C650普通车床电气控制系统设计说明-书.pdf

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1、-精选文档-目目录录第第1 1章章引言引言11.1可编程控制器的简单介绍 11.2西门子 S7-200 的简单介绍 41.3C650 卧式车床简述 5第第2 2章章继电接触器控制系统设计继电接触器控制系统设计72.1C650 卧式车床的控制要求 72.2 电气控制线路分析 72.3 C650 卧式车床电气控制线路的特点 9第第3 3章章C65OC65O 普通车床的普通车床的 PLCPLC 设计过程设计过程103.1 控制要求 103.2 方案说明 103.3 确定 I/O 信号数量，选择 PLC 的类型 103.4 C650 普通车床 PLC 控制系统 I/O 地址分配表 113.5 控制电路

2、设计 113.6 PLC 控制程序设计 133.7 C650 普通车床控制系统 PLC 控制程序语句表 153.8 系统调试 18结论结论19可编辑-精选文档-设计总结设计总结20谢辞谢辞21参考文献参考文献22可编辑-精选文档-第第1 1章章 引引 言言本设计主要针对 C650 普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及 PLC 硬件配置电路。1.11.1 可编程控制器的简单介绍可编程控制器的简单介绍1.1.1 PLC1.1.1 PLC 的工作原理的工作原理PLC 英文全称 Programmable Logic Controller,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种

3、数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。PLC 采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当 PLC 运行时，CPU 根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC 扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分

4、为自诊断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。1.1.21.1.2 可编程序控制器的组成可编程序控制器的组成可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成:中央处理器（Central Processor Unit 简称 CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对

5、某一特定目的使用的特殊变量。输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”可编辑-精选文档-和“视觉”。输入信号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和交流设备。编程器（Programmer）：在正常情况下，编程器用于系统初始状态的配置，控制逻辑程序编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于控制程序的调试和控制系统故障时作为

6、检查故障的有效工具。1.1.31.1.3 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点现代工业生产是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。可编程序控制器一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。它的主要特点如下：（1）抗干扰能力强，可靠性高微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可以使一般通用微机不能正常工作。而 PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取生产厂家长期积累的工业控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I0 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精确考虑；在硬件上采用隔

7、离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；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具有较高的抗干扰能力。PLC 的平均无故障时间通常在几万小时以上，这是一般微机不能比拟的。继电器接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。而PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。（2）控制系统结构简单，通用性强PLC 及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。在 PLC 构成的控制系统中，只需在

8、 PLC 的端子上接入相应的输入输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理器件和大量而又繁杂的硬接线线路。当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC 装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。PLC 的输入输出可直接与交流 220 V，直流 24V等强电相连，并有较强的带负载能力。（3）编程方便，易于使用PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯。PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电

9、工和工艺知识的人员都可在短时间学会。可编辑-精选文档-（4）功能完善PLC 的输入输出系统功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量的输入输出。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现定时、计数、锁存、比较、跳转和强制I/O 等诸多功能，不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转换以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印及报表生成功能。此外，它还可以和其他微机系统、控制设备共同组成分布式或分散式控制系统，还能实现成组数据传送、矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算及快速中断等功能。因此 PLC 具有极强的适应性，能够很好地满足各种类型控制的需要。1.1.41.1.4 可

10、编程控制器可编程控制器 PLCPLC 的应用的应用目前，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、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。（1）开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和

11、数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

12、PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。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。（5）数据处理可编辑-精选文档-现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系

13、统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6）通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。1.21.2 西门子西门子 S7-200S7-200 的简单介绍的简单介绍本设计以西门子公司的 S7-200 系统小型 PLC 为主要讲述的。S7-200 以其极高的性能价格比，在国内占有很大的市场份额。S7-200 适用于各种各业的检测、监测及控制的自动化，无论独立运行或连成网络，都能实现复杂

14、的控制功能。1.2.1 CPU22X1.2.1 CPU22X 型的选择型的选择S7-200 系列 PLC 可提供 4 个不同的基本型号的 8 种 CPU 供使用。（1）CPU 221本机集成 6 输入/4 输出共 10 个数字量 I/O 点。无 I/O 扩展能力。6K 字节程序和数据存储空间。4 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出。1个 RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。（2）CPU 222本机集成 8 输入/6 输出共 14 个数字量 I/O 点。可连接 2 个扩展模块。

15、6K 字节程序和数据存储空间。4 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出。1 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。（3）CPU 224本机集成 14 输入/10 输出共 24 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。1 个RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协

16、议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。（4）CPU 224XP本机集成 14 输入/10 输出共 24 个数字量 I/O 点，2 输入/1 输出共 3 个模拟量 I/O可编辑-精选文档-点，可连接 7 个扩展模块，最大扩展值至 168 路数字量 I/O 点或 38 路模拟量 I/O 点。20K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的高速计数器（100KHz），2 个 100KHz 的高速脉冲输出，2 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控

17、特性，自整定PID 功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O 和强大控制能力的新型 CPU。（5）CPU 226本机集成 24 输入/16 输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K 字节程序和数据存储空间。6个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。2个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入

18、/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。1.2.21.2.2 元件的介绍元件的介绍（1）基本位操作指令CPU 运行扫描到触点符号时，到触点位地址指定的存储器位访问，该位数据状态为1 时，触点为动态，即“合触点闭合，动合触点断开”；数据状态为0 时，触点为常态，即“动合触断开，动断触点闭合”。当逻辑运算结果为 1 时，能量流可以到达线圈，使线圈通电，CPU 将线圈位地址指定的存储器位置 1；当逻辑运算结果为 0 时，线圈不通电，存储器位置置 0。（2）边沿触发指令边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作

19、脉冲整形。边沿触令分为正跳变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类。正跳变触发指输入脉冲的上升沿使触点闭合（ON）一个扫描周期。负跳变触发指输入脉冲的下降沿使触点闭合（ON）一个扫描周期。（3）通电延时定时器指令使能端（IN）输入有效时，定时器开始计时，当前值从 0 开始递增，大于或等于预置值（PT）时，定时器输出状态位置1（输出触点有效），当前值的最大值为32767。使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置 0）。（4）增计数器指令增计数器指令在 CU 端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增 1 计数。当前值大于或等于预置值（PV）时，计数器状态位置 1。当前值累加的最大值

20、为 32767。复位输可编辑-精选文档-入（R）有效时，计数器状态复位（置 0），当前计数值清零。1.3 C6501.3 C650 卧式车床简述卧式车床简述卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削加工机床，主要用来加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔和攻螺纹等切削加工。卧式车床通常由一台电动机拖动，经由机械传动链，实现切削主运动和刀具进给运动的输出，其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液压泵等通常采用单独的电动机驱动。不同型号的卧式车床，其主电动机的工作要求不同，因而其具有不同的控制线路。C650 卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为

21、 1020mm，最大工件长度为 3000mm。C650 卧式车床主要由床身、主轴、刀架、溜板箱和尾架等部分组成。该机床有两种主要运动;一种是安装在床身主轴箱中主轴转动，称为主运动；另一种是溜板箱中的溜板带动刀架的直线运动，称为进给运动。刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给运动，主轴的转动与溜板箱的移动均由主电动机驱动。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需要停车时不易立即停止转动，因此必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动的方法。为了加攻螺纹等工件，主轴需要正、反转，主轴的转速应随工件的材料、尺寸、工艺要求及刀具的种类不同而变化，所以要求在相当宽的

22、范围内可进行速度调节。在加工过程中，还需提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助的工作时间，而要求带动刀架移动的溜板能够快速移动。可编辑-精选文档-第第 2 2 章章继电接触器控制系统设计继电接触器控制系统设计2.1 C6502.1 C650 卧式车床的控制要求卧式车床的控制要求（1）主要控制电器为三台电机：主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。三台电动机都要有短路保护措施。（2）主电机 M1 完成主轴运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用降压启动的方式启动，可以正反两个方向旋转，并进行正反两个方向的反接制动。为加工调整方便，还应具备点动功能。（3）电动机M2 拖动冷却泵，在加工时提供冷却

23、液，采用直接启动停止方式，并且为连续工作方式。（4）主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。（5）主电动机和冷却泵电动机采用热继电器进行过载保护。（6）机床要有照明设施。2.22.2 电气控制线路分析电气控制线路分析图 2.1C650 卧式车床的继电接触器控制线路图2.2.12.2.1 主电路分析主电路分析可编辑-精选文档-刀开关将 380V 的三相电源引入。电动机 M1 的电路接线分为五部分：第一部分有 KM8、KM5 的两组主触点控制的正、反转。第二部分 KM4 主触点实现的反接制动，为防止反接时电路电流过大在其后串入一组电阻 R*3。第三部分由 KM1、KM2、K

24、M3 三组主触点实现的星形三角形降压启动。第四部分电流表 PG 经电流互感器 BE 接在主电动机 M1 的主回路上，以监视电动机绕组变化时的电流变化。为防止启动时的电流对电流表冲击，采用时间继电器的延时动断触头在启动时将其短接。第五部分速度继电器 KS 的速度检测部分与电动机的主轴同轴相联，在停车制动过程中，当主电动机转速低于 KS 的动作值时，其常开触点可将控制电路的中的反接制动的相应电路切断，完成制动停车。冷却泵电动机 M2 由接触器 KM7 控制其主电路的接通与断开，快速移动电动机M3 由接触器 KM7 控制。为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了熔断器的短路保护和热继电器的过载保护环

25、节。2.2.22.2.2 控制电路的分析控制电路的分析（1）主电动机 M1 降压启动当按下启动按钮 SB2 时，接触器 KM1 得电自锁，接触器 KM3、时间继电器 KT 得电，KM3 常开触点闭合、常闭触点断开，此时电动机星形接入，延时继电器 KT 的常闭触点 KT 将电流表短接。延时继电器 KT 延时到设定值，常闭触点 KT 断开使 KM3 失电，KM3 各触点恢复初始状态，常开触点 KT 闭合使KM2 得电自锁，此时电动机 M1 三角形接入，电流表 PG 接通显示主电路电流变化。（2）主电动机M1 点动按下转换开关 SA2，按启动按钮SB2，继电器KM1 不能自锁，即可实现点动。（3）主

26、电动机 M1 正、反转按下按钮 SB3，继电器 KM5 得电并自锁，主电路中KM5 常开触点闭合，两条主线调换，此时按下 SB1 就可实现主电动机 M1 反转。按可编辑-精选文档-下按钮 SB7，继电器 KM8 得电并自锁，主电路中 KM8 常开触点断开，两条主线调换，此时按下 SB1 就可实现主电动机 M1 正转。（4）主电动机 M1 反接制动按下按钮 SB1，接触器 KM1、KM2 失电，接触器KM4 得电，常开触点 KM4 闭合使主电动机 M1 定子串电阻反接实现快速制动，当转速低于设定值 n 时，速度继电器常开触点恢复原状态断开，避免因停车引起反转。（5）刀架的快速移动和冷却泵电动机的

27、控制按下按钮 SB4 接通接触器 KM6，常开触点 KM6 闭合，电动机 M3 得电实现刀架快速移动，松开按钮 SB4 结束快速移动。按下启动按钮 SB6 接触器 KM7 得电自锁，常开触点 KM7 闭合，冷却泵工作，按下停止按钮 SB5，接触器 KM7 失电，冷却泵停止工作。（6）照明灯控制转换开关 SA1 控制照明灯 HL,且 HL 为 36V 的安全照明电压。2.3 C6502.3 C650 卧式车床电气控制线路的特点卧式车床电气控制线路的特点（1）主轴与进给电动机 M1 有正、反转控制、点动控制和反接快速制动的控制功能，并设有监视电动机绕组工作电流变化的电流表和电流互感器。（2）主电动

28、机 M1 采用了星形三角形降压启动的方法。能够进行刀架的快速移动。可编辑-精选文档-第第 3 3 章章 C65OC65O 普通车床的普通车床的 PLCPLC 设计过程设计过程PLC 应用系统软件设计的主要内容就是编写 PLC 用户程序。设计步骤包括分析控3.13.1 控制要求控制要求(1）主要控制电器为三台电机：主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。三台电动机都要有短路保护措施。（2）主电机 M1 完成主轴运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用降压启动的方式启动，可以正反两个方向旋转，并进行正反两个方向的反接制动。为加工调整方便，还应具备点动功能。（3）电动机M2 拖动冷却泵，在加工时提供冷却液

29、，采用直接启动停止方式，并且为连续工作方式。（4）主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。（5）主电动机和冷却泵电动机采用热继电器进行过载保护。（6）机床要有照明设施。制要求，确定控制方案、PLC 外部接线图、I/O 地址分配表、程序设计、系统调试等。3.23.2 方案说明方案说明（1）主电动机 M1 采用星形三角形降压启动，利用接触器和时间继电器完成，正反转选择、点动选择以及反接制动均采用接触器完成。冷却泵以及快速移动电动机的启动与停止均采用接触器完成。（2）三个电动机主电路均为避免过载和短路而安装的有热继电器和熔断器。（3）为避免超行程引起事故，机床上安装保护装置行

30、程开关。（4）根据输入输出点数选择 PLC 类型。（5）PLC 采用继电器输出型。（6）PLC 自身配有 24V 直流电源，外接负载时考虑其供电容量。3.33.3 确定确定 I/OI/O 信号数量，选择信号数量，选择 PLCPLC 的类型的类型对于开关量控制系统的应用系统，当对控制要求不高时，可选用小型 PLC（如西门子公司 S7-200 系列 PLC 或 OMON 公司系列 CPM1A/CPM2A 型 PLC）就能满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如对工业生产中常遇到可编辑-精选文档-的温度、压力、流量、液位等连续量的控

31、制，应选用带有 A/D 转换的模拟量输入模块和带有 D/A 转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，并且选择运算功能较强的中小型 PLC，如西门子公司的 S7-300 系列 PLC 或 OMRON 公司的COM/CQM1H 型 PLC。对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID 调节、通信联信网 4 等，可选用中大型 PLC（如西门子公司的 S7-400 系列 PLC 或 OMRON公司的 C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1 等 PLC）。当系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择 PLC，一组成一个分布式的控制系统。根据

32、系统分析得输入点有12 个，分别为I0.0-I1.3;输出点有8 个，分别为Q0.0-Q0.7。I/O 点共 18 个，故选择 S7200 系列（CPU-224）PLC。3.4 C6503.4 C650 普通车床普通车床 PLCPLC 控制系统控制系统 I/OI/O 地址分配表地址分配表控制信号输入信号信号名称电动机 M1 停止信号电动机 M1 启动信号电动机 M1 点动选择信号电动机 M1 点动取消信号停止信号停止信号电动机 M1 反转选择信号快速移动信号冷却泵开启信号冷却泵关闭信号电动机 M1 反转选择信号电动机 M1 正反转选择取消信号元件名称常开按钮常开按钮常开按钮常开按钮行程开关行程

33、开关常开按钮常开按钮常开按钮常开按钮常开按钮常开按钮可编辑元件符号SB1SB2SB7SB8SQ1SQ2SB3SB4SB6SB5SB9SB10地址编码I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3-精选文档-输出信号电动机 M1 星形驱动信号电动机 M1 三角形驱动信号电动机 M1 星形驱动信号电动机 M1 反接制动信号电动机 M1 正转驱动信号电动机 M1 反转驱动信号快速移动信号冷却泵驱动信号接触器接触器接触器接触器接触器接触器接触器接触器KM1KM2KM3KM4KM8KM5KM6KM7Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.7Q0.4Q0.5

34、Q0.6表 31C650 普通车床 PLC 控制系统 I/O 地址分配表3.53.5 控制电路设计控制电路设计C650 普通车床 PLC 控制系统电路原理图如图 32 所示。可编辑-精选文档-图 32 C650 普通车床 PLC 控制系统电路原理图可编辑-精选文档-3.6 PLC3.6 PLC 控制程序设计控制程序设计在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻

35、辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图由触点、线圈和应用指令等组成。触点代表逻辑输入条件。CPU 运行扫描到触点符号时，便转到触点位指定的存储器位访问（即 CPU 对存储器的读操作）。在用户程序中常开触点和常闭触点可以使用无数多次。线圈通常代表逻辑输出结果和输出标志位，当线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为“1”时，“能流”可以到达线圈，使得线圈得电动作，则

36、CPU 将线圈的位地址指定的存储器的位置为“1”，逻辑运算结果为“0”时，线圈断电，存储器的位置为“0”。（1）梯形图STEP7-Micro/WIN32 软件是西门子 S7-200PLC 的开发工具，主要用于开发程序，也可用于实时监控用户程序的执行状态。用 STEP7-Micro/WIN32 软件编制的该控制系统的程序梯形图如下图：可编辑-精选文档-可编辑-精选文档-图 3-3C650 普通车床控制系统 PLC 控制程序梯形图3.7 C6503.7 C650 普通车床控制系统普通车床控制系统 PLCPLC 控制程序语句表控制程序语句表指令表编程语言类似于计算机中的助记符汇编语言，它是可编程控制

37、器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。语句表通常和梯形图配合使用，互为补充，将该控制系统的梯形图转化为语句表Network 1/主电动机 M1 反转选择LDI0.6OQ0.4ANI1.3ANQ0.7=Q0.4Network 2/主电动机 M1 正转选择LDI1.2OQ0.7ANI1.3ANQ0.4=Q0.7Network 3/Network Title/Network Comment 主电动机 M1 的启动与停止LDNM0.0AQ0.0OI0.1ANI0.0可编辑-精选文档-AI0.4AI0.5LPSANQ0.3=Q0.0LRDLDT

38、37OQ0.1ALDANQ0.2=Q0.1LPPANQ0.1LPSANT37=Q0.2LPPTONT37,20Network 4/选择主电动机 M1 点动LDI0.2OM0.0ANI0.3=M0.0Network 5/电动机 M1 的反接制动LDI0.0OQ0.3ANQ0.0AI0.4AI0.5=Q0.3Network 6/电动机 M1 的正反转选择可编辑-精选文档-LDI0.6OQ0.4ANI0.0AI0.4AI0.5=Q0.4Network 7/快速移动选择LDI0.7AI0.4AI0.5=Q0.5Network 8/冷却泵开启选择LDI1.0OQ0.6AI0.4AI0.5ANI1.1=Q

39、0.6可编辑-精选文档-3.83.8 系统调试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。（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，有无断相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

40、接线情况，看是否有短接，断接和虚连的情况，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软硬件联调。（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压是在 220V，为了保证安全只好先在实验台上分步模拟，观察各步的动作都正确无误后，按照PLC控制系统接线图在实验台上整体模拟，输出部分（接触器，电动机，快速移动刀架）用实验台上的指示灯代替,观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与工艺过程对照。在对照前由于忘记对 PLC 进行复位，虽然程序正确当没达到控制效果，所以在调试前应先进行复位操作。在实验台上整体模拟无误后，将

41、检查完毕的硬件连接电路（各电动机连接的电路）与 PLC 连接在一起，分别观察各电动机的工作状态，分步运行无误后，将所有的电动机按照 PLC 接线图连接在一起，分别观察各个电动机的运行状态，并与工艺过程比较，没有发现什么问题。此控制程序设计能够满足控制系统的要求。可编辑-精选文档-结论结论本设计先后采用了继电接触器控制和 PLC 控制两种方案，均能够完成 C650 普通车床的启动、正反转、点动、制动、冷却泵的开启、快速移动以及照明装置等功能，并添加了超行程停车保护功能。结构简单功能齐全，符合实际需要。可编辑-精选文档-设计总结设计总结通过此次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了机电传动与控制这门

42、课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，可以通过平时学的知识自己设计很多有意思的电子产品，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的发展起到至关重要的作用。这次做课程设计也使我受益匪浅，这次设计历时两周，是我们要真正用心去做的，是我们自己学习的过程和研究的过程，在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识。这次的课程设计很有意义。感谢我们院上的领导为我们精心安排了这次课程设计，让我们在短时间内掌握了很多知识，以及知识以外的许多东西，比如吃苦耐劳的精神、专研问题的

43、韧劲等等，在此特别感谢我们机电传动与控制老师王宗才每天来到教室为我们传授丰富的知识和经验，感谢王谢老师的悉心教导才有了我们的设计取得突破性进展。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在 PLC 的基本原理、PLC 的应用以及相应的编程软件有了全面的认识和学习，同时对以前所学的 CAD 等软件也得到了巩固和复习，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。可编辑-精选文档-谢辞谢辞这次课程设计是在王宗才老师的指导下完成的，因此，在这里向我们尊敬的王老师表示感谢。感谢老师为我们精心安排了这次课程设计，让我们在这次课程设计中学到了很多知识，如果不是这次课

44、程设计我也不能如此深刻的了解 PLC 并对其进行应用。在此特别感谢我们 PLC 课程的王宗才老师每天来到教室为我们传授丰富的知识和经验，感谢王老师的悉心教导才有了我们的设计取得突破性进展。再次向老师表示感谢！可编辑-精选文档-参考文献参考文献【1】王宗才.机电传动与控制.北京：电子工业出版社，2011.【2】余庆广.可编程控制器原理与系统设计.北京：清华大学出版社，2004.【3】高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.【4】廖常初.PLC编程及应用.北京：机械出版社，2002.【5】郁汉琪.机床电器机可编程控制器实验课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2001.【6】弭洪涛.可编程控制器（PLC）原理及应用.北京：中国水利水电出版社，1999.【7】胡学林.电气控制机 PLC.北京：冶金工业出版社，1997.【8】陈在平、赵相宾.可编程控制器技术及应用系统设计.北京:机械工业出版社，2002.【9】陈中华.可编程控制器与工业自动化系统.北京：机械工业出版社，2006.可编辑