1、摘要: 20世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)被認(rèn)為是20世紀(jì)制造業(yè)最神奇、最具有成果的進(jìn)展。自從1952年美國第l臺數(shù)控車床問世至今已經(jīng)歷了50多個年頭，特別是近lO年來，數(shù)控技術(shù)有了巨大進(jìn)步，數(shù)控車床向著高速化、高精度化發(fā)展，復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)車床大量出現(xiàn)。中國是一個傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國，但其裝備水平落后，特別是一些老的機(jī)械制造廠大多還是比較舊的車床，這些舊的數(shù)控車床不能滿足現(xiàn)代客戶的加工要求，如：加工精度，小批量生產(chǎn)等。解決這個問題有兩種途徑：一是購買新的數(shù)控車床；二是在舊的車床基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控化改造。本設(shè)計是針對普通車床C6140進(jìn)行數(shù)控化改造，其現(xiàn)實意義在于尋找一種

2、可行的、有推廣價值的設(shè)備改造方法，對傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)的技術(shù)裝備進(jìn)行技術(shù)提升，以解決目前設(shè)備老化所帶來的問題。同時介紹可編程控制器(PLC)的原理、組成以及編程，具體在C6140車床改造中的應(yīng)用，對PLC在數(shù)控系統(tǒng)控制下所完成的控制功能作簡單闡述,車床并給出了PLC的控制電路接線圖和梯形圖。關(guān)鍵詞 : 車床；可編程控制器PLC；AbstractAbstract:The 20th century, human society's greatest scientific and technological achievements are the invention and applicat

3、ion of computer, numerical control technology is considered the 20th century the most magical manufacturing，the most fruitful progressSince 1 952 the United States No1 since the advent of CNC lathe has undergone more than 50 years，especially in the past 10 years，numerical control technology has been

4、 tremendous progress toward the high-speed CNC lathes，high precisiondevelopment, composite processing，the new structure machine tools have emergedChina is a traditional mechanical manufacturing power, but the level of its equipment behind，especially some old factories are mostly mechanical or older

5、lathes，CNC lathe these old should not meet the modem customer process遠(yuǎn)g requirements，such as machining accuracy ,small mass production, etcTo solve this problem there is two ways：First, purchase a new CNC system；Second，at the old foundation on CNC lathe transformation朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音 字典前 言數(shù)控技術(shù)是用數(shù)

6、字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是因為它有效地解決了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要，使企業(yè)快速響應(yīng)市場需求的能力大大加強(qiáng)，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。數(shù)控技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種車床自動控制技術(shù)。30多年來，隨著電子器件、計算機(jī)、傳感與檢測、機(jī)械制造

7、技術(shù)的不斷進(jìn)步，以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，傳感測控技術(shù)，信息處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體的數(shù)控技術(shù)得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。使得普通車床逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設(shè)備所代替，從而形成了巨大的生產(chǎn)力，導(dǎo)致了制造業(yè)發(fā)生了根本性變化，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其水平高低和數(shù)控車床擁有量多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志【1】。工業(yè)裝備的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè))使用

8、的技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么樣勞動資料生產(chǎn)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑【2】。隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高。產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快。因此對機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)能力的需要促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生。數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numerical Control,簡稱NC）機(jī)床。它

9、是20世紀(jì)50年代初發(fā)展起來的一種自動控制機(jī)床，而數(shù)控車床是其中的一類實用性很強(qiáng)的機(jī)床形式。數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的。數(shù)控機(jī)床，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。此種程序控制系統(tǒng)，即數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字值，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作和加工零件。緒 論目前，我國擁有300多萬臺機(jī)床，是生產(chǎn)和使用機(jī)床最多的國家之一, 但現(xiàn)有機(jī)床大多數(shù)服役年齡較長.大都是多年來生產(chǎn)積累的通用機(jī)床，設(shè)備陳舊落后.柔性和自動化程度低。要想在短時期內(nèi)大量地更新現(xiàn)有設(shè)備，無論從資金還是國內(nèi)機(jī)床

10、制造廠的生產(chǎn)能力都很難做到。對于機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造投資少，見效快，是機(jī)械制造廠挖掘技改的一條成功之路。 對車床進(jìn)行數(shù)控化改造，使其可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。加工零件的精度高，尺寸分散度小，擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能。降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求做出快速反應(yīng)等等。由于數(shù)控機(jī)床具有自動化程度高加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定,便于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越普及,也是制造業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢.如果全部淘汰舊機(jī)床而采用

11、新的數(shù)控機(jī)床不僅所需資金太大,而且會造成原有設(shè)備的閑置和浪費(fèi). 我國的再制造技術(shù)研究起步較晚.迫切需要大力發(fā)展,即能充分利用原有的舊設(shè)備資源,減少浪費(fèi)又能夠以較小的代價獲得性能先進(jìn)的設(shè)備,滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求.普通車床是應(yīng)用非常廣泛的金屬切削工具，第1章 控制方案的選擇 1.1 為何采用PLC控制可編程序控制器PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電

12、器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。 固體繼電器的缺點:1、導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙向可控硅的正向降壓，可達(dá)12V，大功率晶體管的飽和壓降也在12V之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點的接觸電阻大。2、半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。3、由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固體繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，其輸出功率與環(huán)境和外殼溫度有關(guān)。4、電子元、器

13、件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。5、通常固體繼電器設(shè)計成單刀單擲形式，這樣比較容易實現(xiàn)，多組和多組轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要用幾個相互連接和適當(dāng)連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個占地較大空間的復(fù)雜裝置。大功率固體繼電器，由于需用散熱片，就進(jìn)一步增加了所有空間和成本。6、通常用于功率控制的固體繼電器是針對負(fù)載或設(shè)計成交流輸出或設(shè)計成直流輸出，而不是設(shè)計成既能用于交流負(fù)載，又可用直支流負(fù)載。1.4 PLC與繼電器控制不同之處1.4.1 控制方式繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器

14、的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。 1.4.2 控制速度繼電器控制邏輯是依靠觸點的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機(jī)械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。 1.4.3 延時控制繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。1.5 PLC(可編程控制器)與MC(

15、微機(jī))控制的區(qū)別微型計算機(jī)是在以往計算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其最大特點是運(yùn)算速度快，功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，在科學(xué)計算，科學(xué)管理和工業(yè)控制中都得到廣泛應(yīng)用。所以說，MC是通用計算機(jī)。而PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)控制環(huán)境而設(shè)計的專用計算機(jī)。但人工業(yè)控制的角度來看，PLC又是一種通用機(jī)，只要選配對應(yīng)的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，而用戶只需改變用戶程序即可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的具體控制要求。而MC就必須根據(jù)實際需要考慮抗干擾問題及硬件軟件的設(shè)計，以適應(yīng)設(shè)備控制的專門需要。所以說MC是通用的專用機(jī)。基于以上理解，便可以得出MC與PLC具有以下幾點區(qū)別： 1、PLC抗干擾性能為MC高 2、PLC

16、編程比MC編程簡單 3、PLC設(shè)計調(diào)試周期短 4、PLC的I/0響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象（MS），而MC的響應(yīng)速度快（US）。 5、PLC易于操作，人員培訓(xùn)時間短；而MC則較難人員培訓(xùn)時間長； 6、PLC易于維修，MC則較困難 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其功能越來越強(qiáng)；同時MC也逐漸提高和改進(jìn)兩者之間將相互滲透，使PLC與MC的差距越來越小，但在今后很長一段時間內(nèi)，兩者將繼續(xù)共存。在一個控制系統(tǒng)中，PLC將集中于功能控制上，而MC將集中于信息處理上。第2章 PLC系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟2.1 系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容1、擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù)

17、； 2、選擇電氣傳動形式和電動機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 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(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用形圖）進(jìn)行程序設(shè)計； 6、了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； 7、設(shè)計操作臺、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元件； 8、編寫設(shè)計說明書和使用說明書。 根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。2.2 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟：2.2.1 被控對象的工藝條件和控制要求1、被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。2 、控制要求主要指

18、控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和連鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。 2.2.2 確定I/O 設(shè)備根據(jù)被控對象對PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 2.2.3 選擇合適的PLC 類型根據(jù)已確定的用戶I/O 設(shè)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(jī)型、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。2.2.4 分配I/O 點 分配PLC 的輸入輸出點

19、，編制出輸入/輸出分配表或者繪出輸入/輸出端子的接線圖。接著就可以進(jìn)行PLC 程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。2.2.5 設(shè)計應(yīng)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(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。 2.2.6 將程序輸入PLC 當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到PLC 中去。 2.2.7 進(jìn)行軟件測試程序輸入PLC 后

20、，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因為在程序設(shè)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(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。 2.2.8應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。 2.2.9 編制技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC 梯形圖。 2.2.10 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(yīng)的。

21、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(jìn)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(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)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。 2.2.11 確定I/O 通道范圍不同型號的PLC ，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC 型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關(guān)操作手冊。 2.2.12 輔助繼電器內(nèi)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。從功能卜講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出

22、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(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。 2.2.13 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(guān)操作手冊。PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟，PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法。在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)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(jìn)行PLC 程序設(shè)計。為此，不少PLC 生產(chǎn)廠家在自己的PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。在畫

23、完各個步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫控制程序。2.3 計算機(jī)輔助設(shè)計編程 計算機(jī)輔助設(shè)計是通過PLC 編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE 運(yùn)行文件。2.4 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實際地編寫PLC 程序了。編寫PLC 程序和編寫其他計算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。對系統(tǒng)任務(wù)分塊,分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務(wù)。這樣就把一個復(fù)雜的大問

24、題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。2.5 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又引導(dǎo)出哪些動作。這個邏輯關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準(zhǔn)，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)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(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。2.6 繪制各種電路圖繪制各種電路的口的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關(guān)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(yùn)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

25、導(dǎo)到PLC的輸入端，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(fù)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(shè)計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用PLC 進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計上仍然需要謹(jǐn)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(guān)，都要一絲不茍。2.7 編制PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試在繪制完電路圖之后，就可以著手編制PLC 程序了。當(dāng)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

26、之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進(jìn)行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改。2.8 制作控制臺與控制柜在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進(jìn)行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格必須滿足要求。設(shè)備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。 現(xiàn)場調(diào)試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計場調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生

27、矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試才能最后實地測試和最后調(diào)整控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求第3章 C6140機(jī)床電路電氣分析C6140主電路圖如下：圖3-1C6140機(jī)床主電路圖3.1 主電路分析組合開關(guān)QS為電源開關(guān)。FU1為主電動機(jī)M1的短路保護(hù)用熔斷器，KR1為其過載保護(hù)用熱繼電器。KM1、KM2運(yùn)作時為變頻運(yùn)行，KM3動作時工頻電源直接接到電動機(jī)。工頻電源如果接到變頻器的輸出端，將會損壞變頻器，所以KM2、KM3絕對不能同時動作，相互之間必須設(shè)置可靠的互鎖，為此在控制電路中用它們的常閉觸點組成硬件互鎖電路。在工頻運(yùn)行時，變頻器不能對電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，因此設(shè)置了熱繼電器FR1，用它提

28、供工頻運(yùn)行時的過載保護(hù)。FU2為X軸電動機(jī)M2的短路保護(hù)用熔斷器，KR2為其過載保護(hù)用熱繼電器。 KM4、KM5為M2變頻運(yùn)行接觸器，KM6為M2工頻運(yùn)行接觸器。FU3為Y軸電動機(jī)M3的短路保護(hù)用熔斷器，KR3為其過載保護(hù)用熱繼電器。 KM7、KM8為M3變頻運(yùn)行接觸器，KM9為M3工頻運(yùn)行接觸器。KM10為接通冷卻泵電動M4的接觸器，KR4為M4過載保護(hù)用熱繼電器。KM11、KM12為自動換刀電機(jī)M5的正反轉(zhuǎn)接觸器，KR5為其過載保護(hù)用熱繼電器。3.2 數(shù)控系統(tǒng)與變頻器的組合控制3.2.1 確定IO口分配表3-1 IO口分配輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號主軸變頻器通電S

29、B1X0.0主軸變頻器通電接觸器KM1、KM2Y0.0主軸變頻器斷電SB2X0.1主軸變頻器通電指示燈HL1Y0.1M1正轉(zhuǎn)SA1X0.2M1正轉(zhuǎn)指示燈HL2Y0.2M1反轉(zhuǎn)SA1X0.3M1正轉(zhuǎn)輸出Y1.1主軸高頻變速SB3X0.4M1反轉(zhuǎn)指示燈HL3Y0.3主軸中頻變速SB4X0.5M1反轉(zhuǎn)輸出Y1.2主軸低頻變速SB5X0.6主軸變頻器故障指示燈HL4Y0.4主軸變頻器故障X1.0主軸變頻高速Y1.3主軸M1點動X0.7主軸高速指示燈HL5Y0.5主軸變頻中速Y1.4主軸中速指示燈HL6Y0.6主軸變頻低速Y1.5主軸低速指示燈HL7Y0.7主軸點動接觸器KM3Y1.0X軸變頻器通電SB

30、7X1.1X軸變頻器通電接觸器KM4、KM5Y1.6X軸變頻器斷電SB8X1.2X軸變頻器通電指示燈HL8Y1.7M2正轉(zhuǎn)SA2X1.3M2正轉(zhuǎn)指示燈HL9Y2.0M2反轉(zhuǎn)SA2X1.4M2正轉(zhuǎn)輸出Y2.7X軸高頻變速SB9X1.5M2反轉(zhuǎn)指示燈HL10Y2.1X軸中頻變速SB10X1.6M2反轉(zhuǎn)輸出Y3.0X軸低頻變速SB11X1.7X軸變頻器故障指示燈HL11Y2.2X軸M1點動SB12X2.0X軸變頻高速Y3.1X軸變頻器故障X2.1X軸高速指示燈HL12Y2.3X軸變頻中速Y3.2X軸中速指示燈HL13Y2.4X軸變頻低速Y3.3X軸低速指示燈HL14Y2.5X軸點動接觸器KM6Y2.

31、6Y軸變頻器通電SB13X2.2Y軸變頻器通電接觸器KM7、KM8Y3.4Y軸變頻器斷電SB14X2.3Y軸變頻器通電指示燈HL15Y3.5M3正轉(zhuǎn)SA3X2.4M3正轉(zhuǎn)指示燈HL16Y3.6M3反轉(zhuǎn)SA3X2.5M3正轉(zhuǎn)輸出Y4.5Y軸高頻變速SB15X2.6M3反轉(zhuǎn)指示燈HL17Y3.7Y軸中頻變速SB16X2.7M3反轉(zhuǎn)輸出Y4.6Y軸低頻變速SB17X3.0Y軸變頻器故障指示燈HL18Y4.0Y軸M1點動SB18X3.1Y軸變頻高速Y4.7Y軸變頻器故障X3.2Y軸高速指示燈HL19Y4.1Y軸變頻中速Y5.0Y軸中速指示燈HL20Y4.2Y軸變頻低速Y5.1Y軸低速指示燈HL21Y4

32、.3Y軸點動接觸器KM9Y4.4冷卻泵M4啟動SB19X3.3冷卻泵電機(jī)M4接觸器KM10Y5.2控制主斷按鈕SB20X3.4M5正轉(zhuǎn)啟動SB21X3.5自動換刀正轉(zhuǎn)接觸器KM11Y5.3M5正轉(zhuǎn)斷開SB22X3.6M5反轉(zhuǎn)啟動SB23X3.7自動換刀反轉(zhuǎn)接觸器KM12Y5.4M5反轉(zhuǎn)斷開SB24X4.03.2.2 確定PLC型號三菱PLC FX2N系列部分型號列表表3-2 PLC型號在選用PLC型號上，考慮輸入點需要33個，輸出點需要45個，又因為控制程序小，不需要遠(yuǎn)程控制也沒有特殊要求，所以選用FX2NC-96MT，輸入點：48,48點晶體管輸。3.2.3 PLC與變頻器的連線圖變頻器FW

33、D為正轉(zhuǎn)啟動端，變頻器REV為反轉(zhuǎn)啟動端，變頻器RH為高速啟動端，變頻器RM為中速啟動端，變頻器RL為低速啟動端， 圖3-2 PLC與變頻器的連線圖3.3 控制電路分析3.3.1 主軸電動機(jī)的點動控制當(dāng)按下點動按鈕SB6不松手時，接觸器KM3線圈通電，KM3主觸點閉合，主軸電機(jī)M1工頻運(yùn)行。由于沒有自鎖裝置，當(dāng)松開SB6后，KM3線圈隨即斷電，主軸電動機(jī)M1停轉(zhuǎn)。線路中連接KM2常閉觸點，防止KM2、KM3同時接通，損壞變頻器。3.3.2 主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)由變頻器控制：當(dāng)三位旋轉(zhuǎn)按鈕SA1轉(zhuǎn)到X0.2位置時，PLC輸出點Y1.0、Y0.2輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)，

34、同時正轉(zhuǎn)指示燈HL2閃爍；當(dāng)旋轉(zhuǎn)按鈕SA1轉(zhuǎn)到X0.3置時，PLC輸出點Y1.1、Y0.3輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)，同時反轉(zhuǎn)指示燈HL3閃爍。3.3.3 X軸電動機(jī)的點動控制當(dāng)按下點動按鈕SB12不松手時，接觸器KM6線圈通電，KM6主觸點閉合，X軸電機(jī)M2工頻運(yùn)行。由于沒有自鎖裝置，當(dāng)松開SB12后，KM6線圈隨即斷電，X軸電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)。線路中連接KM5常閉觸點，防止KM5、KM6同時接通，損壞變頻器。3.3.4 X軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)由變頻器控制：當(dāng)三位旋轉(zhuǎn)按鈕SA2轉(zhuǎn)到X1.3位置時，PLC輸出點Y2.7、Y2.0輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)，同時正轉(zhuǎn)指示燈H

35、L9閃爍；當(dāng)旋轉(zhuǎn)按鈕SA2轉(zhuǎn)到X1.4置時，PLC輸出點Y3.0、Y2.1輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)，同時反轉(zhuǎn)指示燈HL10閃爍。3.3.5 Y軸電動機(jī)的點動控制當(dāng)按下點動按鈕SB18不松手時，接觸器KM9線圈通電，KM9主觸點閉合，y軸電機(jī)M3工頻運(yùn)行。由于沒有自鎖裝置，當(dāng)松開SB18后，KM9線圈隨即斷電，Y軸電動機(jī)M3停轉(zhuǎn)。線路中連接KM8常閉觸點，防止KM8、KM9同時接通，損壞變頻器。3.3.6 Y軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)由變頻器控制：當(dāng)三位旋轉(zhuǎn)按鈕SA3轉(zhuǎn)到X2.4位置時，PLC輸出點Y4.5、Y3.6輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)，同時正轉(zhuǎn)指示燈HL16閃爍；當(dāng)

36、旋轉(zhuǎn)按鈕SA3轉(zhuǎn)到X2.5置時，PLC輸出點Y4.6、Y3.7輸出，變頻器控制主軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)，同時反轉(zhuǎn)指示燈HL17閃爍。3.3.7 快速換刀電機(jī)控制SB21 、SB22為自動換刀電機(jī)M5的正轉(zhuǎn)啟動、停止按鈕,按下SB21,KM11線圈得電,其常開觸點閉合,完成自鎖,在松開SB21后保持KM11線圈得電。線路中的KM12常閉觸點是互鎖裝置，防止KM11、KM12線圈同時得電，使線路短路。SB23、SB24為自動換刀電機(jī)M5的反轉(zhuǎn)啟動、停止按鈕，其啟動過程與正轉(zhuǎn)類似。3.3.8 冷卻泵控制SB19為冷卻泵電機(jī)M4啟動按鈕，按下SB19后，KM10線圈得電完成自鎖。由于機(jī)床工作時冷卻泵電機(jī)M4始終

37、工作，故其停止按鈕為總停按鈕SB20。3.4 輔助電路分析照明電路和控制電源：圖中TC為控制變壓器，二次側(cè)有二路，一路為了27V，提供給控制電路；另一路為36V（安電壓），提供給照明電路。置燈開關(guān)SA于1位時，SA就閉合，照明燈EL點亮；置SA于0位時，EL就熄滅。3.5 C6140車床電氣控制線路的特點從上述分析中可知，這種車床的電氣線路有以下幾個特點：1、主軸的正反不是通過機(jī)械方式來實現(xiàn)，而是通過電氣方式，即主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，從而簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。2、用變頻器直接控制正反轉(zhuǎn)，避免了繼電器的接線復(fù)雜化。3、控制回路由于電器元件很多，故通過控制變壓器TC同三相電網(wǎng)進(jìn)行電隔離，提高了操作和

38、維修時的安全性。第4章 C6140車床PLC控制程序4.1 主軸程序梯形圖圖4-1 主軸PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖4.2 主軸程序設(shè)計說明4.2.1 主軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下主軸變頻器通電按鈕SB1第1邏輯行中X0.0常開觸點閉合，Y0.0接通并自鎖 。Y0.0通電后，第10邏輯行Y0.1輸出，主軸變頻器通電指示燈HL1閃爍。此時將SA1按鈕旋至X0.2位置，第13邏輯行常開觸點X0.2得電閉合，Y0.2、Y1.1接通，且Y0.2接通并自鎖，主軸電機(jī)M1正向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈HL2閃爍。4.2.2 主軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下主軸變頻器通電按鈕SB1第1邏輯行中常開觸點X0.0閉合，Y0.0

39、接通并自鎖 。Y0.0通電后，第10邏輯行Y0.1輸出，主軸變頻器通電指示燈HL1閃爍。此時將SA1按鈕旋至X0.3位置，第19邏輯行常開觸點X0.3得電閉合，Y0.3、Y1.2接通，且Y0.3接通并自鎖，主軸電機(jī)M1反向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈HL3閃爍。4.2.3 主軸電動機(jī)點動控制按下主軸電動機(jī)點動按鈕SB6，第48邏輯行X0.7常開觸點閉合，Y1.0接通，主軸電動M1接工頻電壓啟動運(yùn)行。4.2.4 主軸電動機(jī)的變頻控制當(dāng)X0.2或X0.3閉合，主軸電動機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時：按下高頻變速按鈕SB3，第27邏輯行X0.4常開觸點閉合，Y1.3、Y0.5得電，主軸開始高速變頻運(yùn)行，且

40、主軸電機(jī)高速指示燈HL 5閃爍；按下中頻變速按鈕SB4，第34邏輯行X0.5常開觸點閉合，Y1.4、Y0.6得電，主軸電機(jī)開始中速變頻運(yùn)行，且主軸中速指示燈HL6 閃爍；按下低頻變速按鈕SB5，第41邏輯行X0.6常開觸點閉合，Y1.5、Y0.7得電，主軸電機(jī)開始低速變頻運(yùn)行，且主軸低速指示燈HL7閃爍。4.3 X軸程序梯形圖圖4-2 X軸PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖4.4 X軸程序設(shè)計說明4.4.1 X軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下X軸變頻器通電按鈕SB7第52邏輯行中X1.1常開觸點閉合，Y1.6接通并自鎖 。Y1.6通電后，第61邏輯行Y0.1輸出，X軸變頻器通電指示燈HL8閃爍。此時將SA2按鈕旋至

41、X1.3位置，第64邏輯行常開觸點X1.3得電閉合，Y2.0、Y2.7接通，且Y2.0接通并自鎖，X軸電機(jī)M2正向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且X軸電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈HL9閃爍。4.4.2 X軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下X軸變頻器通電按鈕SB7第52邏輯行中X1.1常開觸點閉合，Y1.6接通并自鎖 。Y1.6通電后，第61邏輯行Y0.1輸出，X軸變頻器通電指示燈HL8閃爍。此時將SA2按鈕旋至X1.4位置，第70邏輯行常開觸點X1.4得電閉合，Y2.1、Y3.0接通，且Y2.1接通并自鎖，X軸電機(jī)M2反向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且X軸電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈HL10閃爍。4.4.3 X軸電動機(jī)點動控制按下X軸電動機(jī)點動按鈕SB12，第99邏輯行X

42、0.7常開觸點閉合，Y2.6接通，X軸電動M2接工頻電壓啟動運(yùn)行。4.4.4 X軸電動機(jī)的變頻控制當(dāng)X1.3或X1.4閉合，X軸電動機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時：按下高頻變速按鈕SB9，第78邏輯行X1.5常開觸點閉合，Y2.3、Y3.1得電，X軸電機(jī)開始高速變頻運(yùn)行，且X軸高速指示燈HL 12閃爍；按下中頻變速按鈕SB10，第85邏輯行X1.6常開觸點閉合，Y2.4、Y3.2得電，X軸電機(jī)開始中速變頻運(yùn)行，且X軸中速指示燈HL13 閃爍；按下低頻變速按鈕SB11，第92邏輯行X1.7常開觸點閉合，Y2.5、Y3.3得電，X軸電機(jī)開始低速變頻運(yùn)行，且X軸低速指示燈HL14閃爍。4.5 Y軸程序梯形圖

43、圖4-3 Y軸PLC控制系統(tǒng)程序梯形圖4.6 Y軸程序設(shè)計說明4.6.1 Y軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下Y軸變頻器通電按鈕SB13，第,103邏輯行中X2.2常開觸點閉合，Y3.4接通并自鎖 。Y3.4通電后，第112邏輯行Y3.5輸出，Y軸變頻器通電指示燈HL15閃爍。此時將SA3按鈕旋至X2.4位置，第115邏輯行常開觸點X2.4得電閉合，Y3.6、Y4.5接通，且Y3.6接通并自鎖，Y軸電機(jī)M3正向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且Y軸電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈HL16閃爍。4.6.2 Y軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下Y軸變頻器通電按鈕SB13，第,103邏輯行中X2.2常開觸點閉合，Y3.4接通并自鎖 。Y3.4通電后，第112邏輯行Y

44、3.5輸出，Y軸變頻器通電指示燈HL15閃爍。此時將SA3按鈕旋至X2.5位置，第121邏輯行常開觸點X2.5得電閉合，Y3.7、Y4.6接通，且Y3.7接通并自鎖，Y軸電機(jī)M3反向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，且Y軸電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈HL16閃爍。4.6.3 Y軸電動機(jī)點動控制按下Y軸電動機(jī)點動按鈕SB18，第150邏輯行X3.1常開觸點閉合，Y4.4接通，Y軸電動M3接工頻電壓啟動運(yùn)行。4.6.4 Y軸電動機(jī)的變頻控制當(dāng)X2.4或X2.5閉合，Y軸電動機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時：按下高頻變速按鈕SB15，第129邏輯行X2.6常開觸點閉合，Y4.1、Y4.7得電，Y軸電機(jī)開始高速變頻運(yùn)行，且Y軸高速指示燈HL19閃爍

45、；按下中頻變速按鈕SB16，第136邏輯行X2.7常開觸點閉合，Y4.2、Y5.0得電，Y軸電機(jī)開始中速變頻運(yùn)行，且Y軸中速指示燈HL20 閃爍；按下低頻變速按鈕SB17，第143邏輯行X3.0常開觸點閉合，Y4.3、Y5.1得電，Y軸電機(jī)開始低速變頻運(yùn)行，且Y軸低速指示燈HL21閃爍。4.7 冷卻泵、自動換刀程序梯形圖圖4-4冷卻泵、自動換刀PLC程序梯形圖4.8 冷卻泵、自動換刀程序設(shè)計說明4.8.1 冷卻泵電動機(jī)控制按下冷卻泵電動機(jī)的啟動按鈕SB19，第154邏輯行X3.3常開觸點閉合，Y5.2接通，冷卻泵電動機(jī)M4啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。4.8.2 自動換刀電動機(jī)控制按下自動換刀電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB21，第158邏輯行X3.5常開觸點閉合，Y5.3接通并自鎖，自動換刀電機(jī)M5開始正向啟動，SB22為其停止按鈕；按下自動換刀電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB23，第164邏輯行X3.7常開觸點閉合，Y5.4接通并自鎖，自動換刀電機(jī)M5開始反向啟動，SB24為其停止按鈕.4.9 程序指令表表4-1程序指令表可編程控制器控制系統(tǒng)調(diào)試主要步驟：圖4-5 PLC系統(tǒng)調(diào)試圖第5章 結(jié)論本文完成了C6140車床數(shù)控化改造，增加了數(shù)控功能，提高了加工精度。車床狀況明顯改善，增加了設(shè)備的功能，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，大大降低了設(shè)備的