c650普通车床PLC控制系统设计.doc

《机电控制综合设计》 课程设计

设计说明书

设计题目: C650普通车床PLC控制系统设计

院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机 制F0908
学生姓名： 张 高 杰 学 号： 200948050811
指导教师： 王 宗 才

2012年 12 月 14日
内容摘要
传统的C650卧式车床采用继电器实现电气控制，接线多且复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成，想改变或增加功能很困难，其工作性能已不能达到现代生产的要求。因此，以PLC取代常规的继电器，可提高工作性能，并且达到车床的控制要求。
本次设计介绍了C650卧式车床电气控制系统的工作原理及其运动形式，编写了PLC控制梯形图程序和指令表程序。利用PLC控制系统，实现了车床启动、正转反转、反接制动、刀架快速移动、冷却泵在作等一些列功能，改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查，节省大量的继电器元件,机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。
经反复调试，该项技术可推广应用于自动化其他领域的控制系统中，系统运行情况良好，车削精度更高。
关键词: PLC；卧式车床；继电器

26

目 录

第1章 引 言 1
1.1 C650型卧式车床简介 1
1.2 PLC在电气控制系统中的应用 2
1.3 C650型卧式车床发展趋势 2
第2章 系统总设计 3
2.1 PLC控制系统的设计基本内容 3
2.2 PLC控制系统设计原则与步骤 3
2.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 3
2.2.2 PLC 控制系统设计与调试步骤 4
第3章 系统硬件设计 5
3.1 主要电气元件的选择 5
3.1.1 交流接触器和中间继电器的选择 5
3.1.2 保护电器的选择 5
3.1.3 控制电器的选择 6
3.2 C650卧式车床控制原理电路图概述及原理分析 6
3.3 PLC的选型 8
3.4 I/O地址的分配 9
3.5 I/O接线图 10
第4章 系统软件设计 11
4.1 PLC的系统结构和基本工作原理 11
4.1.1 PLC的系统结构 11
4.1.2 PLC的基本工作原理 11
4.1.3 PLC编程语言 12
4.2 本设计用到的PLC的基本功能和指令 12
4.2.1 PLC的基本功能 12
4.2.2 PLC基本指令 12
4.3 控制系统的梯形图程序设计 13
第5章 系统调试 16
5.1 硬件检查 16
5.2 系统综合调试 16
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录Ⅰ 主要电气元件表 23
附录II 控制电路原理图 24
附录III PLC控制程序清单 25
第1章 引 言
1.1 C650型卧式车床简介
C650 普通车床属于中型车床，用于切削工件外圆、内孔和端面等。该车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。主轴由三相异步电动机拖动，主轴通过卡盘带动工件的旋转运动；进给运动，溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动；辅助运动，包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等。工作过程如下：
1．正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1（功率为20kW），采用串电阻降压起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，C650-2车床的正反向停车采用速度继电器控制的电源反接制动。
2．电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。
3．快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。
4．采用电流表检测电动机负载情况。
5．车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。
传统的机床控制系统是硬连线方式的继电一接触器控制系统，但该系统连线复杂，积大，可靠性差，自动化水平低，难以满足现代化生产的需求。
1.2 PLC在电气控制系统中的应用
PLC 是先进的工业化国家通用的标准工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现在已经成为现代工业控制三大技术支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT) 之一，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。
PLC 是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。在新的时代，PLC 会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC 作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。
1.3 C650型卧式车床发展趋势
1.机床加工柔性化
2. 高可靠性    
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。    
3. 数控车床设计CAD化、结构设计模块化。
4. 功能复合化
功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。

第2章 系统总设计
2.1 PLC控制系统的设计基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户输入、输入设备连接而成的，用以完成预期的控制目的与相应的控制要求。因比PLC控制系统设计的基本内容应包括:
⑴ 了解设备电器的工作原理。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，必需的保护和联锁等），操作方式（手动，自动，点动，连续等）。根据控制要求确定系统控制方案，进行系统的总体设计。
⑵ 进行PLC控制系统配置的设计，主要为 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PLC，应包括机型的选择 、I/O模块的选择等。
⑶ 选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、行程开关等）、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），这些设备属于一般的电器元件。
⑷ 根据控制要求基本确定I/O点数和模拟量通道数，进行I/O初步分配，绘制I/O接线图
⑸ 程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、语句表程序，控制程序是控制整个系统工作的核心条件，是保证系统工作正常，安全、可靠的关键。
⑹ 联机调试。按照控制电路原理图连接硬件，将编写好的控制程序下载至PLC，进行软硬件联调，如果不满足控制系统的要求，再返回修改程序或检查接线，直到满足控制系统的要求为止。
2.2 PLC控制系统设计原则与步骤
2.2.1 PLC控制系统设计的基本原则
⑴ 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前应深入现场进行调查研究，搜集资料，并 拟定电气控制方案。
⑵ 在满足控制要求的前提下， 力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。
⑶ 保证控制系统安全可靠。
⑷ 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择 PLC 的容量时，应适当留有裕量。
2.2.2 PLC 控制系统设计与调试步骤
PLC 控制系统的设计调试过程如图2.1所示。
开始

Y

N
N
N
Y

交付使用
满足要求
联机测试
硬件接线
软件测试
输入PLC程序

设计梯形图
设计外部硬件接线图
分析控制要求
确定I/O设备
PLC硬件系统配置
I/O地址分配
绘制流程图
第3章 系统硬件设计
3.1主要电气元件的选择
任何一种继电器系统都有三个部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、方式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路，输出部分包括各种负载的接触器线圈。在本次控制系统设计中用PLC 代替了继电器控制系统中的逻辑线路部分。在车床的电气控制系统，所有触头，行程开关，控制按钮（SB1～SB8）等为系统的输入信号；接触器线圈（KM1-KM5），为系统的输出信号。
3.1.1交流接触器和中间继电器的选择
⑴ 接触器
接触器是工业电气中用按钮或其他方式来控制其通断的自动开关。交流接触器由电磁线圈，静衔铁，动衔铁，静触点，动触点、灭弧装置和固定支架等部分组成。其原理是当接触器的电磁线圈通入交流电时，会产生很强的磁场使装在线圈中心的静衔铁吸动动衔铁，当两组衔铁合拢时，安装在动衔铁上的动触点也随之与静触点闭合，使电气线路接通。当断开电磁线圈中的电流时，磁场消失，接触器在弹簧的作用下恢复到断开的状态。
在工业电气中，交流接触器的型号很多，电流在5A-1000A的不等，常用交流接触器的型号有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在这次控制系统硬件的设计中，采用了CJ10系列的交流接触器，其额定电流应在控制电流的1.1～1.3倍之间,各接触器型号见附录Ⅰ。
⑵ 中间继电器
中间继电器是最常用的继电器之一，它的结构和接触器的基本相同，只是电磁系统小些，触点多一些。常用的继电器型号有JZ7、JZ14等。
3.1.2保护电器的选择
⑴ 熔断器
熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。熔断器的熔体串接于被保护的电路中，熔断器以自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现短路保护及过载保护。
⑵ 热继电器
热继电器主要用于电气设备（电动机）的过负荷保护。热继电器势利用一种电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护。
三相异步电动机在实际运行中，常会遇到因电气或机械原因等引起的过电流(过载和断相)现象，如果过电流不严重，持续时间短，绕组不超过允许温升，这种过电流是允许；如果过电流情况严重，持续时间较长，则会加快电动机绝缘老化，甚至会烧毁电动机，因此，在电动机回路中应设置电动机保护装置。
热继电器的选型原则：热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质，等因素。星形接法的电动机可选用两相或三相结构的热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置三相结构的热继电器。热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的1.05～1.1倍。
3.1.3控制电器的选择
⑴ 选择开关
万能转换开关是一种多档式控制多回路的开关电器。一般用于各种配电装置的远距离控制，也可作为电器测量仪表的转向开关或用作小容量电动机的启动、制动、调速和换向的控制，用途广泛，故称万能转换开关。常用的万能转换开关有LW8、LW6和LA18系列。
⑵ 控制按钮
控制按钮在控制电路中常用作远距离手动控制接触器、继电器等有电磁线圈的电路，也可用于电器连锁等电路中。目前常用的按钮有LA10、LA18、LA19、LA20等系列产品。各电气元件的型号及规格、用途和数量见附录I。
3.2C650卧式车床控制原理电路图概述及原理分析
C650卧式车床控制电路原理图如附录Ⅱ所示。图中主要分为主电路，冷却电路，快速移动电路等三部分。
3.2.1 主电路分析
从附录Ⅱ中可以看出，断路器QS将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1电动机过载保护用热继电器。为防止在连续点动时的启动电流造成电动机过载，点动时也加入限流电阻R。通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器KM1、KM2为M2、M3电动机起动用接触器。FR2为M2电动机的过载保护，因快速电动机M3短时工作，所以不设过载保护。
3.2.2 控制电路分析
(1) 主电动机的点动调整控制
电路中KM1为M1电动机的正转接触器，KM为M1电动机的长动接触器，KA
为中间继电器。M1电动机的点动由点动按钮SB4控制。按下按钮SB4，接触器KM1得电吸合，他的主触点闭合，电动机的定子绕组限流电阻R与电源接通，电动机在较低速下起动。
(2) 主电动机的正反转控制电路
主电动机的正转由正向起动按钮SB1控制。按下按钮SB1时，接触器KM首先得电动作，他的主触点闭合将限流电阻短接，接触器KM的辅助动合触点闭合使中间继电器KA得电，它的触点闭合，使接触器KM1得电吸合。KM1的主触点将三相电源接通，电动机在额定电压下正转起动。KM1的动合辅助触点和KA的动合触点的闭合将KM1线圈自锁。反转起动时用反向起动按钮SB3，按下SB3，同样是接触器KM得电，然后接通接触器KM2和中间继电器KA，于是电动机在满压下反转起动。KM1的动断辅助触点和KM2的动断辅助触点分别串在对方接触器线圈的回路中，起到电动机正传和反转的电气互锁作用。
(3) 主轴电动机的反接制动控制
当速度接近于零时，用速度继电器的触点给出信号切断电动机电源。速度继电器与被控电动机是同轴相连的，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。当电动机正向旋转时，接触器KM1和KM，继电器KA都处于得电动作状态，速度继电器的正转动合触点KS1也是闭合的，这样就为电动机正传时的反接制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮SB7接触器KM失电，其主触点断开，电阻R串入主回路，与此同时KM3也失电，断开了电动机电源，同时KA失电，KA的动断触点闭合。在松开SB7后就使反转接触器KM4的线圈得电，电动机的电源反接，电动机处于反接制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KS的正转动合触点KS1断开，切断了接触器KM4的通电回路，电动机脱离电源停止。
电动机反转时的制动与正转时的制动相似。当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止按钮SB8，在SB8松开后正转接触器线圈得电，正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。
3.2.3刀架的快速移动和冷却泵控制
刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动限位开关SQ来实现的。当手柄压动SQ后，接触器KM4得电吸合，M3电动机带动刀架快速移动。如果车削加工需要冷却液时按下SB6，冷却泵电动机M3动作，KM3线圈得电，冷却泵电动机M2工作，需要停止时按下按钮SB5即可。
3.3 PLC的选型
PLC 是控制系统的核心部件，正确的选择PLC对整个控制系统技术经济性指标起着重要的作用。选型的基本原则是：所选的 PLC 应能够满足控制系统的功能需要。选型的基本内容应包括以下几个方面：
⑴ PLC 结构的选择
在相同功能和相同 I/O 点数的情况下，整体式 PLC 比模块式 PLC 价格低。
⑵ PLC 输出方式的选择
不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。继电器输出型的 PLC 可以带直流负载和交流负载；晶体管型与双向晶闸管型输出模块分别用于直流负载和交流负载。
⑶ I/O 响应时间的选择
PLC 的响应时间包括输入滤波时间、输出电路的延迟和扫描周期引起的时间延迟。
⑷ 联网通信的选择
若 PLC 控制系统需要联入工厂自动化网络，则所选用的 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其它 PLC 、上位计算机及 CRT 等接口的能力。
⑸ PLC 电源的选择
电源是 PLC 干扰引入的主要途径之一，选用畸变较小的稳压器或带有隔离变压器的电源，使用直流电源时要选用桥式全波整流电源。
 ⑹ I/O 点数及 I/O 接口设备的选择
⑺ 存储容量的选择
 PLC 程序存储器的容量通常以字或步为单位，用户程序存储器的容量可以作粗略的估算。一般情况下用户程序所需的存储器容量可按照如下经验公式计算：
程序容量 =K ×总输入点数 / 总输出点数
对于简单的控制系统， K=6 ；若为普通系统， K=8 ；若为较复杂系统， K=10 ；若为复杂系统，则 K=12 。在选择内存容量时同样应留有裕量，一般是运行程序的 25% 。在大多数情况下，满足 I/O 点数的 PLC ，内存容量也能满足。
为实现C650 车床上述的电气控制要求，所以PLC 可以选择西门子公司的S7 - 200 系列。该机床的输入信号是开关量信号，输出是负载三相交流电动机接触器等。
车床电气控制系统需要9 个外部输入信号，5 个输出信号。PLC 所具有的输入点和输出点一般要比所需冗余30 % ，以便于系统的完善和今后的扩展预留。所以本系统所需的输入点为12 个,输出点为7 个。现选择西门子公司生产的S7 - 200 系列的CPU224 型PLC ，24V 直流14 点输入。
3.4 I/O地址的分配
根据该系统的控制要求，输入输出设备，确定了I/O点数。根据需要控制的开关、设备大约输入点为12 个,输出点为7 个需进行控制，现将I/O地址分配如下所示。

输入信号
PLC地址
输出信号
PLC地址
反接制动按钮SB1
I0.0
主电动机M1 正转KM1
Q0.0
主轴电动机M1 的正转按钮SB2
I0.1
主电动机M1 反转KM2
Q0.1
主轴电动机M1 的反转按钮SB3
I0.2
短接启动电阻KM3
Q0.2
主轴电动机M1 的点动按钮SB4
I0.3
冷却泵电动机M2 起、停KM4
Q0.3
冷却泵电动机M2 停止按钮SB5
I0.4
快速电动机M3 起、停KM5
Q0.4
冷却泵电动机M2 起动按钮SB6
I0.5

快速电动机M3 起、停位置开关SQ
I0.6

速度继电器正转常开触头KS1
I0.7

速度继电器正转常开触头KS2
I1.0

图3-1

3.5 I/O接线图
根据PLC I/O端子的分配，画出了C650卧式车床PLC控制系统I/O接线图如下所示。

图3-2

第4章 系统软件设计
4.1 PLC的系统结构和基本工作原理
4.1.1PLC的系统结构
目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。 PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。
4.1.2PLC的基本工作原理
PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。
⑴ 输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。
⑵ 程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
⑶ 输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。
4.1.3PLC编程语言
与个人计算机相比，PLC的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。各厂家PLC的变成语言和指令系统的功能和表达方式也不一致，有的甚至有相当大的差异，因此各厂家的PLC互不兼容。IEC于1994年5月公布了PLC标准（IEC 61131）,该标准为可编程控制系统定义了5种语言：顺序功能图（Sequential Function Chart）、梯形图（Ladder Diagram）、功能块图（Function Block Diagram）、指令表（Instruction List）、结构文本（Structured Text）。
其中，梯形图是使用最多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电器人员掌握，特别是适用于数字量逻辑控制，有时也把梯形图称为电路或程序。梯形图由触点、线圈和用方块表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部设备。功能块用来表示定时器、计数器或数学运算附加指令。触点和线圈组成的独立电路称为网络，使用编程软件可以直接生成和编译梯形图，并将它下载到PLC。
S7系列PLC将指令表称为语句表。PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表程序或语句表程序。
在这次控制系统程序设计中，分别采用了梯形图和语句表两种编程语言编写了该系统的控制程序。
4.2 本设计用到的PLC基本功能与指令
4.2.1 PLC的基本功能
⑴ 条件控制功能
条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联及其它各种逻辑连接，进行开关控制。
⑵ 定时/计数控制功能
定时/计数控制功能指用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。
4.2.2 PLC基本指令
在本次控制系统程序设计过程中主要应用到简单的的常开常闭以及输出指令。

4.3 控制系统的梯形图程序设计
4.3.1 短接启动电阻
当电动机正转启动或反转时，即按下SB2或SB3时，在PLC梯形图中对应I0.1或I0.2时，T37计时器电源接通，T37计时时间到了以后，本程序设定为6s；输出线圈Q0.2接通，即短接电路中KM，并实现自锁；确保电动机持续工作。
当点动时，I0.3常闭触点断开，Q0.2断开，以确保电动机不会电流过大，烧毁电器件。
当关闭电源时，按下I0.0，T37失电，Q0.2断电，确保下次启动安全。

4.3.2电动机正转启动与反转停止
梯形图中Q0.2触发线圈M0.0，我们借以判断电动机是否处于工作状态；按下SB2，I0.1闭合，Q0.0输出，即KM1闭合，电动机正转启动，当 T37计时到Q0.2短接电阻，电动机工作。
点动开关SB4，即I0.3闭合也使Q0.0输出。当电动机停止，M0.0常闭触点有工作时的打开变为闭合状态，速度继电器I1.0接通，实现反接制动。

图4-2
4.3.3电动机反转启动与正传停车
与正传启动反转停车相似，接通SB3，即I0.2接通，Q0.1接通输出，电动机反转启动，T37计时到可是实现工作状态，Q0.1实现自锁，持续工作。其中Q0.0与I0.1可分别实现互锁，对主电路，控制电路进行保护。
正转停车时，M0.0从工作是的常开变为闭合状态，I0.7速度继电器接通实现正传停车。

4.4.4刀架快速移动及冷却泵工作过程
该控制程序步骤为：刀架快速移动过程为按下位置开关SQ，Q0.4动作，KM4吸合，M3起动运行，代替刀架的指示灯亮。 冷却泵工作过程为按下SB6，Q0.3动作KM3线圈得电，冷却泵电动机M2工作，停止时按下SB5即可。

综上所述,根据控制系统的要求，结合控制电路原理图和PLC编程特点，设计了控制系统梯形图程序如附录III所示。

第五章 系统调试
在调试前我们需要对线路进行检查，按照接线图检查电源线和接地线是否可靠，主线路和控制线路连接是否正确，绝缘是否良好，各开关是否处于“0”位，插头和各插接件是否全部插紧；检查工作台等部件的位置是否合适，防止通电时发生失误。在检查完各部分正确无误后，便可接上设备的工作电源，开始通电调试了。
5.1硬件检查
合上实验台上供电的电源开关，用万用表测量系统总电源开关进线端的电压，看一看电压是否正常，有无断相或三相电压特别不平衡的现象。如果一切正常，便可合上总电源开关SB1，并用万用表测量电源能供到的各支路终端的电压是否正常。有无断相。
用万用表测量各硬件的接线情况，看是否有短接，断接和虚连的情况，并与电路控制原理图一一对照，看是否有无接错的地方。各部分都正确无误的情况下进行软硬件联调。
5.2系统综合调试
将编写好的PLC程序进行编译，下载至PLC，由于控制系统运行电压是在220V，为了保证安全只好先在实验台上分步模拟，观察各步的动作都正确无误后，按照PLC控制系统接线图在实验台上整体模拟，输出部分（接触器，电动机，快速移动刀架）用实验台上的指示灯代替, 观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与工艺过程对照。在对照前由于忘记对PLC进行复位，虽然程序正确当没达到控制效果，所以在调试前应先进行复位操作。
在实验台上整体模拟无误后，将检查完毕的硬件连接电路（各电动机连接的电路）与PLC连接在一起，分别观察各电动机的工作状态，分步运行无误后，将所有的电动机按照PLC接线图连接在一起，分别观察各个电动机的运行状态，并与工艺过程比较，没有发现什么问题。此控制程序设计能够满足控制系统的要求。

5.3 计算机软件模拟结果
I0.1正转启动调试结果

图5-1

I0.2反转启动

图5-2
I0.5冷却泵启动

图5-3

I0.4冷却泵关闭

图5-4
I0.6快速电机控制

图5-5
结束语
本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。
设计者可在规格繁多、品种齐全的系列可编程控制产品中，精选所需类型，使PLC具有较高的性能价格比。针对这点本设计尽量节省可编程控制器的端点，从而提高了性价比，节省了不必要的开支。
通过本次设计，使我进一步巩固、深化和扩充专业课的基本理论和基本技能。达到了培养我独立思考、分析和解决实际问题的能力。培养了我综合应用专业知识和实际查阅相关实际资料的能力。

致 谢
四年的大学生活即将拉上帷幕，这是大学期间最后一次课程设计，此次设计的主要目的是培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决电气控制技术中出现的一系列问题，它不仅体现了我们对设计的思想，更重要的是使我学会了在今后设计过程中的一般步骤和方法。
在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，感谢我的老师在我四年求学生涯中给予的关心和帮助。是他们在我的大学生活成长过程中给予了我无私的帮助，教会了我方方面面的经验。此次毕设在设计过程中得到了王宗才老师的精心指导，并且在跟随其学习的几个月中，不论是在学习上、工作上还是在日常生活中，郑济仲老师都给了我们无微不至的关怀，特别是在毕业设计期间，王宗才指导教师给予了我很大的帮助和支持，在此，我表示由衷的感谢，我在这次设计中收获很多东西。
最后，对各位教授、老师审阅我的论文深表感谢，由于本人能力有限，课题设计中存在不足之处并渴望给予批评指导。

参考文献
[1] 王宗才.机电传动与控制.北京.电子工业出版社.2011
[2] 王淑英.S7-200西门子PLC基础教程.北京.人民邮电出版社，2011.12
［3］ 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安：西安科技大学出版社,2006.12
［4］ 林春方.可编程控制器及其应用.上海：上海交通大学出版社,2003.6
［5］ 廖常初.PLC编程及应用(第2版).北京：机械工业出版社,2007.9
［6］ 曹辉.可编程序控制器系统原理及应用.北京：电子工业出版社,2003
［7］ 机床电路图大全编写组.机床电路图大全（上册）.北京：机械工业出版社,1993.4
［8］ 齐占庆.机床电气自动控制.北京：机械工业出版社，1987.8
［9］ 黎亚元.机床电气自动控制.重庆：重庆大学出版社，1994.10
［10］ 王士兰.PLC技术及运用.北京：机械工业出版社，2000.8
［11］ 方宗达.电气控制与PLC运用.北京：机械工业出版社，1996.10
［12］夏国伟.机床电气与维修.西安：陕西科学技术出版社，1980.6
［13］邓星钟.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2001.3
［14］路林吉.江龙康等.可编程序控制器原理及应用.北京：清华大学出版社,2002

附录Ⅰ 主要电气元件表
代 号
名 称
型 号 及 规 格
用 途
数量
M1
三相交流异步电动机
---------
主电动机
1
M2
三相交流异步电动机
---------
冷却泵电动机
1
M3
三相交流异步电动机
---------
快速移动电动机
1
FU1
熔断器
RL1-15 15A
主电动机过载保护
1
FU2
熔断器
RL1-15 15A
M2、M3短路保护
1
FU3
熔断器
RL1-15 2A
控制电路短路保护

KM1
交流接触器
CJ10-75A 线圈电压220V
M1正转接触器
1
KM2
交流接触器
CJ10-40A 线圈电压220V
M1反转接触器
1
KM3
交流接触器
CJ10-40A 线圈电压220V
控制M2
1
KM4
交流接触器
CJ10-40A 线圈电压220V
控制M3
1
KT
时间继电器

定时KM
1
KM
交流接触器
CJ10-40A 线圈电压220V
短接降压启动电阻
1
FR1
热继电器
JR10-60 52.5A
M1过载保护
1
FR2
热继电器
JR10-10 *14 7.20A
M2过载保护
1
SB1
按钮
红色
总停
1
SB2
按钮
黑色
M1正转
1
SB3
按钮
黑色
M1反转
1
SB4
按钮
黑色
M1点动
1
SB5
按钮
红色
M2停止
1
SB6
按钮
黑色
M2起动
1
SB7
按钮
红色
正转停止
1
SB8
按钮
红色
反转制动
1
SQ
位置开关
LA2 黑色
快速移动电机
1
KS1
速度继电器
LA2 红色
反接制动
1
KS2
速度继电器
LA19-11J 红色
反接制动
1
TA
电流互感器
LQG-0.5 100/5A
-------
1
KA
中间继电器
1A
欠电流保护
1

附录II 电路原理图

附录III PLC控制程序清单
1.梯形图

2.语句表