1、畢業設計（論文）報告題 目 PLC在機床中的應用系 別 機電工程系 .專 業 電氣自動化 .班 級 0602 .學生姓名 趙定云 .學 號 100061595 .指導教師 張如萍 .2009年3月15日目 錄前言1摘要2第一章可編程序控制器概述31.1可編程控制器的產生與發展31.2 可編程控制器的用途與特點41.3 可編程控制器的分類41.4可編程序控制器的硬件組成41.5 可編程序控制器的軟件組成51.6 可編程序控制器的主要性能指標6第二章 S7-200系列可編程控制器62.1 S7-200系列PLC的構成62.2 S7-200系列PLC內部元器件82.3 S7200系列PLC的基本指令

2、92.4 S7-200系列PLC功能指令10第三章 T68型臥式鏜床電氣控制電路分析113.1 T68型臥式鏜床的主要結構和運動形式113.2電力拖動方式和控制要求123.3電氣控制電路分析123.4電氣控制電路特點13第四章基于PLC的T68型臥式鏜床134.1 控制要求和梯形圖接線圖134.2 主電動機的起動與停止控制174.3 主電動機的反接制動控制184.4 主軸變速或進給變速時主電動機的緩轉控制184.5 主軸箱、工作臺的快速移動控制194.6 語句表19第五章中英文翻譯20參考文獻31前言隨著工業自動化的不斷發展，對于各種工業設備的要求越來越高，鑒于T68型臥式鏜床的電氣控制系統存

3、在線路復雜、故障率高、維護工作量大、可靠性低、靈活性差等缺點,用PLC對T68型鏜床的繼電器接觸式模擬控制系統進行技術改造,從而保證了電控系統的快速性、準確性、合理性,更好地滿足了實際生產的需要,提高了經濟效益。SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列出色表現在以下幾個方面：1.極高的可靠性2.極豐富的指令集3.易于掌握4.便捷的操作5.豐富的內置集成功能6.實時特性7.強勁的通訊能力8.豐富的擴展模塊

4、 S7-200系列在集散自動化系統中充分發揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統。摘要隨著科學技術的不斷發展，對于各種機床的控制要求越來越嚴謹，鑒于T68型臥式鏜床的電氣控制系統存在線路復雜、故障率高、維護工作量大、可靠性低、靈活性差等缺點,用PLC對T68型鏜床的繼電器接觸式模擬控制系統進行技術改造,從而保證了電控系統的快速性、準確性、合理性,更好地滿足了實際生

5、產的需要,提高了經濟效益。關鍵詞：故障率、鏜床、可編程控制器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, the

6、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, improv

7、e the economic efficiency .Key words:Failure rate，boring machine, Programmable Logic Controller（PLC）第一章 可編程序控制器概述1.1可編程控制器的產生與發展在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1969年美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Cont

8、roller（PC）。個人計算機（簡稱PC）發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。1.2 可編程控制器的用途與特點PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。因而廣泛應用于鋼鐵、水泥、

9、石油化工、采礦、電力、機械制造、汽車、環保等行業。PLC應用通常可分為五種類型：順序控制、運動控制、閉環過程控制、數據處理、通信和聯網。PLC有以下7種性能特點：1.抗干擾能力強，可靠性高；2.控制系統結構簡單、通用性強、應用靈活；3.編程方便，易于使用；4.功能完善，擴展能力強；5.PLC控制系統設計、安裝、調試方便；6.維修方便，維修工作量小；7.結構緊湊、體積小、重量輕，易于實現機電一體化。1.3 可編程控制器的分類按I/O點數容量分：1.小型機2.中型機3.大型機按結構形式分：1.整體式結構2.組合式結構1.4可編程序控制器的硬件組成可編程控制器種類繁多，但其基本結構和工作原理基本相同

10、。PLC的基本結構由中央處理器（CPU）,存儲器，輸入、輸出接口，電源，擴展接口，通信接口，編程工具，智能I/O接口，智能單元等組成。一、中央處理器（CPU）與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，他按PLC中系統程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作。二、存儲器PLC存儲器是用來存放系統程序、用戶程序和運行數據的單元。按其作用有系統存儲器與用戶存儲器；存儲器又有兩種，一種為可進行讀/寫操作的隨機存取存儲器RAM;另一種為只讀存儲器。三、輸入、輸出接口輸入、輸出接口是PLC與外界連接的接口。輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、選擇開關、行程開關、繼電器觸點、接近開關、光

11、電開關、數字撥碼開關等的開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發電機和各種變換器等傳來的模擬量輸入信號。輸出接口用來連接被控對象中各種執行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調節閥（模擬量）、調速裝置（模擬量）等。四、電源PLC一般使用220V單相交流電源，電源將交流電轉換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證PLC的正常工作。對于小型整體式可編程控制器內部有一個開關穩壓電源，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴展單元提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供24V電源。五、擴展接口擴展接口用于將擴展單元與基本單元連接，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統的需求。六、通信

12、接口為了實現“人機”或“機機”之間的對話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監視器、打印機及其他的PLC或計算機相連。七、智能I/O接口為了滿足工業上更加復雜的控制需要，PLC配有多種智能I/O接口，通過智能I/O接口，用戶可方便的構成各種工業控制系統，實現各種控制功能。 八、編程工具編程工具是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監視用的設備。最常用的是編輯器。編輯器有簡易型和智能性兩類。簡易型的編程器只能聯機編程，且往往是先將梯形圖轉化為機器語言助記符（指令表）后才能輸入。九、智能單元各型PLC都有一些智能單元，他們一般都有自己的CPU，具有自己的系統軟件，能獨立完成一項專門

13、的工作。智能單元通過總線與主機相聯，通過通信方式接受主機的管理。常用的智能單元有A/D單元、D/A單元、高速計數單元、定位單元等。十、其他部件PLC還可配有盒式磁帶機、EPROM寫入器、存儲卡等其他外部設備。1.5 可編程序控制器的軟件組成可編程控制器的軟件由系統程序和用戶程序兩大部分組成。系統程序由PLC制造商固化在機內，用以控制可編程序控制器本身的運作；用戶程序則是由使用者編輯并輸入的，用來控制外部對象的運作。一、系統程序系統程序主要包括三部分。第一部分為系統管理程序，他控制PLC的運行，使整個PLC按部就班地工作。第二部分為用戶指令解釋程序，通過用戶指令解釋程序，將PLC的編程語言變為機

14、器語言指令，再由CPU執行這些指令。第三部分為標準程序模塊與系統調用程序，包括許多不同功能的子程序及其調用管理程序。二、用戶程序用戶程序即應用程序，是可編程控制器的使用者針對具體控制對象編制的應用程序。根據不同控制要求編制不同的程序，相對于改變可編控制器的用途，也相當于繼電接觸控制設備的硬接線線路進行重設計和重接線，這就是所謂的“可編程序”。三、可編程控制器的程序結構廣義上的PLC程序由三個部分構成：用戶程序、數據塊和參數塊。1.6 可編程序控制器的主要性能指標一、存儲容量系統程序存放在系統程序存儲器中。這里說的存儲容量指的是用戶程序存儲器的容量，用戶程序存儲器容量決定了PLC可以容納的用戶程

15、序的長短，一般以字節為單位來計算。也有的PLC用存放用戶程序的指令條數來表示容量。二、輸入/輸出點數I/O點數即PLC面板上連接輸入、輸出信號用的端子的個數，常稱為“點數”，用輸入點數與輸出點數的和來表示。I/O點數越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規模就越大。因此，I/O點數是衡量PLC性能的重要指標之一。三、掃描速度掃描速度是指PLC執行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標，一般以執行1K字所用的時間來衡量掃描速度。四、編程指令的種類和數量編程指令種類及條數越多，其功能就越強，即處理能力和控制能力也就越強。五、擴展能力PLC的擴展能力反映在以下兩個方面。大部分PLC用I/O擴

16、展單元進行I/O點數的擴展，有的PLC可以使用各種功能模塊進行功能的擴展。六、智能單元的數量PLC不僅能夠完成開關量的邏輯控制，而且利用智能單元可以完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯網等功能。第二章 S7-200系列可編程控制器2.1 S7-200系列PLC的構成1.基本單元I/OØ I0.0-I0.7、I1.0-I1.5 14個輸入點Ø Q0.0-Q0.7、Q1.0-Q1.1 10個輸出點Ø 采用了雙向光電耦合器，24V直流極性可任意選擇Ø 1M為I0.X輸入端子的公共端，2M為I1.X輸入端子的公共端 Ø 在晶體管輸出電路中采用了MO

17、SFET功率驅動器件，并將數字量輸出分為兩組，每組有一個獨立公共端，共有1L、2L兩個公共端，可接入不同的負載電源。2.基本單元I/O及擴展q 主機的輸入點數為14點q 主機的輸出點數為10點q 可擴展的模塊數目為73.高速反應性q 6個高速計數脈沖輸入端：I0.0-I0.5,最快的相應速度為30kHz。q 2個高速脈沖輸出端：Q0.0-Q0.1,輸出脈沖頻率可達20kHz。4.存儲系統：由RAM和EEPROM兩種存儲器組成。5.存儲卡：存儲卡可選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。二、 CPU22X主要技術指標型號CPU221CPU222CPU223CPU224外型

18、尺寸/mm90×8×6290×80×62120.5×80×62190×80 ×621.存儲器程序/字2048204840964096用戶數據1024102425602560用戶存儲器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM數據后備(超級電容)典型值h50501901902.輸入輸出型號CPU221CPU222CPU223CPU224本機I/O點數6入/8出6入/8出14入/10出24入/16出擴展模塊數量無2個7個7個數字量I/O映像區大小/bit無256256256模擬量I/O映像區大小/bit505

19、01901903.指令型號CPU221CPU222CPU223CPU22433MHz下布爾指令執行速度0.37s/指令0.37s/指令0.37s/指令0.37s/指令FOR/NEXT循環有有有有增數運算有有有有實數運算有有有有4.主要內部繼電器型號CPU221CPU222CPU223CPU224I/O映像寄存器/bit128I和128Q128I和128Q128I和128Q128I和128Q內部通用繼電器/bit256256256256計數器/定時器256/256256/256256/256256/256字入/字出無16/1632/3232/32順序控制繼電器/ bit2562562562565

20、.附加功能型號CPU221CPU222CPU223CPU224內部高速計數器/個4(30kHz)4(30kHz)6(30kHz)6(30kHz)模擬量調節電位器/個1122脈沖輸出/個2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)通信中斷/個1發送器2接收器1發送器2接收器1發送器2接收器1發送器2接收器定時中斷/個2(1255ms)2(1255ms)2(1255ms)2(1255ms)硬件輸入中斷/個4444實時時鐘有(時鐘卡)有(時鐘卡)有(內置)有(內置)口令保護有有有有2.2 S7-200系列PLC內部元器件一、數據存儲類型及尋址方式PLC內部元器件的功能是相互獨立的

21、，在數據存儲區為每一種元器件分配一個存儲區域。每一種元器件用一組字母表示器件類型，字母加數字表示數據的存儲地址。如I表示輸入映像寄存器（又稱輸入繼電器）；Q表示輸出映像寄存器（輸出繼電器）；M表示內部標志位存儲器；SM表示特殊標志位寄存器；S表示順序控制存儲器；V表示變量存儲器；L表示局部變量存儲器；T表示定時器；C表示計數器；AI表示模擬量輸入映像寄存器；AQ表示模擬量輸出映像寄存器；AC表示累加器；HC表示高速計數器等。掌握這些內部器件定義、范圍、功能和使用方法是PLC程序設計的基礎。1.數據存儲器的分配S7-200按元器件的種類將數據存儲器分成若干存儲區域，每個區域的存儲單元按字節編址，

22、每個字節有8位組成。2.數值表示方法包括數值類型、范圍和常數等內容。二、S7-200系列PLC數據存儲區及元件功能1.輸入/輸出映像寄存器 2.變量存儲器V3.位存儲器（M）4.特殊標志位（SM）寄存器5.順序控制繼電器（S） 6.局部存儲器（L） 7.定時器（T）8.計數器9.模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI/AQ）10.累加器（AC）11.高速計數器（HC）2.3 S7200系列PLC的基本指令一、基本位操作指令1、指令格式梯形圖指令由觸點或線圈符號直接位地址兩部分組成，含有直接位地址的指令又稱位操作指令，基本位操作指令操作數尋址范圍：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。1）LD(Lo

23、ad)：裝載指令，用于常開觸點與左母線連接，每一個以常開觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。2）LDN(Load Not)：裝載指令，用于常閉觸點與左母線連接，每一個以常閉觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。3）A(And)：與操作指令，用于常開觸點的串聯。4）AN(And Not)：與操作指令，用于常閉觸點的串聯。5）O(Or)：或操作指令，用于常開觸點的并聯。6）ON(Or Not)：或操作指令，用于常閉觸點的并聯。7）=(Out)：置位指令，線圈輸出。2、STL指令對較復雜梯形圖的描述方法在較復雜梯形圖中，觸點的串、并聯關系不能全部用簡單的與、或、非邏輯關系描述。1）塊“與”操作指令ALD2

24、）塊“或”操作指令OLD3）棧操作指令LPS 、LRD、 LPP二、取反和空操作指令1取反指令（NOT）：將它左邊電路的邏輯運算結果取反。2空操作指令（NOP）：起增加程序容量的作用。三、置位/復位指令置位/復位指令則是將線圈設計成置位線圈和復位線圈兩大部分，將存儲器的置位、復位功能分離開來。四、邊沿觸發指令邊沿觸發是指用邊沿觸發信號產生一個機器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。邊沿觸發指令分為正跳變觸發（上升沿）和負跳變觸發（下降沿）兩大類。五、定時器S7-200 PLC的定時器為增量型定時器,用于時間控制。1、工作方式：通電延時型（TON）保持型（TONR）斷電延時型（TOF）2、時基標準

25、：CPU 22X系列PLC的256個定時器分屬TON(TOF)和TONR工作方式，以及3種時基標準（1ms、10ms、100ms），TOF與TON共享同一組定時器，不能重復使用。3、定時器指令格式（1）通電延時型（TON）：當使能端輸入有效時，定時器開始計時，當前值從0開始遞增，大于或等于設定值時，定時器輸出狀態為1；使能端無效（斷開）時，定時器復位。（2）保持型（TONR)：使能端輸入有效時，定時器開始計時；使能端無效時，當前值保持記憶，使能端再次接通有效時，在原記憶值的基礎上遞增計時。(3) 斷電延時型（TOF）：使能端輸入有效時，定時器輸出狀態位置1，當前值復位；使能端斷開時，開始計時，

26、當前值從0遞增，當前值達到預置值時，定時器狀態恢復位置0，并停止計時，當前值保持。六、計數器S7200系列PLC有加計數器（CTU）、加/減計數器（CTUD）、減計數器（CTD）等3種計數指令。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FNDTBL，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

27、5存儲器填充指令6讀寫實時時鐘指令二、轉換指令轉換指令是對操作數的類型進行轉換，并輸出到指定的目標地址中去。轉換指令包括數據的類型轉換、數據的編碼和譯碼指令以及字符串類型轉換指令。1.BCD碼與整數之間的轉換2.雙字整數轉換為實數3.四舍五入取整指令4.截位取整指令5.整數與雙整數的轉換6.字節與整數的轉換指令7.譯碼指令8.段譯碼指令三、中斷指令（一）中斷源1中斷源（1）通信中斷：PLC的自由通信模式下,通信口的狀態可由程序來控制。（2）I/O中斷：I/O中斷包括外部輸入中斷、高速計數器中斷和脈沖串輸出中斷。（3）時間中斷：時間中斷包括定時中斷和定時器中斷。2中斷優先級在PLC應用系統中通常

28、有多個中斷源。當多個中斷源同時向CPU申請中斷時，要求CPU能將全部中斷源按中斷性質和處理的輕重緩急進行排隊，并給予優先權。3CPU響應中斷的順序PLC中，CPU響應中斷的順序可以分以下三種情況：（1）當不同的優先級的中斷源同時申請中斷時，CPU響應中斷請求的順序為從優先級高的中斷源到優先級低的中斷源。（2）當相同優先級的中斷源申請中斷時，CPU按先來先服務的原則響應中斷請求。（3）當CPU正在處理某中斷，又有中斷源提出中斷請求時，新出現的中斷請求按優先級排隊等候處理，當前中斷服務程序不會被其他甚至更優先級的中斷程序打斷。（二）中斷控制經過中斷判優后，將優先級最高的中斷請求送給CPU，CPU響

29、應中斷后自動保存邏輯堆棧、累加器和某些特殊標志寄存器位，即保護現場。中斷處理完成后，又自動恢復這些單元保存起來的數據，即恢復現場。四、高速處理指令1高速計數指令：高速計數器定義指令（HDEF），高速計數器指令（HSC）用于啟動編號為N的高速計數器。HSC與MODE為字節型常數，N為字型常數。2高速脈沖輸出：高速脈沖輸出功能是指在PLC的某些輸出端產生高速脈沖，用來驅動負載，實現高速輸出和精確控制。3脈沖輸出指令：脈沖輸出指令可以輸出兩種類型的方波信號，在精確位置控制中有很重要的應用。第三章 T68型臥式鏜床電氣控制電路分析3.1 T68型臥式鏜床的主要結構和運動形式T68臥式鏜床的結構主要由床

30、身、前立柱、鏜頭架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺等部分組成。床身是一個整體的鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導軌上裝有鏜頭架，鏜頭架可沿導軌垂直移動。鏜頭架上裝有主軸、主軸變速箱、進給箱與操縱機構等部件。切削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，鏜軸一面旋轉，一面沿軸向做進給運動。平旋盤只能旋轉，裝在其上的刀具溜板做徑向進給運動。鏜軸和平旋盤軸經由各自的傳動鏈傳動，因此可以獨自旋轉，也可以不同轉速同時旋轉。在床身的另一端裝有后立柱，后力柱可沿床身導軌在鏜軸軸線方向調整位置。在后立柱導軌上安裝有尾座，用來支撐鏜軸的末端，尾座與鏜頭架同時升降，保

31、證兩者的軸心在同一水平線上。安裝工件的工作臺安放在床身中部的導軌上，它由下溜板、上溜板與可轉動的工作臺組成。下溜板可沿床身導軌作縱向運動，上溜板可沿下溜板的導軌作橫向運動，工作臺相對于上溜板可作回轉運動。由上可知，T68臥式鏜床的運動方式有三種：1）主運動為鏜軸和平旋盤的旋轉運動。2）進給運動為鏜軸的軸向進給、平旋盤刀具溜板的徑向進給、鏜頭架垂直進給、工作臺的縱向進給和橫向進給。3）輔助運動為工作臺的回轉、后立柱的軸向移動、尾座的垂直移動及各部分的快速移動等。3.2電力拖動方式和控制要求鏜床加工范圍廣，運動部件多，調速范圍寬。而進給運動決定了切削量，切削量又與主軸轉速、刀具、工件材料、加工精度

32、等有關。所以一般臥式鏜床主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動，由各自傳動鏈傳動。為縮短輔助時間，鏜頭架上、下，工作臺前、后、左、右及鏜軸的進、出運動除工作進給外，還應有快速移動，由快速移動電動機拖動。T68臥式鏜床控制要求主要是：1）主軸旋轉與進給量都有較寬的調速范圍，主運動與進給運動由一臺電動機拖動，為簡化傳動機構采用雙速籠型異步電動機。2）由于各種進給運動都有正反不同方向的運轉，故主電動機要求正、反轉。3）為滿足調整工作需要，主電動機應能實現正、反轉的點動控制。4）保證主軸停車迅速、準確，主電動機應有制動停車環節。5）主軸變速與進給變速可在主電動機停車或運轉時進行。為便于變速時齒輪嚙合，應

33、有變速低速沖動過程。6）為縮短輔助時間，各進給方向均能快速移動，配有快速移動電動機拖動，采用快速電動機正、反轉的點動控制方式。7）主電動機為雙速電機，有高、低兩種速度供選擇，高速運轉時應先經低速啟動。8）由于運動部件多，應設有必要的聯鎖于保護環節。3.3電氣控制電路分析電氣線路總體概述：本機床的電力拖動系統由兩臺三相交流異步電動機組成，因為功率較小，所以均采用接觸器直接起動控制線路。M1是主電動機，由交流接觸器KM1與KM2控制其正向轉動和反向轉動的起動與停止。交流接觸器KM3用來控制短路限流電阻R，M1的過載保護電器是FR1，M2是主軸箱和工作臺的快速移動電動機，功率為2.2KW，轉速為14

34、60r/min。因為快速移動是短時間工作，所以不設過載保護。1)主電動機為雙速電動機，用以實現拖動機床的主運動和進給運動，功率為5.5/7.5KW，轉速為1460 r/2880r/min，主電動機高低速的變換由主軸孔盤變速機構內的限位開關SQ控制。在常態下，SQ斷開，電機低速轉動；當SQ被壓下時，接通高速，接觸器KM6、KM7以及KM8用來改變主電動機定子繞組的聯接方法。當KM6的主觸點閉合，繞組接成三角形，主電動機的轉速為1460r/min。當KM6的主觸點斷開，KM7和KM8的主觸點閉合時，繞組接成雙星形，主電動機的轉速為2880r/min，主電動機可以正反轉和正反轉點動，也可以反接制動。

35、為限制電動機的起動電流和反接制動電流，在點動和反接制動時，在電動機定子繞組中串聯了限流電阻。2)主電動機低速時可直接起動，在主電動機高速轉動之前要保證先接通低速轉動電路，經過一段延時再自動轉換到高速，以減小主電動機的起動電流。3)為保證變速后變速齒輪進入良好嚙合狀態，在主軸變速和進給變速時主電動機應能夠緩慢轉動。本機床主軸變速時主電動機緩轉運動是通過限位開關SQ1和SQ2實現的，而進給變速是通過限位開關SQ3和SQ4以及速度繼電器來共同完成的。4)按鈕、限位開關和速度繼電器均采用動合觸點。SQ2、SQ4、SQ5、SQ6原來采用動斷觸點，現在改為動合觸點，為保持機床原來的控制狀態不變，SQ2、S

36、Q4、SQ5、SQ6在機床正常運行時動合觸頭為閉合狀態，SQ2、SQ4所對應的輸入繼電器都采用動斷觸點。SQ5、SQ6配合以完成主軸進給與工作臺進給的互鎖功能。SQ1、SQ3在機床正常運行時觸頭為斷開狀態。控制線路電壓為110V，安全照明燈電壓為24V，信號燈電壓為6V，均由控制變壓器TC提供電源。5）主軸及進給變速控制 T68臥式鏜床的主軸變速與進給變速可在停車時進行也可在運行中進行。變速時將變速手柄拉出，轉動變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出變速手柄時，相應的變速行程開關不受壓；推回變速手柄時，相應的變速行程開關壓下，SQ1、SQ2為主軸變速用行程開關，SQ3、SQ4為進給變速用行

37、程開關。6）快速移動控制 主軸箱、工作臺或主軸的快速移動，由快速手柄操縱并聯動SQ7、SQ8行程開關，控制接觸器KM4或KM5，進而控制快速移動電動機M2正反轉來實現快速移動。將快速手柄扳在中間位置，SQ7、SQ8均不被壓動，M2電動機停轉。若將快速移動手柄扳到正向位置，SQ7壓下，KM4線圈通電吸合，M2正轉，使相應部件正向快速移動。反之，若將快速手柄扳到反向位置，則SQ8壓下，KM5線圈通電吸合，M2反轉，相應部件獲得反向快速移動。3.4電氣控制電路特點1.T68臥式鏜床電氣控制電路具有完善的聯鎖與保護環節1）主軸箱或工作臺與主軸機動進給聯鎖。2）M1電動機正反轉控制、高低速控制、M2電動

38、機的正反轉控制均設有互鎖控制環節。3）熔斷器FU1-FU4 實現短路保護；熱繼電器FR實現M1過載保護；電路采用按鈕接觸器或繼電器構成的自鎖環節具有欠電壓與零電壓保護作用。4）機床設有36V安全電壓局部照明燈EL，由開關SA手動控制。5）主軸與進給電動機M1為雙速籠型異步電動機。6）電動機M1能正反轉運行、正反向點動及反接制動。7）主軸變速和進給變速均可在停車情況或在運行中進行。8）主軸箱、工作臺與主軸由快速移動電動機M2 拖動實現其快速移動。第四章 基于PLC的T68型臥式鏜床4.1 控制要求和梯形圖用西門子可編程序控制器對T68鏜床進行電器線路改造。機床原有的操作方式不變，機床的主電路不變

39、，從而使機床的控制線路簡化了，機床故障率降低了。總體構思有：1）保持機床原有的操作方式不變，加工工藝方法不變。2)機床原有的按鈕、行程開關、控制變壓器、交流接觸器及熱繼電器等繼續使用，其控制作用保持不變。3)將原有的繼電器控制線路改為由PLC編程來實現。其控制要求具體如下 ：1.主電動機能夠正反轉運動控制2.主電動機能實現正反轉點動控制3.主電動機有制動停車控制環節4.主電動機有變速低速沖動過程5.快速移動電動機正反轉點動控制6.主電動機有高、低速選擇7.主電動機有正反轉互鎖控制基于PLC的T68型臥式鏜床的梯形圖如下所示：其元器件分配表如下：I0.1SB1正轉起動按鈕I1.0SQ1主軸變速行

40、程開關Q0.0KM1I0.2SB2反轉起動按鈕I1.1SQ2主軸變速行程開關Q0.1KM2I0.3SB3正向點動起動按鈕I1.2SQ3進給速度行程開關Q0.2KM3I0.4SB4反向點動起動按鈕I1.3SQ4進給速度行程開關Q0.3KM4I0.5SB6總停止按鈕I1.4SQ5與工作臺、主軸箱進給有機械聯動的行程開關Q0.4KM5I0.6KS-1正轉速度繼電器I1.5SQ6與主軸進給手柄、平旋盤刀具溜板有機械聯動的行程開關Q0.5KM6I0.7KS-2反轉速度繼電器I1.6SQ7正向快速移動控制行程開關Q0.6KM7T37KT高速啟動時間繼電器I1.7SQ8反向快速移動控制行程開關Q0.7KM8

41、4.2主電動機的起動與停止控制主電動機共有正向點動、反向點動、正向低速轉動、反向低速轉動、正向高速轉動和反向高速轉動六種運動方式。1)主電動機的正向點動控制按下正向點動按鈕SB3，輸入繼電器I0.3得電，輸出繼電器Q0.1得電，同時輸出繼電器Q0.6也得電，交流接觸器KM1、KM6通電吸合，其主觸點閉合，接通電源。這時，因為接觸器KM7和KM8無電，所以主電動機定子繞組接成三角形。又因為交流接觸器KM3無電，所以限流電阻R串接入主電動機的電源電路中。這樣，主電動機定子繞組接成三角形，經限流電阻R接通三相電源，主電動機起動正向旋轉。松開正向點動按鈕SB3，輸入繼電器I0.3斷電，輸出繼電器Q0.

42、1斷電，同時輸出繼電器Q0.6也斷電，接觸器KM1和KM6斷電釋放，他們的主觸點斷開，切除電源，主電動機停轉。2)主電動機的反轉點動控制控制線路及其控制原理均和正向點動相似，只要把點動按鈕SB3換成SB4，輸入繼電器I0.3換成I0.4，輸出繼電器Q0.1換成Q0.2，交流接觸器KM1換成KM2即可。3)主電動機正向低速轉動控制主電動機低速轉動時，限位開關SQ的動合觸點處于斷開位置，SQ3和SQ1處于閉合位置。按下主電動機正向起動按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內部繼電器MO.1得電并自鎖，輸出繼電器Q0.3得電，QO.3與M0.1的得電，又使輸出繼電器Q0.1得電，Q0.1的得電，又使輸

43、出繼電器Q0.6得電輸出繼電器Q0.3、Q0.1、Q0.6的相繼得電，使接觸器KM3、圖3示T68鏜床控制線路梯形圖KM1和KM6得電。KM3的主觸點閉合，將限流電阻R短路。KM1的主觸點閉合，引入三相電源。KM6的主觸點閉合，接通主電動機M1的三相電源。因為高速轉動交流接觸器KM7和KM8無電，所以主電動機定子繞組接成三角形，在全電壓(不經限流電阻R)下起動正向低速旋轉。4)主電動機反向低速轉動控制控制線路及其控制原理均和正向低速轉動時相似，只要把正向轉動起動按鈕SB1換成反向轉動起動按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內部繼電器MO.1換成M0.2，輸出繼電器Q0.1換成Q0.2，

44、接觸器KM1換成KM2即可。5)主電動機正向高速轉動控制需要主電動機高速轉動時，通過變速機構的機械動作，將行程開關SQ的動合觸點閉合。輸入繼電器I0.O得電，為時間繼電器R137的得電做準備。按下正向轉動起動按鈕SB1，輸入繼電器I0.1得電，內部繼電器M0.1得電并自鎖。輸出繼電器QO.3、Q0.1、Q0.6得電，交流接觸器KM3、KM1、KM6先后得電吸合，主電動機定子繞組接成三角形在全電壓下正向低速轉動。Q0.3得電的同時，時間繼電器B7得電。經過3秒左右的延時，時間繼電器T37延時斷開的動斷觸點斷開，輸出繼電器Q0.6斷電，低速轉動接觸器KM6斷電釋放。同時，時間繼電器延時閉合的動合觸

45、點閉合，輸出繼電器Q0.7得電，高速轉動接觸器KM7和KM8通電吸合，將主電動機定子繞組接成雙星形并重新接通三相電源，使主電動機從低速正向轉動變為高速正向轉動。6)主電動機反向高速轉動控制控制線路及其控制原理均和正向高速轉動相似，只要把正向轉動起動按鈕SB1換成反向轉動起動按鈕SB2，輸入繼電器I0.1換成I0.2，內部繼電器M0.1換成M0.2，輸出繼電器Q0.1換成Q0.2，接觸器KM1換成KM即可。4.3主電動機的反接制動控制反接制動由停止按鈕SB5和速度繼電器SR控制速度繼電器分為正轉SR1和反轉SR2兩種，在電動機轉速較高時，SR1(正轉時)和SR2(反轉時)的動合觸點閉合。當電動機

46、轉速降到速度繼電器的復位轉速時，速度繼電器的動合觸點斷開。1)主電動機正向轉動時的反接制動控制線路主電動機正向轉動時，正向速度繼電器SR1的動合觸點閉合。需要停車時，按下停止按鈕SB5，輸入繼電器I0.5動斷觸點斷開。如果原來為低速轉動，交流接觸器KM1、KM3、KM6斷電釋放；如果原來為高速轉動，則交流接觸器KM1、KM3、KM7、KM8斷電釋放，限流電阻R接入電動機電路。雖然電動機已和電源斷開，但由于慣性作用，主電動機仍以較高的速度正向轉動：速度繼電器SR1觸點為閉合狀態。在按下SB5時，輸入繼電器10.5其動合觸點閉合，輸出繼電器Q0.2得電，交流接觸器KM2的線圈通電吸合。同時，輸出繼

47、電器Q0.6得電，接觸器KM6的線圈吸合。接觸器KM2和KM6的主觸點閉合，經限流電阻R接通主電動機的三相電源，主電動機進行反接制動，轉速立即下降。當主電動機的轉速下降到速度繼電器的復位轉速時，速度繼電器SR1的動合觸點斷開，輸入繼電器I0.6斷電，輸出繼電器Q0.2、Q0.6斷電，接觸器KM2和KM6的線圈先后斷電釋放，它們的主觸點斷開，切除主電動機的電源，主電動機停轉，反接制動結束。2)主電動機反向轉動時的反接制動控制控制線路及其控制原理均和正向轉動時的反接制動相似，只要將正向轉動速度繼電器SR1換成反向轉動速度繼電器SR2，輸入繼電器I0.6換成I0.7，輸出繼電器Q0.2換成Q0.1，

48、將交流接觸器KM2換成KM1，即可。4.4主軸變速或進給變速時主電動機的緩轉控制該機床的主軸變速和進給變速既可在主電動機停車時進行，也可在機床正常運行時進行變速時主電動機可緩轉以利于齒輪進入良好的嚙合狀態。1)主電動機在主軸變速時的緩轉控制主軸變速時，將變速孔盤拉出，拉動限位開關SQ1，使動合觸點斷開，輸入繼電器I1.0斷電，同時也放開限位開關SQ2，它的動合觸點斷開，輸人繼電器I1.1斷電，選好主軸轉速后，將孔盤推入。如滑移齒輪和固定齒輪發生碰齒現象，則變速孔盤不能推回原位。機床主軸變速時，如果主電動機處于停轉狀態，速度繼電器SR1的動合觸點斷開，輸入繼電器I0.6斷電。由于輸入繼電器I1.

49、O、I1.1、I0.6的斷電，I1.1的動斷觸點閉合，使輸出繼電器Q0.1、Q0.6相繼得電，所以接觸器KM1、KM6通電吸合，其主觸點閉合，經限流電阻R接通主電動機的三相電源，主電動機的定子繞組接成三角形，正向旋轉。主電動機的轉速逐漸升高到一定程度之后，正向速度繼電器SR1的動合觸點閉合，輸入繼電器I0.6得電，輸出繼電器Q0.1斷電，接觸器KM1的線圈斷電釋放。KM1的主觸點斷開，切斷主電動機的電源，主電動機在慣性作用下繼續正向轉動。輸入繼電器I0.6得電同時輸出繼電器Q0.2得電，接觸器KM2通電吸合，接觸器KM6仍然得電吸合。KM2、KM6的主觸點閉合，接通主電動機的電源，主電動機經限

50、流電阻R進行反接制動，轉速迅速下降，當主電動機的轉速下降到速度繼電器的復位轉速時，速度繼電器的動合觸點斷開，KM2斷電釋放。KM1又得電吸合，主電動機重復上述動作。這樣間歇地起動與反接制動，使主電動機處于緩慢轉動狀態，有利于齒輪進行良好嚙合。如果變速前主電動機處于停轉狀態，則變速后主電動機仍然停轉。如果變速前主電動機處于正向低速轉動，內部繼電器M0.1仍處于得電自鎖狀態，則變速后接觸器KM3、KM1和KM6又得電吸合，主電動機在變速之后仍然正向低速轉動。如果變速前主電動機處于反向低速轉動，由于內部繼電器MO.2的工作狀態不變，變速后接觸器KM2、KM3和KM6又得吸合，所以主電動機仍然反向低速

51、轉動。同樣道理，如果變速前主電動機處于正向或反向高速轉動狀態，變速后先進入正向或反向低速轉動，經過3s左右的延時，主電動機自動轉為正向或反向高速旋轉。2)進給變速時主電動機的緩轉控制原理分析在進給變速時，如果主電動機正在旋轉，也同樣能夠自行停止轉動。在滑移齒輪和固定齒輪未齒合好之前，主電動機也是進行緩轉。在齒輪嚙合好之后，主電動機又恢復到變速前的狀態。其控制線路及控制原理均和主軸變速相似，只要把限位開關SQ1改為SQ3，輸入繼電器I1.O改為I1.2，將SQ2改成SQ4，輸入繼電器I1.1改為I1.3即可。4.5 主軸箱、工作臺的快速移動控制機床各部件的快速移動由快速手柄進行操縱，由快速移動電

52、動機M2拖動。將快速手柄扳到正向快速移動位置時，壓動限位開關SQ7，輸入繼電器I1.6得電，輸出繼電器Q0.4得電，使交流接觸器KM4通電吸合。KM4的主觸點閉合，接通快速移動電動機的電源，快速移動電動機正向轉動，拖動主軸箱或工作臺做正向快速移動。將快速手柄扳到反向快速移動位置時，壓動限位開關SQ8，輸入繼電器I1.7得電，輸出繼電器QO.5得電，使接觸器KM5通電吸合。KM5的主觸點閉合，接通快速移動電動機的電源，快速移動電動機反向旋轉，拖動主軸箱或工作臺做反向快速移動。將快速手柄扳到“停止”位置時，限位開關SQ7和SQ8均恢復原來位置，快速移動停止。4.6 語句表如本章節4.2所示梯形圖，

53、可以得出語句表如下簡介本章節的第一部分，在一個普通的簡介之后，討論了在水位控制系統中開環和閉環控制的定義。這個例子后來應用于介紹控制系統的分析和設計的基礎認知。在本章節的第二部分，拉氏變換被討論并且應用于定義一個系統的傳遞函數。這是系統動態響應的一個線性模型，將作為基礎為本書中大多數的系統分析和設計服務。伯德圖的減少量是用于包含一個內部連接子系統的傳遞函數的系統。這就完成了第二章所需的框架，在第二章中導出了各種物理（子）系統的傳遞函數。控制系統的實例和分類實際上，控制系統無論是在應用的種類還是在復雜程度上都存在許許多多形式。加熱系統和在房間里的水加熱系統僅僅是理想溫度和實際溫度之間的差異的表示

54、符號被應用于控制。如果溫度低于設定值，一個固定的加熱源開啟，當溫度高于設定的最大值時再關閉。這樣的傳達變化或者開關控制系統，有時非常復雜，但由于它們在實際生活中的低廉價格又通常用于實際操作。在這種控制系統的特性中，被控制的變化量將在最大限制值和最小值限制值之間復雜連續的變化。因此，很多應用中這種控制不是足夠順滑或精確。在一輛汽車的引航源中，控制的變化或者系統的輸出是前輪的轉角。它必須盡可能地跟隨系統輸入方向盤角度，但是功率水平更高。在工業過程中，包括煉油廠和化學工廠，有很多溫度和水位的控制，發電機工廠通常在變化的擾動下保持恒定的值，控制輸出的電壓值和頻率值，但內部又有很多的像溫度、水位、壓力以

55、及其他的控制變量。在航空航天中，飛行器、導彈和衛星的控制是非常前沿的系統空間。控制系統的一種分類如下：1.一般系統的過程控制：盡管存在干擾，被控變量或者輸出必須盡可能保持在一個期望值也就是輸入值上。2.伺服系統：輸出量必須盡可能跟隨變化的輸入量。能量引航是第二部分的一個例子，同等于飛機表面的位置控制。自動化制造機械，如數字控制機械工具，伺服系統廣泛地用于控制位置或速度。最后的例子介紹了連續和分散系統各自的獨特性，后者屬于數字計算機控制用。在線性和非線性控制系統的分類中也需要注意這一點。在本書中很多部分有介紹，通常分析和設計比前者更簡單。因此如果變化量的變化范圍很寬，大多數系統將變為非線性。實際

56、中的重要性在于線性技術依靠于以變化量與給定的操作量很相近為基礎的假設。開環控制和閉環控制為介紹這內容，舉一個例子是非常有用的。這個例子中保持槽中的實際水平面C和想得到的平面r一樣是封閉的。這個想得到的平面稱為系統輸入，實際的平面稱為控制變量或系統輸出。水流通過一個閥門V0經這個槽，然后通過一個控制閥門Vc進入供給的槽。這個控制閥門是可以調整的，要么是手工的調整，要么是通過某種類型的驅動裝置，這可能是電動機或一種液壓型氣體圓筒。經常用的可能是氣體光圈驅動裝置，總的來說，就是光圈上增強的壓力利用彈簧把它推倒并增強閥門的開通。開環控制這種形式的控制，閥門被調整來使輸出c等于輸入r，但是不能頻繁的重調來保持兩者相等。添加一定防護的開環控制是非常普遍的。例如，在程序控制的情況下，也就是通過一個規定步驟的程序操縱一個過程。然而，像手動控制的系統，這種形式的控制通常不會輸于高性能。輸入與輸出的不同在于系統誤差會產生e = r-c,這取決與兩個主要的原因：