</b></p><p><b>　　AN I0.0</b></p><p><b>　　AN 11.0</b></p><p><b>　　AN I1.2</b>

83、;</p><p><b>　　AN I1.3</b></p><p><b>　　AN I1.4</b></p><p><b>　　= Q0.3</b></p><p><b>　　Network 3</b></p><

84、;p><b>　　LDN I0.7</b></p><p><b>　　AN I0.6</b></p><p><b>　　AN I0.5</b></p><p><b>　　LDN I1.1</b></p><p><b>　

85、　AN I0.3</b></p><p><b>　　AN I0.4</b></p><p><b>　　OLD</b></p><p><b>　　LD Q0.0</b></p><p><b>　　O Q0.3</b>&l

86、t;/p><p><b>　　ALD</b></p><p><b>　　LD I0.3</b></p><p><b>　　O I0.5</b></p><p><b>　　ALD</b></p><p><b>

87、　　AN I1.5</b></p><p><b>　　AN I1.1</b></p><p><b>　　LD I1.1</b></p><p><b>　　AN I0.7</b></p><p><b>　　LDN I1.1</

88、b></p><p><b>　　A I0.7</b></p><p><b>　　OLD</b></p><p><b>　　AN I0.3</b></p><p><b>　　AN I0.4</b></p><p

89、><b>　　AN I0.5</b></p><p><b>　　AN I0.6</b></p><p><b>　　OLD</b></p><p><b>　　AN Q0.2</b></p><p><b>　　= Q0

90、.1</b></p><p><b>　　Network 4</b></p><p><b>　　LD I0.4</b></p><p><b>　　AN I0.3</b></p><p><b>　　AN I0.6</b><

91、/p><p><b>　　AN I0.7</b></p><p><b>　　LD I0.6</b></p><p><b>　　AN I0.3</b></p><p><b>　　AN I0.4</b></p><p>

92、;<b>　　OLD</b></p><p><b>　　LD Q0.0</b></p><p><b>　　O Q0.3</b></p><p><b>　　ALD</b></p><p><b>　　AN I1.1</b&

93、gt;</p><p><b>　　AN Q0.1</b></p><p><b>　　= Q0.2</b></p><p><b>　　Network 5</b></p><p><b>　　LD I0.0</b></p>&

94、lt;p><b>　　O I1.2</b></p><p><b>　　= Q0.4</b></p><p><b>　　Network 6</b></p><p><b>　　LD Q0.3</b></p><p><b>

95、;　　= Q0.6</b></p><p><b>　　Network 7</b></p><p>　　LDN Q0.3</p><p>　　= Q0.5</p><p><b>　　Network 8</b></p><p>　　LD I

96、1.6</p><p>　　= Q1.0</p><p><b>　　PLC程序仿真</b></p><p>　　為了檢驗PLC編程的正確性，先利用S7-200進行仿真。結(jié)果如下：</p><p><b>　　程序開始：</b></p><p><b>　　

97、MI電機動作：</b></p><p><b>　　M2電機正轉(zhuǎn)：</b></p><p><b>　　M2電機反轉(zhuǎn)：</b></p><p><b>　　快速移動：</b></p><p><b>　　圓工作臺動作：</b></p>

98、;<p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這幾個星期的設(shè)計，從一開始對這個題目陌生，慢慢到熟悉。從對相關(guān)專業(yè)知識的生疏，到慢慢理解到應(yīng)用。做課程設(shè)計的過程是枯燥的，但是也是頗有收獲的。一開始查相關(guān)資料，熟悉改銑床機器的構(gòu)造，再對原電氣控制電路圖進行分析。了解機床功能之后，下一步熟悉所學(xué)過的PLC知識，學(xué)習(xí)西門子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確定PLC改造方案，完成輸入輸出口地

99、址分配。完成梯形圖，編程序。另外的一個收獲就是學(xué)會了S7-200組態(tài)軟件，完成了動畫仿真。相信這個軟件在我今后的工作中肯定會用上，同時本設(shè)計中所學(xué)會的知識同樣在今后的工作中會有很大的幫助。</p><p>　　課程設(shè)計讓我鞏固了相關(guān)專業(yè)知識，學(xué)會分析問題和獨立思考以及解決問題的能力。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p

100、>　　[1]郁漢琪.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].南京:東南大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[2]張培志.電器控制與可編程序控制器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[3]秦長海,董昭.可編程序控制器原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[4]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[

101、M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[5]王成福.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試[M].北京：人民郵電出版社，2010.</p><p>　　[6]龔仲華.S7-200系列PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.</p><p>　　[7]肖寶興.西門子S7-200PLC的使用經(jīng)驗與技巧[M].北京：機械工程出版社，2011.<

102、/p><p>　　[8]殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計與維修[M].北京；機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[9]孟慶濤.例說識讀PLC梯形圖的方法與技巧[M].北京；電子工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　[10]曲爾光.機床電氣控制與PLC[M].北京；電子工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　[11]郎文林.西門子

103、s7-200/300系列PLC入門[M].北京；電子工業(yè)出版社，2010.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過兩個星期的課程設(shè)計，有不少的心得體會，也給老師帶來了不少麻煩。同時謝謝李老師這兩個星期的指導(dǎo)。</p><p>　　機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計，對于以后畢業(yè)設(shè)計會有很多的幫助，由于我的畢業(yè)設(shè)計同時也是