机床电气及PLC控制（第三版） 课件 课题11 机床的PLC控制

【项目分析】

通过三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程及Z3040型摇臂钻床电气控制电路的PLC改造，掌握常用基本指令的功能、编程及程序输入、运行调试的方法。并掌握编程软件的使用方法。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习目标】应知1.掌握常用基本指令的功能。2.熟悉GX-Works2编程软件的功能及使用方法。应会1.掌握运用常用基本指令实现控制功能，以及程序的编制、输入、运行调试的方法。2.学会根据控制要求设计简单的控制程序，进行I/O口分配。3.掌握三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程。4.能够进行机床电气控制线路的PLC改造。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社任务4.3Z3040型摇臂钻床的PLC编程项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【新课导入】1.简略复习“任务4.2”的内容；2.简略介绍本次课（任务4.3）的主要教学内容与2～4学时的教学安排。PLC对摇臂钻床的电气控制Z3040型摇臂钻床的控制电路已在任务2.3中介绍过，图2-9电路的特点是对M2（摇臂升降电动机）、M3（液压泵电动机）的控制，实现摇臂松开→升降→夹紧的自动控制，在这一过程中电气与机械、液压系统的相互配合，以及时间继电器KT的控制作用。在本任务中尝试用PLC取代继电器-接触器控制电路对Z3040摇臂钻床实现控制，让学习者对两种控制方式进行更深入的比较。要求与步骤如下：1.充分了解机床的运动方式及控制原理，根据要求确定控制方案。2.根据控制要求确定系统输出和输出设备，从而确定PLC的I/O点数；并预留适当的I/O点以备需要添加功能时使用。3.PLC选型：根据所需的PLC的机型、容量、I/O点数的情况选定PLC。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤一：实训准备

完成本任务所需的工具、器材和设备如表4-24所列。P131表4-24完成任务4.3所需的设备、工具、器材明细表机床电气及PLC控制高等教育出版社序号名

称型号/规格单位数量1三相交流电源3×380/220V16A

2单相交流电源220V、36V、6V

3Z3040型摇臂钻床(或实训装置)

台14FX3U系列PLC主机FX3U-32MR/ES型台15计算机装有GX–Works2PLC编程软件台16塑料软铜线

若干7万用表MF-47型台18电工和PLC实训通用工具试电笔、榔头、螺丝刀、电工刀、电工钳、尖嘴钳、剥线钳、活络扳手等（详见表1-1）套1步骤二：Z3040摇臂钻床PLC改造的I/O地址分配

根据控制要求确定I/O端口，其地址分配表见表4-25。P132表4-25I/O地址分配表机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X001主轴停止按钮SB1Y000电磁阀YVX002主轴起动按钮SB2Y001控制主轴电动机M1接触器KM1X003摇臂上升按钮SB3Y002控制M2正转（摇臂上升）接触器KM2X004摇臂下降按钮SB4Y003控制M2反转（摇臂下降）接触器KM3X005主轴箱松开按钮SB5Y004控制M3正转（主轴箱和立柱松开）接触器KM4X006主轴箱夹紧按钮SB6Y005控制M3反转（主轴箱和立柱夹紧）接触器KM5X007摇臂上升限位开关SQ1-1Y006主轴箱松开指示灯HL1X010摇臂下降限位开关SQ1-2Y007主轴箱夹紧指示灯HL2X011摇臂松开限位开关SQ2Y010主轴运行指示灯HL3X012摇臂夹紧限位开关SQ3

X013主轴箱夹紧限位开关SQ4

步骤三：Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图

P133图4-37Z3040摇臂钻床PLC控制接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤三：Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图如图4-37所示，图中停止按钮SB1用动断触点接入PLC，系统共有11点输入，9点输出，可选择FX3U-32MR型PLC。

步骤四：Z3040摇臂钻床电气控制电路PLC改造的程序设计Z3040摇臂钻床的程序设计主要分三部分：一是摇臂上升与下降，二是主轴和立柱的松开与夹紧，三是液压电磁阀的通断。在原接触器-继电器控制电路中使用了断电延时时间继电器KT，其作用是在摇臂升降到位、M2停机后，延时1～3s再起动M3将摇臂夹紧。在PLC程序设计中，这一延时功能由定时器实现。参考程序如图4-38所示。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤四：Z3040摇臂钻床PLC控制系统的程序设计

P134图4-38Z3040摇臂钻床PLC控制程序机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤五：调试运行

按图4-37电路连接，输入并运行控制程序，观察运行结果。

步骤六：总结与比较

教师与学生一起对钻床的继电器控制系统与PLC控制系统的特点进行总结分析和比较。P131机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤【阅读材料】PLC的编程方法及其特点（P133～137）

在项目3中曾介绍过，PLC梯形图是由继电器-接触器系统控制原理图转变而来的，而且在编制一些较简单的程序时，也往往直接由继电器-接触器系统的原理图转换成PLC的梯形图。但应注意两者在表达方式特别是本质内涵上的区别，同时注意PLC梯形图的结构特点和构成原则。

【例4-1】

通过梯形图的结构变换来简化程序

在项目3中曾指出，PLC梯形图构成的一个基本原则是：“对输入：左重右轻、上重下轻；对输出：上轻下重”，通过图4-39的两个例子可以很明显地看到简化程序的效果。机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC的编程方法及其特点（P133～137）

【例4-1】

P136图4-39例4-1附图机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC的编程方法及其特点（P133～137）

【例4-2】避免出现“层级”控制举例

如图4-40所示，经转换后使梯形图的逻辑关系更加清晰，且便于输入和检查程序。但程序转换后，有可能会增加所使用的逻辑变量。P136图4-40将层级控制转换为多支路控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC的编程方法及其特点（P133～137）

【例4-3】避免出现“混联”举例

如图4-41中左边的梯形图，出现的所谓“混联”电路无法编程，可改成右图所示的形式。转换的原则是：以各自的输出为目标，找出形成输出的各自通道（逻辑关系），逐一处理。kP136图4-41出现“混联”的处理方法机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC应用程序介绍（P133～137）PLC一些常见的应用程序，往往是构成一个复杂控制程序的各个基本单元。这就如同继电器－接触器控制电路的一些基本控制环节，或是电子线路的一些基本的单元电路，是构成复杂电路的基本结构。因此熟悉这些常见的应用程序，对尽快掌握编程方法、提高编程水平是有帮助的。在“任务4.1”中已经介绍了几个基本指令的应用实例，下面再介绍几个常用的程序：

【例4-4】

时间控制举例

图4-42给出了两个时间控制的例子，图(a)为两个定时器串联使用，图(b)为采用定时器和计数器各一个组成较长时间的延时控制程序。定时器指令的使用有许多方法，读者可通过这几个例子，举一反三地灵活应用。机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC应用程序介绍（P133～137）

【例4-4】

P137图4-42例4-4附图机床电气及PLC控制高等教育出版社【阅读材料】PLC应用程序介绍（P133～137）

【例4-5】

顺序延时接通控制举例

图4-43为顺序延时接通控制程序，该程序的功能是：从X000接通开始，Y001、Y002、Y003分别按各自设定的时间(t1=10s、t2=20s、t3=30s)延时接通。程序原理和工作过程读者可自行分析。P137图4-43例4-5附图机床电气及PLC控制高等教育出版社【项目小结】1.PLC是通过编程实现硬接线控制逻辑和其他功能的，因此，熟练掌握PLC的指令系统是充分发挥其功能的关键。从本项目开始分类介绍FX3U的指令系统。FX3U系列PLC的指令系统包括有29条基本指令、2条步进指令和209条功能指令。在本项目中介绍的基本指令包括基本逻辑运算指令、脉冲操作指令、微分输出指令、堆栈指令、主控指令、置位与复位指令等。2.在本项目中，通过对Y-Δ降压起动等4个三相异步电动机控制电路及Z3040摇臂钻床电气控制电路改用PLC控制，掌握应用PLC代替继电器系统进行控制的方法，从而掌握基本指令的应用，并熟悉一些常用控制程序，掌握编制、输入和调试简单程序的方法。电梯维修保养实训与备赛指导高等教育出版社【学习记录与分析】

完成实训的相关记录。1.完成“任务4.3”的互动练习。