YM3150E滾齒機(jī)PLC改造

1、專業(yè)綜合設(shè)計與實踐報告書專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 目錄第一章YM3150E滾齒機(jī)簡介11.1整體功能介紹11.2控制要求11.3 課題現(xiàn)狀分析1第二章YM3150E滾齒機(jī)的運動分析4第三章YM3150E滾齒機(jī)的電路分析5第四章YM3150E滾齒機(jī)的PLC選型84.1 PLC的基本概念84.2三菱PLC的主要特點84.3 PLC的選型9第五章YM3150電氣控制線路的PLC改造115.1輸入輸出的設(shè)計115.2 YM3150E滾齒機(jī)的電氣改造圖125.2YM3150E滾齒機(jī)的PLC改造梯形圖14第六章 仿真與調(diào)試15第六章 總結(jié)18參考文獻(xiàn)19第一章YM3150E滾齒機(jī)簡介1.1整體功能介

2、紹重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YM3150E型精密滾齒機(jī)采用了傳統(tǒng)的接觸器繼電器控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)是使用按鈕、開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器、接觸器等組成的控制系統(tǒng)。它通過電氣觸點的閉合和分?jǐn)鄟砜刂齐娐返慕油ㄅc斷開，實現(xiàn)對電動機(jī)拖動系統(tǒng)的起動、停止、調(diào)速、自動循環(huán)與保護(hù)等自動控制。它具備控制器件結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、控制方式直觀、容易掌握、工作可靠易維護(hù)等優(yōu)點，但是體積較大、控制速度慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，比較麻煩和困難，在現(xiàn)在工廠的實際操作中，越來越不適應(yīng)現(xiàn)場控制。本文就針對新的方案解決YM3150E型精密滾齒機(jī)難控制的問題，使用PLC對它進(jìn)行改造。該機(jī)床由液壓泵電機(jī)、主電機(jī)、冷卻電機(jī)和快

3、速移動電機(jī)組成。液壓泵電機(jī)主要是提供液壓閥的壓力來潤滑機(jī)械等功能；冷卻電機(jī)提供機(jī)械的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使得機(jī)械的溫度不至于過高，控制在一定的范圍里；快速移動電機(jī)用于裝置的快速移動，提高非工作時段的效率，以提高整體的效率。1.2控制要求在這些電機(jī)中有一定的啟動順序，只有滿足一定的啟動要求后才能確保機(jī)械的安全使用，保證它的穩(wěn)定性，所以必須在液壓泵電機(jī)起動并使水銀繼電器觸點閉合以后主電機(jī)才能起動，在主電機(jī)起動以后冷卻電機(jī)才能起動當(dāng)液壓泵電機(jī)停止以后整個機(jī)床處于停止工作狀態(tài)。當(dāng)電箱門打開時電箱門壓動行程開關(guān)斷開，整個機(jī)床處于斷電狀態(tài)，以防止觸電。當(dāng)傳動箱門打開時傳動箱門壓動式行程開關(guān)處于斷開狀態(tài)，機(jī)床不能

4、起動，必須把門關(guān)上以后主電機(jī)才能起動。一旦機(jī)床起動以后主電機(jī)控制系統(tǒng)自鎖則可以打開傳動箱門觀察齒輪潤滑情況，并且軸向運動有超行程保護(hù)開關(guān)為軸向超行程保護(hù)開關(guān)，切向運動有超行程保護(hù)開關(guān)為切向超行程保護(hù)開關(guān)對機(jī)床進(jìn)行軸向和徑向運動的保護(hù)。1.3 課題現(xiàn)狀分析國內(nèi)外的基本研究情況是滾齒機(jī)從制造技術(shù)和核心技術(shù)來看，其發(fā)展歷程可分為兩大階段：20世紀(jì)80年代之前，以傳統(tǒng)的機(jī)械式滾齒機(jī)為主導(dǎo)。傳統(tǒng)的機(jī)械滾齒機(jī)以手動操作為主，以一臺主軸電機(jī)的運行利用齒輪掛箱實現(xiàn)各運動部件的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)速聯(lián)動，勞動量大且傳動鏈長難以保證加工精度；20世紀(jì)80年代數(shù)控滾齒機(jī)問世，數(shù)控滾齒機(jī)按其機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作特點及制造技術(shù)可分為

5、三代:第一代數(shù)控滾齒機(jī)為工件軸和滾刀軸的切削線速度，第二代滾齒機(jī)應(yīng)運而生。其工件軸和滾刀軸采用齒輪副傳動，速度有了很大提高。但該機(jī)床傳動鏈長，加工精度不易保證。同時，加工不同工件時需要進(jìn)行必要的掛輪操作，勞動強(qiáng)度大，效率低。1997年，美國格里森收購了發(fā)明世界上第一臺滾齒機(jī)的德國普發(fā)特公司，聯(lián)手研發(fā)了第三代數(shù)控滾齒機(jī)。第三代滾齒機(jī)的主要特點是在滾刀主軸和工件主軸上采用電動主軸的直接驅(qū)動技術(shù)，縮短了傳動鏈從而保證了高速度、大轉(zhuǎn)矩和高精度的滾齒加工。近十年間，格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機(jī)GENESISTM 130H，它比普通數(shù)控滾齒機(jī)的性能有了很大的提升（見表11），這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代

6、數(shù)控滾齒機(jī)。機(jī)床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，具有7個數(shù)控軸（X軸式徑向軸，Y軸式切向軸，Z軸式軸向軸，A是刀架旋轉(zhuǎn)軸，B是滾刀主軸，C是工件軸，Z2是尾架軸），其中4個是聯(lián)動軸（X、Z、B和C）；采用干切技術(shù)，高速鋼滾刀切削，轉(zhuǎn)速達(dá)955r/min，線速度達(dá)180m/min，完成單件全部過程僅需19s；精度高于DIN Class7；用于高精密加工時可達(dá)到DIN Class5甚至更高，真正達(dá)到高精度、高速度。 表1.1 GENESISTM130H數(shù)控滾齒機(jī)與普通數(shù)控滾齒機(jī)的切削情況比較 工件 切削參數(shù)項目GENESISTM130H普通數(shù)控滾齒機(jī)齒數(shù)34 刀具轉(zhuǎn)速955r/min300r/min模

7、數(shù)1.3589mm表面切削速度180m/min71r/min壓力角14.267°進(jìn)給速度2mm/r1.75mm/r螺旋角19.401°切削時間15s54.9s全齒深3.2mm裝夾時間4s12s外徑53.12mm每件總時間19s66.9s齒寬28.346mm件數(shù)/h189.5Pcs53.8Pcs 注:以上數(shù)據(jù)根據(jù)各機(jī)床能力選用的刀具等有所不同目前，國內(nèi)的齒輪加工企業(yè)卻面臨很大的窘境。我國機(jī)械加工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比總體水平較低，而且大部分中、小型企業(yè)的齒輪加工設(shè)備仍使用傳統(tǒng)的手動機(jī)械機(jī)床，而傳統(tǒng)的齒輪加工機(jī)床已越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。使用傳統(tǒng)的機(jī)械滾齒機(jī)加工齒輪，產(chǎn)品精度

8、得不到保證，并且加工勞動強(qiáng)度大、效率低，這樣導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本高，企業(yè)競爭力差。分析齒輪加工過程，導(dǎo)致產(chǎn)品精度誤差的來源很多，但其中大部分誤差是由機(jī)床自身的問題引起的。另外齒輪加工在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也占有重要位置，據(jù)統(tǒng)計：十五期間，中國齒輪行業(yè)總產(chǎn)值由250億元增長到500億元，平均增長速度接近20%，五年間上升了一倍，排名世界第四，銷售規(guī)模上億元企業(yè)超50家，行業(yè)集中度明顯提高。2006年中國齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值是590億。但是，傳統(tǒng)的機(jī)械滾出機(jī)床結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一臺主電機(jī)不僅要驅(qū)動展成分度傳動鏈，還要驅(qū)動差動和進(jìn)給傳動鏈，個傳動鏈中的每一個傳動元件本身的加工誤差都會影響被加工齒輪的加工精度，同時為加

9、工不同齒輪，還需要更換各種掛輪調(diào)整起來復(fù)雜費時，大大降低了勞動生存率。而現(xiàn)在我國大約有五萬臺已陳舊滾齒機(jī)，加工不出GB10095-88標(biāo)準(zhǔn)的7級齒輪。因此，改造機(jī)床、減少機(jī)床誤差是提高產(chǎn)品精度、增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力的有效途徑。分析齒輪加工過程，導(dǎo)致產(chǎn)品精度誤差的來源很多，但其中大部分誤差是由機(jī)床自身的問題引起的，因此，改造機(jī)床減少機(jī)床誤差是提高產(chǎn)品精度，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭能力的有效途徑。傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)加工誤差分析見下表1.2： 表1.2 普通機(jī)床各誤差源對加工精度的影響程度 機(jī)床誤差（%） 幾何誤差（%） 2030 熱誤差（%） 2535 機(jī)床總誤差（%） 4565加工過程誤差（%） 刀具誤差（%

10、） 1015 夾具誤差（%）610 工件熱誤差（%）35 操作誤差（%）610加工過程總誤差（%）2540檢測誤差（%） 安裝誤差（%） 25 不確定誤差（%） 810 檢測總誤差（%） 1015 由表1.2可以看出，齒輪加工的誤差來源較多，而機(jī)床誤差就達(dá)到誤差總額的45%65%。因此，更新設(shè)備，減少機(jī)床自身的誤差比對其他誤差的糾正更有意義和價值。第二章YM3150E滾齒機(jī)的運動分析在加工不同類型的齒輪時，其傳動鏈有不同的要求，歸納起來，滾齒機(jī)上主要包括的傳動鏈有： 1)直齒加工時，電動機(jī)帶動滾刀旋轉(zhuǎn)的運動鏈(外聯(lián)系傳動鏈)、滾刀旋轉(zhuǎn)與工作臺回轉(zhuǎn)之問的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈(內(nèi)聯(lián)系傳動鏈)、滾刀在刀架的

11、帶動下沿軸向的直線運動(外聯(lián)系傳動鏈)。 2)斜齒輪加工時，由于斜齒輪與直齒輪的不同之處是齒線為螺旋線，因此，斜齒輪滾切時，除了與滾直齒一樣，需要有滾刀旋轉(zhuǎn)與工件旋轉(zhuǎn)之間的展成運動、主運動、軸向進(jìn)給運動外，為了形成螺旋齒線，在滾刀作軸向進(jìn)給運動的同時，工件還應(yīng)作附加旋轉(zhuǎn)運動，而且這兩個運動之間必須保持確定的運動關(guān)系，即滾刀移動一個工件螺旋線導(dǎo)程時，工件應(yīng)該準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過一圈。 3)蝸輪加工時，用蝸輪滾刀滾切蝸輪，齒廓的形成方法與加工圓柱齒輪是相同的，但齒線是當(dāng)滾刀切至全齒深時，在展成齒廓的同時形成的。因此，主要運動包括滾切蝸輪的展成運動、主運動以及滾刀切人工件的切入進(jìn)給運動。對于YM3150E

12、滾齒機(jī)，其切入運動是徑向進(jìn)給法，即在加工齒輪時，還應(yīng)該由滾刀或工件沿工件徑向作切人進(jìn)給運動，使?jié)L刀從蝸輪齒頂逐漸切人至全齒深。第三章YM3150E滾齒機(jī)的電路分析YM3150E滾齒機(jī)的控制特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1)主電動機(jī)M2帶動刀具、刀架、工作臺運動，并能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。 2)液壓系統(tǒng)提供工作臺徑向進(jìn)給的動力。 3)切削液由冷卻泵電動機(jī)M3提供。 4)刀架的軸向快速運動由電動機(jī)M4提供，而加工齒輪時的軸向進(jìn)給是由主電動機(jī)帶動。5)能夠監(jiān)控液壓潤滑油的多少，當(dāng)潤滑油過少時要提示。電氣元件名稱及用途電氣元件名稱及用途M1液壓泵電動機(jī)KM2、KM3主電動機(jī)用接觸器M2主電動機(jī)KM1冷卻泵用接

13、觸器M3冷卻泵電動機(jī)KM5、KM6軸向電動機(jī)用接觸器M4軸向快速運動電動機(jī)YA1、YA2平衡液壓缸用電磁閥的電磁鐵TC控制變壓器SQ1SQ4行程開關(guān)SA1總開關(guān)FR1FR3熱繼電器SA2照明開關(guān)HL1HL3指示燈SA3主軸正、反轉(zhuǎn)開關(guān)SB1、SB2、SB3主電動機(jī)起、停按鈕SA4徑向快速開關(guān)SB4、SB5M4正、反向點動按鈕SA5冷卻泵開關(guān)HL照明燈KM1液壓泵用接觸器KF浮子繼電器1主電路 液壓泵電動機(jī)M1由接觸器KMl控制，主電動機(jī)由接觸器KM2、KM3控制，并能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。冷卻泵電動機(jī)M3由接觸器KM4控制，軸向快速運動電動機(jī)由接觸器KM5、KM6實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。電動機(jī)M1、M2、M

14、3都設(shè)有過載保護(hù)。 2控制電路 (1)液壓泵控制 總開關(guān)SAl閉合，為控制電路接通做好準(zhǔn)備，同時接通接觸器KMl線圈電路，KMl得電；液壓泵電動機(jī)M1主電路閉合工作，為液壓系統(tǒng)提供壓力油，為傳動元件提供潤滑油，保證旋轉(zhuǎn)元件在工作之前得到充分的潤滑。 (2)主電動機(jī)控制 滾齒過程中的主要運動都是由電動機(jī)M2提供。先將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3轉(zhuǎn)換到KM2線圈電路，此時按下按鈕SBl，接觸器KM2線圈電路接通，利用其常開觸點使KM2自鎖，主觸點閉合，電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，主電路接通，電動機(jī)M2通過外聯(lián)系傳動鏈帶動滾刀正轉(zhuǎn)(逆銑)，由滾刀軸通過內(nèi)聯(lián)系或者外聯(lián)系傳動鏈帶動刀架、工作臺運動，當(dāng)?shù)都苓\動到上方或者下方的極限

15、位置時，由行程開關(guān)SQ2和SQ4進(jìn)行極限位置保護(hù)，壓下行程開關(guān)，接觸器KM2線圈斷電，電動機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動。 當(dāng)SA3轉(zhuǎn)換到KM3線圈回路位置，按下按鈕SBl時，接觸器KM3將得電并自鎖，電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)，帶動刀具作順銑加工。 當(dāng)按下按鈕SB3時，其常開觸點閉合，接通接觸器KM2或KM3電路。但由于SB3的常閉觸點切斷了KM2或KM3線圈的自鎖回路，接觸器線圈回路不能自鎖，電動機(jī)M2只能點動旋轉(zhuǎn)，為機(jī)床點動調(diào)整控制狀態(tài)，有利于調(diào)整各個運動部件之間的相對位置。 (3)冷卻泵電動機(jī)控制 在主電動機(jī)的工作狀態(tài)，即KM2或KM3線圈得電的情況下，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5置于閉合狀態(tài)，接觸器KM4線圈電路閉合，線圈

16、得電，主觸點接通電動機(jī)M3主電路，冷卻泵工作，為切削過程提供切削液。 （4)軸向快速移動點動控制 刀具在加工完畢，軸向返回初始位置或作刀架的軸向調(diào)整時，刀架需要作快速移動。為了減少傳動元件和縮短輔助時間，利用快速電動機(jī)帶動刀架作軸向運動。在作快速移動之前，將刀架軸向工作進(jìn)給的傳動鏈切換到由快速電動機(jī)帶動的傳動鏈。扳動手柄接通快速運動機(jī)械離合器，斷開工作進(jìn)給傳動鏈，壓下行程開關(guān)SQ3，然后按下按鈕SB4，接觸器KM6線圈電路接通，其主觸點閉合，快速移動電動機(jī)M4正轉(zhuǎn)，電動機(jī)帶動刀架快速從底端向上運動，由于KM6線圈回路沒有自鎖，電動機(jī)只能點動工作，松開按鈕SB4，則運動停止。 當(dāng)按下按鈕SB5時

17、，接觸器KM5得電，接通電動機(jī)M4的反轉(zhuǎn)電路，軸向快速移動電動機(jī)M4反轉(zhuǎn)，帶動刀架作由上向下的快速移動。接觸器KM5的常開觸點閉合，接通電磁閥電磁鐵YA2電路，平衡液壓缸工作，使得快速向下移動平穩(wěn)。 (5)徑向運動控制 為了能夠調(diào)整刀具與工件的徑向位置和加工蝸輪的需要，工作臺能夠作徑向運動，其運動由液壓系統(tǒng)提供動力，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4閉合后，電磁鐵YAl得電，液壓缸推動工作臺作徑向運動。 (6)其他控制內(nèi)容 照明電路采用24V電源，當(dāng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2閉合時，照明電路接通，燈HL亮。指示燈電路主要有電源指示燈HLl、潤滑油指示燈HL2、主電動機(jī)過載指示燈HL3，在合上電源總開關(guān)(低壓斷路器)QFl

18、時，指示燈HLl亮，標(biāo)志電源接通；當(dāng)潤滑油減少到一定程度時，安裝在液壓缸中的浮子繼電器KF觸點閉合，指示燈HL2亮，提醒操作者及時添加潤滑油，以監(jiān)控潤滑油；當(dāng)主電動機(jī)過載時，熱繼電器FR2常開觸點閉合，指示燈HL3亮，提示操作者系統(tǒng)有故障，主電動機(jī)過載。第四章YM3150E滾齒機(jī)的PLC選型4.1 PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為

19、了避免與個人計算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC扔然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強(qiáng)，更為開放，它不但是單機(jī)自動化中應(yīng)用最廣泛的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地。PLC的應(yīng)用之廣、普及程度之高，是其他計算機(jī)控制設(shè)備無法比擬的。 國際電工委員會（IEC）在

20、1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種中數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷雌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于是工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?！睆纳鲜龆x可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機(jī)，出能完成各種各樣的控制功能外，還有與其它計算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。4.2三菱PLC的主要特點三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相

21、當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點:-系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡單；-備有可自由選擇，豐富的品種；-令人放心的高性能；-高速運算；-使用于多種特殊用途；-外部機(jī)器通訊簡單化；-共同的外部設(shè)備。產(chǎn)品說明：FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點； FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點的獨立用

22、途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點的主機(jī)，可以采用最小8點的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三

23、角函數(shù)運算、平方根、浮點小數(shù)運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX ASCII變換，校驗碼等。時計控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。4.3 PLC的選型PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、電源 :PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源，驅(qū)動PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。b、

24、中央處理單元(CPU)：CPU模塊簡稱CPU。CPU模塊主要有微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊想到那個魚人的大腦和心臟，他不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，舒心系統(tǒng)的輸出；存儲器雍闿儲存程序和數(shù)據(jù)。c、I/O模塊：輸入和輸出模塊簡稱為I/O模塊，他們相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接受和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電

25、磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU模塊的工作電壓一般是5V而PLC外部的輸入/輸出電路的電源電壓較高，例如DC24V和AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 d、編程器：編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序

26、，因此又叫指令編程器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試與維護(hù)。 使用編程軟件可以在計算機(jī)屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)不同編程語言之間的轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機(jī)。程序可以錯判或打印，通過網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。本次課設(shè)選用的PLC，如下圖：第五章YM3150電氣控制線路的PLC改造5.1輸入輸出的設(shè)計 根據(jù)YM3150E的工作過程和已有繼電器控制的電氣參數(shù)，選擇FXIN可編程序控制器進(jìn)行改造。首先考慮保證原有控制功能不變，盡量保留原來的電氣元件，不添加新的元件。主電路不變，PLC電源

27、電壓為交流220V，接觸器線圈負(fù)載和電磁鐵線圈電源為交流110V。照明電路和指示燈電路邏輯關(guān)系簡單并獨立，不作改造?？傆嬢斎朦c數(shù)為16、輸出總點數(shù)8，選用FXIN-40MR能夠滿足要求。 改造過程中主要采取的措施： 1)將液壓泵電動機(jī)的起停條件作為主控條件，只有在液壓泵電動機(jī)開始工作以后，才能起動其他輸出繼電器。 2)熱繼電器直接與輸入繼電器連接。 3)各個轉(zhuǎn)換開關(guān)都只用了兩個位置，所以分別占用一個輸入端口。邏輯元件的分配見表51。電氣元件邏輯元件作用I/O地址SB1X0主電動機(jī)起動按鈕I0.0SB2X1主電動機(jī)停止按鈕I0.1SB3X2點動調(diào)整主電動機(jī)按鈕I0.2SB4X3軸向快速電動機(jī)正向

28、點動按鈕I0.3SB5X4軸向快速電動機(jī)反向點動按鈕I0.4SQ1X5軸向行程開關(guān)I0.5SQ2X6軸向超行程保護(hù)開關(guān)I0.6SQ3X7軸向快速移動行程開關(guān)I0.7SQ4X10軸向超行程保護(hù)開關(guān)I1.0SA1X11總開關(guān)I1.1SA3X12主軸正、反轉(zhuǎn)開關(guān)I1.2SA4X13徑向快速開關(guān)I1.3SA5X14冷卻泵開關(guān)I1.4FR1X15熱繼電器觸點I1.5FR2X16熱繼電器觸點I1.6FR3X17熱繼電器觸點I1.7YA1Y0徑向移動電磁閥的電磁鐵Q0.0YA2Y1平衡液壓缸電磁閥的電磁鐵Q0.1KM1Y2液壓泵電動機(jī)控制用接觸器Q0.2KM2Y3主軸正轉(zhuǎn)控制接觸器Q0.3KM3Y4主軸反轉(zhuǎn)

29、控制接觸器Q0.4KM4Y5冷卻泵電動機(jī)控制接觸器Q0.5KM5Y6軸向快移動電動機(jī)正轉(zhuǎn)用接觸器Q0.6KM6Y7軸向快移動電動機(jī)反轉(zhuǎn)用接觸器Q0.75.2 YM3150E滾齒機(jī)的電氣改造圖經(jīng)過改造后的電氣圖如圖52所示(1)液壓泵控制 總開關(guān)SAl閉合，輸入繼電器X11為ON，由于在電動機(jī)無過載的情況下，熱繼電器FRl和FR2常閉觸點閉合，X15和X17為ON，接通輸出繼電器Y2線圈邏輯回路，使接觸器KMl線圈電路導(dǎo)通，KMl主觸點閉合，液壓泵M1主電路閉合工作，為液壓系統(tǒng)提供壓力油，為傳動元件提供潤滑油，保證旋轉(zhuǎn)元件在工作之前得到充分的潤滑，同時使主控元件M10為ON，為后續(xù)程序控制做好準(zhǔn)

30、備。 (2)主電動機(jī)控制 在液壓泵工作的前提下，按下按鈕SBl，輸入繼電器X0為ON，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3斷開，輸入繼電器X12為OFF，取反后為ON，則輸出繼電器Y3邏輯回路閉合，Y3為ON，使接觸器KM2線圈電路導(dǎo)通，KM2得電，主觸點閉合，電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3閉合，則X12為ON，輸出繼電器Y4邏輯回路導(dǎo)通，Y4為ON，使接觸器KM3線圈電路接通，KM3線圈得電，主觸點閉合，接通M2反轉(zhuǎn)主電路，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)M2過載，F(xiàn)R2觸點斷開，輸入繼電器X16為OFF，輸出繼電器Y3、Y4將無法接通，電動機(jī)M2停止。此時，Y3、Y4邏輯回路能夠自鎖，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動為長動。 當(dāng)按下按鈕SB

31、3，輸入繼電器X2為ON，取反后X2的常閉觸點為OFF，將切斷Y3、Y4邏輯回路的自鎖環(huán)節(jié)，無法自鎖，這時Y3、Y4只能點動導(dǎo)通，電動機(jī)M2只能點動。適用于點動調(diào)整機(jī)床。 (3)冷卻泵控制 在輸出繼電器Y3或Y4線圈得電并自鎖的情況下，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5閉合，則輸入繼電器X14為ON，接通輸出繼電器Y5線圈邏輯回路，使接觸器KM4線圈電路導(dǎo)通，接觸器KM4，主觸點閉合，冷卻泵主電路接通旋轉(zhuǎn)。 (4)軸向快速移動控制 利用操作手柄切換到軸向快進(jìn)狀態(tài)，快移機(jī)械離合器閉合，行程開關(guān)SQ3被壓下，輸入繼電器X7為ON，為點動快移做好準(zhǔn)備。當(dāng)按下按鈕SB4時，輸入繼電器X3為ON，輸出繼電器Y7線圈邏輯回

32、路閉合，使接觸器KM6線圈電路導(dǎo)通，接觸器線圈KM6得電，但不能自鎖，接通電動機(jī)M4的正轉(zhuǎn)電路，M4正轉(zhuǎn)，通過快移傳動鏈帶動刀架快速軸向向上運動。 當(dāng)按下按鈕SB5時，輸入繼電器X4為ON，輸出繼電器Y6為ON，接觸器KM5得電，電動機(jī)M4反轉(zhuǎn)，刀架快速向下。 (5)徑向運動 轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4閉合，輸入繼電器X13為ON，輸出繼電器Yo為ON，電磁鐵YAl得電，液壓缸推動工作臺徑向移動。5.2YM3150E滾齒機(jī)的PLC改造梯形圖圖5.2 PLC控制程序基本結(jié)構(gòu)圖 梯形圖圖5-3第六章 仿真與調(diào)試仿真調(diào)試通過離線模擬仿真實現(xiàn)，運用軟件模擬調(diào)試梯形圖。首先將梯形圖寫入軟件，并用梯形圖邏輯測試界面起動，如圖6-1所示界面。圖6-1 梯形圖邏輯測試界面1、寫入完成后，進(jìn)行軟元件測試，如啟動液壓泵控制，即接通Y2線圈邏輯回路，需將輸入繼電器X11置為ON。如圖5-2，右擊X011，點擊軟元