镗床PLC智能控制系统设计 毕业论文

1、毕业设计说明书镗床PLC智能控制系统设计专业自动化学生姓名董跃班级B自动化081学号0810603115指导教师张胜超完成日期2012年5月26日镗床PLC智能控制系统设计摘 要：镗床是一种精密加工车床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，并有附加支撑。镗床除了能完成镗孔工序外，还可以进行镗、钻、扩、绞、车及铣等工序，因此，镗床的加工范围很广。介绍T68型卧式镗床的结构和工作原理，并分析镗床继电器控制系统。设计基于PLC改造的总体方案,对系统的输入、输出点进行统计，根据PLC的选型相

2、关规定和输入输出的总点数，选用日本三菱公司生产的FX2N-48MR可编程序控制器。分配PLC的I/O地址，设计PLC的外接线图。采用逻辑代数设计法设计T68镗床PLC控制系统的程序，并通过 GX Simulator6-C软件进行程序仿真。在此基础上，针对系统调试、安装以及运行过程中出现的问题，进行分析，提出解决办法和注意的事项。最后从硬件和软件两个方面采取措施，提高了PLC控制系统的抗干扰能力。PLC控制系统取代原来的T68镗床继电接触控制系统使控制变得简单灵活，性能提高，并增强了其自诊断功能，维修也更加方便。关键词：可编程控制器；镗床；智能 Design ofPLC Intelligent

3、Control system of Boring Machine Abstract:Boring machine is a kind of precision lathe processing, mainly for processing the precision cylindrical bore in the workpiece. The axes of these holes are often asked to be strictly parallel or vertical, the distance between each of them also requires very a

4、ccurate. Boring machine itself has good rigidity, the activity space of movable part on the rail is small, and hasthe additional support.In addition to finish boring process, boring machine can also be used for boring, drilling, expansion, twisted, cars and milling processes, therefore, the processi

5、ng with a wide range of boring machine.Introducingthe structure and working principle of T68type horizontal boring machine, and anglicizingrelay control system of boring machine.Designing overall reformation scheme based on PLC. To gather statistics input and output pointson the system. According to

6、 the PLC selection rules and input and output of the total points, select Japanese Mitsubishi Co production of the FX2N-48MR PLC. To allocate the PLC I/O address, and to design PLC external wiring diagram. Using algebraof logic design method to design the PLC control system programof T68boring machi

7、ne, and through the GX Simulator6-C software for process simulation. On this basis, the system debugging, installation and the problems in the running process, carries on the analysis, proposed the measures and matters need attention. Finally, from two aspects of hardware and software to take measur

8、es, improved PLC control system anti-interference ability.To replace the original T68boring machine relay control system with PLC control system, enables the control is simple and flexible, improve performance, and to enhance its self diagnosis function, repair is more convenient.Key words: PLC; bor

9、ing machine; intelligent目录1 概述11.1 课题研究的背景和意义11.2 课题研究的内容及要求12 T68卧式镗床结构和工作原理12.1 T68镗床的基本结构12.2 T68镗床的控制要求32.3 电气控制线路分析33 T68镗床控制系统改造方案63.1 控制方式的选择63.2 PLC的工作原理63.3 PLC类型比较及选择74 T68卧式镗床PLC改造的硬件设计84.1 PLC的选型84.2 I/O点分配84.3 硬件接线图设计95 T68卧式镗床PLC改造的软件设计105.1 梯形图设计105.2 镗床PLC改造的电气控制106 T68镗床PLC控制系统的仿真与调

10、试166.1 GX Simulator6-C仿真软件介绍166.2 程序仿真调试过程166.3 PLC仿真软件调试的监控结果207 PLC控制系统的抗干扰设计237.1 影响PLC控制系统稳定的干扰因素237.2 提高PLC抗干扰措施237.3 T68镗床的PLC抗干扰措施248 结束语26参考文献27致谢28附录29附录1 T68型镗床电气控制电路图30附录2 T68型镗床PLC改造的I/O硬件接线图31附录3 T68型镗床PLC控制梯形图32镗床PLC智能控制系统设计1概述1.1课题研究的背景和意义镗床是一种具有综合加工性能的金属切削机床，是精加工设备之一，冷加工中使用比较普遍的设备。镗床

11、主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较为精确的零件，如一些箱体零件（机床变速箱、减速箱），往往需要加工数个尺寸不同的孔。这些孔的尺寸大，精度要求高，且孔的轴线之间有着严格的同轴度、垂直度、平行度与位置精度的要求，这对于钻床来说是很难实现的。T68镗床是目前我国机械工厂中使用最为普遍的一种镗床，它广泛用于机修、工具和单件或小手批量生产的车间中。镗床的可动部分在导轨上活动间隙小，而且还有附加支撑，一般都能满足技术的要求。在电气控制系统中 ，故障的查找与排除是非常困难的，这给生产与维护带来诸多不便。随着工业自动化的发展，生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用自动

12、化程度高的控制系统来取代传统的控制系统。基于这些问题，PLC控制系统取代了原来的T68镗床继电接触控制系统，使性能大为改善，自动化程度与生产效率得到了很大提高，并能很好地保证其加工精度。系统运行稳定、可靠，满足生产工艺的要求。同时，对其它同类设备的技术该着也有很大的参考价值，在工业上有广泛的应用前景。1.2课题研究的内容及要求熟悉T68型卧式镗床的结构和工作原理，并分析镗床继电器控制系统。设计镗床改造的总体方案，通过比较后选用PLC控制方式。硬件设计方面，对系统的输入、输出点进行统计，根据PLC的选型相关规定和输入输出的总点数，选用日本三菱公司生产的FX2N-48MR可编程序控制器。分配PLC

13、的I/O地址，设计PLC的外接线图。软件设计方面，设计T68镗床PLC控制系统的程序。此外，还要通过 GX Simulator6-C软件进行程序仿真，调试出PLC控制的监控结果。最后从硬件和软件两个方面采取措施，提高PLC控制系统的抗干扰能力。2 T68卧式镗床结构和工作原理2.1 T68镗床的基本结构T68型卧式镗床的结构示意图如图2-1所示。图2-1T68型卧式镗床结构图1-床身；2-尾架；3-导轨；4-后力柱；5-工作台：6-镗轴；7-前柱；8-镗头架；9-下溜板；10-上溜板T68镗床的床身是由整体的铸件制成，床身的一端装有固定不动的前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，可以上下移动

14、。镗头架上集中了主轴部件、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具安装在镗轴前端的锥孔里，或安装在平旋盘的刀具溜板上。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向做进给运动。平旋盘只能旋转，装在上面的刀具溜板可在垂直于主轴轴线方向的径向做进给运动。平旋盘主轴是空心轴，镗轴穿过其中空部分，通过各自的传动链传动，因此可独立运动。在大部分工作情况下，使用镗轴加工，只有在用车刀切削端面时才使用平旋盘。卧式镗床后立柱上安装有尾架，用来夹持装在镗轴上的镗杆的末端。尾架可随镗头架同时升降，并且其轴心线与镗头架轴心线保持在同一直线上。后立柱可在床身导轨上沿镗轴轴线方向上做调整移动。加工时，工件安放在床身中部的工作台

15、上，工作台在溜板上面，上溜板下面是下溜板，下溜板安装在床身导轨上，并可沿床身导轨移动。上溜板又可沿下溜板上的导轨运动，工作台相对于上溜板可做回转运动。这样，工作台就可在床身上做前、后、左、右任一个方向的直线运动，并可做回旋运动。再配合镗头架的垂直移动，就可以加工工件上一系列与轴线相平行或垂直的孔。由此可以得出其运动方式如下：主运动：主轴的旋转和平旋盘的旋转运动。进给运动：主轴在主轴箱中的进出进给，平旋盘上刀具的径向进给，主轴箱的升降，工作台的横向和纵向进给，这些进给运动都可以进行手动或机动。主运动和进给运动由电动机M1完成拖动。辅助运动：工作台的旋转运动、后立柱的水平移动和尾架的垂直运动及各部

16、分的快速移动，由电动机M2完成。2.2 T68镗床的控制要求A.主运动与进给运动是由一台双速电动机拖动，高、低速可选择。B.为适应加工过程中调整的需要，要求主轴可以正、反转点动调整，这是通过主轴电动机低速电动来实现的。同时还要求主轴可以正、反向旋转。C.由于卧式镗床主轴的制动要求快而准确，所以必须采用效果较好的停车制动，常采用反接制动。 D.主轴变速应用变速冲动环节。 E.快速移动电动机采用正、反转点动控制方式。F.进给运动和工作台移动两者只能取一，必须互锁。2.3电气控制线路分析T68卧式镗床的电气元件表如表2-1所示。表2-1 电气元件表电气元件名称及用途电气元件名称及用途M1主电动机FU

17、短路保护熔断器M2快速移动电动机R限流电阻KM1、KM2主电动机正、反转接触器SB1、SB2主电动机正、反转控制按钮KM3限流电阻短路接触器SB3、SB4主电动机正、反转点动控制按钮KM4、KM5主电动机高速转接触器SB5主电动机停止按钮KM6主电动机低速转接触器SQ1、SQ2主轴变速行程开关KM7、KM8快速移动电动机正、反转接触器SQ3、SQ4进给变速行程开关KA1、KA2中间继电器SQ5、SQ6快速电动机行程开关KS速度继电器SQ7、SQ8主轴箱、工作台与主轴进给互锁行程开关FR热继电器TC控制变压器KT通电延时继电器SQ高、低速转换行程开关T68镗床卧式镗床的主电路和控制电路图如图2-

18、1所示。图2-2主电路和控制电路图A.主电路说明主电动机M1具有高、低转速。当主电动机作低速运行时，接触器KM1（反转时KM2）、KM3及KM6得电，主电动机M1为三角形接线。作高速运行时，M1先作低速起动，然后切换到KM1（反转时KM2）、KM4、KM5得电，KM6断开，M1为双星形接线，转速提高。制动时为反接制动，KM3断开，接入限流电阻。M1的运动通过传动机构分别带动主轴、工作台作进给运动。快速电动机M2可以正、反方向旋转，通过手柄改变机械传动链，然后带动主轴或工作台作快速运动。B.控制电路说明a.主电动机的起动控制主电动机的点动分为正、反向点动，分别由点动按钮SB3、SB4控制。按钮S

19、B3闭合时，接触器KM1得电吸合，KM1常开接点闭合，使得接触器KM6得电，主电动机M1在低速下正向旋转，SB3断开时，电动机断电停止动作。反向点动动作过程与正向点动类似，变成点动按钮SB4、接触器KM2、KM6配合完成。主电动机的正、反向旋转控制有按钮SB1、SB2操作。当要求电动机低速运行时，行程开关SQ触点断开，SQ1、SQ3闭合。SB1按下时，中间继电器KA1得电。KA1有三组动合触点，第一组触点用来接通自锁回路，第二组触点使接触器KM3得电动作，KM3的主触点将限流电阻R短路，KM3的辅助触点闭合，同时第三组触点闭合将接触器KM1线圈自锁。KM1触点的动作又使接触器KM6得电吸合，由

20、于KM1、KM3、KM6动作，主电动机M1在全压、定子绕组三角形联结下直接起动而低速运行。当要求电动机作高速旋转时，通过变速机构和机械机作，将行程开关SQ的常开触点闭合，这时按下起动按钮SB1后，中间继电器KA1得电吸合，与低速运行时一样，KM1、KM3、KM6动作。同时，已闭合的KA1的动合触点与SQ的动合触点接通了时间继电器的KT线圈，经延时后KT的动断延时断开触点打开，KM6断电。KT延时动合触点闭合，使得接触器KM4、KM5得电动作。KM4、KM5的主触点将电动机的绕组联结成双星形并重新接入电源，使电动机从低速转为高速旋转。反向旋转的起动过程与正向起动相同，相关电气元件为按钮SB2，中

21、间继电器KA2，时间继电器KT，接触器KM2、KM3、KM5及KM7、KM8。b.主电动机的反接制动控制当电动机正转时，速度继电器的正转动合触点KS-3闭合，而动断触点KS-1断开；当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS-2闭合，为电动机在正转或反转时的反接制动做好准备。当M1低速正转时，KA1、KM1、KM3、KM6线圈得电吸合，KS-3常开触点闭合。此时按下停止按钮SB5，KA1、 KM1、KM3线圈断电。与此同时，常开触点SB5闭合，通过KS-3、KM1，使得线圈KM2得电动作，常开触点KM2闭合，将线圈KM2、KM6自锁。当SB5断开后，KM2、KM6线圈继续得电。KM2、KM6

22、的得电，使三相电源经过的KM2主触点、限流电阻R和KM6主触点反接给电动机，电动机进行反接制动。当电动机转速降低到速度继电器的复位转速时，速度继电器的正转常开接点断开，切断了KM2的通电回路，KM6也随之断电，切断了电动机电源，电动机制动结束。反向旋转的制动过程和正向旋转类似，此时相关动作的电气元件是速度继电器的反转动合触点KS-2、接触器KM1和KM6。c.主运动和进给运动点动变速当主轴变速时将变速孔盘拉出，这时使SQ1动断触点断开，KM3断电，在主回路中接入了限流电阻R，并且KM3触点断开，KM1断电释放，从而使主电动机脱离电源。所以该机床可以在主电动机开动的情况下调速，电动机能自动停止转

23、动。这时旋转盘孔，选好合适的转速后，将盘孔推入，在此过程中，如果滑移齿轮的齿和固定齿轮的齿发生顶撞，则孔盘不能推回原位。这时SQ1、SQ2没有受压，SQ1动合触点闭合，SQ2动断触点闭合，从而接通了瞬时点动控制电路，线圈KM1得电动作，同时由于SQ1行程开关闭合，使得KM6通电动作，所以主电动机经限流电阻在低速下正向起动。当主电动机起动后，速度继电器的停转触点KS-1断开，而正转动合触点KS-3转为闭合，使KM1线圈断电释放。KM2线圈得电动作，因而主电动机又反接制动。当主电动机的转速制动到速度继电器的复位转速后，速度继电器正转动断触点又转为闭合，从而又接通了瞬时点动线路而重复上诉过程。这样间

24、歇的起动与制动使电动机缓慢的旋转，以利于齿轮进入正确的啮合状态。一旦孔盘推回原位后，行程开关SQ1、SQ2被压下，将SQ1、SQ2的动断触点断开，切断了瞬时点动线路。这时，SQ1的动合触点闭合，使得KM3线圈得电，KM3常开触点闭合，使得KM1线圈得电，主电动机在新的转速下重新启动。在进给变速时，瞬时点动的控制原理和主轴变速时相同，相关动作的行程开关由SQ1、SQ2变为SQ3、SQ4。d.轴箱、工作台或主轴的快速移动机床各部件的快速移动由快速手柄操纵配合快速电动机M2拖动来完成。快速手柄扳到正向转速位置时，行程开关SQ5被压动，接触器KM7得电，快速电动机M2正转。快速手柄扳到反向位置时，行程

25、开关SQ6被压动，接触器KM8得电，M2反转。e.轴进刀与工作台互锁为了防止机床或刀具的损坏，主轴箱和工作台的机动进给在电路上必须互相联锁，即不能同时接通，通过行程开关SQ7、SQ8来实现。当同时有两种进给时，SQ7、SQ8都被压下，切断了控制回路电源，避免了机床或刀具的损坏。 3 T68镗床控制系统改造方案3.1控制方式的选择比较常用的控制方式主要有：数控、单片机和PLC控制。方案一：数控数控优点：加工更改的适应性强；加工精度高；生产效率高；自动化程度高；良好的经济效益；有利于生产管理的现代化。数控缺点：由于费用昂贵，不利于加工大批量零件；系统复杂，维护费用高。因此，数控不适合镗床的改造。方

26、案二：单片机控制单片机适用于小型自动控制领域及无线控制领域，其体积小价格便宜。编程设备繁琐，程序算法和可靠性验证困难。而且单片机控制机床的话，其维修繁琐，要更改硬件。因此，单片机控制也不适用。方案三：PLC控制PLC是生产商将其功能模块化，并提供专用的编程软件，主要用于开关量的控制，其可靠性比较高。镗床原有的电气控制为继电控制，其接触点多，导致故障多，操作维修麻烦，机械使用率低。对镗床采用PLC控制，取代继电控制，克服了以上缺点，并使性能大为改善，自动化程度与生产效率得到了很大提高，增强了其自诊断功能，维修也更为方便。所以，PLC符合镗床的改造。通过上述比较，T68镗床改造选择PLC控制。3.

27、2PLC的工作原理PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符号后又返回第一条，如此周而复始不断循环。这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行和输出处理五个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为一个扫描周期。A.内部处理阶段在内部处理阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器工作是否正常等。B.通信操作服务阶段 在通信操作服务阶段，PLC与一些智能模块通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。当PLC处于停止（STOP）状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行(RUN)状

28、态时，从内部处理、通信操作，到程序输入、程序执行、程序输出，始终处于循环扫描工作状态。C.输入处理又叫输入采样在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。D.程序执行阶段 在此阶段，根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。当用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输

29、入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件的寄存器中。对每个器件而言，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。E.输出处理输出处理也叫输出刷新，当程序执行完毕后，将输出映象寄存器(即器件映象寄存器)中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。3.3PLC类型比较及选择PLC主要用来代替继电器来实现逻辑控制，现在PLC的功能强大，质量优良，品牌很多，特点各异。其中有三菱、西门子、欧姆龙等PLC是一

30、种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。A.三菱系列的PLC三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1N、FR-FX1S、FR-FX2N、FR-FX3U、FR-FX2NC、FR-A FR-Q。其中FX2N系列是三菱PLC在FX家族中最先进的系列，具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。B.西门子系列PLC西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可

31、靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。C.欧姆龙系列PLC欧姆龙PLC是一种功能完善的紧凑型PLC，能为业界领先的输送分散控制等提供高附加值机器控制；它还具有通过各种高级内装板进行升级的能力，大程序容量和存储器单元，以Windows环境下高效的软件开发功能。欧姆龙PLC的主要特点是：结构灵活；传输质量高、速度快、带宽稳定；范围广；低成本；适用面广。通过以上比较，此次设计选用三菱PLC中FX2N系列代替原有的镗床继电器控制。4 T68卧式镗床PLC改造的硬件设计4.1 PLC的选型对T

32、68镗床的输入、输出信号进行统计，PLC输入端共有18个输入信号，输出端共有8个输出信号。满足其输入、输出点数的继电器可选FX2N-48MR型，该继电器输入、输出点数均为24。4.2 I/O点分配镗床PLC控制系统的I/O点分配如表4-1所示。表4-1 I/O点分配表电气元件逻辑元件名称及用途电气元件逻辑元件名称及用途FRX0热继电器触点KS-2X20速度继电器反转触点SB1X1正转旋转按钮KS-3X21速度继电器正转触点SB2X2反正旋转按钮KM1Y0主电动机正转接触器SB3X3正向点动按钮KM2Y1主电动机反转接触器SB4X4反向点动按钮KM3Y2限流短路接触器SB5X5主电动机停止按钮K

33、M4Y3主电动机高速转接触器SQX6高、低速转换开关KM5Y4主电动机高速转接触器SQ1X7主轴变速行程开关KM6Y5主电动机低速转接触器SQ2X10主轴变速行程开关KM7Y6快速电动机正转接触器SQ3X11进给变速行程开关KM8Y7快速电动机反转接触器续表4-1SQ4X12进给变速行程开关KTT0通电延时继电器SQ5X13快速电动机行程开关KA1M1中间继电器SQ6X14快速电动机行程开关KA2M2中间继电器SQ7X15主轴箱、工作台与主轴进给互锁行程开关M3主电动机瞬时点动SQ8X16主轴箱、工作台与主轴进给互锁行程开关M4主电动机反转反接制动KS-1X17速度继电器停转触点M5主电动机正

34、转反接制动在设计过程中利用辅助继电器，M3为变速调整，M4为反转反接制动，M5为正转反接制动，既有利于理清逻辑关系，简化梯形图，又有利于调试控制程序。将原来的中间继电器KA1和KA2用辅助继电器M1、M2代替，时间继电器用定时器T0代替，减少了电气元件，提高了系统可靠性。4.3 硬件接线图设计该控制系统采用三菱FX2N-48MR型PLC，其I/O硬件接线图如图4-1所示。图4-1 I/O硬件接线图PLC控制器左边为输入端，右边为输出端。在KM1、KM2、KM4、KM5和KM6的线圈支路上采用了接触器常闭触点的电路联锁，从而避免了电动机正反转时造成的电源间的短路。5 T68卧式镗床PLC改造的软

35、件设计5.1 梯形图设计可编程控制器是将继电器控制的概念和设计思想与计算机技术及微电技术相结合而形成的专门从事逻辑控制的微机系统。在PLC系统应用中，梯形图的设计往往是最主要的问题。梯形图不但沿用和发展了电气控制技术，而且其功能和控制指令已远远超过电气控制范畴。它不仅可实现逻辑运算，还具有算术运算、数据处理、联网通信等功能，是具有工业控制指令的微机系统。梯形图的编程方法一般有以下几种：替代设计法、逻辑代数设计法、程序流程设计法以及功能模块设计法。此次设计采用逻辑代数的设计方法，其梯形图如附录3所示。5.2 镗床PLC改造的电气控制A.主控部分主控动作流程图如图5-1所示。图5-1 主控动作流程

36、图对行程开关SQ7、SQ8触点对应的输入继电器X13、X14取反后并联，将它们作为主控条件。当这两个行程开关同时接通时，主控元件M10断开，主控条件不成立后面程序无法运行，系统不工作。B.主电动机的起动控制主电动机低速正转流程图如图5-2所示。图5-2 主电动机低速正转起动流程图按下按钮SB1时，输入继电器X1为ON，继电器M1线圈得电，并且M1线圈自锁。同时使得继电器M2不得电，继电器Y2导通，线圈KM3得电。将限流电阻R短接。另外M1和Y2驱动输出继电器Y0线圈逻辑回路导通，使得KM1线圈得电，KM1主触点闭合。此时Y0为ON，驱动输出继电器Y5回路导通，使得KM6线圈得电。因此，SB1按

37、下时，接触器KM1、KM3、KM6闭合，主电动机M1作低速正转。同理可知，当按钮SB2按下时，输入继电器X2为ON，输出继电器Y1、Y5得电，即接触器KM2、KM6得电，主电动机M1作低速反转。主电动机低速点动正转流程图如图5-3所示。图5-3 主电动机低速下点动正转流程图按下按钮SB3时，输入继电器X3为ON，输出继电器Y0得电，Y0使得接触器KM1得电，KM1主触点闭合。Y0驱动输出继电器Y5回路导通，使得接触器KM6得电。主电动机M1在低速下点动正转。同理可知，当按钮SB4按下时，输入继电器X4为ON，输出继电器Y1、Y5得电，即接触器KM2、KM6得电，主电动机M1在低速下点动反转。主

38、电动机由低速正转变作高速正转的流程图如图5-4所示。图5-4 主电动机M1低速变高速流程图若需要作高速运转时，行程开关SQ按下，输入继电器X6为ON。以主电动机低速正转为例，此时接触器KM1、KM3、KM6闭合。线圈M1闭合，使得输出继电器T0回路导通。经延时后，输出继电器Y5断开，Y3、Y4导通。因此，此时接触器KM1、KM3、KM4、KM5闭合，主电动机M1作高速正转。同理，在反转时，经T0延时后接触器KM2、KM3、KM3、KM5闭合，主电动机M1作高速反转。C.主电动机的反接制动控制主电动机正转反接制动流程图如图5-5所示。图5-5 主电动机正转反接制动流程图以正转反接制动为例，此时接

39、触器KM1、KM3、KM6闭合，速度继电器的动合触点KS-3闭合，输入继电器X21为ON。按钮SB5按下时，输入继电器X5为ON，取反后，切断逻辑元件M1、Y0、Y2，使接触器KM1、KM3断开，正转主电路断开。同时X5的动合触点闭合，驱动继电器M5线圈得电，M5驱动输出继电器Y1得电，此时KM2、KM6线圈回路导通，电动机主电路为正转情况下的反接状态，使转速下降，当转速下降到KS-3的复位转速时，KS-3断开，输入继电器X21为OFF，M5断开，使得Y1线圈断开，接触器KM2断电，主电路切断。反转反接制动与正转反接制动类似，参与的逻辑元件为M2、Y0、Y2、X20、M4。D.主运动和进给运动

40、点动变速点动变速流程图如图5-6所示。图5-6 点动变速流程图主运动变速时，拉出变速孔盘，行程开关SQ1动作，输入继电器X7为ON。进给变速时，行程开关SQ3动作，输入继电器X11为ON。此时电动机没有转动，速度继电器的动断触点KS-1闭合，使得继电器M3逻辑回路导通。M3得电为ON，驱动输出继电器Y0逻辑回路导通，接触器KM1线圈得电，电动机正转。此时，SQ1或SQ3的动断触点断开，使得输出继电器Y2逻辑回路断开，KM3断电，主电动机以较小的电流起动正转。一旦电动机转动后，速度继电器KS-1断开，使得输出继电器Y0断电。当达到一定转速时，KS-3接通，X21为ON，继电器M5得电，M5为ON

41、，驱动输出继电器Y1得电，电动机反接制动。这样，不断调整两个待啮合齿轮的相对位置，直到能将变速盘推入，松开行程开关SQ1、SQ3为止。E.快速电动机的移动控制快速电动机移动控制流程图如图5-7所示。图5-7 快速电动机移动控制流程图快速手柄扳到正向快速位置时，行程开关SQ5压下，输入继电器X13为ON，驱动输出继电器Y6逻辑回路导通，Y6线圈为ON，接触器KM7线圈电路闭合，快速电动机M2正转。快速手柄扳到反向快速位置时，行程开关SQ6压下，输入继电器X14为ON，驱动输出继电器Y7逻辑回路导通，Y7线圈为ON，接触器KM8线圈电路闭合，快速电动机M2反转。6 T68镗床PLC控制系统的仿真与

42、调试6.1 GX Simulator6-C仿真软件介绍GX Simulator6-C是一个可应用于FX系列可编程控制器的编程软件，可在Windows95/98/2000下运行。在GX Simulator6-C中，可通过梯形图符号、指令语言及SFC符号来创建程序，还可以在程序中加入中英文注解，它还能够监控PLC运行时的动作状态和数据变化情况。总之，GX Simulator6-C软件为用户提供了程序录入、编辑和监控手段，是功能较强的PLC编程软件。6.2 程序仿真调试过程A.先启动编程软件GX Developer，创建一个新工程，如图6-1所示。图6-1 创建新工程B.编写梯形图，如附录3所示。C

43、.F4转换后，启动仿真，选择工具栏中“梯形图逻辑测试启动”，程序开始在电脑上模拟PLC写入过程，如图6-2所示。图6-2 梯形图逻辑测试启动D.选择“在线”中“调试”里的“软元件测试”，在“软元件”栏中选择要强制的位软元件，为“ON”或“OFF”，如图6-3所示图6-3 软元件测试可以发现接通的触点和线圈用蓝色表示。E.启动仿真窗口中的“菜单启动”中“继电器内存监视”弹出窗口如图6-4所示。图6-4 继电器内存监视F.依次点击“软元件”，“位元件窗口”，“Y”，如图6-5所示。图6-5 位元件监视可以监视到置“ON”的Y为黄色，置“OFF”的Y为黄色。G.点击仿真窗口中的“时序图”，“启动”按

44、钮，出现“时序图监控”，输入要监控的“软元件”，可以监控其时序图。如图6-6所示图6-6 时序图监控H.点击仿真窗口中的“STOP”，PLC停止运行，点击“RUN”，PLC又开始运行。如图6-7所示。图6-7 PLC仿真的停止与运行I仿真结束后，先点击仿真窗口中的“STOP”，在点击“工具”栏中“梯形图逻辑测试结束”选项，然后就可以关闭仿真界面。6.3PLC仿真软件调试的监控结果A.主电动机的起动控制a.X1置1时，监控结果如图6-8所示。图6-8 电动机低速正转可以看到此刻继电器Y0、Y2、Y5置1，使接触器KM1、KM3、KM6线圈回路闭合得电，电动机M1以低速正转。b.X2置1时，监控结

45、果如图6-9所示。图6-9 电动机低速反转可以看到此刻继电器Y1、Y2、Y5置1，接触器KM2、KM3、KM6线圈回路得电，电动机M1以低速反转。c.X3置1时，监控结果如图6-10所示。图6-10 电动机低速点动正转可以看到此刻继电器Y0、Y5置1，接触器KM1、KM6线圈回路得电，电动机M1低速下点动正转。d.X4置1时，监控结果如图6-11所示。图6-11 电动机低速点动反转 可以看到此刻继电器Y1、Y5置1，接触器KM2、KM6线圈回路得电，电动机M1低速下点动反转。e.电动机先低速起动，以正转为例，此刻X1置1。将SQ闭合，即X6置1，监控结果如图6-12所示。图6-12 电动机高速

46、延时转动可以看到经过计时器T0延时后，Y5为OFF，Y3、Y4为ON，即主电动机M1由低速正转经延时后作高速正转。反转与之类似。B.主电动机的反接制动控制电动机先低速起动，以正转为例，此刻X1置1。当SB5按下时，即X5置1，此刻Y1、Y5置1，电动机主电路为正转情况下的反接状态，使转速下降，当转速下降到KS-3的复位转速时，KS-3断开，输入继电器X21为OFF，M5断开，Y1为OFF，主电路切断。C.主运动和进给运动点动变速X7、X11置1，当X17置1时，M3为ON，此时Y0为ON，电动机正转，X17为OFF，X21为ON，使得Y0为OFF，Y1为ON。D.快速电动机的移动控制X13置1

47、，此时Y6为ON，快速电动机M2正转。X14置1，此时快速电动机M2反转。7 PLC控制系统的抗干扰设计7.1 影响PLC控制系统稳定的干扰因素A.电源波形畸变干扰由于PLC控制系统本身或者电网中其他设备采用的SCR、GTO、IGBT等电力半导体器件，在工作时产生的高次谐波、噪声、寄生振荡等，引起电网电源波形畸变，通过电源线路对PLC产生的干扰。B.电路耦合干扰由于PLC接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗耦合产生的干扰。C.输入元器件触点的抖动干扰由于现场强烈振动使PLC输入元器件触点发生抖动（尤其是常闭触点）所产生的误信号形成的干扰。D.电容性干扰在干扰源与干扰对象（PLC）之间存在

48、的分布电容耦合所产生的干扰。E.电感性干扰干扰源中的交变磁场通过干扰对象（PLC）中的电感性元件耦合所产生的干扰。F.波干扰由空间电磁波（主要是雷达、电台、移动电话等）的电磁场、传导波的传导电流和传导电压所产生的干扰。7.2 提高PLC抗干扰措施通过合理配置供电电源、正确选择接地点、接地方式和输人输出配线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。A.供电电源由于PLC本身抗干扰的能力很强，通常只要将PLC电源与系统动力设备分开配线，对于来自电源的干扰，具有足够强的抑制能力。如果遇到特殊情况，电源干扰特别严重时。可采用带屏蔽层的隔离变压器供电，甚至加接线路滤波器，以抑制从交直流电源侵人的常模和共模瞬变

49、干扰，还可抑制PLC内部开关电源向外辐射的噪声。在有较强干扰源的环境中使用PLC，或对PLC工作可靠性要求特别高时。应将屏蔽层和PLC浮动地端子接地。B.接地a.信号地：是输入端信号元件的地。b.交流地：交流供电电源的N线，通常它是产生噪声的主要地方。c.屏蔽地：一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网。通过专门的铜导线将其与地壳连接。d.保护地：一般将机器设备外壳或设备内独立器件的外壳接地。C.输入、输出配线a.引线分开PLC电源线、IO电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线。后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线

50、也要用屏蔽线。并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反。大小相等。可将感应电流引起的噪声互相抵消。故信号线多采用双绞线或屏蔽线。b.输入、输出信号的防错当输入信号源为晶体管或是光电开关输出类型时，在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高。如漏电流干扰超过一定值。就形成了误信号。同样。当输出元件为双向晶闸管或是晶体管输出。而外部负载又很小时。会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流。引起微小电流负载的误动，导致输入与输出信号的错误。给设备和人身造成不良后果。 解决方法一：在这类输入、输出端并联旁路电阻。以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。方法二：在PLC输入端加RC滤波环

51、节，利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器。减小漏电流的干扰。D.PLC内部具有丰富的功能模块。如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作，提高系统的抗干扰能力。7.3 T68镗床的PLC抗干扰措施A.硬件措施a.使用隔离变压器为了抑制窜入的外来高频干扰信号，在为PLC提供AC 220V的工作电源的的线路上，使用AC 220V/1A的隔离变压器时，为了改善隔离变压器的抗干扰效果,将隔离变压器的屏蔽层接地；变压器的初级、次级连接线采用用双绞线，以减少电源线间的干扰。b.屏蔽接地在程控系统

52、中，良好接地可消除各种电路电流流经公共地线阻抗时产生的噪声电压，避免磁场及电位差的影响，使其形不成地环路。接地是抑制干扰、使系统可靠工作的重要方法，和屏蔽结合起来使用即可解决大部分干扰问题。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是大问题，而接地形成的环路干扰影响确很大，因此在设计控制系统时采用单点接地方式。把PLC、电源设备、接触器等都放在控制柜内，对电磁场的屏蔽较好。噪声主要由传输导线引入，因此对I/O信号导线采取了完全屏蔽的信号电缆，并且电缆的金属屏蔽层也一点接地。B.软件措施a.逻辑检测利用信号间的逻辑关系构成条件判断，使个别信号出现错误时，系统不会因错误判断而影响正常的逻辑功能。例如在主轴高速运行故障设置中，必须是自低速起动后才会出现，这样提高了系统的灵活性。b.设置监视跟踪定时器使用定时中断监视程序运行状态。定时器的设定时间稍大于正常运行一个循环的时间。只要程序正常运行，定时器不会出现定时中断。一旦程序运行失常，导致定时中断，利用定时中断服务程序将系统复位。8结束语经过数月的努力，这次毕业设