1、車床控制線路的PLC改造 設計任務書設計題目：車床控制線路的PLC改造設計要求1.分析CA6140臥式普通車床的工作原理；2.設計PLC對CA6140臥式普通車床進行改造的硬件電路；3.設計PLC對CA6140臥式普通車床進行控制的軟件程序；4.進行調試,找出問題,并改進設計；5.撰寫畢業(yè)設計說明書。設計進度要求：第一周： 確定題目、準備資料、講解課題；第二周： 收集CA6140臥式普通車床的資料；第三、四周： 方案設計；第五、六周： 調試修正；第七周： 寫設計說明書；第八周： 打印報告、準備答辯。指導教師（簽名）： 摘要可編程控制器（PLC Programmable Logic Contro

2、ller)是在繼電器控制和計算機技術的基礎上，逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心，集微電子技術、自動化技術、計算機技術通信技術為一體，以工業(yè)自動化控制為目標的新型控制裝置。PLC應用技術具有控制能力強可靠性高配置靈活編程簡單使用方便易于擴展等優(yōu)點，不僅可以取代繼電器控制系統(tǒng)，還可以進行復雜的生產過程控制以及應用于工廠自動化網絡，它已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的四大支柱技術（可編程控制器技術機器人技術CAD/CAM技術和數(shù)控技術）之一。PLC的功能主要是：控制功能、數(shù)據(jù)采集、儲存與處理功能、通信、聯(lián)網功能、輸入/輸出接口調理功能、人機界面功能。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”

3、的分布式控制網絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。 本次設計的內容主要是利用PLC對CA6140型車床的電氣控制部分進行改造。首先我對本設計進行總體的分析，使自己有一個大致的總體概念，然后仔細分析CA6140車床，對車床主運動和進給運動還有其它的輔助運動，進行分析。最后根據(jù)控制電路的線路圖，編譯PLC的梯形圖，編譯通過后，利用PLC實驗臺進行實驗仿真。此次設計還從被控對象的I/O點數(shù)和性價比高、綜合成本低這幾個主要原則出發(fā)，主要進行了控制裝置選型和導線的選擇。改造后的機床在實現(xiàn)機床原有功能的基礎上還增加了自動加工、自動換刀等多種功能。關鍵詞：可編程控制器，CA6140車床，電氣控制系統(tǒng)目錄摘要第一

4、章 CA6140型臥式車床簡介及電路分析CA6140型臥式車床簡介CA6140型臥式車電路分析第二章 普通車床控制線路改造的意義第三章 CA6140 車床的改造的硬件設計與軟件設計PLC的選型I/O分配表PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設計CA6140車床的PLC控制梯形圖設計第四章 控制電路電氣元件的型號選擇附錄 元器件清單結論致謝參考文獻第一章 CA6140型臥式車床簡介及電路分析第一節(jié)CA6140型臥式車床簡介CA6140型臥式車床，其結構具有典型的臥式車床布局，它的通用性程度較高。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內外圓柱面、圓錐面、各種環(huán)槽、成形面及端面；能車削

5、常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標準螺紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標準螺距及較精密的螺紋；還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。CA6140型臥式車床主要結構及運動情況CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 圖1-1 CA6140外形結構圖 1、11床腿 2.進給箱 3.主軸箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架回轉盤 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12.光杠 13.絲杠 14.溜板箱車床對電力拖動的要求（1）主電動機Ml(功率為30kw)，完成主軸主運動和刀具進給運動的驅動，電動機采用直接起動的方式起動，可正反兩個方向旋轉

6、，并可進行正反兩個旋轉方向的電氣停車制動。為加工調整方便，還具有點動功能。 （2）電動機M2拖動冷卻泵，在加工時提供切削液，采用直接起動停止方式并且為連續(xù)工作狀態(tài)。 （3）快速移動電動機M3，電動機可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。控制線路特點與電氣線路概述（1）控制線路的特點控制線路裝設有起動按鈕和停止按鈕。主電路、控制線路及照明線路的電源引入開關均采用隔離開關。由于電動機容量較小，所以三臺異步電動機均采用直接起動控制線路。M1、M2采用熱繼電器做過載保護。控制線路采取了電氣措施，以防止發(fā)生電源短路事故。（2）電氣線路概述 主電路由三臺三相異步交流電動機及其附屬電路元件組成。三臺異步電動機均

7、采用接觸器直接起動M1是主軸電機，功率為7.5KW，由交流接觸器KM1控制其起動與停止。熱繼電器FR1是過載保護電器。M2是冷卻泵電動機，功率為125W，由交流接觸器KM2控制M2，熱繼電器FR2是過載保護電器。M3是快速移動電動機，功率為250W接觸器KM3控制M3。主電路電源電壓為交流380v，隔離開關QS作為電源引入開關。短路保護電器是FU1。控制線路電源電壓為交流110v，照明電壓為36v，由控制變壓器TC提供電源。控制線路、照明電路均由相應的熔斷器作為短路保護電器。圖3.2CA6140車床電氣原理圖 CA6140型臥式車床電路分析（3）主電路分析圖3.2所示的主電路中有三臺電動機，隔

8、離開關QS將380V的三相電源引入。主電路接線分三部分：第一部分由交流接觸器KM1控制電動機M1；第二部分由交流接觸器KM2控制電動機M2；第三部由交流接觸器KM3控制電動機M3。為保證主電路的正常運行，主電路中還設置了熔斷器的短路保護環(huán)節(jié)和熱繼電器的過載保護環(huán)節(jié)。（4）控制電路分析 控制電路可分為主電動機M1電動機M2電動機M3的控制電路以及照明燈和控制電路工作指示燈的控制電路部分。有圖3.2可知，按下按鈕SB2， 接觸器KM1線圈通電，常開主觸頭閉合，電動機M1通電。同時，并聯(lián)在按鈕SB2兩端的常開輔助觸頭也閉合。當松開按鈕SB2時，由于常開輔助觸頭是閉合的，所以接觸器KM1線圈繼續(xù)保持通

9、電狀態(tài)，從而保證了電動機M1連續(xù)運轉。要使電動機M1停止運轉，可按下停止按鈕SB1，切斷線圈KM1電源，常開主觸頭與輔助觸頭均斷開，電動機M1及控制電路均斷電，電動機體制運行。按下按鈕SB3，接觸器KM2線圈通電，電動機M2通電。當松開按鈕SB3時，接觸器KM2線圈斷電，使電動機M2停住運行。在電動機M1運行的情況下，合上開關SA2，接觸器KM3線圈通電，電動機M3通電。斷開開關SA2，接觸器KM3線圈斷電，電動機M3停止運行。合上開關SA1，照明燈EL亮，斷開開關SA1，照明燈EL熄滅。在隔離開關QS合上后，控制電路指示燈HL被點亮。在隔離開關QS斷開后，控制電路指示燈HL熄滅。控制電路指示

10、燈HL的狀態(tài)受隔離開關QS的控制，與控制電路無關。第二章 普通車床控制線路改造的意義控制系統(tǒng)改造為PLC控制的意義普通車床是應用非常廣泛的金屬切削工具，目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在中小型企業(yè)仍大量使用。由于繼電器系統(tǒng)接線復雜，故障診斷與排除困難，并存在：觸點易被電弧燒壞而導致接觸不良，機械方式實現(xiàn)的觸點控制反映速度慢，繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、 靈活性差等缺點。因而造成了這些企業(yè)的生產率低下，效益差，反過來這些企業(yè)又沒有足夠的資金購買新的數(shù)控車床。因此，當務之急就是對這些普通車床進行技術改造，以提高企業(yè)的設備利用率，提高產品的質量和產量。由于可編程控制器（PLC）具有：

11、通用性、適應性強，完善的故障自診斷能力且維修方便，可靠性高及柔性強等優(yōu)點，且小型PLC的價格目前亦很便宜，因此在普通車床的控制電路改造中發(fā)揮了及其重要的作用。可編程序控制器（PLC）以其完善的功能，很強的通用性，體積少及高可靠性等特點在各工礦企業(yè)得到廣泛的應用。在工廠自動化系統(tǒng)中，PLC被廣泛采用為核心的控制器件。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個工廠的運行，亦可單獨使用作單機自動控制。它還是繼電器控制柜的理想替代物。在生產工藝控制、過程控制、機床控制、組合機床自動控制等場合，PLC占有舉足輕重的地位。特別是在數(shù)控機床及大量的機床改造和老設備改造中，PLC應用極其廣泛。PLC是20世紀70年

12、代以來以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制，被廣泛應用于各個領域，因為它具有幾個突出的特點：可靠性高，抗干擾強；編程簡單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質量輕，功耗低。第3章 CA6140車床的改造的硬件設計與軟件設計硬件設計PLC（即可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller）是用來取代用于電機控制的順序繼電器電路的一種器件（圖1-1）。是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令

13、；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步起，依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位為一個模擬量

14、。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。PLC在實際中用的很多。只要有工業(yè)的地方，就有PLC存在的機會。如果你就在機器制造、包裝、物料輸送、自動裝配等行業(yè)中工作，那么你可能已經在使用它了。如果沒有的話，你就是正在浪費金錢和時間。幾乎所有需要電氣控制的

15、地方都需要PLC。可編程控制器得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器控制裝置和通用計算機以及其他控制系統(tǒng)所不具有的特點：(1) 運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(2) 設計使用和維護方便(3) 編程御苑直觀易學(4) 與網絡技術相結合(5) 體積小、質量輕、能耗低2 PLC控制系統(tǒng)設計概述2.1 PLC控制系統(tǒng)設計要求PLC的內部控制結構與計算機、微機相似，但其接口電路不同,編程語言也不一致。因此PLC控制系統(tǒng)與微機控制系統(tǒng)開發(fā)過程不完全相同，需要根據(jù)PLC本身的特點、性能進行系統(tǒng)的設計。為實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以及生產效率和產品產量的進一步提高最大限度地發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)

16、勢。2.1.1 流程圖功能說明（1）根據(jù)生產的工藝分析控制要求：如需要完成的動作（動作順序、動作條件及必須的保護和聯(lián)鎖）、操作方式（手動、自動；連續(xù)、單周期及單步等）；（2）根據(jù)控制要求確定所需要的用戶輸入、輸出設備、據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)；（3）選擇PLC；（4）分配PLC的I/O接口，設計I/O電氣接口接圖；（5）進行PLC程序設計，同時可進行控制臺（柜）的設計和現(xiàn)場施工。在設計傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)時，必須在控制線路（接線程序）設計完成后，才能進行控制臺（柜）設計和現(xiàn)場施工。采用PLC控制，可以使整個工程的周期縮短。2.1.2 PLC程序設計的步驟（1）繪制系統(tǒng)流程圖；（2）設計梯形圖；

17、（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單；（4）用編程其將程序鍵入到PLC的用戶程序存儲器中，并檢驗后鍵入的程序是否正確；（5）調試和修改程序，直到滿足要求為止；（6）控制臺現(xiàn)場施工完成后進行聯(lián)合調試；（7）編制技術文件。2.2 PLC系統(tǒng)設計流程圖 圖2.1系統(tǒng)流程圖2.3 可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本步驟系統(tǒng)設計的主要內容 （1）擬定控制系統(tǒng)設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據(jù)；（2）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構；（3）選定PLC的型號； （4）編制PLC的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖；（5）根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再

18、用相應的編程語言（常用圖形）進行程序設計； （6）了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系；（7）設計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件； （8）編寫設計說明書和使用說明書。 2.3.2 系統(tǒng)設計的基本步驟 可編程控制器應用系統(tǒng)設計與調試的主要步驟：（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求 被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程。控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。（2）確定I/O設備 根據(jù)被控對象對PLC控制系

19、統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。（3）選擇合適的PLC類型 根據(jù)已確定的用戶I/O設備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機型、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 （4）分配I/O點 分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出端子的接線圖。接著九可以進行PLC程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。（5）設計應用系統(tǒng)梯形圖程序 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的

20、最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。（6）將程序輸入PLC 當使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC中去。 （7）進行軟件測試程序輸入PLC后，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。 （8）應用系統(tǒng)整體調試 在PLC軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，

21、就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制調試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調試成功。（9）編制技術文件 系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、PLC梯形圖。（10）分配輸入/輸出點 一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前，按邏輯關系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點。（11）確定I/O通道范圍不同型號的PLC，其輸入/輸出通道的范

22、圍是不一樣的，應根據(jù)所選PLC型號，查閱相應的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關操作手冊。 （12）內部輔助繼電器內部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器/計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及未使用1：1鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設計的需要，應合理安排PLC的內部輔助繼電器，在設計說明書中應詳細列出各內部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復使用。參閱有關操作手冊。 （13）分配定時器/計數(shù)器 PLC的定時器/計數(shù)器數(shù)量分別見有關操作手

23、冊。PLC軟件系統(tǒng)設計方法及步驟，PLC軟件系統(tǒng)設計的方法。在了解了PLC程序結構之后，就要具體地編制程序了。編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖解法編程，圖解法是靠畫圖進行PLC程序設計。為此，不少PLC生產廠家在自己的PLC中增加了步進順控指令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令方便地編寫控制程序。2.3.3 計算機輔助設計編程計算機輔助設計是通過PLC編程軟件在計算機上進行程序設計、離線或在線編程、離線仿真和在線調試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機上離線或在線編程、在線調試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機上進行程序的存取、加密以及

24、形成EXE運行文件。 2.3.4 編制控制系統(tǒng)的邏輯關系圖 從邏輯關系圖上，可以反應出某一邏輯關系的結果是什么，這一結果又導出哪些動作。這個邏輯關系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準。邏輯關系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應了輸入與輸出的關系。2.3.5 繪制各種電路圖 繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設計的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關鍵的一步。在繪制PLC的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導到PLC的輸

25、入端，把高壓引入 PLC輸入端，會對PLC造成比較大的傷害。在繪制PLC的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到PLC輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用PLC進行控制方便、靈活。但是在電路的設計上仍然需要謹慎、全面。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關，都要一絲不茍。 2.3.6 編制PLC程序并進行模擬調試 在繪制完電路圖之后，就可以著手編制PLC程序了。當然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序

26、要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改，最好不要整個程序完成后一起算總帳。3.1 PLC的選型 PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇PLC對整個控制系統(tǒng)技術經濟性指標起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的PLC應能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內容應包括以下幾個方面：(1)PLC結構的選擇在相同功能和相同I/O點數(shù)的情況下，整體式PLC比模塊式PLC價格低。(2)PLC輸出方式的選擇不同的負載對PLC的輸出方式有相應的要求。繼電器輸出型的PLC可以帶直流負載和交流負載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載。(

27、3)I/O響應時間的選擇PLC的響應時間包括輸入濾波時間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時間延遲。(4)聯(lián)網通信的選擇若PLC控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網絡，則所選用的PLC需要有通信聯(lián)網功能，既要求PLC應具有連接其它PLC、上位計算機及CRT等接口的能力。(5)PLC電源的選擇 電源是PLC干擾引入的主要途徑之一，因此應選擇優(yōu)質電源以助于提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源是要選用橋式全波整流電源。(6)I/O點數(shù)及I/O接口設備的選擇PLC程序存儲器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需

28、的存儲器容量可按照如下經驗公式計算：程序容量 = K總輸入點數(shù) / 總輸出點數(shù)對于簡單的控制系統(tǒng)，K=6；若為普通系統(tǒng)，K=8；若為較復雜系統(tǒng)，K=10；若為復雜系統(tǒng)，則K=12。在選擇內存容量是同樣應留有裕量，一般是運行程序的25% 。不應單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足I/O點數(shù)的PLC，內存容量也能滿足。車床電氣控制系統(tǒng)所需的I/O點總數(shù)在256以下，屬于小型機的范圍，控制系統(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能。主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制。為實現(xiàn)C650車床上述的電氣控制要求，所以PLC可以選擇西門子公司的S7-200系列。它的價格低，體積小，非常適用于單價自動化控制系統(tǒng)，該機床的輸入信號

29、是開關量信號，輸出是負載三相交流電動機接觸器等。車床電氣控制系統(tǒng)需要5個外部輸入信號，4個輸出信號。PLC所具有的輸入點和輸出點一般要比所需冗余30%，以便系統(tǒng)的完整和今后的擴展預留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點為14個，輸出點為10個。現(xiàn)選擇西門子公司生產的S7-200系列的CPU224型PLC，24V直流14點輸入10輸出。S7-200系列PLC可提供5個不同的基本型號的8種CPU可供使用。特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226本機I/O數(shù)字量模擬量6入/4出-8入/6出-14入/10出-14入/10出2入/1出24入/16出-最大擴展模塊數(shù)量 0個模塊2

30、個模塊7個模塊7個模塊7個模塊數(shù)據(jù)存儲區(qū)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)10240字節(jié)掉電保持時間50小時50小時100小時100小時100小時程序存儲器：可在運行模式下編輯不可在運行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)16384字節(jié)24576字節(jié)高速計數(shù)器單相雙相4路30KHz2路20KHz4路30KHz2路20KHz6路30KHz4路20KHz4路30KHz2路200KHz3路20KHz1路100KHz6路30KHz4路20KHz脈沖輸出（DC）2路20KHz2路20KHz2路20KHz2路100

31、 KHz2路20KHz模擬電位器11222實時時鐘配時鐘卡配時鐘卡內置內置內置通訊口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485浮點數(shù)運算有有有有有I/O映象區(qū)256 128入/128出256 128入/128出256 128入/128出256 128入/128出256 128入/128出布爾指令執(zhí)行速度0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令外形尺寸（）908062908062120.5806214080621908062在選用PLC上，考慮到只是對CA6140型車床做電氣控制部分的改造，輸出端口需要4個，輸入端口需

32、要5個，且改造后并不通過網絡或其他方式做遠程控制。因此，考慮到經濟，實用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用SIMATIC S7-200 系列的S7222 作為本次設計的PLC。3.2 I/O分配表 類型功能符號端子所占點數(shù)(個）輸入設備主電機啟動按鈕SB2I0.01主電機停止按鈕SB1I0.11快速移動按鈕SB3I0.21冷卻泵按鈕SA2I0.31照明燈開關SA1I0.41輸出設備主電機接觸器KM1Q0.01冷卻泵接觸器KM2Q0.11快速移動接觸器KM3Q0.21照明燈ELQ0.313.3 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設計3.4 CA6140車床的PLC控制梯形圖設計第四章 CA6140臥式車床控

33、制電路電氣元件的型號選擇由于根據(jù)生產需要CA6140臥式車床需要三臺電動機，即主電動機（Y132M-47.5KW 56.8A1470r/min）冷卻電動機(AOB-25、0.125KW 0.43A 1420r/min)快速電機(Y100L1-4 250W 5A 1420r/min )考慮到主電路中三臺電動機都需要的斷路、過流、過載保護,所以必須在各自電路上接入斷路器、過載保護等元器件。空氣斷路器的選擇斷路器的額定電流電壓不應小于被控制線路的計算負載電流的被控網絡的額定電壓。斷路器的脫扣額定電流不小于線路的計算電流。斷路器的極限通斷能力應補小于被控網絡的最大短路電流。斷路器欠電壓脫扣額定值應與網

34、絡的額定電壓相等。網絡末端單相對地短路電流應不小于1.25倍的斷路器瞬時（或短時）脫扣整流電流。電動機保護用斷路器應滿足條件：長延時，電流整定值等于電動機額定電流；6倍長延時，電流整定值的可返回時間不小于電動機實際啟動時間（鼠籠式電動機）；鼠籠式電動機瞬時整定電流等于8-15倍的脫扣器額定電流，繞線式電動機瞬時整定電流等于3-6倍的脫扣器額定電流。電源開關的選擇：用于照明或電熱電路，轉換開關的額定電流應等于或大于被控制電路中各負載電流的總和。用于電動機電路，組合開關的額定電流一般取電動機額定電流的倍。電源開關QS主要用于M1、M2、M3電動機提供電源，而在控制變壓器的二次側的電器在變壓器的一次

35、側產生的電流不大，因此QS的選擇主要考慮M1 、M2、M3電動機的額定電流和啟動電流。由前面已知M1 、M2、M3的額定電流分別為56.8A、0.43A和5A易計算額定電流之和為62.23A，由于功率最大的主軸電動機M1為輕載起動，并且M3為短時間工作，因而電源開關的額定電流應選擇在稍大60A，轉換開關的型號常用的組合開關見表型號額定電流（A）極數(shù)HZ510、20、40、601、2、3HZ1010、25、60、1001、2、3具體：三極轉換開關（組合開關），HZ10-100/3型的，額定電流100A照明燈及開關選擇 照明燈EL和燈開關SA成套購置，EL可選用JC2型，交流36V，40W。熔斷器

36、的選擇常用熔斷器有瓷插式、螺旋式、無填料封閉管式、有填料封閉管式等。熔斷器型號按鈕的選擇根據(jù)使用場合，選擇按鈕的型號的形式，灰塵較多的環(huán)境和電動葫蘆不宜選用LA18和LA19系列按鈕。根據(jù)用途選用合適的形式。按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求，選擇按鈕和指示燈的顏色。按控制回路的需要確定按鈕。按鈕的型號交流接觸器的選擇根據(jù)接觸器所控制負載回路的電壓、電流及所需觸點的數(shù)量來選擇接觸器，根據(jù)M1的額定電流及額定電壓可求得M1主回路交流接觸器KM1、KM2和KM3主觸點的額定電流需要主觸點三對，輔助常閉觸點一對，所以選擇CJT1-100型接觸器，主觸點電流為100A。線圈電壓220V。同理可得M2回路交

37、流接觸器KM4的主觸點的額定電流為的范圍，所以選擇交流接觸器CJT1-10，線圈電壓220V 。KM5的主觸點的額定電流范圍值為，選擇型號為CJT1-10，線圈電壓220V。接觸器的選擇接觸器是用于遠距離頻繁接通或分斷交、直流電路，具有控制容量大、能實現(xiàn)連鎖控制和失壓及欠壓保護功能，接觸器廣泛應用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機，也可用于控制其他負載。交流接觸器型號 中間繼電器的選擇中間繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量如電流、電壓、功率、阻抗、頻率

38、、溫度、壓力、速度、光等的感應機構輸入部分；有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構輸出部分；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離、功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構驅動部分。在工程實際中，中間繼電器主要有兩個作用：一是隔離作用；二是增加輔助接點。觸頭的額定電壓及額定電流應大于控制線路所使用的額定電壓及控制線路的工作電流。觸頭的種類和數(shù)目應滿足控制線路的需要。電磁線圈的電壓等級應與控制線路電源電壓相等。中間繼電器的型號熱繼電器的選擇熱繼電器只能作為電動機的過載保護，不能作為短路保護，常與接觸器和熔斷器組合使用。一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器，當電網電壓對稱

39、性差，工作環(huán)境差或很少有人看管的電動設備，應選用三相結構的熱繼電器，對于三角形連接的電動機，應選用帶繼電保護的熱繼電器。熱繼電器的整定電流等于電動機的額定電流。熱繼電器熱元件的額定電流應略大于電動機額定電流。熱繼電器型號原則上熱繼電器的額定電流應按電動機的額定電流選擇，熱繼電器的額定電流為電動機額定電流的60%80%。選擇如下：FR1應選用JR16-60/3D型熱繼電器，熱元件額定電流為56.8A，額定電流調整范圍為40.063.0A，工作時調整在58.6A。FR2選用JR16-20/3D熱繼電器，熱元件額定電流為0.64A，額定電流調整范圍為0.400.64A. 工作時調整在0.43A。熔斷

40、器的選擇從熔體電流和熔斷器兩方面考慮。熔體電流的選擇對電爐照明等負載，熔體的額定電流應略大于或等于負載的額定電流。對于輸配電線路，熔體的額定電流應略大于或等于安全電流。對于電動機的短路保護，如果是一臺電動機，熔體的額定電流應等于1.52.5倍的電動機的額定電流。對于多臺電動機，熔體的額定電流應大于或等于其中最大容量的一臺電動機的額定電流的1.52.5倍，加上其余電動機額定電流的總和。熔斷器的選擇熔斷器的額定電壓必須大于或等于線路的工作電壓。熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。常用熔斷器的技術參數(shù)名稱型號熔管額定電壓（V）熔管額定電流（A)熔體額定電流等級（A)短路分斷能力KACo

41、s無填料封閉管式熔斷器RM7-15交流380 220直流440 220156、10、1520.7RM7-606015、20、25、30、40、50、6050.5RM7-10010060、80、100200.4RM7-200200100、125、160、200200.4RM7-400350200、240、260、300、350、400200.35RM7-600600400、450、500、560、600200.35RM10-15交流 500 380 220 直流 440 220156、10、151.20.8RM10-606015、20、25、30、40、50、603.50.7RM10-10010

42、060、80、100100.35RM10-200200100、125、160、200100.35RM10-350350200、240、260、300、350100.35RM10-600600350、450、500、600120.35RM10-10001000600、700、850、1000120.35控制變壓器的選擇額定容量是指其二次繞組的額定視在功率，用SN表示，以VA或KVA為單位。單相變壓器：SN=U2N*I2N三相變壓器：SN=3*U2N*I2N導線截面的選擇一、按允許載流量選擇IAL ICA 其中ICA為線路的計算電流，IAL導線的允許載流量。對IAL的選擇：1、對降壓變壓器的高壓側

43、導線，取一次側額定值；2、電容器線的引入線，因有涌流的情況，選擇1.35倍;對中性線的選擇：1、一般要求：S0S；2、對三次諧波電流突出的線路，S0S對保護線的選擇：GB50054-1995規(guī)定，S16MM2，SPE16 MM2 16MM2S35MM2，SPE16 MM2 S16MM2，SPE0.5* S二、按允許電壓損失選擇導線和截面步驟為：1、取導線或電纜的電抗平均值，6-10KV架空線取0.35/KM,35KV以上取0.4/KM;低壓線路取0.3/KM,穿管及電纜線路取0.08/KM。求出無功負荷在電抗上引起的電壓損失。UX=2、根據(jù)UR=UAL-UX= 5-UX計算出當前負荷在線路上的

44、有功電壓損失。由，推出求出導線的截面積。其中： r為導線的電導率，銅取0.053KM/MM2,鋁取MM2.3、根據(jù)算出的截面積S，查出r0和x0，即單位長度的導線的電阻和電抗值。計算線路的電壓損失，與允許電壓損失進行比較，看是否滿足要求。三、根據(jù)經濟電流密度選擇導線截面積.經流電流密度JEC值(表)導線類型年最大負荷小時數(shù)5000銅裸導線和母線3.02.251.75鋁裸導線和母線1.651.150.9銅芯電纜2.52.252.0鋁芯電纜1.921.731.54計算公式:一般銅導線的安全載流量為58A/mm2，鋁導線的安全載流量為35A/mm2。如：2.5mm2BVV銅導線安全載流量的推薦值2.

45、58A/mm2=20A、4mm2BVV銅導線安全載流量的推薦值48A/mm2=32A計算銅導線截面積利用銅導線的安全載流量的推薦值58A/mm2，計算出所選取銅導線截面積S的上下范圍：S=0.125I0.2I（mm2）S-銅導線截面積（mm2）I-負載電流（A）電線的選型 在電線、電纜選型時有兩方面須注意： （）應盡量選用銅芯線，避免使用鋁芯線； （）須根據(jù)電氣線路防火要求的程度，選擇使用阻燃型、耐火型或防火型的電線、電纜。這樣做不單止能從電氣線路方面更好地防止火災發(fā)生，而且能更好地確保火災發(fā)生時消防用電設備用電的可靠性和安全性。 綜上所述，火災的發(fā)生有諸多因素，特別與電氣線路有著密切聯(lián)系。如

46、何從技術角度把因電氣線路引起的火災降至最低，是建筑電氣設計人員面臨的一大課題，如何更好地解決這個問題，堵塞火災發(fā)生的漏洞，防患于未然，對于廣大建筑電氣設計人員來說是責無旁貸的。絕緣導線明敷設安全載流量（A）導線截面BBLX型鋁心橡皮絕緣導線BBX型銅心橡皮絕緣導線BLV型鋁心塑料絕緣導線BV型銅心塑料絕緣導線25303540253035402530354025303540120191715181715141.525232119222018172.5252321193331282523212017302825234333128254340373330282523403734306423936325551474239373330504743381060565146807468615551474275706457168074686110598898075506457100938576251059889801