C650车床的PLC改造

1、湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 2010届毕业设计说明书课题名称：c650车床的plc改造设计专 业 系 轨道交通系 班 级 动车组113 学生姓名 周 鹏 程 指导老师 黄 俊 完成日期 2011毕业设计任务书一、 课题名称：c650车床控制系统plc改造二、 指导教师：黄俊三、 设计内容与要求1、 课题概述 ：题选自c650车床电气的实际线路，学生在掌握基本电气控制的知识基础上，掌握机床的电气线路识图和故障排除方法，能过对部分电器的控制电路进行分析。课题涉及基本继电器控制，通过本课题的分析设计，是学生了解基本电器控制的工作原理和优点。掌握plc控制技术，理解plc可编程控制的程序。本课

2、题着重培养学生所学基础知识、专业知识，并利用其中的基本理论和技能来分析解决本专业内的相关问题，是学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。完成电气工程技术人员必须具备的基础能力的训练。同时，为今后的工作奠定基础。2、 设计内容及要求本课题的设计要求是：要求学生在熟悉继电器接触电器电路控制的基础上，可采用plc可编程控制器对c650车床继电器接触电器电路进行改造，改造后机床的性能、稳定性要很大的提高，操作方便简单并有故障显示便于维修，控制装置选择合理，控制系统设置可靠，保护措施完备。四、 设计参考书1）工厂电气控制设备2）电气制图及图形符号国家标准汇集3可编程控制器实用手册4）电气控

3、制设备5)可编程控制器原理与应用6）三菱fx2nplc使用手册五、设计说明书要求 1、 封面2、 内容摘要(200400字左右，中英文)3、 目录4、 引言5、 正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、 结束语7、 附录(参考文献、图纸、材料清单等)6、 毕业设计进程安排 第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周：车c650车床继电器接触器线路熟悉。 第4周：机床常见故障保护电路分析。 第5-6周：设计plci/o地址分配表及输入输出电路。 第7周：撰写毕业设计说明书。 第8周：撰写毕业设计说明书及毕业答辩。七、毕业设计答辩及论文要求1、设

4、计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。1、 毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注

5、规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘 要c50卧式车床是以刀具旋转作为加工方式的一种机床。车刀的旋转是主运动，立刀架、侧刀架运动是进给运动。由于该机床的工作环境差，由继电器接触器组成的电气控制电路的故障率高，为了提高设备的利用率、降低故障率，要求采用三菱fx2n型可编程序控制器（plc）对c650卧式车床的改造。本课题阐叙了改造方案，同时根据c650卧式车床的控制要求和特点，确定plc的输入输出分配。在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行现场调试。关键词：c650卧式车床 电气控制

6、plc 梯形图abstractc50 horizontal lathe is a machine tool to tool rotation as a processingmethod. cutter rotation is the main movement, vertical knife rest, side headmovement is the feed movement. since the machine working environment is poor, composed of relay contactor electric control circuit of the

7、high failure rate, in order to improve equipment utilization, reduce the failure rate, themitsubishi fx2n programmable controller (plc) modification of the c650horizontal lathe. this paper expounded the reform scheme, while according to the control requirements and characteristics of c650 horizontal

8、 lathe,determine the plc input and output distribution. on the basis of the relay control circuits, the design of the ladder diagram and debugging.keywords: c650 horizontal lathe electrical control plc ladder diagram目 录第1章 c650车床的介绍91.1 c650型卧式车床的组成及运动形式91.2 c650型卧式车床对电气控制的要求101.3 c650型卧式车床的电气控制电路分析

9、10第2章 可编程控制器(plc)的简介152.1 可编程控制器的发展历史152.2 可编程控制器的特点152.3 可编程控制器的应用162.4 可编程控制器的发展前景17第3章c650车床的plc控制系统的改造183.1 plc机型的选择183.2 电气原理图和i/o分配表203.3 梯形图213.4 指令表21第4章 系统调试244.1 硬件检查254.2 系统综合调试25第5章 心得体会26附录a27附录b28附录c29附录d30引 言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

10、装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。此次更新改造设计是对c650卧式车床的控制系统的plc控制改造的研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的plc

11、控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的i/o点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型，plc的地址分配和用梯形图编辑的plc控制程序设计。 第1章 c650车床的介绍c650卧式车床结构如图1-1所示。它是机床中应用最为广泛的可以切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以

12、改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削是的冷却。图1-1 c650型车床1.1 c650型卧式车床的组成及运动形式c650型卧式车床主要用于车削内外圆、端面、螺纹和定型表面，也可用钻头、铰刀等刀具进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工，它主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。c650车床的切削运动包括主运动、进给运动及辅助运动。1.主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工

13、件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；不同的加工工艺要求应选择不同的切削速度，所以主轴要求有变速功能。卧式车床一般采用机械变速。车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要求正转进刀反转退刀，所以要求主轴能够实现正反转。2.进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动，其运动方式有手动和机动两种。加工螺纹时，要求工件的切削速度与刀架横向进给速度之间有严格的比例关系。所以，车床的主运动与进给运动由一台电动机拖动，并通过各自的变速箱来改变主轴转速与进给速度。3.辅助运动是刀架的快速移动及工件的夹紧、松开等，便于提高生产效率。c650型卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此要

14、配备一台冷却泵及电动机。由于c650型卧式车床的床身就较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台2.2kw的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围达40倍以上。c650型卧式车床的主电动机采用笼型异步电动机，功率为30kw。由于加工的工件比较大，加工时起转动惯量也比较大，需停车时不宜立即停止转动，为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法1.2 c650型卧式车床对电气控制的要求c650型卧式车床采用3台三相笼型异步电动机拖动，即主轴电动机m1（简称主电动机）、冷却泵电动机m2和溜板箱快速移动电动机m3.从车削加工工艺出发，对各

15、台电动机的控制要求如下。1.主电动机m1功率为30kw，允许在空载下直接起动；能实现正、反转，从而经主轴变速箱实现主轴的正、反转，或通过挂轮箱传给溜板箱来拖动刀架实现刀架的横向左、右移动；能实现单方向旋转的低速点动控制，以便进行车削加工前的对刀；采用反接制动，以适应工件加工时大转动惯量的影响；此外，还需要具有短路保护和过载保护，并在主电路中设置电流监视器。2.冷却泵电动机m2 功率为0.15kw，用以在车削加工时，供出冷却液，对工件及刀具进行冷却。3.快速移动电动机m3 功率为2.2kw，用于溜板箱连续移动时短时工作。只要求单向点动，因短时运转，固不设过载保护。1.3 c650型卧式车床的电气

16、控制电路分析卧式车床c650的电气控制系统电路图详见附录a所示。图示所用的电气元件符号与功能说明见表1-1。1. 主电路原理分析1）主电动机电路车床的电源采用三相380v交流电源，由隔离开关qs引入，主电路中包含三台电动机的驱动电路。主电动机m1的电路接线分为三部分：第一部分为交流接触器km1、km2的主触点，分别控制主电动机m1的正传和反转；第二部分为交流接触器km3的主触点，控制限流电阻r的接入和切除，在主轴点动调整时，r的串入可限制起动电流；第三部分为用来监视主电动机m1绕组电流的电流表a，由于m1功率大，所以电流表a接入电流互感器ta回路。机床工作时，可调整切削用量，是电流表a的电流接

17、近主电动机m1额定电流对应值(经ta后减小了的电流值），以便提高生产效率和充分利用电动机的潜力。为了防止电流表在主电动机起动时大电流对他造成冲击损坏，在电路中设置了通电延时时间继电器ta进行保护，当主电动机正向或反向起动时，kt线圈通电，当延时时间未到时，电流表a被kt延时动断触电短接，无电流通过，只有当延时结束后，kt的延时断开的常闭触点断开才会有电流通过。速度继电器ks的速度检测部分与电动机的输出轴相连，以实现电动机正、反转的反接制动。电源引入与故障保护。三相交流电源l1、l2、l3经熔断器fu后，由qs隔离开关引入c650车床主电路。在主电动机电路中，fu1熔断器为短路保护环节，fr1是

18、热继电器加热元件，对电动机m1起过载保护作用。主电动机正、反转。km1与km2分别为交流接触器km1与km2的主触点。根据电气控制基本知识可知，km1主触点闭合、km2主触点断开时，三相交流电源将分别接入电动机的u、v、w三相绕组中，m1主电动机将正转。反之，当km1主触点断开、km2主触点闭合时，三相交流电源将分别接入m1主电动机的w、v、u三相绕组中，与正转时相比，u与w进行了换接，导致主电动机反转。主电动机全压与减压状态。当km3主触点断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻r而进入电动机绕组中，电动机绕组电压降减小，如果km3主触点闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电

19、动机处于全压运转状态。绕组电流监控。电流表a在电动机m1主电路中起绕组电流监视作用，通过ta线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当kt常闭延时断开触点闭合时，ta产生的感应电流不经过电流表a，而一旦kt触点断开，电流表a就可以检测到电动机绕组中的电流。电动机转速监控。ks是和m1主电动机主轴同转安装的速度继电气检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触电的闭合与断开进行控制。2）冷却泵电动机电路在冷却泵电动机电路中，fu4熔断器起短路保护的作用。fr2热继电器则起过载保护的作用。当km4主触点断开时，冷却

20、泵电动机m2停转不供液；而km4主触点一旦闭合m2将起动供液。3)快移电动机电路在快移电动机电路中fu5熔断器起短路保护的作用。快速移动电动机m3由于工作时间短，所以不需要过载保护。km5主触点闭合时，快移电动机m3起动，而km5主触点断开，快移电动机m3停止。主电路通过tc变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。tc变压器一次侧接入电压为380v，二次侧有36v、110v两种供电电源，其中36v给照明灯线路供电，而110v给车床控制线路供电。表1-1 c650电气元件表符号名称 符号 名称 m1主电动机 sb1总停按钮 m2冷却泵电动机 sb2主电动机正向点动按钮 m3快速移动电动机 sb3

21、主电动机正转按钮 km1主电动机正转接触器 sb4主电动机反转按钮 km2主电动机反转接触器 sb5冷却泵电动机停转按钮 km3短接限流电阻接触器 sb6冷却泵电动机起动按钮 km4冷却泵电动机起动接触器 tc控制变压器 km5快移电动机起动接触器 fu1fu6熔断器 ka中间继电器 fr1主电动机过载保护热继电器 kt通电延时时间继电器 fr2冷却泵电动机保护热继电器 sq快移电动机点动行程开关 r限流电阻 sa转换开关 el照明灯 ks速度继电器 ta电流互感器 a电流表 qs隔离开关 2. 控制电路原理分析由于控制电路电器元件较多，因此采用控制变压器tc与三相电网进行电隔离，以提高操作和

22、维修时的安全性，控制电路所需的110v交流电源由控制变压器tc提供，采用fu3作短路保护。控制电路可划分为主电动机m1、冷却泵电动机m2以及快速移动电动机m3的三个局部控制电路。根据控制要求，下面对各局部控制电路逐一进行分析。1）主电动机的起动与正、反转控制电路车床主轴的正、反转是通过主电动机的正、反转来实现的。主电动机m1的额定功率为30kw，但车削加工时消耗功率较大，而起动时负载很小，因此起动电流并不大，在非频繁点动的一般工作时，仍可采用全压直接起动，工作控制过程如下：当按下主电动机正传按钮sb3时，短接限流电阻的接触器km3线圈和通电延时继电器kt线圈同时得电。kt得电，其位于m1主电路

23、中的延时动断触点短接电流表a在延时断开后，电流表接入电路正常工作，从而使其免受起动电流的冲击。km3通电，其主触点闭合，短接限流电阻r，辅助动合触点闭合，使得ka线圈得电。ka动断触点断开，分断反接制动电路。ka动合触点闭合，一方面使得km3在sb3松开后仍然保持通电，进而ka也保持通电；另一方面使得km1线圈通电并形成自锁，km1主触点闭合，此时主电动机m1正向直接起动。sb4为主电动机反转按钮，反向直接起动过程与正向相似。2）主电动机的点动调整控制点动调整控制时，按下主电动机正向点动按钮sb2，主电动机正转接触器km1线圈通电，其主触点闭合，由于km3线圈并没接通，因此电流必须经限流电阻r

24、进入主电动机，从而减少了起动电流，此时电动机m1正向直接起动。km3线圈未得电，其辅助动合触点不闭合，中间继电器ka不工作，虽然km1的辅助动合触点已闭合，但不自锁。因而松开sb2后，km1线圈立即断电，主电动机m1停转。这样就实现了主电动机的点动控制。3）主电动机的反接制动控制车床停车时采用反接制动方式，用速度继电器ks进行速度检测和控制。下面以正转状态下的反接制动为例说明电路的工作过程。当主电动机m1正转运行时，由速度继电器工作原理可知，此时ks的动合触点ks-2闭合。当按下总停按钮sb1后，原来通电的km1、km3、kt和ka线圈全部断电，它们的所有触点均被释放而复位。当松开sb1后，由

25、于主电动机的惯性速度仍很大，ks的动合触点ks-2继续保持闭合状态，ka动断触点复位闭合使主电动机反转接触器km2线圈通电。其电流通路是：sb1动断触点fr1动断触点ka动断触点ks-2动合触点km1动断触点km2线圈。这样主电动机m1主电路反接，反向电磁转矩将平衡正向惯性转动转矩，电动机正向转速很快就将下来，当速度降低到较低数值时，ks-2动合触点断开，从而切断了km2线圈的电路，正向反接制动结束。反接制动工作流程详见附录b所示。反接时的反接制动过程与正接时的过程类似，只是在此过程中起作用的是速度继电器的ks-1动合触点。在反接过程中，由于km3线圈没有得电，因此限流电阻r被接入主电动机电路

26、，以限制反接制动电流。通过对主电动机控制电路的分析，可看到中间继电器ka在电路中一方面拓展短接限流电阻的接触器km3触点，另一方面在制动控制电路中起着电子开关的作用。4）冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机m2的控制为典型的直接起动控制电路环节，电路中起停按钮分别为sb6和sb5，由它们控制接触器km4线圈的得电与断电，从而实现对冷却泵电动机m2的长动控制。5）刀架的快速移动刀架的快速移动是通过操作控制手柄压动行程开关sq，使其动合触点闭合，控制接触器km5线圈通电，km5主触点闭合，快速移动电动机m3起动运转，其输出动力经传动系统最终驱动溜板箱带动刀架作快速的移动。当控制手柄复位时，km5断电，

27、m3停止转动，控制电路为典型的无自锁结构的点动控制。 3. 辅助电路监视主回路负载的电流表是通过电源互感器接入的，为防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，电路中采用一个时间继电器kt。例如当电动机起动时，kt线圈通电，而kt的延时断开的常闭触点尚未动作，电流互感器二次电流只流经该触点构成闭合回路，电流表没有电流流过。电动机起动后，kt延时断开的常闭触点打开，此时电流才流经电流表。第2章 可编程控制器(plc)的简介2.1 可编程控制器的发展历史可编程控制器（programmable logic controller,简称plc）是将传统的继电器控制技术、现代的微电子技术、计算机技术和通

28、信技术融为一体的自动化控制设备。20世纪80年代以来，随着大规模集成电路和微型计算机技术的发展，以16位和32位微处理器为核心的plc得到了迅速发展，使plc在设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强、功耗和体积减小、成本下降、可靠性提高、编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程i/o和通信网络、数据处理以及图像显示等技术的发展，plc的应用领域不断扩大。plc已成为现代工业生产自动控制的一大支柱设备。2.2 可编程控制器的特点1.可靠性高，抗干扰能力强plc在设计与制造过程中，考虑了工业现场电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度变化等因素的影响，在设备硬件上采用了隔离

29、、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，主要模块采用大规模或超大规模集成电路，i/o电路设计有完善的通道保护和信号调理电路；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，所有这些使plc具备了很强的抗干扰能力。特别是大量的开关动作由无触点的电子存储器完成，大部分继电器和繁杂的硬件接线被软件程序所取代，故其可靠性大大提高。plc一般平均无故障时间可达几十万至上千万小时，组成系统时亦可达4万5万小时甚至更长，这是一般微型计算机不能比拟的。2.通用性强，使用方便plc具有功能齐备的各种硬件配置，可以组成能满足各种控制要求的控制系统。用户硬件确定之后，若生产工艺流程改变或生产设备更新，也不必改变plc的硬件设备

30、，只需改编程序就可以满足控制要求。3.功能强，适应面广现代plc不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能，既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握plc程序的编制，一般都采用继电控制形式的梯形图编程语言。梯形图编程语言既继承了传统控制线路的形象直观，又兼顾大多数企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。5.体积小、重量轻、功耗低plc是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，体积小，重量轻，功耗低。2.3 可编程控制器的应用随着plc功能的不断完善，性

31、价比的不断提高，其应用面也越来越广。目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保和文化娱乐等各个行业。1.开关量逻辑控制plc取代传统的继电气控制电路构成的逻辑控制、顺序控制系统是最plc基本的应用，既可用于单机控制，又可用于多机群控及自动化流水线控制，如组合机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、包装生产线、电镀流水线及电梯控制等。2.运动控制较高档次的plc都有位置控制模块，用于控制步进电动机或伺服电动机，实现对各种机械的位置和运动控制。3.闭环过程控制plc具有a/d和d/a转换功能或模块，能完成对温度、压力、速度和流量等模拟量的调节与控

32、制。现代大中型plc一般都配备了pid(proportional integral derivative)控制模块，可实现闭环过程控制。当控制过程中某个变量出现偏差时，plc能按照pid算法计算出正确的输出去控制生产过程，把变量保持在设定值上。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。4.数据处理现代的plc不仅能进行算术运算、数据传送、排序、查表等，而且还能进行数据比较、数据转换、数据通信、数据显示和打印等，它具有很强的数据处理能力。5.通信及联网近几年，随着计算机控制技术的发展，为了适应工厂自动化（fa）网络系统及集散控制系统dcs(distributed contro

33、l system)发展的需要，较高档次的plc都具有通信联网功能，既可以对远程i/o进行控制，又能实现plc与plc、plc与计算机之间的通信，构成多级分布式控制系统。2.4 可编程控制器的发展前景plc经过30多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。目前，世界上有200多个厂家生产plc，其中较为著名的有美国ab通用电气公司、莫迪康公司；日本三菱、富士、欧姆龙、松下电工等公司；德国西门子公司；法国施耐德公司；韩国三星、lg公司等。世界plc总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种也不断翻新。21世纪，plc将会有更大的发展。在技术上，计算机技术的新成果会更多地应用于plc

34、的设计与制造，会有运算速度更快、存储容量更大、组网能力更强的品种出现；在产品的规模上，会进一步向超小型和超大型方向发展；在产品的配套性上，新器件、新模块将不断推出，产品的品种会更丰富，规格更齐全；在市场上，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面；在编程上，会出现国际通用的编程语言；在应用上，随着总线技术及计算机网络的进一步发展，plc将与计算机组网构成大型的分布式控制系统，并在工控领域发挥越来越大的作用。第3章c650车床的plc控制系统的改造3.1 plc机型的选择plc机型选择的基本原则应是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点。1合理的结构

35、形式plc主要有整体式和模块式两种结构形式。整体式plc的每个i/o的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式plc的功能扩展灵活方便，i/o点数量、输入点数与输出点数的比例、i/o模块的种类等方面，选择余地较大。维修时只要更换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式plc一般适用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。2安装方式的选择安装方式有集中式、远程i/o式及多台plc联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程i/o硬件，系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程i/o式，因为它们的装置分布范围很广，远程i/o可以分散安装在i/o装

36、置附近，i/o连线比集中式的短，但需要增设驱动器和i/o电源。多台plc联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型plc，但必须要附加通信模块。3相应的功能要求对于开关量控制的工程项目，对其控制速度无需考虑，一般的小型（低档）机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带a/d和d/a单元、具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档plc。对于控制较复杂，要求实现pid运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档plc。但是中、高档plc价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。4响应速

37、度的要求plc的扫描工作方式引起的延迟可达23个扫描周期。对于大多数应用场合来说，plc的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑plc的响应速度。为了减少plc的i/o响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的plc，或选用具有高速i/o处理功能指令的plc，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的plc等。5系统可靠性的要求对于一般系统plc的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。6机型尽量统一因为同一机型的plc，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；其功能及编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；

38、其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配置上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。表3-1 三菱系列型号fx2-64mt64主机32入/32出晶体管输出fx2-80mt80主机40入/40出晶体管输出 fx2-128mt128主机64入/64出晶体管输出 fx2-24mr-d24直流主机12入/12出继电器输出fx2-48mr-d48直流主机24入/24出继电器输出fx2-64mr-d64直流主机32入/32出继电器输出fx2-80mr-d80直流主机40入/40出继电器输出fx2-16mr16主机8点入/ 8 点出继电器输出fx2-24mr24主机12点入/12点出继电器输出fx2-

39、32mr3216点入/16点出继电器输出fx2-48mr48主机24点入/24点出继电器输出fx2-64mr64主机32点入/32点出继电器输出fx2-80mr80主机40点入/40点出继电器输出fx2-128mr128主机64点入/64点出继电器输出在此次课程设计中我选用的是fx2n-32mr，因为它的编程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计中的i/o点数在4以下，则用的是微型plc。其基本单元中的输入点按照x000x007,x010x017这样的八进制进行编号，而输出点按照yoooy007,y010y017这样的八进制进行编号，内部继电器可多次使用，定时器将1ms,10ms,100

40、ms等脉冲进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。车床是最常见的一种机床,它的主运动为主轴回转运动,刀架的移动为进给运动，车削加工一般不要求反转,但加工螺纹时,为避免乱扣,需要反转退刀,并保证工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动系统连接, c650卧式车床是其中较为常见的一种,其原控制电路为继电器控制,接触触点多.故障多.操作人员维修任务较大.针对这种情况,我们用plc控制改造其继电器控制电路,克服了以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用效率,运行效果良好.3.2 电气原理图和i/o分配表利用可编程序控制器进行改造，首先考虑保证原有控制功能不变，

41、并尽量保留原来的电气元件，不添加新的元件。根据c650的工作过程和已有继电气控制的电气参数，选择fx2n可编程序控制器进行改造。输出端口采用继电器输出方式，接触器、时间继电器线圈与plc的输出端口连接，提供给输出端口的电压为10v，与这些负载线圈的额定电压一致。各个按钮、行程开关、速度继电器触点、热继电器触点及plc的输入端口连接，由输入端口将信号传入plc中。输入端口的元件不需要单独提供电源，其信号电源由plc内部提供。在改造中，主要采用了以下几点措施：1.将硬件上有互锁关系的输出元件，如接触器km1和km2，与输出端口连接就实现互锁，这是fx系列plc的要求。2.将热继电器常闭触点，速度继

42、电器的正、反向触点与输入端口连接。直接将触点状态传入plc中。3.时间继电器的线圈直接与plc输出端口连接，没有采用plc中的定时器，有利于简化控制。4.原来的中间继电器ka用辅助继电器代替，不占输出端口。5.反接制动采用辅助继电器m2、m3来记载当前的旋转方向，以便制动时反接控制。6.热继电器触点与输入端口连接时，如果用其常闭触电，plc控制回路中无需取反。结合输入、输出总点数，选用fx2n32mr能够满足要求。改造后的电气接线图详见附录c所示，i/o分配情况见表3-2。表3-2 i/o分配表电气元件作用逻辑元件电气元件作用逻辑元件sb1m1停止x0ks-1速度继电器正转触点x11sb2m1

43、点动x1ks-2速度继电器反转触点x12sb3m1正转x2km1m1正转接触器y0sb4m1反转x3km2m1反转接触器y1sb5m2启动控制x4km3m1制动接触器y2sb6m2停止控制x5km4m2接触器y3fr1m1热继电器触点x6km5m3接触器y4fr2m2热继电器触点x7ka1中间继电器m0sqm3行程开关x10kt电流表延时接通继电器y53.3 梯形图plc控制c650普通车床是由plc的用户程序实现的。plc控制的梯形图程序详见附录d所示.3.4 指令表表3-3 c650普通车床plc控制指令表程序段指 令功 能说 明1ld x0m1点动、正反转反接制动停车控制的辅助继电器m1

44、03按下停止按钮sb1（x0）输入继电器x0得电动合触点#x0闭合or x1m1的动合触点闭合输入继电器x1得电动合触点#x1闭合ld m103辅助继电器m103得电动合触点#m103闭合，自锁ani m101正转辅助继电器m101未得电动断触点m101保持闭合ani m102反转辅助继电器m102未得点动断触点m102保持闭合orb 电路块并联out m103输出，使m1停机控制辅助继电器m103得电2ldi x0执行mc指令，m1启动或停车m1的停止按钮sb1(x0)未按下x0未得电动断触点x0保持闭合ani x6fr1未过载输入继电器x6未得电动断触点x6保持闭合段指 令功 能说 明2m

45、c m110执行mc指令，m1启动或停车执行mc指令，m110得电，其动合触点#100闭合，母线移至触点m110之后3ld x1m1正转点动控制按下点动按钮x1（sb2）输入继电器x1得电动合触点#x1闭合ani y1m1反转控制输出继电器y1未得电动断触点y1保持闭合，互锁ani y2m1制动控制输出继电器y2未得电动断触点y2保持闭合，互锁out m100电动机m1正转点动辅助继电器m100得电4ld x2正传起动辅助继电器 m101控制按下正向起动按钮x2（sb3）输入继电器x2得电动合触点#x2闭合or m101辅助继电器m101得电动合触点#m101闭合， 自锁ani x3反向启动按

46、钮x3(sb4)未按下输入继电器x3未得电动断触点x3保持闭合，互锁ani m102反向辅助继电器m102未得电，其动断触点m102保持闭合，互锁out m101输出，使正转辅助继电器m101得电5ld m101正转延 时控制正转辅助继电器m101得电，其动合触点#m101闭合out t1 k0.5输出，启动定时器t1t1定时0.5s6ld t1m1正转、点动以及反接制动控制t1定时0.5s后，其动合触点#m101闭合or m100并联m100的动合触点#m100，点动控制or t4并联t4的动合触点#t4，反接制动延时控制ani y1串联反转输出继电器y1的动断触点y1out y0输出，使输

47、出继电器y0得电，通过km1，使电动机正转起动7ld x3反转起动辅助继电器 m102控制按下反向起动按钮sb4，输入继电器x3得电，其动合触点#x3闭合or m102并联反转辅助继电器m102的动合触点#m102闭合，自锁ani x2串联x2，正正向起动按钮sb3未按下，x2未得电，动断触点x2闭合，互锁ani m101串联m101，正向辅助继电器m101未得电，其动断触点m101闭合，互锁out m102输出，是反转辅助继电器m102得电8ld m102反转延时控制反转辅助继电器m102得电，其动合触点#m102闭合out t2k 0.5输出，启动定时器t2t2定时0.5s段指 令功 能说

48、 明9ld t2反转t2定时0.5s后，其动合触点#t2闭合or t3并联#t3。t3定时0.5s后，其动合触点#t3闭合ani y0串联y0，y0失电，其动断触点y0闭合out y1输出，是反转输出继电器y1得电，通过km2，使电动机反转起动10ld m101短接电阻r正转辅助继电器m101得电，其动合触点闭合or m102并联#m102正转辅助继电器m102得电，#m102闭合，反接制动延时控制out y2输出，使输出继电器y2得电，使制动接触器km3得电，短接电阻r11out t5接入延时输出，起动定时器t5 k10t5延时10s12ld t5电流表控制t5定时时间到，t5动作，其动合触

49、点闭合out y5输出，是输出继电器y5得电，通过ka，将电流表接入13ld m103正转反接制动延时控制停机控制辅助继电器m103得电，其动合触点#m103闭合ani m101串联m101，正转辅助继电器m101失电，其动断触点m101闭合and x11串联#x11，电动机正转运行，正转速度继电器x11得电，其动合触点#x11闭合ani y0串联y0，输出继电器y0失电，其动断触点y0闭合out t3 k0.5输出，起动定时器t3t3定时0.5s14ld m103反转反接制动延时控制停机控制辅助继电器m103得电，其动合触点#m103闭合ani m102串联m102。反转辅助继电器m102失

50、电，其动断触点m102闭合and x12串联#x12，电动机反转运行，反转速度继电器x12得电，其动合触点#x12闭合out t4 k0.5输出，起动定时器t4t4定时0.5s15mcr m110主控结束主控结束，母线返回原处16ld x5m2控制按下m2起动按钮sb6，输入继电器x5得电，其动合触点#x5闭合or y3并联#y3，控制km4的输出继电器y3得电,其动合触点#y3闭合，自锁ani x4串联x4，m2的停止按钮sb5未按下，x4未得电，其动断触点x4闭合ani x7串联x7，m2的热继电器fr2未动作，x7未得电，其动断触点x7闭合段指 令功 能说 明16out y3m2控制输出

51、，输出继电器y3得电，使km4得电，电动机m2起动17ld x10m3控制压下行程开关sq，输入继电器x10得电，其动合触点#x10闭合out y4输出，输出继电器y4得电，使km5得电，电动机m3起动18end程序结束第4章 系统调试在调试前我们需要对线路进行检查，按照接线图检查电源线和接地线是否可靠，主线路和控制线路连接是否正确，绝缘是否良好，各开关是否处于“0”位，插头和各插接件是否全部插紧；检查工作台等部件的位置是否合适，防止通电时发生失误。在检查完各部分正确无误后，便可接上设备的工作电源，开始通电调试了。4.1 硬件检查合上实验台上供电的电源开关，用万用表测量系统总电源开关进线端的电压，看一看电压是否正常，有无断线或三相电压特别不平衡的现象。如果一切正常，便可合上总电源开关sb1，并用万用表测量电源能供到的各支路终端的电压是否正常，有无断相。用万用表测量各硬件的界限情况，看是否有短接，断线和虚连的情况，并与电路控制原理图一一对照，看是否有无接错的地方。各部分都正确无误的情况下进行元硬件联调。4.2 系统综合调试将编写好的plc程序进行编译，下载至plc，由于控制系统运行电