毕业设计（论文）PLC在镗床改造中的应用.doc

目 录摘 要1Abstract2绪 论4第一章 简述PLC及其发展前景511 可编程控制器的由来、特点、性能等情况512 可编程控制器控制与传统的继电器控制的比较613可编程控制器发展的趋势7第二章 数控机床的概况及T68镗床的分析821数控机床的概况822镗床的简介923 T68镗床的结构及控制要求924 继电器控制线路工作原理分析1125 原有继电器控制线路存在的问题13第三章 T68镗床PLC改造系统的硬件设计1431PLC控制系统设计基本内容1432 PLC控制系统设计的一般步骤1433 IO分配与辅助继电器分配1534硬件电路设计16第四章 T68镗床的PLC改造系统软件设计1741常用梯形图编程方法1742 T68镗床的PLC改造系统的梯形图的设计1843在改造中应该注意的问题22第五章 改造后T68镗床的PLC控制系统安装与调试2351程序仿真调试2352本系统现场调试26第六章 总结29参考文献30致 谢31摘 要电子与信息技术的不断发展，给我国机床加工设备的现代化提供了强有力的技术支持。为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式机床进行技术改造，取得了良好的效果。镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件(如一些箱体零件)，属于精密机床。镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、车及铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。论文对T68型卧式镗床的结构和工作原理进行了介绍，通过镗床继电器控制系统的分析，提出了基于PLC改造的总体方案和框架设计。对系统的输入、输出点进行统计，根据PLC的选型相关规定和输入输出的总点数，选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器。分配了PLC的IO地址，设计出PLC的外接线图。介绍了PLC常见的编程方法，设计了T68镗床PLC控制系统的程序。这种方法易学易用，成功率高，设计复杂的控制程序可以节约大量的设计时间。通过STEP7-Micro/WIN32软件进行程序仿真，在此基础上，进行了现场安装、调试。针对系统调试、安装以及运行过程中出现的问题，进行了分析，提出了解决办法和注意的事项。从硬件和软件两个方面采取措施，提高PLC控制系统的抗干扰能力。论文最后总结了课题研究的成果,讨论了课题中所用到的编程与接口技术 。关键词：可编程控制器；梯形图；镗床；改造；调试AbstractWith the development of electron and information technology，the technology sustain have provided for our machine tool equipment modernizationMore and more financing and technolog yare plough into the tradition machine for exerting efficiency and prompting precision rapidly，acquire well impressionBoring Machine is the common cold in the use of the equipment it mainly for processing precision，require a higher finish the hole and the distance between each hole demands a more precise components(such as some cabinet parts)，a precision machine toolsMainly used for precision machining parts on the cylindrical hole These holes of the axis line often requires strict adherence to the parallel or vertical， the distance between each other also requires very accurateIts original control circuit for the relay control，contact contacts，lines complicated，failures，operators of large maintenance tasks，in order to overcome these shortcomings reducing the equipment failure rate and improve efficiency in the use of the equipment，the light of this situation，we With PLC control of its relay control circuitThis paper introduces the structure and working principle of the T68 horizontal boring machine。Through the analysis of the T68 horizontal boring machineS controlling system，design a system of the PLC control circuit，the system input and output，statisticsSelection of GermanyS Siemens companyS S7-200 PLC，the distribution of the PLC IO address，the external circuit design PLCIt introduces familiar programmer methodsAccordingto the boring machine control requirements and characteristics set out the logic of algebra show，using logic design methods ladder design.This method is simpler to learn and to use，has higher SUCCESS ratio,and can save time in designing complex controlling programmerSTEP7-Micro/WIN32 through a process simulation software to simulate the scene boring machine control simulation debugging，to transform the system requirements and effective operationBy using hardware and software methods，it improves antidisturbance performance of PLC controlling systemFinally，the paper summarized research achievement，teclmicin research subj ect combine with autthorS specialty。Key words：PLC；ladder；boring machine；transforming；debugging绪 论目前我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是传统的机床，而且半数以上是年龄在10年以上的旧机床。这些旧机床能耗高、效率低，用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高等问题。从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。随着我国加入WTO后，越来越明显的迹象表明，大陆正在成为为“世界工厂”，我国的制造业面临着极大的机遇与挑战，不具有先进加工手段的企业是不可能在今后的激烈市场竞争中生存下来的。基于这个原因本设计对应用最为广泛的T68型卧式镗床进行研究，其控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大。针对这种情况，用PLC实现机床的智能化改造，重新设计电气控制系统，提高机床系统的稳定性和加工精度。本设计任务：(1)改造方案的研究。介绍了可编程控制器的由来、定义和发展情况；通过对我国机床行业的现状分析，指出机床改造的必要性，提出用PLC对普通机床进行改造的设想。(2)设计方法的研究。详细讨论了PLC控制系统设计内容和步骤，提出了PLC控制系统设计的原则，针对机床改造的特殊情况，总结并进一步完善了继电器控制电路移植成PLC梯形图的规则。(3)工程化应用。以T68型镗床的改造为例，介绍了PLC控制系统的设计和实现过程：分析了T68镗床电气控制系统的控制要求，根据控制要求进行总体方案的设计；统计了系统的输入点和输出点，共有输入点16个，输出点8个；根据PLC的选型原则，选用了德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器，并对该型号的PLC的技术参数作了介绍；在介绍了PLC的编程方法的基础上，选用了经验设计法编程，并设计了梯形图；提高了控制系统的稳定性。(4)程序仿真、现场安装与调试。利用STEP7-Micro/WIN32仿真软件进行了仿真；在此基础上对PLC改造进行了现场安装和调试，提出了解决方案，并解决了在调试中出现的问题。调试的结果表明了设计程序的正确，达到预想的结果。第一章 简述PLC及其发展前景11 可编程控制器的由来、特点、性能等情况随着国家经济的发展，企业实力的加强，国内很多企业为了加强自身的经济效益和市场竞争力，相继进行了适合本企业特点的改造和结构升级，在众多的升级改造中使用最多的就是可编程控制器。可编程控制器是一种为工业机械控制所设专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。目前，我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度，用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。随着可编程控制器技术的发展，传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替，对于日益复杂的控制功能，传统控制柜显得无能为力，而可编程控制器具有可编程序的特点，运行时可以根据要求，选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法，可以简化线路，使控制设备的性能价格比不断提高。从广义上来说，可编程控制器也是一种计算机控制系统，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以PLC与计算机控制系统的组成十分相似，也具有中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出(IO)接口、电源等。可编程控制器的发展分为三个阶段：第一阶段(七十年代中期)为实用化发展阶段；第二阶段(七十年代末期)为成熟阶段；第三阶段(九十年代)为加速发展阶段。在这一时期，各大公司进一步完善原有产品，不断开发出新的产品系列，并加强联网功能以构成分布式控制系统。在软件方面，可编程控制器不断向上端发展意与计算机兼容。因此，凭借其优异的控制性能和快捷的柔性系统构成，使PLC成为当今增长速度最快的工业自动化控制设备。其主要特点如下：(1)可靠性高、抗干扰能力强。高可靠性是PLC最突出的特点之一，其平均无故障时间可达几十万小时。(2)编程简单易学。PLC编程大多采用类似与继电器控制电路的梯形图。(3)设计、安装容易、调试周期短，维护简单。PLC已实现了产品的系列化、标准化、通用化。设计者可在规格繁多、品种齐全的PLC中选用性能价格比高的产品。(4)模块品种丰富、通用性好、功能强大。除了单元式小型PLC外，多数采用模块式结构，并形成大、中、小系列产品。(5)体积小、能耗低。12 可编程控制器控制与传统的继电器控制的比较(1)控制方式。继电器控制是采用硬件接线实现的，即利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑。它只能完成既定的逻辑控制，连线多而复杂，且体积大，功耗大，一旦设计制造完成后，再想更改十分困难。此外继电器触点数目有限，其灵活性和扩展性也很差。而PLC采用存储逻辑，通过改变程序很容易改变控制逻辑。(2)控制速度。继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作来实现控制，其动作频率低，一般在几十毫秒，此外机械触点还会出现抖动现象。而PLC动作则在微秒级，内部还有严格的同步，不会出现抖动。(3)延时控制。继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作来实现延时。但是，时间继电器定时精度不高，易受环境温度和湿度的影响，而PLC用半导体集成电路作定时器，精度高，且受环境影响小。(4)其它控制方式。继电器控制系统一般只能进行开关量的逻辑控制，且没有记数功能。PLC除了能进行开关量的逻辑控制外，还能对模拟量进行控制，而且便于实现多种复杂控制。(5)设计与施工。用继电器实现一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行周期长，且修改困难工程大。而PLC则可同时进行，十分方便。(6)可靠性与可维护性。继电器控制系统使用了大量的机械触点，连线多。触点的开闭会受到电弧的损坏，还有机械的磨损，寿命短，可靠性和可维护性都差。而PLC则极其容易。13可编程控制器发展的趋势可编程控制器发展的趋势如下：(1)大型网络化。即今后的PLC具有DCS系统功能。(2)模块种类多样化。为了适应各种特殊功能要求，各种功能模块将层出不穷。(3)高可靠性。一些特定的环境和条件要求自动化系统有很高的可靠性，因此自诊断技术、冗余技术、容错技术在PLC中得到广泛的应用。(4)良好的兼容性。由于世界经济、技术的一体化，因此PLC也朝满足国际标准化的程度和水平发展。(5)小型化、低成本。小型PLC的基本特点是价格低，便于机电一体化。(6)编程语言的高级化。除了梯形图、语句表、流程图外，一些PLC还增加了BASIC，C等编程语言。第二章 数控机床的概况及T68镗床的分析21数控机床的概况从企业面临的情况来看：一方面企业原有的机床老化，不能发挥其应有效用，造成现有资产的浪费，另一方面企业又急需先进的加工设备来武装自己。如何对待这些不能发挥效用或不能完全发挥效用的设备，使它们焕发新的生命力，不仅仅是企业自身的问题，更关系到我国国民经济的可持续性发展。基于当代控制技术的数字化、网络化的发展方向，对这些机床进行再设计和再制造，既节约资源，减少投资，又可以提高企业的装备水平。随着科学技术的发展，旧有设备或技术的淘汰，如何利用现有的资会，有效的进行企业的技术改造是一个带有普遍性意义的问题。现在文献上大量介绍机床的数控化改造，可以肯定，数控化机床在性能上比普通机床好，但相对而言，机床的数控化改造成本较高，改造周期长，而且原来的机床要满足一定的要求才能进行数控化改造。有关资料表明，到2002年底，我国总共拥有机床约400万台，目前拥有的旧机床数控化率不到4，其余的都是普通机床，这么大量的旧普通机床要全部改造成数控机床显然是不可能的。而且，对于一些单位，他们并不需要数控机床，只要普通机床就可以满足生产制造的需求。机床的PLC改造成本低、周期短，改造后电气控制系统的可靠性、稳定性以及机床的功能都可以得到极大的提高，同时具备了很好的可扩展性(其中包括今后的数控化改造)，是提高我国机床自动化程度的一个极好的解决方案。80年代的镗床。镗床采用的是继电器控制系统，经过20多年的使用，大部分机床的控制系统的元件老化，而且所以故障率居高不下，严重影响生产进度及生产质量，直接影响厂内效益、信誉及市场占有率，从而造成不可估量的损失。就其存在的问题分析如下：(1)因长年使用产生了以下问题：原来的继电器控制回路接线复杂容易出故障；继电器长期使用后常出现接头氧化、接触不良和线圈烧损等现象，经常发生故障，可靠性很差。(2)时间继电器老化不稳定，时间参数需经常校正调整，机床电子元器件市场上缺乏相应的配件。(3)维修费用高因故障率高，备件使用周期缩短，维修时的配件消耗增大，增加了维修开支。(4)总体控制系统老化导致加工精度的降低。22镗床的简介一台大型设备停机一天至少会造成上千元的损失，因此车间领导希望在最短的时间内解决这些问题。如果全部更换成新设备，在时间和经济上都不允许。而且这些设备除了电气控制系统和部分液压系统容易出问题外，它的机械性能还依然完好，如果直接淘汰更新显然会造成巨大的浪费。因此，考虑性价比等多方面的因素决定对其进行改造。综合以上原因可知要维持生产的正常运行，创造良好的经研效益，维持企业的长远发展，设备控制系统改造是当务之急。故而要对镗床进行改造，镗床是一种精密加工车床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。而镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，而有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。镗床能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、绞、车及铣等工序，因此，镗床的加工范围很广。卧式镗床用于加工各种复杂的大型工件，如箱体、机体等，是一种功能很全的机床。除了镗孔外，还可以进行钻、扩、绞孔以及车削内外螺纹用丝锥攻丝、车外圆柱面和端面。安装了端面铣刀与圆柱铣刀后，还可以完成铣削平面等多种工作。因此，在卧式镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部加工，这在加工大型及笨重的工件时，具有特别重要的意义。23 T68镗床的结构及控制要求1.镗床的结构卧式镗床的外型结构如图23所示。卧式镗床的床身是由整体的铸件制成，床身的一端装有固定不动的前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，可以上下移动。镗头架上集中了主轴部件、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具安装在镗轴前端的锥孔里，或安装在平旋盘的刀具溜板上。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向做进给运动。平旋盘只能旋转，装在上面的刀具溜板可在垂直于主轴轴线方向的径向做进给运动。平旋盘主轴是空心轴，镗轴穿过其中空部分，通过各自的传动链传动，因此可独立运动。在大部分工作情况下，使用镗轴加工，只有在用车刀切削端面时才使用平旋盘。卧式镗床后立柱上安装有尾架，用来夹持装在镗轴上的镗杆的末端。尾架可随镗头架同时升降，并且其轴心线与镗头架轴心线保持在同一直线上。后立柱可在床身导轨上沿镗轴轴线方向上做调整移动。加工时，工件安放在床身中部的工作台上，工作台在溜板上面，上溜板下面是下溜板，下溜板安装在床身导轨上，并可沿床身导轨移动。上溜板又可沿下溜板上的导轨运动，工作台相对于上溜板可做回转运动。这样，工作台就可在床身上做前、后、左、右任一个方向的直线运动，并可做回旋运动。再配合镗头架的垂直移动，就可以加工工件上一系列与轴线相平行或垂直的孔。图23 T68型卧式镗床结构示意图由以上分析，可将卧式镗床的运动归纳如下：(1)主运动：镗轴的旋转运动与平旋盘的旋转运动。(2)进给运动：镗轴的轴向进给，平旋盘刀具溜板的径向进给，镗头架的垂直进给，工作台的横向进给与纵向进给。(3)辅助运动：工作台的回旋，后立柱的轴向移动及垂直移动。2.镗床控制要求镗床加工范围广，运动部件多，调速范围广，对电力拖动及控制提出了要求如下(1)主轴应有较大的调速范围，且要求恒功率调速，往往采用机电联合调速。(2)变速时，为使滑移齿轮能顺利进入正常齿合位置，应有低速或断续变速运动。(3)主轴能做正反转低速点动调整，要求对主轴电动机实现正反转及点动控制。(4)为使主轴迅速、准确停车，主轴电动机应具有电气控制。(5)由于进给运动直接影响切削量，而切削量又与主轴转速、刀具、工件材料、加工精度等因素有关，所以一般卧式镗床主运动与进给运动由一台电动机拖动，由各自传动链传动。主轴与工作台除工作进给外，为缩短辅助时间，还应有快速移动，由另一台快速移动电动机拖动。(6)由于镗床运动部件较多，应设置必要的连锁和保护，并使操作尽量集中。24 继电器控制线路工作原理分析T68卧式镗床是使用最为广泛的一种镗床，现以该型号镗床为例，图2.4所示为T68型卧式镗床的主电路图2.4 T68镗床主电路主电路的分析本机床的电力拖动系统由两台三相交流异步电动机组成.因为功率较小,所以均采用接触器直接起动控制线路.M1是主电动机,由交流接触器KM1与KM2控制其正向转动和反向转动的起动与停止.交流接触器KM3用来短路限流电R .M1的过载保护继电器是FR1.M2是主轴箱和工作台的快速移动电动机,功率为2.2KW,转速为1460r/min.因为快速移动是短时间工作,所以不设过载保护.1)主电动机为双速电动机,用以实现拖动机床的主运动和进给运动,功率为5.5/7.5KW,转速为1460/2880 r/m in.主电动机高低速的变换由主轴孔盘变速机构内的限位开关SQ控制.在常态下,SQ断开低速;当SQ被压下时,接通高速.接触器KM6、KM7以及KM8用来改变主电动机定子绕组的联接方法.当KM6的主触点闭合,绕组接成三角形,主电动机的转速为1460r/min.当KM6的主触点断开,KM7和KM8的主触点闭合时,绕组接成双星形,主电动机的转速为2880r/min.2)主电动机可以正反转和正反转点动,也可以反接制动.为限制电动机的起动电流和反接制动电流,在点动和反接制动时,在电动机定子绕组中串联了限流电阻.3)主电动机低速时可直接起动,在主电动机高速转动之前要保证先接通低速转动电路,经过一段延时再自动转换到高速,以减小主电动机的起动电流.4)为保证变速后变速齿轮进入良好啮合状态,在主轴变速和进给变速时主电动机应能够缓慢转动.本机床主轴变速时主电动机缓转运动是通过限位开关SQ1和SQ2实现的,而进给变速是通过限位开关SQ3和SQ4以及速度继电器来共同完成的.5)按钮、限位开关和速度继电器均采用动合触点.SQ2、SQ4、SQ5、SQ6原来采用动断触点,现在改为动合触点,为保持机床原来的控制状态不变,SQ2、SQ4、SQ5、SQ6在机床正常运行时动合触头为闭合状态,SQ2、SQ4所对应的输入继电器I1.1、I1.3都采用动断触点.SQ5、SQ6与I1.4、I1.5和M0.0配合以完成主轴进给与工作台进给的互锁功能.SQ1、SQ3在机床正常运行时触头为断开状态.控制线路电压为110V,安全照明灯电压为24V,信号灯电压为6V,均由控制变压器TC提供电源.25 原有继电器控制线路存在的问题因长年使用继电器会产生了以下问题：原来的继电器控制回路接线复杂容易出故障；继电器长期使用后常出现接头氧化、接触不良和线圈烧损等现象，经常发生故障，可靠性很差；时间继电器老化不稳定，时间参数需经常校正调整，机床电子元器件市场上缺乏相应的配件；维修费用高因故障率高，总体控制系统老化导致加工精度的降低。这些问题的存在是设备经常出现停机，不能满足生产的需要。因此，我们决定用高性能价格比的自动控制系统进行改造。对各种方案进行对比可以看出，采用可编程控制器构成的控制系统具有明显优势，T68镗床的改造总方案是：对镗床的继电器,接触器控制系统改为PLC控制系统。第三章 T68镗床PLC改造系统的硬件设计31PLC控制系统设计基本内容(1)考虑设计的控制系统是否需要双机热备用。这包括系统热备用、电源热备用、CPU热备用、数据线热备用等，根据系统对可靠性的要求设计。(2)设计控制系统的电源供电系统，包括IO电源和传感器电源。(3)选择输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。(4)PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用选择PIC应包括机型的选择、容量的选择、I0模块的选择、电耗模块的选择等。(5)分配IO点，绘制IO连接图和电气施工图。(6)设计控制程序。包括设计梯形图、语句表(即程序清单)或控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。控制程序的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。(7)设计控制柜和控制箱。(8)编制控制系统的技术文件。包括说明书IO连接图、IO端口分配表、程序图(如梯形图)及电气元件明细表等。32 PLC控制系统设计的一般步骤(1)根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等)、操作方式(手动、自动；连续、单周期、单步等)对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。(2)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的IO点数，分配PLC的IO点，做出PLC的IO端口表。(3)选择PLC，设计IO连接图。(4)进行PLC程序设计，编制程序清单，同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。(5)对程序进行离线检查和修改，然后在最小PLC系统(只有电源和CPU构成的系统)上在线模拟实际系统的各种可能运行情况，进行调试和修改，直到满足要求为止。(6)安装测试。对于单机单控，CPU一般和强电系统一起安装在机旁控制柜中对于大中型系统，配置可包括操作控制台、监控模拟屏、PLC主机柜、系统专用电源。待控制台、控制柜、控制箱及现场施工完成后，就可以进行联机调试、试运行。(7)编制技术文件，准备验收材料。(8)组织验收，交付使用。33 IO分配与辅助继电器分配系统有16个开关输入点，8个开关输出点，其分配情况如表3.3所示。表3.3 IO分配输入元件输出元件元件号地址元件号地址元件号地址SQI0.0SQ1I1.0KM1Q0.1SB1I0.1SQ2I1.1KM2Q0.2SB2I0.2SQ3I1.2KM3Q0.3SB3I0.3SQ4I1.3KM4Q0.4SB4I0.4SQ5I1.4KM5Q0.5SB5I0.5SQ6I1.5KM6Q0.6SR1I0.6SQ7I1.6KM7Q0.7SR2I0.7SQ8I1.7KM8辅助继电器的分配辅助继电器M0.0辅助控制主轴进给与工作台进给互锁辅助继电器M0.1辅助控制主电机正向转动辅助继电器M0.2辅助控制主电机反向转动34硬件电路设计控制系统采用S7-200的可编程控制器，PLC系统控制线路如图3.4所示。图3.4 T68镗床控制线路(PLC)改造接线图第四章 T68镗床的PLC改造系统软件设计41常用梯形图编程方法PLC的软件由系统程序和用户程序组成。系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。PLC编程语言是多种多样的，但基本上可归纳两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式编程语言，如梯形图，以下简要介绍几种常用的梯形图编程方法1.经验设计法在熟悉继电器控制电路设计方法的基础上，如能透彻地理解PLC各种指令的功能，凭着经验比较准确地使用PLC的各种指令，而设计出相应的程序。其大体设计骤如下(1)确定输入、输出电器：(2)确定输入、输出点数；(3)选择PLC并编程；(4)将各个环节编写的程序合理地联系起来。2.翻译设计法有时又称替代设计法。它是把继电器一接触器控制系统的电器原理图直接翻译成PLC梯形图。翻译设计法的设计步骤如下(1)将检测元件、控制元件(如行程开关、按钮等)合理安排，接入PLC的输入口。(2)将被控对象(如电磁阀线圈、接触器线圈等)接入PLC的输出口。(3)把由继电器一接触器硬件完成的控制功能由PLC的软件(即梯形图)来完成。这种方法，其优点是程序设计方法简单。这些原有的继电器控制系统设备，经过多年的运行实践，证明其设计是成功的。3.逻辑代数设计法在继电器一接触器控制线路中用逻辑代数设计法比较容易获得最佳设计方案。逻辑代数设计法的设计步骤如下(1)根据控制要求，列出输入输出及辅助继电器等之间关系的状态表；(2)根据状态表列写出逻辑函数表达式，并化简；(3)根据化简后的逻辑表达式画出梯形图。4.顺序控制设计法顺序功能图是很重要的工具。顺序功能图能清楚表示各工作点的功能，点与点之间的转换顺序及其转换条件。顺序控制设计法的设计步骤如下(1)分析控制系统，将控制过程分为若干个工步，明确每个工步的功能，确定各工步的转换条件。(2)为每个设定工步设定控制位。控制位最好使用同一个通道的若干连续位。(3)在前两点的基础上画出功能表图。(4)根据功能表图画出梯形图。5.功能模块设计法时序图设计法步骤如下：明确各IO信号之间的时序关系，画出各I0信号的时序图。(1)把时序图划分成若干时间区段，找出区段间的分界点，弄清分界点各处各输出信号状态的转换关系和转换条件。(2)确定所需定时器(或计数器)的个数及其赋值。(3)根据时序图，定时器和IO分配画出梯形图。(4)检查程序是否符合要求，进一步修改程序。42 T68镗床的PLC改造系统的梯形图的设计1.梯形图的设计本论文用经验设计法对T68镗床的工作原理分析可以知道，系统设计的采用梯形图的方法编写程序，首先采用“化整为零”的方法，按被控对象和各个控制功能，逐步设计出主电动机M1的梯形图和主轴箱和工作台的快速移动电动机M2的梯形图，在STEP7-Micro/WIN32编程软件上设计出整体控制梯形图如图4.2图42 T68镗床改造梯形图2. PLC程序语句表LDN I1.4ON I1.5= M0.0LD M0.0AN I0.5LPSLD I0.1O M0.1ALDAN M0.2= M0.1LRDLD I0.2O M0.2ALDAN M0.1= M0.2LPPA I1.2A I1.0LD M0.1O M0.2ALD= Q0.3A I0.0TON T37,+30LD I0.5ON I1.0ON I1.2O Q0.1O Q0.2LDN I1.0ON I1.3AN I0.6O I0.7ALDLD Q0.3A M0.1O I0.3AN I0.5OLDA M0.0AN Q0.2= Q0.1LD I0.5ON I1.0ON I1.2O Q0.1O Q0.2A I0.6LD Q0.3A M0.2O I0.4AN I0.5OLDA M0.0AN Q0.1= Q0.2LDN I1.0ON I1.2O Q0.1O Q0.2A M0.0AN T37AN Q0.7= Q0.6LDN I1.0ON I1.2O Q0.1O Q0.2A M0.0A T37AN Q0.6= Q0.7LD M0.0A I1.6AN I1.7AN Q0.5= Q0.4LD M0.0AN I1.6A I1.7AN Q0.4= Q0.543在改造中应该注意的问题(1)选择PLC机型时，要留有一定的余量，为日后系统的修改及工艺的变更提供方便。(2)原有继电器控制电路较复杂，利用继电器控制电路设计PLC的梯形图时要特别注意高速运行，先要低速启动。当低速启动一段时间后，才能转化为高速运行，在编程时要正确使用定时器的常闭和常开的区别。(3)T68镗床的花盘进给和主轴进给有机械和电气上的连锁机构，防止误操作引起2个方向同时进给，在改造时间，保留机械连锁，硬件线路的连锁，通过PLC的程序实现连锁，避免在加工工件时，误操作损坏设备和加工工件。(4)在梯形图中，对主轴电动机正反转控制、主轴电动机的高低速的互锁保护，均应实现硬件和软件的双重保护，避免电源短路，有效保证安全。(5)为保证安全，各热继电器常闭触头不作为PLC输入端，直接接在输出端，对负载电路进行保护控制。第五章 改造后T68镗床的PLC控制系统安装与调试51程序仿真调试本系统调试前期工作是在实验室内进行，利用STEP7-Micro/WIN32仿真软件对设计的程序进行仿真调试。1 .STEP7-Micro/WIN32系列编程仿真软件的介绍及使用STEP7-Micro/WIN32为一个可应用于FX系列可编程控制器的编程软件可在Windows9598k2000下运行。在STEP7-