PLC在机床中的应用

1、毕业设计（论文）报告题 目 plc在机床中的应用 系 别 机电工程系 .专 业 电气自动化 .班 级 0602 .学生姓名 赵定云 .学 号 100061595 .指导教师 张如萍 .2009年3月15日目 录前言1摘要2第一章 可编程序控制器概述31.1可编程控制器的产生与发展31.2 可编程控制器的用途与特点41.3 可编程控制器的分类41.4可编程序控制器的硬件组成41.5 可编程序控制器的软件组成51.6 可编程序控制器的主要性能指标6第二章 s7-200系列可编程控制器62.1 s7-200系列plc的构成62.2 s7-200系列plc内部元器件82.3 s7200系列plc的基本

2、指令92.4 s7-200系列plc功能指令10第三章 t68型卧式镗床电气控制电路分析113.1 t68型卧式镗床的主要结构和运动形式113.2电力拖动方式和控制要求123.3电气控制电路分析123.4电气控制电路特点13第四章 基于plc的t68型卧式镗床134.1 控制要求和梯形图接线图134.2 主电动机的起动与停止控制174.3 主电动机的反接制动控制184.4 主轴变速或进给变速时主电动机的缓转控制184.5 主轴箱、工作台的快速移动控制194.6 语句表19第五章 中英文翻译20参考文献31前言随着工业自动化的不断发展，对于各种工业设备的要求越来越高，鉴于t68型卧式镗床的电气控

3、制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,用plc对t68型镗床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。simatic s7-200系列plc适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。s7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此s7-200系列具有极高的性能/价格比。s7-200系列出色表现在以下几个方面：1.极高的可靠性2.极丰富的指令集3.易于掌握4.便捷的操作5.丰富的内置集成功能6.实时特性7.强劲的通讯能力8.丰富的

4、扩展模块 s7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。摘 要随着科学技术的不断发展，对于各种机床的控制要求越来越严谨，鉴于t68型卧式镗床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,用plc对t68型镗床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满

5、足了实际生产的需要,提高了经济效益。关键词：故障率、镗床、可编程控制器abstractwith the continuous development of science and technology, more and more stringent control requirements for a variety of machine tools, in view of t68-type horizontal boring machine electrical control system for complex circuits exist, the high failure rate

6、, the maintenance of heavy workload, low reliability, flexibility and poor disadvantage, with plc-type boring machine of the relay t68-contact analog control system technology, thus ensuring rapid electric control system, accuracy, reasonableness, and better meet the needs of the actual production,

7、improve the economic efficiency . key words: failure rate，boring machine, programmable logic controller（plc）第一章 可编程序控制器概述1.1可编程控制器的产生与发展在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1969年美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称programma

8、ble controller（pc）。个人计算机（简称pc）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmable logic controller（plc）。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 可编程控制器的用途与特点plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。因而广泛应

9、用于钢铁、水泥、石油化工、采矿、电力、机械制造、汽车、环保等行业。plc应用通常可分为五种类型：顺序控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信和联网。plc有以下7种性能特点：1.抗干扰能力强，可靠性高；2.控制系统结构简单、通用性强、应用灵活；3.编程方便，易于使用；4.功能完善，扩展能力强；5.plc控制系统设计、安装、调试方便；6.维修方便，维修工作量小；7.结构紧凑、体积小、重量轻，易于实现机电一体化。1.3 可编程控制器的分类按i/o点数容量分：1.小型机2.中型机3.大型机按结构形式分：1.整体式结构2.组合式结构1.4可编程序控制器的硬件组成可编程控制器种类繁多，但其基本结构和

10、工作原理基本相同。plc的基本结构由中央处理器（cpu）,存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能i/o接口，智能单元等组成。一、中央处理器（cpu）与一般计算机一样，cpu是plc的核心，他按plc中系统程序赋予的功能指挥plc有条不紊地进行工作。二、存储器plc存储器是用来存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。按其作用有系统存储器与用户存储器；存储器又有两种，一种为可进行读/写操作的随机存取存储器ram;另一种为只读存储器。三、输入、输出接口输入、输出接口是plc与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触

11、点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器等传来的模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。四、电源plc一般使用220v单相交流电源，电源将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，保证plc的正常工作。对于小型整体式可编程控制器内部有一个开关稳压电源，此电源一方面可为cpu、i/o单元及扩展单元提供直流5v工作电源，另一方面可为外部输入元件提供24v电源。五、扩展接口扩展接口用于将扩展单元与基本单元连接，使plc的配置更加灵活，以满足不同控制系统

12、的需求。六、通信接口为了实现“人机”或“机机”之间的对话，plc配有多种通信接口。plc通过这些通信接口可以与监视器、打印机及其他的plc或计算机相连。七、智能i/o接口为了满足工业上更加复杂的控制需要，plc配有多种智能i/o接口，通过智能i/o接口，用户可方便的构成各种工业控制系统，实现各种控制功能。 八、编程工具编程工具是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视用的设备。最常用的是编辑器。编辑器有简易型和智能性两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往是先将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后才能输入。九、智能单元各型plc都有一些智能单元，他们一般都有自己的cpu，具有自己的系统软件，能

13、独立完成一项专门的工作。智能单元通过总线与主机相联，通过通信方式接受主机的管理。常用的智能单元有a/d单元、d/a单元、高速计数单元、定位单元等。十、其他部件plc还可配有盒式磁带机、eprom写入器、存储卡等其他外部设备。1.5 可编程序控制器的软件组成可编程控制器的软件由系统程序和用户程序两大部分组成。系统程序由plc制造商固化在机内，用以控制可编程序控制器本身的运作；用户程序则是由使用者编辑并输入的，用来控制外部对象的运作。一、系统程序系统程序主要包括三部分。第一部分为系统管理程序，他控制plc的运行，使整个plc按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将plc

14、的编程语言变为机器语言指令，再由cpu执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用程序，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序。二、用户程序用户程序即应用程序，是可编程控制器的使用者针对具体控制对象编制的应用程序。根据不同控制要求编制不同的程序，相对于改变可编控制器的用途，也相当于继电接触控制设备的硬接线线路进行重设计和重接线，这就是所谓的“可编程序”。三、可编程控制器的程序结构广义上的plc程序由三个部分构成：用户程序、数据块和参数块。1.6 可编程序控制器的主要性能指标一、存储容量系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量，用户程序存储器容量决定了plc

15、可以容纳的用户程序的长短，一般以字节为单位来计算。也有的plc用存放用户程序的指令条数来表示容量。二、输入/输出点数i/o点数即plc面板上连接输入、输出信号用的端子的个数，常称为“点数”，用输入点数与输出点数的和来表示。i/o点数越多，外部可接入的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，i/o点数是衡量plc性能的重要指标之一。三、扫描速度扫描速度是指plc执行程序的速度，是衡量plc性能的重要指标，一般以执行1k字所用的时间来衡量扫描速度。四、编程指令的种类和数量编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力和控制能力也就越强。五、扩展能力plc的扩展能力反映在以下两个方面。大部分

16、plc用i/o扩展单元进行i/o点数的扩展，有的plc可以使用各种功能模块进行功能的扩展。六、智能单元的数量plc不仅能够完成开关量的逻辑控制，而且利用智能单元可以完成模拟量控制、位置和速度控制以及通信联网等功能。第二章 s7-200系列可编程控制器2.1 s7-200系列plc的构成1.基本单元i/o i0.0-i0.7、i1.0-i1.5 14个输入点 q0.0-q0.7、q1.0-q1.1 10个输出点 采用了双向光电耦合器，24v直流极性可任意选择 1m为i0.x输入端子的公共端，2m为i1.x输入端子的公共端 在晶体管输出电路中采用了mosfet功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，

17、每组有一个独立公共端，共有1l、2l两个公共端，可接入不同的负载电源。2.基本单元i/o及扩展q 主机的输入点数为14点q 主机的输出点数为10点q 可扩展的模块数目为73.高速反应性q 6个高速计数脉冲输入端：i0.0-i0.5,最快的相应速度为30khz。q 2个高速脉冲输出端：q0.0-q0.1,输出脉冲频率可达20khz。4.存储系统：由ram和eeprom两种存储器组成。5.存储卡：存储卡可选择安装扩展卡。扩展卡有eeprom存储卡、电池和时钟卡等模块。二、 cpu22x主要技术指标型号cpu221cpu222cpu223cpu224外型尺寸/mm908 629080 62120.5

18、80 6219080 621.存储器程序/字2048204840964096用户数据1024102425602560用户存储器类型eepromeepromeepromeeprom数据后备(超级电容)典型值h50501901902.输入输出型号cpu221cpu222cpu223cpu224本机i/o点数6入/8出6入/8出14入/10出24入/16出扩展模块数量无2个7个7个数字量i/o映像区大小/bit无256256256模拟量i/o映像区大小/bit50501901903.指令型号cpu221cpu222cpu223cpu22433mhz下布尔指令执行速度0.37s/指令0.37s/指令0

19、.37s/指令0.37s/指令for/next循环有有有有增数运算有有有有实数运算有有有有4.主要内部继电器型号cpu221cpu222cpu223cpu224i/o映像寄存器/bit128i和128q128i和128q128i和128q128i和128q内部通用继电器/bit256256256256计数器/定时器256/256256/256256/256256/256字入/字出无16/1632/3232/32顺序控制继电器/ bit2562562562565.附加功能型号cpu221cpu222cpu223cpu224内部高速计数器/个4(30khz)4(30khz)6(30khz)6(30

20、khz)模拟量调节电位器/个1122脉冲输出/个2(20khz)2(20khz)2(20khz)2(20khz)通信中断/个1发送器2接收器1发送器2接收器1发送器2接收器1发送器2接收器定时中断/个2(1255ms)2(1255ms)2(1255ms)2(1255ms)硬件输入中断/个4444实时时钟有(时钟卡)有(时钟卡)有(内置)有(内置)口令保护有有有有2.2 s7-200系列plc内部元器件一、数据存储类型及寻址方式plc内部元器件的功能是相互独立的，在数据存储区为每一种元器件分配一个存储区域。每一种元器件用一组字母表示器件类型，字母加数字表示数据的存储地址。如i表示输入映像寄存器（

21、又称输入继电器）；q表示输出映像寄存器（输出继电器）；m表示内部标志位存储器；sm表示特殊标志位寄存器；s表示顺序控制存储器；v表示变量存储器；l表示局部变量存储器；t表示定时器；c表示计数器；ai表示模拟量输入映像寄存器；aq表示模拟量输出映像寄存器；ac表示累加器；hc表示高速计数器等。掌握这些内部器件定义、范围、功能和使用方法是plc程序设计的基础。1.数据存储器的分配 s7-200按元器件的种类将数据存储器分成若干存储区域，每个区域的存储单元按字节编址，每个字节有8位组成。2.数值表示方法 包括数值类型、范围和常数等内容。二、s7-200系列plc数据存储区及元件功能1.输入/输出映像

22、寄存器 2.变量存储器v 3.位存储器（m） 4.特殊标志位（sm）寄存器 5.顺序控制继电器（s） 6.局部存储器（l） 7.定时器（t） 8.计数器 9.模拟量输入/输出映像寄存器（ai/aq） 10.累加器（ac） 11.高速计数器（hc）2.3 s7200系列plc的基本指令一、基本位操作指令1、指令格式梯形图指令由触点或线圈符号直接位地址两部分组成，含有直接位地址的指令又称位操作指令，基本位操作指令操作数寻址范围：i，q，m，sm，t，c，v，s，l等。1）ld(load)：装载指令，用于常开触点与左母线连接，每一个以常开触点开始的逻辑行都要使用这一指令。2）ldn(load not

23、)：装载指令，用于常闭触点与左母线连接，每一个以常闭触点开始的逻辑行都要使用这一指令。3）a(and)：与操作指令，用于常开触点的串联。4）an(and not)：与操作指令，用于常闭触点的串联。5）o(or)：或操作指令，用于常开触点的并联。6）on(or not)：或操作指令，用于常闭触点的并联。7）=(out)：置位指令，线圈输出。2、stl指令对较复杂梯形图的描述方法在较复杂梯形图中，触点的串、并联关系不能全部用简单的与、或、非逻辑关系描述。1）块“与”操作指令ald 2）块“或”操作指令old 3）栈操作指令lps 、lrd、 lpp二、取反和空操作指令 1取反指令（not）：将它左

24、边电路的逻辑运算结果取反。2空操作指令（nop）：起增加程序容量的作用。三、置位/复位指令置位/复位指令则是将线圈设计成置位线圈和复位线圈两大部分，将存储器的置位、复位功能分离开来。四、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，通常用作脉冲整形。边沿触发指令分为正跳变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类。五、定时器s7-200 plc的定时器为增量型定时器,用于时间控制。1、工作方式：通电延时型（ton） 保持型（tonr） 断电延时型（tof）2、时基标准：cpu 22x系列plc的256个定时器分属ton(tof)和tonr工作方式，以及3种时基标准（1ms、

25、10ms、100ms），tof与ton共享同一组定时器，不能重复使用。3、定时器指令格式（1）通电延时型（ton）：当使能端输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于设定值时，定时器输出状态为1；使能端无效（断开）时，定时器复位。（2）保持型（tonr)：使能端输入有效时，定时器开始计时；使能端无效时，当前值保持记忆，使能端再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。(3) 断电延时型（tof）：使能端输入有效时，定时器输出状态位置1，当前值复位；使能端断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态恢复位置0，并停止计时，当前值保持。六、计数器s7200系列p

26、lc有加计数器（ctu）、加/减计数器（ctud）、减计数器（ctd）等3种计数指令。2.4 s7-200系列plc功能指令一、 表功能指令指令描述att data，table填表fnd= tbl，patrn，indx查表fnd tbl，patrn，indx查表fnd tbl，patrn，indx查表fnd tbl，patrn，indx查表fifo data，table先入先出lifo data，table后入先出fill in，out，n填充1填表指令2查表指令3先入先出指令4后入先出指令5存储器填充指令6读写实时时钟指令二、转换指令转换指令是对操作数的类型进行转换，并输出到指定的目标地址中

27、去。转换指令包括数据的类型转换、数据的编码和译码指令以及字符串类型转换指令。 1.bcd码与整数之间的转换 2.双字整数转换为实数 3.四舍五入取整指令 4.截位取整指令 5.整数与双整数的转换 6.字节与整数的转换指令 7.译码指令 8.段译码指令三、中断指令（一）中断源1中断源（1）通信中断：plc的自由通信模式下,通信口的状态可由程序来控制。（2）i/o中断：i/o中断包括外部输入中断、高速计数器中断和脉冲串输出中断。（3）时间中断：时间中断包括定时中断和定时器中断。2中断优先级在plc应用系统中通常有多个中断源。当多个中断源同时向cpu申请中断时，要求cpu能将全部中断源按中断性质和处

28、理的轻重缓急进行排队，并给予优先权。3cpu响应中断的顺序plc中，cpu响应中断的顺序可以分以下三种情况：（1）当不同的优先级的中断源同时申请中断时，cpu响应中断请求的顺序为从优先级高的中断源到优先级低的中断源。（2）当相同优先级的中断源申请中断时，cpu按先来先服务的原则响应中断请求。（3）当cpu正在处理某中断，又有中断源提出中断请求时，新出现的中断请求按优先级排队等候处理，当前中断服务程序不会被其他甚至更优先级的中断程序打断。（二）中断控制经过中断判优后，将优先级最高的中断请求送给cpu，cpu响应中断后自动保存逻辑堆栈、累加器和某些特殊标志寄存器位，即保护现场。中断处理完成后，又自

29、动恢复这些单元保存起来的数据，即恢复现场。四、高速处理指令 1高速计数指令：高速计数器定义指令（hdef），高速计数器指令（hsc）用于启动编号为n的高速计数器。hsc与mode为字节型常数，n为字型常数。 2高速脉冲输出：高速脉冲输出功能是指在plc的某些输出端产生高速脉冲，用来驱动负载，实现高速输出和精确控制。3脉冲输出指令：脉冲输出指令可以输出两种类型的方波信号，在精确位置控制中有很重要的应用。第三章 t68型卧式镗床电气控制电路分析3.1 t68型卧式镗床的主要结构和运动形式t68卧式镗床的结构主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等部分组成。床身是一个整体的

30、铸件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，镗头架可沿导轨垂直移动。镗头架上装有主轴、主轴变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具固定在镗轴前端的锥形孔里，或装在平旋盘的刀具溜板上。在镗削加工时，镗轴一面旋转，一面沿轴向做进给运动。平旋盘只能旋转，装在其上的刀具溜板做径向进给运动。镗轴和平旋盘轴经由各自的传动链传动，因此可以独自旋转，也可以不同转速同时旋转。在床身的另一端装有后立柱，后力柱可沿床身导轨在镗轴轴线方向调整位置。在后立柱导轨上安装有尾座，用来支撑镗轴的末端，尾座与镗头架同时升降，保证两者的轴心在同一水平线上。安装工件的工作台安放在床身中部的导轨上，它由下溜板、上溜

31、板与可转动的工作台组成。下溜板可沿床身导轨作纵向运动，上溜板可沿下溜板的导轨作横向运动，工作台相对于上溜板可作回转运动。由上可知，t68卧式镗床的运动方式有三种：1）主运动为镗轴和平旋盘的旋转运动。2）进给运动为镗轴的轴向进给、平旋盘刀具溜板的径向进给、镗头架垂直进给、工作台的纵向进给和横向进给。3）辅助运动为工作台的回转、后立柱的轴向移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动等。3.2电力拖动方式和控制要求镗床加工范围广，运动部件多，调速范围宽。而进给运动决定了切削量，切削量又与主轴转速、刀具、工件材料、加工精度等有关。所以一般卧式镗床主运动与进给运动由一台主轴电动机拖动，由各自传动链传动。为缩

32、短辅助时间，镗头架上、下，工作台前、后、左、右及镗轴的进、出运动除工作进给外，还应有快速移动，由快速移动电动机拖动。t68卧式镗床控制要求主要是：1）主轴旋转与进给量都有较宽的调速范围，主运动与进给运动由一台电动机拖动，为简化传动机构采用双速笼型异步电动机。2）由于各种进给运动都有正反不同方向的运转，故主电动机要求正、反转。3）为满足调整工作需要，主电动机应能实现正、反转的点动控制。4）保证主轴停车迅速、准确，主电动机应有制动停车环节。5）主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速低速冲动过程。6）为缩短辅助时间，各进给方向均能快速移动，配有快速移动电动机拖

33、动，采用快速电动机正、反转的点动控制方式。7）主电动机为双速电机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速启动。8）由于运动部件多，应设有必要的联锁于保护环节。3.3电气控制电路分析电气线路总体概述：本机床的电力拖动系统由两台三相交流异步电动机组成，因为功率较小，所以均采用接触器直接起动控制线路。m1是主电动机，由交流接触器km1与km2控制其正向转动和反向转动的起动与停止。交流接触器km3用来控制短路限流电阻r，m1的过载保护电器是fr1，m2是主轴箱和工作台的快速移动电动机，功率为2.2kw，转速为1460r/min。因为快速移动是短时间工作，所以不设过载保护。1)主电动机为双速电动机

34、，用以实现拖动机床的主运动和进给运动，功率为5.5/7.5kw，转速为1460 r/2880r/min，主电动机高低速的变换由主轴孔盘变速机构内的限位开关sq控制。在常态下，sq断开，电机低速转动；当sq被压下时，接通高速，接触器km6、km7以及km8用来改变主电动机定子绕组的联接方法。当km6的主触点闭合，绕组接成三角形，主电动机的转速为1460r/min。当km6的主触点断开，km7和km8的主触点闭合时，绕组接成双星形，主电动机的转速为2880r/min，主电动机可以正反转和正反转点动，也可以反接制动。为限制电动机的起动电流和反接制动电流，在点动和反接制动时，在电动机定子绕组中串联了限

35、流电阻。2)主电动机低速时可直接起动，在主电动机高速转动之前要保证先接通低速转动电路，经过一段延时再自动转换到高速，以减小主电动机的起动电流。3)为保证变速后变速齿轮进入良好啮合状态，在主轴变速和进给变速时主电动机应能够缓慢转动。本机床主轴变速时主电动机缓转运动是通过限位开关sq1和sq2实现的，而进给变速是通过限位开关sq3和sq4以及速度继电器来共同完成的。4)按钮、限位开关和速度继电器均采用动合触点。sq2、sq4、sq5、sq6原来采用动断触点，现在改为动合触点，为保持机床原来的控制状态不变，sq2、sq4、sq5、sq6在机床正常运行时动合触头为闭合状态，sq2、sq4所对应的输入继

36、电器都采用动断触点。sq5、sq6配合以完成主轴进给与工作台进给的互锁功能。sq1、sq3在机床正常运行时触头为断开状态。控制线路电压为110v，安全照明灯电压为24v，信号灯电压为6v，均由控制变压器tc提供电源。5）主轴及进给变速控制 t68卧式镗床的主轴变速与进给变速可在停车时进行也可在运行中进行。变速时将变速手柄拉出，转动变速盘，选好速度后，再将变速手柄推回。拉出变速手柄时，相应的变速行程开关不受压；推回变速手柄时，相应的变速行程开关压下，sq1、sq2为主轴变速用行程开关，sq3、sq4为进给变速用行程开关。6）快速移动控制 主轴箱、工作台或主轴的快速移动，由快速手柄操纵并联动sq7

37、、sq8行程开关，控制接触器km4或km5，进而控制快速移动电动机m2正反转来实现快速移动。将快速手柄扳在中间位置，sq7、sq8均不被压动，m2电动机停转。若将快速移动手柄扳到正向位置，sq7压下，km4线圈通电吸合，m2正转，使相应部件正向快速移动。反之，若将快速手柄扳到反向位置，则sq8压下，km5线圈通电吸合，m2反转，相应部件获得反向快速移动。3.4电气控制电路特点1.t68卧式镗床电气控制电路具有完善的联锁与保护环节1）主轴箱或工作台与主轴机动进给联锁。2）m1电动机正反转控制、高低速控制、m2电动机的正反转控制均设有互锁控制环节。3）熔断器fu1-fu4 实现短路保护；热继电器f

38、r实现m1过载保护；电路采用按钮接触器或继电器构成的自锁环节具有欠电压与零电压保护作用。4）机床设有36v安全电压局部照明灯el，由开关sa手动控制。5）主轴与进给电动机m1为双速笼型异步电动机。6）电动机m1能正反转运行、正反向点动及反接制动。7）主轴变速和进给变速均可在停车情况或在运行中进行。8）主轴箱、工作台与主轴由快速移动电动机m2 拖动实现其快速移动。第四章 基于plc的t68型卧式镗床4.1 控制要求和梯形图用西门子可编程序控制器对t68镗床进行电器线路改造。机床原有的操作方式不变，机床的主电路不变，从而使机床的控制线路简化了，机床故障率降低了。总体构思有：1）保持机床原有的操作方

39、式不变，加工工艺方法不变。2) 机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、交流接触器及热继电器等继续使用，其控制作用保持不变。3) 将原有的继电器控制线路改为由plc编程来实现。其控制要求具体如下 ：1.主电动机能够正反转运动控制2.主电动机能实现正反转点动控制3.主电动机有制动停车控制环节4.主电动机有变速低速冲动过程5.快速移动电动机正反转点动控制6.主电动机有高、低速选择7.主电动机有正反转互锁控制基于plc的t68型卧式镗床的梯形图如下所示：其元器件分配表如下：i0.1sb1正转起动按钮i1.0sq1主轴变速行程开关q0.0km1i0.2sb2反转起动按钮i1.1sq2主轴变速行程开关q0

40、.1km2i0.3sb3正向点动起动按钮i1.2sq3进给速度行程开关q0.2km3i0.4sb4反向点动起动按钮i1.3sq4进给速度行程开关q0.3km4i0.5sb6总停止按钮i1.4sq5与工作台、主轴箱进给有机械联动的行程开关q0.4km5i0.6ks-1正转速度继电器i1.5sq6与主轴进给手柄、平旋盘刀具溜板有机械联动的行程开关q0.5km6i0.7ks-2反转速度继电器i1.6sq7正向快速移动控制行程开关q0.6km7t37kt高速启动时间继电器i1.7sq8反向快速移动控制行程开关q0.7km8 4.2 主电动机的起动与停止控制主电动机共有正向点动、反向点动、正向低速转动、

41、反向低速转动、正向高速转动和反向高速转动六种运动方式。1)主电动机的正向点动控制按下正向点动按钮sb3，输入继电器i0.3得电，输出继电器q0.1得电，同时输出继电器q0.6也得电，交流接触器km1、km6通电吸合，其主触点闭合，接通电源。这时，因为接触器km7和km8无电，所以主电动机定子绕组接成三角形。又因为交流接触器km3无电，所以限流电阻r串接入主电动机的电源电路中。这样，主电动机定子绕组接成三角形，经限流电阻r接通三相电源，主电动机起动正向旋转。松开正向点动按钮sb3，输入继电器i0.3断电，输出继电器q0.1断电，同时输出继电器q0.6也断电，接触器km1和km6断电释放，他们的主

42、触点断开，切除电源，主电动机停转。2)主电动机的反转点动控制控制线路及其控制原理均和正向点动相似，只要把点动按钮sb3换成sb4，输入继电器i0.3换成i0.4，输出继电器q0.1换成q0.2，交流接触器km1换成km2即可。3)主电动机正向低速转动控制主电动机低速转动时，限位开关sq的动合触点处于断开位置，sq3和sq1处于闭合位置。按下主电动机正向起动按钮sb1，输入继电器i0.1得电，内部继电器mo.1得电并自锁，输出继电器q0.3得电，qo.3与m0.1的得电，又使输出继电器q0.1得电，q0.1的得电，又使输出继电器q0.6得电输出继电器q0.3、q0.1、q0.6的相继得电，使接触

43、器km3、图3示t68镗床控制线路梯形图km1和km6得电。km3的主触点闭合，将限流电阻r短路。km1的主触点闭合，引入三相电源。km6的主触点闭合，接通主电动机m1的三相电源。因为高速转动交流接触器km7和km8无电，所以主电动机定子绕组接成三角形，在全电压(不经限流电阻r)下起动正向低速旋转。4)主电动机反向低速转动控制控制线路及其控制原理均和正向低速转动时相似，只要把正向转动起动按钮sb1换成反向转动起动按钮sb2，输入继电器i0.1换成i0.2，内部继电器mo.1换成m0.2，输出继电器q0.1换成q0.2，接触器km1换成km2即可。5)主电动机正向高速转动控制需要主电动机高速转动

44、时，通过变速机构的机械动作，将行程开关sq的动合触点闭合。输入继电器i0.o得电，为时间继电器r137的得电做准备。按下正向转动起动按钮sb1，输入继电器i0.1得电，内部继电器m0.1得电并自锁。输出继电器qo.3、q0.1、q0.6得电，交流接触器km3、km1、km6先后得电吸合，主电动机定子绕组接成三角形在全电压下正向低速转动。q0.3得电的同时，时间继电器b7得电。经过3秒左右的延时，时间继电器t37延时断开的动断触点断开，输出继电器q0.6断电，低速转动接触器km6断电释放。同时，时间继电器延时闭合的动合触点闭合，输出继电器q0.7得电，高速转动接触器km7和km8通电吸合，将主电

45、动机定子绕组接成双星形并重新接通三相电源，使主电动机从低速正向转动变为高速正向转动。6)主电动机反向高速转动控制控制线路及其控制原理均和正向高速转动相似，只要把正向转动起动按钮sb1换成反向转动起动按钮sb2，输入继电器i0.1换成i0.2，内部继电器m0.1换成m0.2，输出继电器q0.1换成q0.2，接触器km1换成km即可。4.3 主电动机的反接制动控制反接制动由停止按钮sb5和速度继电器sr控制速度继电器分为正转sr1和反转sr2两种，在电动机转速较高时，sr1(正转时)和sr2(反转时)的动合触点闭合。当电动机转速降到速度继电器的复位转速时，速度继电器的动合触点断开。1)主电动机正向

46、转动时的反接制动控制线路主电动机正向转动时，正向速度继电器sr1的动合触点闭合。需要停车时，按下停止按钮sb5，输入继电器i0.5动断触点断开。如果原来为低速转动，交流接触器km1、km3、km6断电释放；如果原来为高速转动，则交流接触器km1、km3、km7、km8断电释放，限流电阻r接入电动机电路。虽然电动机已和电源断开，但由于惯性作用，主电动机仍以较高的速度正向转动：速度继电器sr1触点为闭合状态。在按下sb5时，输入继电器10.5其动合触点闭合，输出继电器q0.2得电，交流接触器km2的线圈通电吸合。同时，输出继电器q0.6得电，接触器km6的线圈吸合。接触器km2和km6的主触点闭合

47、，经限流电阻r接通主电动机的三相电源，主电动机进行反接制动，转速立即下降。当主电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器sr1的动合触点断开，输入继电器i0.6断电，输出继电器q0.2、q0.6断电，接触器km2和km6的线圈先后断电释放，它们的主触点断开，切除主电动机的电源，主电动机停转，反接制动结束。2)主电动机反向转动时的反接制动控制控制线路及其控制原理均和正向转动时的反接制动相似，只要将正向转动速度继电器sr1换成反向转动速度继电器sr2，输入继电器i0.6换成i0.7，输出继电器q0.2换成q0.1，将交流接触器km2换成km1，即可。4.4 主轴变速或进给变速时主电动机的

48、缓转控制该机床的主轴变速和进给变速既可在主电动机停车时进行，也可在机床正常运行时进行变速时主电动机可缓转以利于齿轮进入良好的啮合状态。1)主电动机在主轴变速时的缓转控制主轴变速时，将变速孔盘拉出，拉动限位开关sq1，使动合触点断开，输入继电器i1.0断电，同时也放开限位开关sq2，它的动合触点断开，输人继电器i1.1断电，选好主轴转速后，将孔盘推入。如滑移齿轮和固定齿轮发生碰齿现象，则变速孔盘不能推回原位。机床主轴变速时，如果主电动机处于停转状态，速度继电器sr1的动合触点断开，输入继电器i0.6断电。由于输入继电器i1.o、i1.1、i0.6的断电，i1.1的动断触点闭合，使输出继电器q0.

49、1、q0.6相继得电，所以接触器km1、km6通电吸合，其主触点闭合，经限流电阻r接通主电动机的三相电源，主电动机的定子绕组接成三角形，正向旋转。主电动机的转速逐渐升高到一定程度之后，正向速度继电器sr1的动合触点闭合，输入继电器i0.6得电，输出继电器q0.1断电，接触器km1的线圈断电释放。km1的主触点断开，切断主电动机的电源，主电动机在惯性作用下继续正向转动。输入继电器i0.6得电同时输出继电器q0.2得电，接触器km2通电吸合，接触器km6仍然得电吸合。km2、km6的主触点闭合，接通主电动机的电源，主电动机经限流电阻r进行反接制动，转速迅速下降，当主电动机的转速下降到速度继电器的复

50、位转速时，速度继电器的动合触点断开，km2断电释放。km1又得电吸合，主电动机重复上述动作。这样间歇地起动与反接制动，使主电动机处于缓慢转动状态，有利于齿轮进行良好啮合。如果变速前主电动机处于停转状态，则变速后主电动机仍然停转。如果变速前主电动机处于正向低速转动，内部继电器m0.1仍处于得电自锁状态，则变速后接触器km3、km1和km6又得电吸合，主电动机在变速之后仍然正向低速转动。如果变速前主电动机处于反向低速转动，由于内部继电器mo.2的工作状态不变，变速后接触器km2、km3和km6又得吸合，所以主电动机仍然反向低速转动。同样道理，如果变速前主电动机处于正向或反向高速转动状态，变速后先进

51、入正向或反向低速转动，经过3s左右的延时，主电动机自动转为正向或反向高速旋转。2)进给变速时主电动机的缓转控制原理分析在进给变速时，如果主电动机正在旋转，也同样能够自行停止转动。在滑移齿轮和固定齿轮未齿合好之前，主电动机也是进行缓转。在齿轮啮合好之后，主电动机又恢复到变速前的状态。其控制线路及控制原理均和主轴变速相似，只要把限位开关sq1改为sq3，输入继电器i1.o改为i1.2，将sq2改成sq4，输入继电器i1.1改为i1.3即可。4.5 主轴箱、工作台的快速移动控制机床各部件的快速移动由快速手柄进行操纵，由快速移动电动机m2拖动。将快速手柄扳到正向快速移动位置时，压动限位开关sq7，输入

52、继电器i1.6得电，输出继电器q0.4得电，使交流接触器km4通电吸合。km4的主触点闭合，接通快速移动电动机的电源，快速移动电动机正向转动，拖动主轴箱或工作台做正向快速移动。将快速手柄扳到反向快速移动位置时，压动限位开关sq8，输入继电器i1.7得电，输出继电器qo.5得电，使接触器km5通电吸合。km5的主触点闭合，接通快速移动电动机的电源，快速移动电动机反向旋转，拖动主轴箱或工作台做反向快速移动。将快速手柄扳到“停止”位置时，限位开关sq7和sq8均恢复原来位置，快速移动停止。4.6 语句表如本章节4.2所示梯形图，可以得出语句表如下简介本章节的第一部分，在一个普通的简介之后，讨论了在水

53、位控制系统中开环和闭环控制的定义。这个例子后来应用于介绍控制系统的分析和设计的基础认知。在本章节的第二部分，拉氏变换被讨论并且应用于定义一个系统的传递函数。这是系统动态响应的一个线性模型，将作为基础为本书中大多数的系统分析和设计服务。伯德图的减少量是用于包含一个内部连接子系统的传递函数的系统。这就完成了第二章所需的框架，在第二章中导出了各种物理（子）系统的传递函数。控制系统的实例和分类实际上，控制系统无论是在应用的种类还是在复杂程度上都存在许许多多形式。加热系统和在房间里的水加热系统仅仅是理想温度和实际温度之间的差异的表示符号被应用于控制。如果温度低于设定值，一个固定的加热源开启，当温度高于设

54、定的最大值时再关闭。这样的传达变化或者开关控制系统，有时非常复杂，但由于它们在实际生活中的低廉价格又通常用于实际操作。在这种控制系统的特性中，被控制的变化量将在最大限制值和最小值限制值之间复杂连续的变化。因此，很多应用中这种控制不是足够顺滑或精确。在一辆汽车的引航源中，控制的变化或者系统的输出是前轮的转角。它必须尽可能地跟随系统输入方向盘角度，但是功率水平更高。在工业过程中，包括炼油厂和化学工厂，有很多温度和水位的控制，发电机工厂通常在变化的扰动下保持恒定的值，控制输出的电压值和频率值，但内部又有很多的像温度、水位、压力以及其他的控制变量。在航空航天中，飞行器、导弹和卫星的控制是非常前沿的系统

55、空间。控制系统的一种分类如下：1.一般系统的过程控制：尽管存在干扰，被控变量或者输出必须尽可能保持在一个期望值也就是输入值上。2.伺服系统：输出量必须尽可能跟随变化的输入量。能量引航是第二部分的一个例子，同等于飞机表面的位置控制。自动化制造机械，如数字控制机械工具，伺服系统广泛地用于控制位置或速度。最后的例子介绍了连续和分散系统各自的独特性，后者属于数字计算机控制用。在线性和非线性控制系统的分类中也需要注意这一点。在本书中很多部分有介绍，通常分析和设计比前者更简单。因此如果变化量的变化范围很宽，大多数系统将变为非线性。实际中的重要性在于线性技术依靠于以变化量与给定的操作量很相近为基础的假设。开环控制和闭环控制为介绍这内容，举一个例子是非常有用的。这个例子中保持槽中的实际水平面c和想得到的平面r一样是封闭的。这个想得到的平面称为系统输入，实际的平面称为控制变量或系统输出。水流通过一个阀门v0经这个槽，然后通过一个控制阀门vc进入供给的槽。这个控制阀门是可以调整的，要么是手工的调整，要么是通过某种类型的驱动