T68型卧式镗床的PLC的电器控制改造设计

1、1 .毕业设计书一、设计主题T68型卧式钻床PLC的电气控制改造设计二、设计的目的1 )掌握t68型卧式镗床的电气控制功能。2 )掌握用PLC改造电气设备的方法的选择。3 )掌握电气控制设备的选定和计算方法。三、设计要求根据相关教材选择适当的PLC改造电气控制1 )能完成钻床的电气控制电路的设计调整任务，完成电气控制操作。2 )能完成钻床的PLC电气设备控制改造设计任务，完成PLC控制操作。注意：1.以往的动作步骤和功能不变。2 .各种连锁关系不变。3 .追加了工作状态的指示。3 )可以在现场进行构成监视。四、完成的任务1 )完成电气部件的选择、电气控制电路的设计、位置分布图和安装布线图的设计

2、和绘制。2 )选择PLC模型，分配I/O端口，设计I/O电路，选择元件，制作梯形、短语表(提供的是S7-200 226型号PLC )3 )完成了配置软件的选择、应用、系统设计、程序编制、通信调试。4 )毕业设计书(10000以上)。1 .设计主题。2 .控制原理说明设计3 .主要器件的选择依据和计算4 .主要参考资料五、提出参考文献工厂电气控制技术机械工业出版社的编辑长方形承远工业电气控制设备机械工业出版社主编许廖机床电气控制技术机械工业出版社主编王炳实(西门子)可编程控制器的应用技术廖常初(西门子)可编程控制器的原理和编程廖常初构成技术的应用(生态王)2.PLC的概要2.1 PLC的概要和定

3、义可编程控制器出现前，继电器的接触器控制在产业控制领域占主导地位，传统的学习表明，继电器按接触器控制系统用固定配线的硬件实现控制逻辑，生产任务和过程变化时必须重新设计，硬件另外，大型控制系统用继电器接触器控制，使用的继电器数量多，控制系统的体积大，消耗电力多，继电器接点机械接点的动作频率低，频繁动作的情况下寿命短，导致系统故障，系统的可靠性差。 为了解决这个问题，1968年，美国最大的汽车制造商通用公司(GM公司)应对汽车型号的更新，在激烈竞争的汽车工业中占优势，因此提出了一种新型控制装置代替继电器接触器控制装置， 具体构想了未来新型控制装置，将计算机的完整功能和灵活性、通用性等优点和继电器接

4、触器控制的简单、操作方便、价格便宜等优点融入新的控制装置中，新的控制装置编程简单，不熟悉计算机的人也能马上掌握其使用技术(1)编程简单，可以在现场修改程序(2)硬件维护容易，采用插件结构(3)可靠性比继电器接触器控制装置高(4)体积比继电器控制装置小(5)可以将数据直接发送到计算机上(6)用户程序的内存容量至少可以扩展到4KB(7)输入为交流115V(8)输出为交流115V，可直接驱动电磁阀交流接触器(9)通用性高，容易扩展(10 )能在成本上与继电器接触器控制系统竞争。美国数字机器公司(DEC )根据PS公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一个可编程控制器，并在PS公司的汽车装配线

5、上试用成功了。 此后，日本、德国等相继导入了这一新技术，可编程控制器迅速发展。在20世纪的实际的70年代初期、中期，可编程控制器导入了计算机的优点，但实际上只能实现顺序控制，仅存在逻辑运算、定时、计数等控制功能，所以当时，可编程控制器是PLC (programmablelgicalcontro随着微处理技术的发展，从1970年代末到80年代初，可编程控制器的处理速度大幅度提高，追加了很多特殊功能，因此可编程控制器不仅可以控制逻辑，还可以控制模拟量。 因此，自NEMA (nationalidercommenticationalinformationalinformationalinformati

6、onalicationali 80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅速发展PLC发展初期，不同的制造商对PLC有不同的定义，为了规范这种新型产业控制装置的生产和发展，国际电工委员会(IEC )于1985年1月制定了PLC标准，定义如下可编程控制器是数字运算操作的电子系统，专为在工业环境中的应用而设计，使用可编程控制器的存储器执行逻辑运算，存储顺序控制、定时、计数和运算等操作指令，以数字、模拟形式输出和输入，控制各种机械和生产过程2.2 PLC的特点PLC综合了继电器接触器控制的优点和计算机的灵活性、方便性，是设计制造和发展的，它具有PLC无法与其他控制器相比的许多特点。1 .可靠性

7、高，抗干扰性高从PLC的定义可以看出，PLC是为在工业环境中的应用而设计的，因此在设计PLC时，从硬件和软件两方面采取了抗干扰措施，提高了可靠性。(1)硬件对策屏蔽：用导电、磁导率好的材料屏蔽PLC电源变压器内部的CPU编程盒等主要部件，防止来自外部的电磁干扰。滤波器： PLC的输入输出线路为了去除或抑制高频干扰，采用了各种形式的滤波器。隔离：在PLC内部微处理器和输入输出电路之间采用光电隔离措施，有效隔离输入输出之间的电连接，减少了故障和误动作。采用模块结构：该结构有助于在故障时在短时间内修复。 因为一旦发现某个模块故障，就可以马上更换，使系统恢复正常。软件对策：故障检测：设计为故障检测软件

8、定期检测环境。 例如停电、欠电压、强噪声信号等马上处理。信息保护和恢复：信息保护和恢复软件在偶然发生PLC故障条件时，保护PLC内部的信息不破坏，故障条件消失后，恢复原来的信息，使其正常工作。设定了保护时钟WDT:PLC程序的循环执行时间超过wdt规定的时间时，预告进入死循环，立即发出警报。进行程序的检查和检查，如果程序有错误，马上发出警报，停止执行。由于采取了以上的抗干扰对策，一般的PLC的平均故障时间达到数万小时以上。2 .通用性高，使用方便PLC产品是系列化和模块化的，PLC开发厂家为用户提供了丰富的零件，用户在设计控制系统时不需要自己设计或制作硬件装置，只需按照控制要求进行模块的配置，

9、用户的工作就是控制对象的控制3、采用模块结构，使系统混合灵活方便PLC的各部件采用模块设计，各模块之间可以用机架和电缆连接，系统的功能和规模可以根据用户的实际要求自己组合，使系统的性能价格更合理。4 .编程语言简单、容易学习、容易掌握PLC是继电器接触器控制系统发展起来的新的工业自动化控制装置，主要使用对象是广泛的电气技术人员，PLC的制造商为了便于工程技术人员学习和掌握PLC的编程，采用了与继电器接触器控制原理相似的梯形语言。 容易学。5 .系统设计周期很短系统硬件的设计任务只是根据对象的控制要求配置适当的模块，不设计具体的接口电路，大幅度地缩短了设计整体花费的时间，加快了工程整体的进度。6

10、 .耐生产技术改造PLC和核心部件是微处理器，基本上是工业控制计算机，其控制功能是通过编程实现的，生产过程变化时无需改变PLC硬件设备，只要改变PLC的程序，就特别适合现代化的小批量、多品种的生产。7 .设置简单，调整容易，维护工作量少PLC控制系统的设置、布线作业远少于继电器接触器系统，现场的各种设备与支持PLC的I/O侧连接即可。 PLC软件的设计和调试多在实验室进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可观察PLC上对应的发光二极管，并连接模拟实验板进行调试后，将PLC控制系统设置在现场开启时间方便，PLC自身可靠性高，具有完美的自我诊断能力，所以在发生故障时可以根据报警迅速确定原因，

11、如果是PLC本身，可以通过更换模块的方法消除故障，提高了维护工作的效率，保证了生产的正常进行。2.3 PLC的应用和发展前景1.PLC的应用PLC是以微处理器为核心，集成计算机技术、自动化技术和通信技术发展的通用工业自动控制装置，具有可靠性高、小型、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等系列优点。 广泛应用于冶金、能源、化工、交通、电力等领域，已成为现代工业控制的三大支柱之一(PLC、机器人和CAD/CAM )。 根据PLC的特点，其应用形式可以归纳为以下类型。开关量逻辑控制PLC具有强大的逻辑运算能力，可以实现各种简单的逻辑控制。 这是PLC最基本广泛的应用领域，取代了传统继电器接触器的

12、控制。模拟控制PLC准备了A/D和D/A转换模拟，其中A/D模块对现场的温度、压力、流量、速度等模拟进行A/D转换，转换成数字量，由PLC的微处理器处理(由微处理器处理的是数字过程控制现代大中型PLC通常可以部署PLC控制模块来实现闭环过程控制，从而在控制过程中出现变量偏差的情况下，PLC可以根据PID算法来计算准确输出来控制生产过程，并使变量保持在整定值定时和计数控制PLC具有非常强大的计时和计数功能，可以向用户提供数十到百个、数千个计时器和计数器，该计时的时间和计数值可以在用户编写用户程序时小心地设定，操作者在工业现场进行编程如果用户需要对高频率信号进行计数，可以选择高计数模块。顺序控制工

13、业控制中，可以通过PLC步进指令编程和移位寄存器编程实现顺控。数据处理现代的PLC不仅能进行算术运算、数据传输、排序、查找表等，还能进行数据比较、数据转换、数据通信、数据显示和打印等，具有较强的数据处理能力。通信和网络现代的PLC一般具有通信功能，可以控制跳闸I/O，实现PLC和PLC、PLC和计算机之间的通信，用PLC简单地进行分布和控制。2.PLC的发展前景为了满足市场的各个方面的需要，各制造商都在不断改进PS，推出功能更强，结构更完善的新产品。 这些新产品总体上向两个方面发展：一是向超小型、专用化和低价格方向发展，一是向大型、高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展，适应现代化的大型工厂

14、、企业自动化的需要。2.4 PLC的分类1 .按结构分类一体型将CPU、输入输出单元、电源、通信等部件集成在一个壳体上的PLC称为一体化PLC，一体化PLC一般是小型或微型PLC。模块式模块PLC将CPU的输入单元/输出单元、电源、通信等分别进行模块化，应用程序根据需要进行模块组装。 大小、中型PLC一般为模块结构。一体模块混合式将CPU、输入输出单元、电源模块、通信模块集成在一个壳体内，使用中的输入输出模块不足时，进行模块扩展。2 .按输入输出点数小型被称为电阻PLC，输入输出点数不到128点(输入输出点数是输入开关和输出继电器的个数)中型PS和分数为128512分。大型PLC的点数在512

15、点以上。3.PLC控制系统设计概要3.1 PLC控制系统设计的基本原则所有电气控制都是为了实现被控制对象(发生设备和生产过程)的工艺要求，提高生产效率和产品质量。 因此，设计PLC控制系统时，请遵循以下基本原则。必须最大限度地满足被控制对象的控制要求，在设计前对现场进行深入调查研究，检索资料，与机械部分的设计者和实际作业者密切合作，共同制定电气控制方案，共同解决设计中发生的各种问题。在满足控制要求的基础上，努力使控制系统简单、经济、实用、维护方便。保证控制系统的安全、可靠性。考虑到生产发展和工艺改建，在选择PLC容量时应该留有馀地。1 .硬件设计PLC系统一般由PLC、输入输出设备、控制柜等设备构成，设计时需要考虑以下原则可靠性、可靠性是控制的生命，系统不可靠但功