格式-某镗床的PLC电气控制系统设计(2)

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和叠装式PLC价格便宜，因此，T68型卧式镗床的PLC电气控制系统采用整体式结构的PLC。

2） 依据PLC的指令功能

因为任何一种PLC都可以满足开关量电气控制系统的要求，所以本设计将尽量采用价格便宜的PLC。

3） 依据PLC的输入输出点数

T68型卧式镗床的电气控制系统需要17个输入口和8个输出口，而PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数17，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数8，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。

4） 依据PLC的存储容量

PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入和输出信号的电气控制系统，将所需的输入和输出点数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量（单位为bit）即：

（17+8）×8=200 bits

5） 依据输入模块的类型

输入模块的输入电压一般为DC24V、AC110V和AC220V。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。因为本设计是基于PLC的T68卧式镗床的电气控制系统，工作环境并不恶劣，且对电气控制系统操作人员来说DC24V电压较AC110V电压安全些。所以，本基于PLC的T68型卧式镗床的电气控制系统的PLC输入模块应选直流输入模块，输入电压应为DC24V电压。

6） 依据输出模块的类型

PLC输出模块有继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型三种。 继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，每一点的输出容量较大（可达2A）,在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，但动作速度慢，寿命有一定的限制。

晶体管型与晶闸管型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性

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高，反应带宽快，寿命长，但是过载能力差，每1点的输出量只有0.5A，4点同时输出的总容量不得超过2A。

由于T68型卧式镗床的控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能够满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以本设计选用继电器型的输出模块，并结合T68型卧式镗床电气控制系统的实际情况，需要的输入点数大于17个，输出点数大于8个。

综上可知，为了使T68型卧式镗床在改造后能够很好地工作，确定使用西门子公司生产的S7-200型号的PLC。该型PLC不但具有T68型卧式镗床电气控制系统所需要的所有指令功能（其总输入点数为24点，总输出点数为16点，用户存储器容量5KB，输入模块电压为DC24V，输出模块为DC型），而且体积小，功能强，使用非常方便，性价比较高。

3.3 PLC的I/O端口分配表

在设计改造中采用了西门子S7-200 CPU226系列PLC，输入信号17个、输出信号8个对应于PLC的输入端I0.0~I2.0和输出端Q0.0~Q1.1。其中的Q0.7与Q1.0未被使用。输入输出信号和其地址编号如列表1所示。 输入信号 名称 功能 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ SA SQ7 SQ8 KS1 停车 正转启动 反转启动 正转点动 反转点动 M1变速启停 M1变速啮合 进给变速启停 进给变速啮合 M1高低速选择 机床照明 正转快移 反转快移 速度继电器正向 编号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 名称 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 EL 输出信号 功能 主轴正转 主轴反转 主轴制动 主轴低速 主轴高速 快进 快退 运行监视 照明 编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q1.0 Q1.4 第 8 页 共 21 页 机床电气与PLC课程设计报告

I1.6 I1.7 I2.1 KS2 FR SQ5 SQ6 速度继电器反向 过载保护 台进给互锁

主轴自动进刀与工作I2.0 表1 输入信号端口分配表

Table 1 Input terminals distribution list

3.4 PLC的I/O电气接线图的设计

SB1SB2SB3SB4SB5SQ1SQ2SQ3SQ4SQSQ7SQ8SAKS1KS2FRSQ5SQ6IMI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.3I1.4I1.2I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1ML+L1NQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3S7-2001LQ0.4Q0.5Q0.62LQ1.4Q1.03L~220VKM2KM1LNKM1KM2KM3KM4AC127VKM5KM6KM7KM5KM6FU3KM4KM7KM6FU4～～EL 照明运行监控～AC36V图4 PLC的I/O电气接线图 Fig. 4 PLC electrical hookup of I/O

3.5 低压电器的选择

正确地选用低压电器是控制电路安全、可靠工作的重要前提和保证。低压电器的选用应符合GB/T 14048.1-1992《低压开关设备和控制设备总则》、GB/T 14048.2-1993《低压电器外壳防护等级》、GB/T 14048.2-1994《低压开关设备和控制设备低压断路器》等国家标准，而且与国际标准接轨,具体选择型号、规格、数量请祥见附录I T68型卧式镗床主要元器件明细表。

3.6 电器位置图与安装接线图的设计

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电器位置图主要是用来表示各类电气设备在机械设备上或电气控制柜中的实际安装位置，是机械电气控制设备制造、安装和维修所必不可少的技术文件。电器位置图可集中画在一张图上或将控制柜、操作台的电器位置图分别画出，但图中各电器元件代号应与对应电气原理图和电器元件清单上的代号相同，此外在电器位置图中，机械设备轮廓用双点划线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备用粗实线画出其简单外形轮廓。另外，在绘制电器位置图时，应注意以下几点：（1）上轻下重，发热元件应放在上方；（2）强弱电要分开，弱电部分加屏蔽保护装置；（3）经常调整的元器件安装在中间容易操作的地方；（4）元件安装不能过密，应留有一定的间隙，以便进行操作。而电气安装接线图是用于表示电气设备各单元之间连接关系的简图。主要用于安装接线、线路的检查、线路维修和故障处理。其内容主要包括设备与电气元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等项目。根据表达对象和用途的不同，接线图可以分为单元接线图、互连接线图和端子接线图等类型。GB6988.5—1986《电气制图、接线图和接线表》详细规定了安装接线图的编制规则。主要有以下几点：（1）在接线图中，一般都应标出项目的相对位置、项目代号、端子间的电连接关系、端子号、等线号、等线类型、截面积等。（2）同一控制盘上的电气元件可以直接连接，而盘内电气元件与外部电气元件连接时必须通过接线端子板进行。（3）接线图中各电气元件的图形符号均要以电气原理图为准，并且保持一致。（4）互连接线图的互连关系可用连续线、中断线或者中断线束表示，连接导线应注明导线根数和导线的截面积等。综合以上编制原则并查阅相关的国家标准绘制出T68型卧式镗床的电器位置图及电气安装接线图。详见附录

4 系统的程序设计

4.1 控制程序流程图的设计

根据继电-接触式控制系统工作原理，结合PLC 编程特点，PLC 控制程序流程图的基本结构如图5所示。

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图5控制程序流程图

Fig.5 Flow chart of controlling program

是否完成操作Y结束Y进行进给操作启动M2电机N工作台是否到达指定位置N主电动机运行执行PLC程序系统初始化开始4.2 梯形图程序设计

为了使T68型卧式镗床在进行PLC电气控制系统设计后仍能够完成原有的工作需要，本基于PLC的T68型卧式镗床电气控制系统PLC程序应由主电动机M1正转控制、主电动机M1反转控制、主电动机M1的点动控制、主轴变速控制、进给变速、镗头架及工作台的快移、信号灯的指示程序等部分组成。因为选用西门子公司的S7-200型号的PLC，所以编程时采用Windows环境下运行的Step 7-Micro/Win编程软件来进行梯形图程序的设计, 梯形图程序详见附录A。

4.3 语句指令程序的编写

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