毕业设计35济源职业技术学院机电系PLC毕业设计
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毕业设计35济源职业技术学院机电系PLC毕业设计,机械毕业设计论文
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济源职业技术学院 毕 业 设 计 题目 PLC 对 C650 普通车床的电气改造 系别 机电系 专业 机电一体化 班级 姓名 学号 指导教师 日期 nts济源职业技术学院毕业设计 1 目 录 目 录 . 错误 !未定义书签。 摘 要 . 2 前 言 . 3 1 概述 . 4 1.1 PLC控制系统设计概要 . 5 1.2 PLC系统设计流程图 . 6 1.3 可编程控制器控制系统设计的基本步骤 . 7 2 电气功能主要分析和特点 . 10 2.1 电气原理图 . 10 2.2控制线路特点与电气线路概述 . 11 2.3 电气主要功能分析 . 13 3 硬件的概述 . 错误 !未定义书签。 3.1 PLC类型的简介 . 16 3.2.PLC的特点 . 16 3.3 选配 PLC型号 . 17 3.4 外部接线图 . 22 4 软件的概述 . 23 4.1 S7 200 PLC编程软件 STEP 7-Micro/WIN 的介绍 . 23 4.2 梯形图 . 23 4.3 语句表 . 26 4.4 PLC调试过程分析 . 27 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 nts济源职业技术学院毕业设计 2 摘要 面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机 械 工艺装备 也有了许多新的变化，尤其是 振动机械产品 ，其在今天 机械产品 的地位越来越重要。 在原普通水平输送机的基础上，经过市场与现场调研，应用非线性振动理论，微弯等截面梁的弯曲振动理论、最优化理论、近共振理论急 CAD技术，研制出振动机械新产品。该产品与国内外同类产品相比具有重量轻、体积小、节能、低噪声、高效的特点，是一个极具有发展前景、推广及应用价值高的高新技术产品。 本文从零件的分析，工艺规格设计，夹具的设计三个方面，阐述了 直线振动输送机 设计与制造的全过程。尤其在工艺规程设计中，我们运用了大量的科学的加工理论及计算公式， 选择了基面，制定了工艺路线确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后 确定了切削用量及基本工时。 关键词 实验 PLC 改造 （ 1） 论文第二页为 300 字左右的中文内容摘要，应说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。 （ 2）论文摘要是学位论文的缩影，尽可能保留原论文的基本信息，突出论文的创造性成果和 先进性。 （ 3）论文摘要应尽量深入浅出，通俗易懂，少用公式字母，语言力求精炼、准确。 （ 4） 在本页的最下方另起一行，注明本文的关键词 3-5 个。 nts济源职业技术学院毕业设计 3 前言 在工业生产和生活中，人们都使用或接触过许多机 器，这些机器能承担人力不能或不便承担的工作，能大大提高人们的劳动生产率，改进产品质量，还能改善人们的劳动环境，减轻劳动强度，尤其是使用机器可大规模进行生产，实现高度的机械化生活的需要。因此使用机器进行生产的水平是一个国家综合国力的标志，也是这个国家工业化水平的标志。 此次我们设计的机器为直线振动输送机。 该机用于各种颗粒状，中等块度以下的非粘性物料（含水量小于 5%）。最适宜于输送高磨耗，高温度（ 300 度以下的物料）如水泥，熟料，烘干热矿渣，沙等，还可以用于冶金，矿山，化工，电力等行业，是一种理想的新型输送设 备。 本机有以下特点： 输送量大，重量轻，电耗低。 负载特性好，机槽振幅受电压波动动输送量的影响很小；起动快，在满足负载的情况下均能正常起动；起动快，停车时整机稳定。 结构简单，调试容易，磨损件少，维修量小。 安装方便，不需要专用的地基和地脚螺栓，便于移动位置。 隔振性能好，故适宜水泥及矿渣库顶输送。 本机主要组成部分： 本机主要由出料槽体、底架、主振弹簧、减振弹簧、弹簧座、振动电机等部件组成。 输送槽体截面采用优化理论确定，槽体采用耐热板制作，各段间的连接部件要求平整。 振动电机两台采用穿透 螺栓连接，激振力可调。 主振弹簧为非线形弹簧，可用调整螺栓调节其预压缩量，以适应不同比重的物料输送。 该产品由于研制及小批量生产状态，其工时、工装费用较高，使成本提高，在推广新产品的同时，严格控制产品的各种消耗，在保证质量的前提下，进一步降低成本，降低费用，加强核算，就能使该产品的价格进一步降低，取得更好的社会效益和经济利益 。 nts济源职业技术学院毕业设计 4 概述 1.1 PLC控制系统设计概要 PLC的内部控制结构与计算机、微机相似，但其接口电路不同 ,编程语言也不一致。因此 PLC控制系统与微机控制系统开发过程不完全相同，需要根 据 PLC 本身的特点、性能进行系统的设计。 为实现被控对象的工艺要求，以及生产效率和产品产量的进一步提高最大限度地发挥PLC控制系统的优势。 PLC控制系统设计应遵循以下步骤： 1.流程图功能说明 （ 1） 根据生产的工艺分析控制要求：如需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）。 （ 2） 根据控制要求确定所需要的用户输入、输出设备、据此确定 PLC的 I/O点数 （ 3） 选择 PLC （ 4）分配 PLC的 I/O接口，设计 I/O电气接口接图。 （ 5）进行 PLC程序设计， 同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计传统继电器控制系统时，必须在控制线路（接线程序）设计完成后，才能进行控制台（柜）设计和现场施工。采用 PLC 控制，可以使整个工程的周期缩短。 2.PLC程序设计的步骤 （ 1）绘制系统流程图 （ 2）设计梯形图 （ 3）根据梯形图编制程序清单 （ 4）用编程其将程序键入到 PLC的用户程序存储器中，并检验后键入的程序是否正确 （ 5）调试和修改程序，直到满足要求为止 （ 6）控制台现场施工完成后进行联合调试 （ 7）编制技术文件 （ 8）交付使用 nts济源职业技术学院毕业设计 5 1.2 PLC 系统设计流程图 图 1.1 P LC 设计控制流程图 nts济源职业技术学院毕业设计 6 1.3 可编程控制器控制系统设计的基本步骤 1.系统设计的主要内容 （ 1）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据； （ 2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构； （ 3）选定 PLC 的型号； （ 4）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图； （ 5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用 形图）进行程序设计； （ 6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； （ 7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件； （ 8）编写设计说明书和使用说明书 。 根据具体任务，上述内容可适当调整。 2.系统设计的基本步骤 可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤 ： （ 1）深入了解和分析被控对象的工艺条 件和控制要求 a、 被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b、 控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。 （ 2）确定 I/O 设备 根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 （ 3）选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 nts济源职业技术学院毕业设计 7 PLC 类型，包括机型、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。 （ 4）分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （ 5）设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制 要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 （ 6）将程序输入 PLC 当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。 （ 7）进行软件测试 程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。 （ 8）应用系统整体 调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 （ 9） 编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。 （ 10） 分配输入 / 输出点 一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。 分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。在个别情况下，也有两个信号用一个 输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。 （ 11） 确定 I/O 通道范围 不同型号的 PLC ，其输入 / 输出通道的范围是不一样的，应根据所选 PLC 型号，nts济源职业技术学院毕业设计 8 查阅相应的编程手册，决不可 “ 张冠李戴 ” 。必须参阅有关操作手册。 （ 12） 部辅助继电器 内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器 / 计数器时作数据存储或数据处理用。 从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。 未分配模块的输入 / 输出继电 器区以及未使用 1 ： 1 链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排 PLC 的内部辅助继电器，在设计说明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中的用途，避免重复使用。参阅有关操作手册。 （ 13） 分配定时器 / 计数器 PLC 的定时器 / 计数器数量分别见有关操作手册。 PLC 软件系统设计方法及步骤 ，PLC 软件系统设计的方法 。 在了解了 PLC 程序结构之后，就要具体地编制程序了。编制 PLC 控制程序的方法很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。 图解法编程 ， 图 解法是靠画图进行 PLC 程序设计。为此，不少 PLC 生产厂家在自己的 PLC 中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 3 计算机辅助设计编程 计算机辅助设计是通过 PLC 编程软件在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等等。使用编程软件可以十分方便地在计算机上离线或在线编程、在线调试，使用编程软件可以十分方便地在计算机上进行程序的存取、加密以及形成 EXE 运行文件。 4 PLC 软件系统设计的步骤 在了解了程序结构和编程方法 的基础上，就要实际地编写 PLC 程序了。编写 PLC 程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历如下过程。对系统任务分块 分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的大问题化为多个简单的小问题。这样可便于编制程序。 5 编制控制系统的逻辑关系图 从逻辑关系图上，可以反应出某一逻辑关系的结果是什么，这一结果又英国导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反应了输入与输 出的关系。 nts济源职业技术学院毕业设计 9 6. 绘制各种电路图 绘制各种电路的目的，是把系统的输入输出所设计的地址和名称联系起来。这是很关键的一步。在绘制 PLC 的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到在特殊条件下运行的可靠性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引导到 PLC 的输入端，把高压引入 PLC 输入端，会对 PLC 造成比较大的伤害。在绘制 PLC 的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到 PLC 输出模块的带负载能力和耐 电压能力。此外，还要考虑到电源的输出功率和极性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原则努力提高其稳定性和可靠性。虽然用 PLC 进行控制方便、灵活。但是在电路的设计上仍然需要谨慎、全面。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。 7 编制 PLC 程序并进行模拟调试 在绘制完电路图之后，就可以着手编制 PLC 程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要注意程序要正确、可靠之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查 找问题，便于及时修改，最好不要整个程序完成后一起算 总帐 。 8 制作控制台与控制柜 在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。 现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进行现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求 nts济源职业技术学院毕业设计 10 2 电气功能主要分析和特点 2.1 电气原理图 图 2.1 C650 型卧式车床的电气控制线路图 nts济源职业技术学院毕业设计 11 2.2 控制线路特点与电气线路概述 1. 控制线路的特点 (1) 主轴正反转用正、 反向接触器进行控制。 (2) 主电动机的功率为 30 kW, 但因不经常启动 , 所以采用直接启动。 (3) 为了对刀和工件进行调整 , 主轴电动机的 控制线路设有点动环节。 (4) 为提高工作效率 ,主轴电动机采用反接制动。在反接制动时 , 为减小制动电流 ,定子回路串入限流电阻 R。在点动时 , R 也串入定子回路 , 防止频繁点动时使主电动机过热。 (5) 为监测主轴电动机定子大电流 , 通过电流互感器接入电流表。为防止主轴电动机的启动电流以及反接制动电流对电流表造成冲击 , 在主轴电动机启动和反接制动时 , 与电流表并联一个时间继电器的通电延时打开的常闭触头。 (6) 加工螺纹时 , 为了保证工件的旋转速度与刀具的进给速度间的严格比例关系 ,刀架 的进给运动也由主轴电动机拖动。 (7) 为减轻工人的劳动强度和节省辅助工时 ,专设一台 2.2 kW的电动机拖动溜板箱快速运动。 (8) 加工时为防止刀具和工件的温度过高 ,用一台电动机驱动的冷却泵供给切削液实现冷却。冷却泵电动机在主轴电动机开动后方可启动旋转。 (9) 主电动机和冷却泵电动机有短路和过载保护。 (10) 有安全照明电路。 2 .电气线路概述 该机床电气线路较为复杂。主电路由四台三相异步交流电动机及其附属电路元件组成。除冷却泵电动机采用开关直接起动外，其余三台 异步电动机采用接触器直接起动。 M1是主轴电机，功率为 3kw，由交流接触器 KM1控制其起动与停止。热继电器 FR1是过载保护电器。短路保护电器是总电源开关中的电磁脱扣装置。 M2是摇臂升降电动机，功率为 1.5kw，可以做正向转动和反向转动。接触器 KM2和KM3分别是摇臂升降电动机正向转动和反向转动与停止控制电器。 M3是液压油泵电动机，功率为 0.75kw，可以正向转动和反向旋转。正向转动和反向转动的起动与停止由交流接触器 KM4和 KM5控制。热继电器 FR2是液压油泵电动机的过载保护 电器。该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂和立柱的夹紧与松开。 M4是冷却泵电动机，功率很小，只有 90 w，由开关直接起动与停止。因功率小，所以未装设过载保护电器。 nts济源职业技术学院毕业设计 12 主电路电源电压为交流 380v，自动空气断路器 QF1作为电源引入开关。控制线路电源电压为交流 110v，信号灯电路电压为 6v，均由控制变压器 TC1提供电源。照明电压为24v，由 TC2提供电源。 控制线路、照明电路和信号灯电路均由相应的自动空气短路器中的电磁脱扣作为短路保护电器。 表 2.1 C650 普通车床主 要电气元件目录表 符 号 名 称 用途 数量 M1 M2 M3 KM KM1 KM2 KM3 KM4 KT1 KA SQ1 FR1 FR2 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 FU1 FU2 FU3 FU4 FU5 EL KS1 KS2 A R 电动机 电动机 电动机 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 时间继电器 中间继电器 限位开关 热继电器 热继电器 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 照明灯 速度继电器 速度继电器 电流表 电阻 主传动交流电动机 冷却泵交流电动机 快速移动交流电动机 短路限流电阻交流接触器 冷却泵电动机起停交流接触器 快速移动电动机交流接触器 主轴电动机正转交流接触器 主轴电动机反转交流接触器 电流表时间继电器 轴电动机起停反接制动中间继电器 快速移动电动机起停限位开关 主轴电动机过载保护继电器 冷却泵电动机过载保护继电器 冷却电动机停止按钮 主轴电动机反传启动按钮 冷却电动机启动按钮 反接制动按钮 冷却电动机停止 按钮 冷却电动机点动按钮 主轴电动机短路保护熔断器 冷却泵电动机短路保护熔断器 照明电路短路保护熔断器 控制电路短路保护熔断器 控制电路短路保护熔断器 照明 主轴电动机反转反接制动速度继电器 主轴电动机正转反接制动速度继电器 监视电流表 启动与反接制动限流电阻 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 nts济源职业技术学院毕业设计 13 2.3 电气主要功能分析 本机床使用 380V、 50HZ三相交流电源。根据特殊定货，亦可使用 220V、 50HZ、 380V、60HZ、 420V、 50HZ、 220V/440V、 60HZ等三相交流电源。控制电路，照明电路和指示灯均由控制变压器供电。电压分别为 110V、 24V和 6V。 为了传动各机构，机床上装有下列电动机 M1 主电动机 M2 冷却泵电动机 M3 快速移动电动机 3.1.1 主电路 组合开关 Q1 将三相电源引入 , FU1 为主电 动机 M1 的短路保护用熔断器 , FR1 为 M1电动机过载保护用热继电器 , R 为限流电阻 ,防止在点动时连续的启动电流造成电动机的过载。通过互感器 TA 接入电流表 以监视主电动机绕组的电流。熔断器 FU2 为 M2、 M3电动机的短路保护 , 接触器 KM1、 KM2为电动机 M2、 M3启动用接触器 , FR2为 M2电动机的过载保护 , 快速电动机 M3短时工作 , 所以不设过载保护。 监视主回路负载的电流表是通过电流互感器接入的。 为防止电动机启动电流对电流表的冲击 ,线路中采用一个时间继电器 KT。启动时 ,KT 线圈通电 ,而 KT的 延时断开的动断触点尚未动作 ,电流互感器二次侧电流只流经该触点构成闭合回路 , 电流表没有电流流过。 启动后 , KT延时断开的动断触点打开 , 此时电流流经电流表 , 反映出负载电流的大小。 3.1.2 控制电路 1. 主电动机的点动调整 图 3-2所示为点动环节的控制线路图。线路中 KM3 为电动机 M1的正转用接触器 ,KM4为 M1的反转用接触器 , KA为中间继电器。 按下点动按钮 SB6,接触器 KM3得电 ,其主触点闭合 , 电动机的定子绕组经限流电阻 R和电源接通 , 电动机在较低速度下启动。松开按钮SB6,KM3断电 , M1停止转动。在点动过程中 , 中间继电器 KA线圈不通电 , KM3线圈不会自锁 。 nts济源职业技术学院毕业设计 14 图 3-2 C650 型车床点动控制线路 nts济源职业技术学院毕业设计 15 2. 主电动机的正反转控制 主电动机的正反转控制电路如图 3-3所示。 1) M1的正向长动 按下正向启动按钮 SB1, 接触器 KM首先得电动作 , 其主触点闭合将限流电阻 R短接 ,其辅助触点闭合使中间继电器 KA 得电 , 其辅助触点 (13-7)闭合使接触器 KM3 得电 , KM3的主触点闭合使 M1 直接正向启动 ,KM3 的动合触点 (15-13)和 K 的动合触点 (5-15)的闭合将 KM3的线圈自锁。 2) M1的反向长动 按下反向启动按钮 SB2, 接触器 KM首先得电动作 , 其主触点闭合将限流电阻 R短接 , 其辅助触点闭合使中间继电器 KA得电 , 其辅助触点 (21-23)闭合使接触器 KM4得电 , KM4的主触点将 三相电源反接 ,电动机在全压下反转启动。 KM4 的动合触点 (15-21)和 KA 的动合触点 (5-15)的闭合将 KM4的线圈自锁。 KM4的动断触点 (7-11)和 KM3的动断触点 (23-25)分别串在对方接触器线圈的回路中 , 起到了电动机正转与反转的电气互锁作用。 图 3-4 C650 型车床正反转与反接制动的控制线路 速度继电器与被控电动机是同轴连接的 ,当电动机正转时 , 速度继电器的正转常开触点 KS1(17-23)闭合 ,电动机反转时 ,速度继电器的反转动合触点 KS2(17-7)闭合。当电动机正向旋转时 , 接触器 KM3和 KM、继电器 KA都处于得电动作状态 , 速度继电器的正转动合触点 KS1(17-23)也是闭合的 , 这样就为电动机正转时的反接制动做好了准备。 需要停车时 ,按下停止按钮 SB4,接触器 KM失电 , 其主触点断开 ,电阻 R 串入主回路。同时KM3和 KA也失电 ,KM3断开了电动机的电源 , KA 失电后其动断触点复位闭合。这样就使反转接触 KM4 的线圈通过线路 “ 1-3-5-17-23-25” 得电 ,电动机的电源反接 ,电机处于反接制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时 , 速度继电器 KS的正转动合触点 KS1(17-23)断开 , 切断了接触器 KM4的通电回路 , 电动机脱离电源停止。 4. 刀架的快速移动和冷却泵控制 刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动行程开关 SQ来实现的。当手柄压下 SQ后 ,接nts济源职业技术学院毕业设计 16 触器 KM2 得电吸合 ,电动机 M3 转动带动刀架快速移动。 M2 为冷却泵电动机 , 其启动与停止是通过按钮 SB3和 SB5 控制的 。 3 硬件的概述 3.1 PLC类型的简介 自 20世纪 70年代末， PLC产品出现以来，它以面向工业控制为特点，普通受到电气控制领域的欢迎。特别是中小容量 PLC成功地取代了传统的继电器控制系统，使控制系统的可靠性大大提高。目前各国生产的 PLC品种繁多，发展迅速。在中国的市场上最具竞争力的有德国西门子公司、日本三菱系列、欧姆龙公司、 AB 公司所推出的 PLC 均为从小到大全系列的产品，可满足各种各样的需求。 三菱公司的产品有： FX系列：为小型 PLC，单元式，单机最大容量为 256点。 A系列、 Ans系列、 Q 系列、 QnA系列等为模块式大型 PLC，最大容量为 8K点。 西门子公司的产品有： S7-200:微型 PLC，单机最大容量为 256点； S7-300:小到中型 PLC 单机 最大容量为 1K； S7-400:大到超大型 PLC，单机可组态点数过万点。 其中， S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。 S7-200 PLC 的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC 可提供 4个不同的基本型号与 8种 CPU可供选择使用。 3.2.PLC的特点 PLC 是综合继电器接触器控制优点及计算机灵活方便的优点而制造和发展的、这使PLC具有许多其他控制器无法相比的特点， 1)可靠性强，抗干扰能力强。 PLC生产厂商在 硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，使他可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。目前个生产厂商生产的 PLC，其平均无故障时间大大超过了 IEC规定的 10万小时。而且为了适应特殊场合需求，有的 PLC生产厂商还采用差异设计进一步提高其可靠性。 nts济源职业技术学院毕业设计 17 2)通用性强，使用方便。 由于 PLC均为系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己的需用灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的空子系统要求。 1)编程语言简单，易学，便于掌握。 PLC的编成可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直 观易懂，深受现场电器技术人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺序控制流程图语言，也称功能图，使编成更加简单方便。 2）系统设计周期短。 3）对生产工艺改变适应性强。 4）安装简单，调试方便，维护工作量小。 PLC 控制系统的安装接线工作量比继电器接触器控制系统少，只需将现场的各种设备与 PLC 相比的 I/O 端相连，而且 PLC 软件设计和调试太多可在实验室进行，模拟调试以后再将 PLC 控制系统安装到现场调试，这样既省时间又方便，由于 PLC 本身的 可靠性高，又有完善的自诊断能力。一旦发生故障可以根据报警信息迅速查明原因， 这样即保证了工作效率又维护了生产的正常进行。 3.3 选配 PLC型号 S7-200系列 PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能 /价格比。 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护 设备等等。 S7-200 系列 PLC 可提供 5 个不同的基本型号的 8 种 CPU 可 供使用。 图 3-4 C650 型车床正反转与反接制动的控制线路 速度继电器与被控电动机是同轴连接的 ,当电动机正转时 , 速度继电器的正转常开触点KS1(17-23)闭合 ,电动机反转时 ,速度继电器的反转动合触点 KS2(17-7)闭合。当电动机正向旋转时 , 接触器 KM3 和 KM、继电器 KA都处于得电动作状态 , 速度继电器的正转动合触点 KS1(17-23)也是闭 合的 , 这样就为电动机正转时的反接制动做好了准备。 需要停车时 ,按下停止按钮 SB4,接触器 KM失电 , 其主触点断开 ,电阻 R 串入主回路。同时KM3和 KA也失电 ,KM3断开了电动机的电源 , KA 失电后其动断触点复位闭合。这样就使反转接触 KM4 的线圈通过线路 “ 1-3-5-17-23-25” 得电 ,电动机的电源反接 ,电机处于反接nts济源职业技术学院毕业设计 18 制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时 , 速度继电器 KS的正转动合触点 KS1(17-23)断开 , 切断了接触器 KM4的通电回路 , 电动机脱离电源停止 。 4. 刀架的快速移动和 冷却泵控制 刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动行程开关 SQ 来实现的。当手柄压下 SQ 后 ,接触器 KM2 得电吸合 ,电动机 M3 转动带动刀架快速移动。 M2 为冷却泵电动机 , 其启动与停止是通过按钮 SB3和 SB5 控制的 。 表 3.1 S7-200 CPU的技术指标 特性 CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU 226 本机 I/O 数字量 模拟量 6入 /4出 - 8入 /6出 - 14 入 /10出 - 14入 /10 出 2入 /1出 24入 /16出 - 最大扩展模块数量 0个模块 2个模块 7个模块 7个模块 7个模块 数据存储区 2048字节 2048字节 8192 字节 10240字节 10240字节 掉电保持时间 50小时 50小时 100 小时 100小时 100小时 程序存储器： 可在运行模式下编辑 不可在运行模式下编辑 4096字节 4096字节 4096字节 4096字节 8192 字节 12288 字节 12288字节 16384字节 16384字节 24576字节 高速计数器 单相 双相 4路 30KHz 2路 20KHz 4路 30KHz 2路 20KHz 6路 30KHz 4路 20KHz 4路 30KHz 2路 200KHz 3路 20KHz 1路 100KHz 6路 30KHz 4路 20KHz 脉冲输出（ DC） 2路 20KHz 2路 20KHz 2路 20KHz 2路 100 KHz 2路 20KHz 模拟电位器 1 1 2 2 2 实时时钟 配时钟卡 配时钟卡 内置 内置 内置 通讯口 1RS -485 1RS -485 1RS -485 2RS -485 2RS -485 浮点数运算 有 有 有 有 有 I/O 映象区 256 128入 /128 出 256 128入 /128出 256 128 入 /128出 256 128入 /128 出 256 128入 /128出 布尔指令执行速度 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 nts济源职业技术学院毕业设计 19 外形尺寸（ mm） 908062 908062 120.58062 1408062 1908062 在选用 PLC上，考虑到只是对 Z3040型 钻床做电器部分的改造，输出端口需要 8个，输入端口需要 12个。改造后的程序只 143字节，内容小于 4千字节。而且并不通过网络或其他方式做远程控制。因此，考虑到经济，实用，稳定等方面因素。我们决定选用 SIMATIC S7-200 系列的 S7 224 作为本次设计的 PLCnts济源职业技术学院毕业设计 20 表 3.1 S7-200 CPU 的技术指标 特性 CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU 226 本机 I/O 数字量 模拟量 6入 /4出 - 8入 /6出 - 14 入 /10出 - 14入 /10 出 2入 /1出 24入 /16出 - 最大扩展模块数量 0个模块 2个模块 7个模块 7个模块 7个模块 数据存储区 2048字节 2048字节 8192 字节 10240字节 10240字节 掉电保持时间 50小时 50小时 100 小时 100小时 100小时 程序存储器： 可在运行模式下编辑 不可在运行模式下编辑 4096字节 4096字节 4096字节 4096字节 8192 字节 12288 字节 12288字节 16384字节 16384字节 24576字节 高 速计数器 单相 双相 4路 30KHz 2路 20KHz 4路 30KHz 2路 20KHz 6路 30KHz 4路 20KHz 4路 30KHz 2路 200KHz 3路 20KHz 1路 100KHz 6路 30KHz 4路 20KHz 脉冲输出（ DC） 2路 20KHz 2路 20KHz 2路 20KHz 2路 100 KHz 2路 20KHz 模拟电位器 1 1 2 2 2 实时时钟 配时钟卡 配时钟卡 内置 内置 内置 通讯口 1RS -485 1RS -485 1RS -485 2RS -485 2RS -485 浮点数运算 有 有 有 有 有 I/O 映象区 256 128入 /128 出 256 128入 /128出 256 128 入 /128出 256 128入 /128 出 256 128入 /128出 布尔指令执行速度 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 0.22s / 指令 外形尺寸（ mm） 908062 908062 120.58062 1408062 1908062 在选用 PLC上，考虑到只是对 Z3040型钻床做电器部分的改造，输出端口需要 8个，输入端口需要 12个。改造后的程序只 143字节，内容小于 4千字节。而且并不通过网络或其他方式做远程控制。因此，考虑到经济，实用，稳定等方面因素。我们决定选用 SIMATIC S7-200 系列的 S7 224 作为本次设计的 PLC nts济源职业技术学院毕业设计 21 表 3.3 输入端口对照表 名 称 符 号 输出端口 名 称 符 号 输入端口 冷却泵电动机开启 QF2 I0.0 开关 QF1 Q0.0 总启动 SB1 I0.1 接触器 KM1 Q0.1 主电动 机停止 SB2 I0.2 接触器 KM2 Q0.2 主电动机开启 SB3 I0.3 接触器 KM3 Q0.3 摇臂上升 SB4 I0.4 接触器 KM4 Q0.4 摇臂下降 SB5 I0.5 接触器 KM5 Q0.5 立柱主轴松开 SB6 I0.6 灯 HL Q0.6 立柱主轴夹紧 SB7 I0.7 电磁铁 YA1 Q0.7 主轴过载保护 SB8 I1.0 电磁铁 YA2 Q1.0 摇臂升降限位保护 SQ1a-SQ1b I1.1 时间继电器 KT1 M0.1 限位开关 SQ2 I1.2 时 间继电器 KT2 M0.2 限位开关 SQ3 I1.3 时间继电器 KA M0.4 限位开关 SQ4 I1.4 nts济源职业技术学院毕业设计 22 3.4 外部接线图 nts济源职业技术学院毕业设计 23 4 软件的概述 4.1 S7 200
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