基于PLC的電動(dòng)鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)PAGE PAGE 64基于PLC的電動(dòng)鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 鏜床是機(jī)械加工中使用比較普遍的設(shè)備，主要用于加工精確的孔和孔間距離要求較為精確的零件，屬于精密機(jī)床。目前，中小型企業(yè)使用的是傳統(tǒng)繼電-接觸控制的臥式鏜床。由于繼電接觸控制的電路復(fù)雜，動(dòng)作速度慢，可靠性差，故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)，使得這些企業(yè)的生產(chǎn)效率低下、效益差。針對(duì)這種情況，采用PLC對(duì)臥式鏜床進(jìn)行改造。本設(shè)計(jì)的機(jī)床電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。主電動(dòng)機(jī)為雙速電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。并用MCGS軟件進(jìn)行模擬仿真，MCGS (Monitor and Control G

2、enerated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。在本次設(shè)計(jì)中用MCGS軟件通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示對(duì)T68鏜床的工作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。PLC改造后的優(yōu)點(diǎn)關(guān)鍵詞：PLC 改造 T68鏜床 MCGS軟件 Design of boring based on PLCAbstractBoring is used in the mechanical processing equipment, Mainly used for machining precision of the distance between the hole hole and mo

3、re exact requirements of parts, Belong to precision machine tools. At present, the use of small and medium-sized enterprises are traditional relay - contact control horizontal boring. Due to the complexity of the control circuit relay contact, slow, poor reliability, fault diagnosis and eliminate di

4、sadvantages such as difficult, which makes the enterprise production efficiency and benefits. In view of this situation, adopting PLC for horizontal boring. The design of the machine by two electric drive systems composed 3-phase induction motor. The motor is a two-speed motor to drive into the mach

5、ine and to exercise. Using the MCGS software simulation, and Control commissions MCGS (so, general System) is a set of monitoring System for fast and generating computer monitoring System configuration software. In this design using the MCGS software based on field data collection and processing, wi

6、th animation display of T68 boring work process monitoring.Keywords:T68 boring MCGS software PLC transformation目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263867757 1 引 言 PAGEREF _Toc263867757 h 1 HYPERLINK l _Toc263867758 2 T68型臥式鏜床控制原理 PAGEREF _Toc263867758 h 2 HYPERLINK l _Toc263867759 2.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和

7、運(yùn)動(dòng)形式 PAGEREF _Toc263867759 h 2 HYPERLINK l _Toc263867760 2.1.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc263867760 h 2 HYPERLINK l _Toc263867761 2.1.2 T68型臥式鏜床的運(yùn)動(dòng)形式 PAGEREF _Toc263867761 h 3 HYPERLINK l _Toc263867762 2.2 T68型臥式鏜床電器控制 PAGEREF _Toc263867762 h 3 HYPERLINK l _Toc263867763 2.2.1 T68型臥式鏜床原有電器控制 PAGEREF _

8、Toc263867763 h 3 HYPERLINK l _Toc263867764 2.2.2 T68型臥式鏜床電器控制的改造 PAGEREF _Toc263867764 h 3 HYPERLINK l _Toc263867765 2.3 T68型臥式鏜床主要元件的選擇 PAGEREF _Toc263867765 h 4 HYPERLINK l _Toc263867766 2.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc263867766 h 4 HYPERLINK l _Toc263867767 2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇 PAGEREF _Toc263867767 h 5

9、HYPERLINK l _Toc263867768 3 PLC對(duì)T68臥式鏜床的改造過(guò)程 PAGEREF _Toc263867768 h 8 HYPERLINK l _Toc263867769 3.1 PLC的概述 PAGEREF _Toc263867769 h 8 HYPERLINK l _Toc263867770 3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc263867770 h 8 HYPERLINK l _Toc263867771 3.1.2 PLC的語(yǔ)言 PAGEREF _Toc263867771 h 9 HYPERLINK l _Toc263867772 3.1.3可編程

10、控制器的選型 PAGEREF _Toc263867772 h 10 HYPERLINK l _Toc263867773 3.2 改造過(guò)程 PAGEREF _Toc263867773 h 11 HYPERLINK l _Toc263867774 3.2.1整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263867774 h 11 HYPERLINK l _Toc263867775 3.2.2 利用西門子S7-200PLC對(duì)T68鏜床的改造 PAGEREF _Toc263867775 h 11 HYPERLINK l _Toc263867776 4 MCGS組態(tài)軟件概述 PAGEREF _Toc26386

11、7776 h 26 HYPERLINK l _Toc263867777 4.1 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263867777 h 26 HYPERLINK l _Toc263867778 4.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 PAGEREF _Toc263867778 h 26 HYPERLINK l _Toc263867779 4.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc263867779 h 26 HYPERLINK l _Toc263867780 4.2.2 MCGS組態(tài)軟件的組成 PAGEREF _Toc263867780 h 26 HYPERLI

12、NK l _Toc263867781 4.3 MCGS6.2通用版 PAGEREF _Toc263867781 h 28 HYPERLINK l _Toc263867782 4.4 MCGS對(duì)T68鏜床的監(jiān)控 PAGEREF _Toc263867782 h 28 HYPERLINK l _Toc263867783 4.4.1 T68臥式鏜床工程簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263867783 h 28 HYPERLINK l _Toc263867784 4.4.2 T68臥式鏜床工程的建立 PAGEREF _Toc263867784 h 29 HYPERLINK l _Toc263867785

13、 結(jié)論 PAGEREF _Toc263867785 h 35 HYPERLINK l _Toc263867786 謝 辭 PAGEREF _Toc263867786 h 36 HYPERLINK l _Toc263867787 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc263867787 h 37 HYPERLINK l _Toc263867788 附錄一 T68臥式鏜床梯形圖 PAGEREF _Toc263867788 h 38 HYPERLINK l _Toc263867789 外文資料 PAGEREF _Toc263867789 h 421 引 言臥式鏜床具有萬(wàn)能特點(diǎn)，主要用于孔的精加工，可以進(jìn)

14、行鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔及加工端平面等。傳統(tǒng)繼電-接觸器控制的臥式鏜床，在控制線路上的一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。而PLC以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用2。因此，選用PLC對(duì)T68臥式鏜床進(jìn)行改造不僅在工藝控制要求的情況下大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還克服了手動(dòng)操作所帶來(lái)的一些人為的干擾因素，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)方案采用西門子S7-200系列PLC對(duì)T68鏜床進(jìn)行改造，通過(guò)機(jī)械部分的系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)，T68鏜

15、床用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，主軸電機(jī)M1拖動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)和工作進(jìn)給，M2電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的快移。M1電動(dòng)機(jī)是雙速電動(dòng)機(jī)，低速用接法，高速是YY接法，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都有齒輪變速，停車時(shí)采用反接制動(dòng)、主軸和進(jìn)給的齒輪變速采用斷續(xù)自動(dòng)低速?zèng)_動(dòng)。同時(shí)根據(jù)T68鏜床的控制要求和特點(diǎn)，確定PLC的輸入、輸出分配，設(shè)計(jì)出梯形圖并進(jìn)行調(diào)試，采用MCGS軟件進(jìn)行監(jiān)控。若選擇了合適的PLC控制器，分配好I/O端子口，用梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的點(diǎn)動(dòng)控制、主軸停車迅速、準(zhǔn)確；主軸變速時(shí)有低速和斷續(xù)變速設(shè)置；有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)；故障的自檢測(cè)和自診斷功能。并用MCGS軟件對(duì)其工程進(jìn)行監(jiān)控，故可實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性

16、、合理性，更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟(jì)效益。2 T68型臥式鏜床控制原理2.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式2.1.1 T68型臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)T68臥式鏜床的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，主要由床身、前立柱、鏜床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺(tái)等部分組成。圖2-1 T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖1-床身 2-鏜頭架 3-前立柱 4-平旋盤5-鏜軸 6-工作臺(tái) 7-后立柱8-尾座 9-上溜板 10-下溜板 11-刀具溜板床身是一個(gè)整體的鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜床架，鏜床架可沿導(dǎo)軌垂直移動(dòng)。鏜床架上裝有主軸、主軸變速箱、進(jìn)給變速箱與操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削

17、刀具固定在鏜軸前端的錐形孔里，或裝在平旋盤的刀具溜板上。在鏜削加工時(shí)，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。平行盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在其上的溜板作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜軸和平行盤軸徑由各自的傳動(dòng)鏈傳動(dòng)，因此可以獨(dú)自旋轉(zhuǎn)，也可以不同轉(zhuǎn)速同時(shí)旋轉(zhuǎn)。在床身的另一端裝有后立柱，后立柱可沿床身導(dǎo)軌在鏜軸軸線方向調(diào)整位置。在后立柱導(dǎo)軌上安裝有尾座，用來(lái)支撐鏜軸的末端，尾座與鏜頭架同時(shí)升降，保證兩者的軸心在同一水平線上。安裝工件的工作臺(tái)安放在床身中部的導(dǎo)軌上，它由下溜板、上溜板與可轉(zhuǎn)動(dòng)的工作臺(tái)組成。下溜板可沿床身導(dǎo)軌作縱向運(yùn)動(dòng)，上溜板可沿下溜板的導(dǎo)軌作橫向運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)相對(duì)于上溜板可作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.1.2 T68型臥式鏜床

18、的運(yùn)動(dòng)形式主運(yùn)動(dòng)：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：鏜軸的軸向進(jìn)給，平旋盤刀具溜板的徑向進(jìn)給，鏜頭架的垂直進(jìn)給，工作臺(tái)的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給。輔助運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動(dòng)，尾座的垂直移動(dòng)及各部分的快速移動(dòng)等。T68型臥式鏜床運(yùn)動(dòng)對(duì)電氣控制電路的要求：(1)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，高低速可選擇；(2)主電機(jī)用低速時(shí)，可直接啟動(dòng)；但用高速時(shí)，則由控制線路先起動(dòng)到低速，延時(shí)后再自動(dòng)轉(zhuǎn)換到高速，以減少起動(dòng)電流；(3)主電動(dòng)機(jī)要求正反轉(zhuǎn)以及點(diǎn)動(dòng)控制；(4)主電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有快速準(zhǔn)確的停車環(huán)節(jié)；(5)主軸變速應(yīng)有變速?zèng)_動(dòng)環(huán)節(jié)；(6)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制方式；(7)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和

19、工作臺(tái)不平移動(dòng)兩者只能取一，必須要有互鎖。2.2 T68型臥式鏜床電器控制2.2.1 T68型臥式鏜床原有電器控制T68臥式鏜床原有電器控制電路為繼電器控割方式，其觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修任務(wù)繁重的問(wèn)題。目前，部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用傳統(tǒng)的繼電器控制機(jī)床，這些機(jī)床經(jīng)歷了比較長(zhǎng)的歷史，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線的需要，但由于它的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)的，技術(shù)上比較落后，特別是其觸點(diǎn)的可靠性問(wèn)題，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2.2.2 T68型臥式鏜床電器控制的改造對(duì)T68鏜床的電氣控制線路進(jìn)行了分析與研究后，T68鏜床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍

20、寬等功能外；T68鏜床的電氣控制系統(tǒng)，還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)；給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)?，F(xiàn)利用可編程序控制器(PLC) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，對(duì)T68鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在實(shí)際生產(chǎn)線上有著明顯的效率，這也使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)推動(dòng)的力量。PLC對(duì)T68鏜床控制改造的設(shè)計(jì)梯形圖，提高了T68鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而PLC對(duì)T68鏜床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性，更好地滿足了實(shí)際

21、生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟(jì)效益。2.3 T68型臥式鏜床主要元件的選擇2.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇T68臥式鏜床的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，控制電路中使用了較多的行程開(kāi)關(guān)。它們都安裝在床身的相應(yīng)位置上。主電路有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。由于主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給量都有較大的調(diào)速范圍，主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，為簡(jiǎn)化傳到機(jī)構(gòu)所以本次設(shè)計(jì)中所選用的是雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)。功率為5.5/7.5KW，轉(zhuǎn)速為1460/2880r/min。主電動(dòng)機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開(kāi)關(guān)SQ控制。其工作原理圖如圖2-2所示，用按鈕和接觸器控制雙速電動(dòng)機(jī)：先合上電源開(kāi)關(guān)按下低速起動(dòng)按鈕a，接觸器1線圈通電，聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)，自鎖觸頭閉合，接

22、觸器1主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)定子線圈三角形聯(lián)結(jié)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。如需換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，可按下高速起動(dòng)按鈕b，接觸器1線圈斷電，主觸頭斷開(kāi)、自鎖觸頭斷開(kāi)，聯(lián)鎖觸頭閉合，同時(shí)接觸器2和3線圈獲電主觸頭閉合，使電動(dòng)機(jī)定子線圈接成雙星形并聯(lián)，電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)是2和3兩個(gè)接觸器控制，把它們的常開(kāi)輔助觸頭串聯(lián)起來(lái)作為自鎖，只有當(dāng)兩個(gè)接觸器都閉合時(shí)，才允許工作。由此分析可知其運(yùn)行方式是非常安全的，可以滿足T68鏜床所要求的高低速切換動(dòng)作，并且使其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。圖2-2 雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖2.3.2 控制電路中所用元器件的選擇T68臥式鏜床電氣控制電路所用電器元件一覽表如表2-1所示：表2-1

23、電器元件一覽表符號(hào)數(shù)量名稱及用途KM1 KM22主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)用接觸器KM31限流電阻短路用接觸器KM4 KM53主電動(dòng)機(jī)高低速轉(zhuǎn)換用接觸器KM6 KM72快速電機(jī)正反轉(zhuǎn)用接觸器SB61主電動(dòng)機(jī)停止用按鈕Kn1主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)用速度繼電器SB1 SB22主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)用按鈕SB3 SB42主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ1 SQ22主軸用變速限位開(kāi)關(guān)SQ3 SQ42進(jìn)給變速用限位開(kāi)關(guān)SQ1接通主電動(dòng)機(jī)高速用限位開(kāi)關(guān)SQ5 SQ62快速電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)用限位開(kāi)關(guān)R2點(diǎn)動(dòng)、高速啟動(dòng)，制動(dòng)用限流電阻FU1FU88短路保護(hù)熔斷器FR1主電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器1 控制按鈕和開(kāi)關(guān)的選型按鈕是短時(shí)切換小電流控制電路

24、的開(kāi)關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)構(gòu)形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動(dòng)按鈕用綠色?？筛鶕?jù)同時(shí)控制的路數(shù)，通或斷選擇觸頭對(duì)數(shù)及種類，確定所需型號(hào)的按鈕。2 接觸器的選型接觸器是用來(lái)接通和切斷電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載主電路的一種控制電器。接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能根據(jù)故障檢測(cè)元件所給出的動(dòng)作信號(hào)，迅速可靠的切斷電源，并有低壓釋放功能。用于電機(jī)的控制及保護(hù)。根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇KM1-KM7為CJ20-16。3 熱繼電器的選擇熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。(1)

25、類型選擇：一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無(wú)人看管的電動(dòng)機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接線的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。(2)熱繼電器額定電流選擇： 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來(lái)選擇熱繼電器的型號(hào)。(3)熱元件額定電流的選擇和整定： 熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的6倍及啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)5S時(shí)，熱無(wú)件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1-1.15倍。熱繼電器選擇J

26、R-60/3型。4 速度繼電器的選擇速度繼電器又稱反接制動(dòng)繼電器。它的主要結(jié)構(gòu)是由轉(zhuǎn)子、定子及觸點(diǎn)三部分組成。速度繼電器主要用于三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)的控制電路中，它的任務(wù)是當(dāng)三相電源的相序改變以后，產(chǎn)生與實(shí)際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。因此，使電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)下迅速降低速度。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)立即發(fā)出信號(hào)，切斷電源使之停車（否則電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反方向起動(dòng)）。由于繼電器工作時(shí)是與電動(dòng)機(jī)同軸的，不論電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，電器的兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，就有一個(gè)閉合，準(zhǔn)備實(shí)行電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。一旦開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，由控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖觸點(diǎn)和速度繼電器的備用的閉合觸點(diǎn)，形成一個(gè)電動(dòng)機(jī)相序反接（俗稱倒相）電路，使電動(dòng)機(jī)

27、在反接制動(dòng)下停車。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器的制動(dòng)常開(kāi)觸點(diǎn)分?jǐn)?，從而切斷電源，使電?dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)結(jié)束。常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型兩種。其中，JY1型可在7003600r/min范圍內(nèi)可靠地工作；JFZO1型使用于3001000r/min；JFZO-2型適用于10003600r/min。他們具有兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)、兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，觸電額定電壓為380V，額定電流為2A。一般速度繼電器的轉(zhuǎn)軸在130r/min左右即能動(dòng)作，在100r/min時(shí)觸頭即能恢復(fù)到正常位置?？梢酝ㄟ^(guò)螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)來(lái)改變速度繼電器動(dòng)作的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)控制電路的要求。5 熔斷器的選擇熔斷器是一種過(guò)電流保護(hù)電器。熔斷器主要

28、由熔體和熔管兩個(gè)部分及外加填料等組成。使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過(guò)規(guī)定值，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開(kāi)，起到保護(hù)的作用。 熔體額定電流的選擇 由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過(guò)載能力，允許在一定條件下較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；而當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許值時(shí)，就要求保護(hù)熔體在一定時(shí)間內(nèi)熔斷。還有一些設(shè)備起動(dòng)電流很大，但起動(dòng)時(shí)間很短，所以要求這些設(shè)備的保護(hù)特性要適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的需要，要求熔斷器在電機(jī)起動(dòng)時(shí)不熔斷，在短路電流作用下和超過(guò)允許過(guò)負(fù)荷電流時(shí)，能可靠熔斷，起到保護(hù)作用。熔體額定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)不能及時(shí)熔斷；選擇過(guò)小，可能在正常負(fù)載電流作

29、用下就會(huì)熔斷，影響正常運(yùn)行，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流。 (1)照明電路熔體額定電流被保護(hù)電路上所有照明電器工作電流之和。 (2)電動(dòng)機(jī)： 1)單臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)熔體額定電流(1.52.5)電動(dòng)機(jī)額定電流。 2)多臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)總保護(hù)熔體額定電流(1.52.5)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流之和。 3 PLC對(duì)T68臥式鏜床的改造3.1 PLC的概述可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它

30、主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)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(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性好等特點(diǎn)。 3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)1 中央處理單元(CPU)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用

31、于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與計(jì)算機(jī)相同，PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示： 圖3-1 PLC硬件結(jié)構(gòu)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)

32、的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。2 存儲(chǔ)器PLC常用的存儲(chǔ)器類型有：RAM、EPROM、EEPROM，由于RAM是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。所以本次設(shè)計(jì)選用此種存儲(chǔ)器類型。PLC存儲(chǔ)空間的分配雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)(2)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）(3)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EP

33、ROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC的性能。系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。3.1.2 PLC的語(yǔ)言不同的商家的PLC有不同的編程語(yǔ)言，但就某個(gè)商家而言，PLC的編程語(yǔ)言有順序功能圖、梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖。本次設(shè)計(jì)所用的是西門子PLC的編程語(yǔ)言，因梯形圖與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點(diǎn)很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，所以本次設(shè)計(jì)選用的編程語(yǔ)言是梯形圖。在本次設(shè)計(jì)中所用的S7-200系列的PLC使用的編程工具是STEP7MICRO/WIN 編程軟件。STE

34、P7MICRO/WIN 編程軟件是強(qiáng)大的工控編程組態(tài)軟件，在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的SIMATIC S7-200軟件簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù) ，可以快速進(jìn)入，節(jié)省編程時(shí)間，具有擴(kuò)展功能 ，基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows軟件(類似于Winword, Outlook等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件。STEP 7-Micro/WIN編程軟件為用戶開(kāi)發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。編程軟件STEP7-Micro/WIN的主界面如圖3-2所示：基本功能(1)STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的SIMATIC S7-200 PLC編程軟件，簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化

35、任務(wù)； (2)適用于所有SIMATIC S7-200 PLC機(jī)型軟件編程； (3)支持IL、LAD、FBD三種編程語(yǔ)言，可以在三者之間隨時(shí)切換；(4)STEP 7-Micro/WIN提供軟件工具幫助您調(diào)試和測(cè)試您的程序。這些特征包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。圖3-1 編程軟件STEP7-Micro/WIN主界面3.1.3可編程控制器的選型在西門子S7-200系列PLC中，又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等之分，由于T68臥式鏜床電氣控制部分涉及較多的輸入/輸出端口，并且其控制邏輯非常復(fù)雜，出于對(duì)其端口

36、以及程序容量的考慮，所以在本次設(shè)計(jì)中選擇了CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。 S7-200系列PLC系統(tǒng)由基本單元（主機(jī)）、I/O擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成。S7-200 PLC基本單元（主機(jī)）的結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)中使用的是S7-200系列CPU226小型 PLC。小型PLC系統(tǒng)由（主機(jī)箱）、I/O擴(kuò)展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。CPU226主機(jī)箱體外部設(shè)有RS-485通信接口，用以連接編程器（手持式或PC機(jī)）、文本、圖形編輯器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外圍設(shè)備；還設(shè)有工作方式開(kāi)關(guān)，模擬電位器，I/O擴(kuò)展接口，工作狀態(tài)指示燈和用戶程序存儲(chǔ)卡。I/O接線端子排及發(fā)光指示燈等。1

37、 基本單元I/OCPU226集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連成7個(gè)擴(kuò)展模塊。13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。CPU226主機(jī)共有I0.0I0.7、I1.0I1.7、I2.0I2.7 24個(gè)輸入點(diǎn)和Q0.00.7、Q1.0Q1.7 14個(gè)輸出點(diǎn)。2 基本單元I/O及擴(kuò)展CPU226PLC主機(jī)的輸入點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，可擴(kuò)展的模塊數(shù)為7。3 高速反應(yīng)性CPU226有6個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（I0.0I0.5），最快的響應(yīng)速度為30KHZ。用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)。CPU226有2個(gè)高速脈沖輸出端（Q0.0、Q0.1）,輸出脈沖頻率可達(dá)20KHZ。用于PT0(高

38、速脈沖束)和PWM(寬度可變脈沖輸出)高速脈沖輸出。3.2 PLC對(duì)T68鏜床的設(shè)計(jì)3.2.1整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介在本設(shè)計(jì)中原鏜床的工藝加工方法不變， 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法，電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開(kāi)關(guān)、熱繼電瑞、接觸器），作用與原電氣線路相同，主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變，改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實(shí)現(xiàn)。本機(jī)床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。因?yàn)楣β瘦^小，所以均采用接觸器直接起動(dòng)控制線路。M1是主電動(dòng)機(jī)，由主軸電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)接觸器KM1與主軸電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)接觸器KM2控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)

39、的起動(dòng)與停止。交流接觸器KM3用來(lái)短路限流電阻R。M1的過(guò)載保護(hù)電器是FR。M2是主軸箱和工作臺(tái)的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為1460r/min。因?yàn)榭焖僖苿?dòng)是短時(shí)間工作，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)。3.2.2 利用西門子S7-200PLC對(duì)T68鏜床的改造1 鏜床主電路分析主電動(dòng)機(jī)為雙速電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，功率為5. 5/7. 5KW，轉(zhuǎn)速為1460/2880r/min。主電路中有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1為主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，繞組接法為 / YY。M2為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)M1由5個(gè)接觸器控制，KM1和 KM2控制M1的正反轉(zhuǎn)，KM3控制M1的低速運(yùn)轉(zhuǎn)，在點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)以及變

40、速中的脈動(dòng)慢轉(zhuǎn)時(shí)，在定子電路中均串入限流電阻R，以減少啟動(dòng)和制動(dòng)電流。KM4、KM5 控制 M1的高低速運(yùn)轉(zhuǎn)。FR 對(duì)M1進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。 主電動(dòng)機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開(kāi)關(guān)SQ控制。在常態(tài)下，SQ斷開(kāi)低速；當(dāng)SQ被壓下時(shí)，接通高速。接觸器KM4、KM5用來(lái)改變主電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng)KM4的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1460r/min。當(dāng)KM4的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM5的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接成雙星形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2880r/min。T68鏜床的主電路如圖3-2所示：圖3-2 T68鏜床的主電路2 I/O分配表本次設(shè)計(jì)一共用了18個(gè)輸入，9個(gè)輸出；使用了五個(gè)

41、輸入按鈕，分別為停止按鈕；電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕；電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕；用了十三個(gè)開(kāi)關(guān)量，分別為高低速轉(zhuǎn)換行程開(kāi)關(guān)；主軸變速、嚙合開(kāi)關(guān)；進(jìn)給變速、嚙合開(kāi)關(guān)；工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)；工作臺(tái)或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)；主軸或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)；M2快速正、反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；主軸過(guò)載動(dòng)作；速度繼電器正、反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；照明開(kāi)關(guān)。使用了九個(gè)輸出量分別為：主軸電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)接觸器；主軸定子短接電阻接觸器；主軸電動(dòng)機(jī)M1高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器；快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2正、反轉(zhuǎn)接觸器；運(yùn)行監(jiān)控指示燈；照明指示燈。I/O分配表如表3-1所示：表3-1 I/O分配表輸入輸出元件名稱、代號(hào)輸入點(diǎn)元件名稱、代號(hào)輸出點(diǎn)主軸電動(dòng)機(jī)

42、M1制動(dòng)停止按鈕SB6I0.0主軸電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)接觸器KM1Q0.0主軸電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1I0.1主軸電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1主軸電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2I0.2主軸定子短接電阻KM3Q0.2主軸電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3I0.3主軸電動(dòng)機(jī)M1低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器KM4Q0.3主軸電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4I0.4主軸電動(dòng)機(jī)M1高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器KM5Q0.4高低速轉(zhuǎn)換行程開(kāi)關(guān)SQI0.5快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)接觸器KM6Q0.5主軸變速開(kāi)關(guān)SQ1I0.6快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)接觸器KM7Q0.6主軸嚙合開(kāi)關(guān)SQ2I0.7運(yùn)行監(jiān)控HLQ1.1進(jìn)給變速開(kāi)關(guān)SQ3I1.0照明HL

43、Q1.0進(jìn)給嚙合開(kāi)關(guān)SQ4I1.1工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)SQ5I1.2主軸或平旋盤機(jī)動(dòng)進(jìn)給開(kāi)關(guān)SQ6I1.3M2快速正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)SQ7I1.4M2快速正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)SQ8I1.5主軸過(guò)載動(dòng)作FRI1.6速度繼電器正轉(zhuǎn)KS1I1.7速度繼電器反轉(zhuǎn)KS2I2.0照明開(kāi)關(guān)SAI2.13 外部接線圖如圖3-3所示為T68臥式鏜床的外部接線圖，圖中輸入量與相應(yīng)的按鈕和開(kāi)關(guān)進(jìn)行鏈接，其中，SQ為高低速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SQ1、SQ2為主軸開(kāi)關(guān)，SQ3、SQ4為進(jìn)給開(kāi)關(guān)。用此開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行一個(gè)變速的設(shè)置。SQ5、SQ6在此設(shè)置中起到一個(gè)保護(hù)的作用，這兩個(gè)開(kāi)關(guān)一旦同時(shí)動(dòng)作此工作臺(tái)將停止工作。其輸出量與相應(yīng)的接觸器進(jìn)行鏈接。圖

44、3-3 外部接線圖4 電氣控制的過(guò)程(1)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制1)主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)控制按下正向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，輸入繼電器I0.3得電，輸出繼電器Q0.0得電，同時(shí)輸出繼電器Q0.3也得電，交流接觸器KM1、KM4通電吸合，其主觸點(diǎn)閉合，接通電源。這時(shí)，因?yàn)榻佑|器KM5無(wú)電，所以主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形。又因?yàn)榻涣鹘佑|器KM3無(wú)電，以限流電阻R串接入主電動(dòng)機(jī)的電源電路中。這樣，主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，經(jīng)限流電阻R接通三相電源，主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)。松開(kāi)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，輸入繼電器I0.3斷電，輸出繼電器Q0.0斷電，同時(shí)輸出繼電器Q0.3也斷電，接觸器KM1和KM4斷電釋放，他們的主觸點(diǎn)斷

45、開(kāi)，切除電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。其主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-4所示：圖3-4主電動(dòng)機(jī)的正向點(diǎn)動(dòng)2)主電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制控制線路及其控制原理均和正向點(diǎn)動(dòng)相似，只要把點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3換成SB4，輸入繼電器I0.3換成I0.4，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，交流接觸器KM1換成KM2即可。其主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-5所示：圖3-5 主電動(dòng)機(jī)的反向點(diǎn)動(dòng)3)主電動(dòng)機(jī)正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)控制主電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ的動(dòng)合觸點(diǎn)I0.5處于斷開(kāi)位置，I1.0和I1.1處于閉合位置。按下主電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內(nèi)部繼電器M0.1得電并自鎖，輸出繼電器Q0.2得電，Q0.2

46、與M0.1的得電，又使輸出繼電器Q0.0得電，Q0.0的得電，又使輸出繼電器Q0.3得電。輸出繼電器Q0.2、Q0.1、Q0.3的相繼得電，使接觸器KM3、KM1和KM4得電。KM3的主觸點(diǎn)閉合，將限流電阻R短路。KM1的主觸點(diǎn)閉合，引入三相電源。KM4的主觸點(diǎn)閉合，接通主電動(dòng)機(jī)M1的三相電源。因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動(dòng)交流接觸器KM5無(wú)電，所以主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，在全電壓(不經(jīng)限流電阻R)下起動(dòng)正向低速旋轉(zhuǎn)。其主電動(dòng)機(jī)的正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-6所示：圖3-6 主電動(dòng)機(jī)的正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)4)主電動(dòng)機(jī)反向低速轉(zhuǎn)動(dòng)控制控制線路及其控制原理均和正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相似，只要把正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1換成反向轉(zhuǎn)動(dòng)起

47、動(dòng)按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內(nèi)部繼電器M0.1換成M0.2，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，接觸器KM1換成KM2即可。其主電動(dòng)機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-7所示：圖3-7 主電動(dòng)機(jī)的反向低速轉(zhuǎn)動(dòng)5)主電動(dòng)機(jī)正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制需要主電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)變速機(jī)構(gòu)的機(jī)械動(dòng)作，將行程開(kāi)關(guān)SQ的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。輸入繼電器I0.5得電，為時(shí)間繼電器T37的得電作準(zhǔn)備。按下正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內(nèi)部繼電器M0.1得電并自鎖。輸出繼電器Q0.2、Q0.0、Q0.3得電，交流接觸器KM3、KM1、KM4先后得電吸合，主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)，

48、Q0.2得電的同時(shí)，時(shí)間繼電器T37得電。經(jīng)過(guò)3秒左右的延時(shí)，時(shí)間繼電器T37延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器Q0.3斷電，低速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM4斷電釋放。同時(shí)，時(shí)間繼電器T37延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.4得電，高速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM5通電吸合，將主電動(dòng)機(jī)定子繞組接成雙星形并重新接通三相電源，使主電動(dòng)機(jī)從低速正向轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)楦咚僬蜣D(zhuǎn)動(dòng)。其主電動(dòng)機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-8所示：圖3-8 主電動(dòng)機(jī)的正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)6)主電動(dòng)機(jī)反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)控制控制線路及其控制原理均和正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)相似，只要把正向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB1換成反向轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內(nèi)部繼電器M0.1

49、換成M0.2，輸出繼電器Q0.0換成Q0.1，接觸器KM1換成KM2即可。其主電動(dòng)機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)梯形圖如圖3-9所示：圖3-9 主電動(dòng)機(jī)的反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)7)M1正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖用PLC來(lái)完成對(duì)M1的正反轉(zhuǎn)控制，需要PLC內(nèi)部繼電器M1.0、M1.1作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器，為了可靠地保證正反轉(zhuǎn)的切換，要用定時(shí)器T37和T38來(lái)完成0.5s的轉(zhuǎn)換延時(shí)，如圖3-10所示：圖3-10 M1正反轉(zhuǎn)控制(2)主電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制反接制動(dòng)由停止按鈕SB1和速度繼電器KS控制。速度繼電器分為正轉(zhuǎn)KS1和反轉(zhuǎn)KS2兩種,在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí),KS1(正轉(zhuǎn)時(shí))和KS2(反轉(zhuǎn)時(shí))的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降

50、到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)。1)主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)控制線路主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正向速度繼電器KS1的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。需要停車時(shí)，按下停止按鈕SB6，輸入繼電器I0.0動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。如果原來(lái)為低速轉(zhuǎn)動(dòng)，交流接觸器KM1、KM3、KM4斷電釋放；如果原來(lái)為高速轉(zhuǎn)動(dòng)，則交流接觸器KM1、KM3、KM5斷電釋放，限流電阻R接入電動(dòng)機(jī)電路。雖然電動(dòng)機(jī)已和電源斷開(kāi)，但由于慣性作用，主電動(dòng)機(jī)仍以較高的速度正向轉(zhuǎn)動(dòng)。速度繼電器KS1觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)。在按下KS1時(shí)，輸入繼電器I1.7其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.1得電，交流接觸器KM2的線圈通電吸合。同時(shí)，輸出繼電器Q0.4得

51、電，接觸器KM4的線圈吸合。接觸器KM2和KM4的主觸點(diǎn)閉合，經(jīng)限流電阻R接通主電動(dòng)機(jī)的三相電源,主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)速立即下降。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器KS1的動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸入繼電器I2.0斷電，輸出繼電器Q0.1、Q0.4斷電,接觸器KM2和KM4的線圈先后斷電釋放，它們的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切除主電動(dòng)機(jī)的電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，反接制動(dòng)結(jié)束。其主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)梯形圖如圖3-11所示：圖3-11 主電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)2)主電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)控制控制線路及其控制原理均和正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)相似，只要將正向轉(zhuǎn)動(dòng)速度繼電器KS1換成反向轉(zhuǎn)動(dòng)速

52、度繼電器KS2，輸入繼電器I1.7換成I2.0，輸出繼電器Q0.1換成Q0.0，將交流接觸器KM2換成KM1即可。其主電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)梯形圖如圖3-12所示：圖3-12主電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)(3)主軸變速或進(jìn)給變速時(shí)主電動(dòng)機(jī)的緩轉(zhuǎn)控制T68臥式鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速可在停車時(shí)進(jìn)行也可在運(yùn)行中進(jìn)行。變速時(shí)將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)到變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開(kāi)關(guān)不受壓；推回變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開(kāi)關(guān)壓下，SQ1、SQ2為主軸變速用行程開(kāi)關(guān)，SQ3、SQ4為進(jìn)給變速用行程開(kāi)關(guān)。1)停車變速 由SQ1SQ4、KT、KM1、KM2好KM4組成主軸

53、和進(jìn)給變速時(shí)的低速脈動(dòng)控制，以便齒輪順利嚙合。下面以主軸變速為例加以說(shuō)明。因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動(dòng)沒(méi)有進(jìn)行變速，進(jìn)給變速手柄推回，進(jìn)給變速開(kāi)關(guān)SQ3、SQ4均為受壓狀態(tài)，觸頭I1.0斷開(kāi)，I1.1斷開(kāi)。主軸變速時(shí)，拉開(kāi)主軸變速手柄，主軸變速行程開(kāi)關(guān)I0.6、I0.7不受壓，此時(shí)觸頭I0.6，I0.7由斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使KM1通電并自鎖，同時(shí)也使KM4通電吸合，則M1串入電阻R低速正向起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到140r/min左右時(shí)，KS-1常閉觸頭斷開(kāi)，KS-1常開(kāi)觸頭閉合，使KM1線圈斷電釋放，而KM2通電吸合，且KM4仍通電吸合。于是，M1進(jìn)行反接制動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min時(shí)，速度繼電器KS釋

54、放，觸頭復(fù)原KS-1常閉觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油?，KS-1常開(kāi)觸頭由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，使KM2斷電釋放，KM1通電吸合，KM4仍通電吸合，M1又正向低速起動(dòng)。由上述分析可知：當(dāng)主軸變速手柄拉出時(shí)，M1正向低速起動(dòng)，而后又制動(dòng)為緩慢脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以利齒輪嚙合。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位時(shí)，主軸變速開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2壓下，使SQ1、SQ2常閉觸頭斷開(kāi)，SQ1常開(kāi)觸頭閉合，則低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)停止。進(jìn)給變速時(shí)的低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)與主軸變速時(shí)相類同，但此時(shí)起作用的是進(jìn)給變速開(kāi)關(guān)SQ3和SQ4。其主軸變速梯形圖如圖3-13所示：圖3-13 主電動(dòng)變速2)運(yùn)動(dòng)中變速控制 主軸或進(jìn)給變速可以在停車狀態(tài)下進(jìn)行，也可以在運(yùn)行中

55、進(jìn)行變速。下面以M1電動(dòng)機(jī)正向高速運(yùn)行中的主軸變速為例，說(shuō)明運(yùn)行中的變速的控制過(guò)程。M1電動(dòng)機(jī)在KA1、KM3、KT、KM1和KM5控制下高速運(yùn)行。此時(shí)要進(jìn)行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2不再受壓，此時(shí)SQ1觸頭由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)。SQ1、SQ2觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油?，則KM3、KT線圈斷電釋放，KM1斷電釋放，KM2通電吸合，KM5斷電釋放，KM6通電吸合。于是M1定子繞組按三角形接法，串入限流電阻R進(jìn)行正向低速反接制動(dòng)，使M1轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器KS釋放轉(zhuǎn)速時(shí)，又由KS控制M1進(jìn)行正向低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以利齒輪嚙合。待推回主軸變速手柄時(shí)，SQ1、SQ2行程開(kāi)關(guān)

56、壓下，SQ1常開(kāi)觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油顟B(tài)。此時(shí)KM3、KT、KM1、KM4通電吸合，M1先正向低速（三角形接法）起動(dòng)，后在時(shí)間繼電器KT控制下，自動(dòng)轉(zhuǎn)為新的轉(zhuǎn)速下的高速運(yùn)行。由上可知，所謂運(yùn)行中變速是指機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行中，可拉出變速手柄進(jìn)行變速，而機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可使電動(dòng)機(jī)接入電氣制動(dòng)，制動(dòng)后又控制電動(dòng)機(jī)低速脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以利齒輪嚙合。待變速完成后，推回變速手柄又能自動(dòng)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制機(jī)床各部件的快速移動(dòng)由快速手柄進(jìn)行操縱，由快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)。將快速手柄扳到正向快速移動(dòng)位置時(shí)，壓動(dòng)限位開(kāi)關(guān)SQ7，輸入繼電器I1.4得電，輸出繼電器Q0.5得電，使交流接觸器KM6通

57、電吸合。KM6的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)主軸箱或工作臺(tái)做正向快速移動(dòng)。將快速手柄扳到反向快速移動(dòng)位置時(shí)，壓動(dòng)限位開(kāi)關(guān)SQ8,輸入繼電器I1.5得電，輸出繼電器Q0.6得電，使接觸器KM7通電吸合。KM7的主觸點(diǎn)閉合，接通快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)主軸箱或工作臺(tái)做反向快速移動(dòng)。將快速手柄扳到“停止”位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ7和SQ8均恢復(fù)原來(lái)位置，快速移動(dòng)停止。其主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制梯形圖如圖3-14所示：圖3-14 主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制4 MCGS組態(tài)軟件概述4.1 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速

58、發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過(guò)采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面，MCGS工控組態(tài)軟件將提供強(qiáng)有力的軟件幫助。 MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。 MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企

59、業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，通過(guò)與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，所以現(xiàn)在MCGS已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 4.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成4.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用

60、系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。4.2.2 MCGS組態(tài)軟件的組成 MCGS組態(tài)軟件由五大部分組成，MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 1 主控窗口主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包