立式車床主軸電控系統(tǒng)的設(shè)計.docx

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）立式車床主軸電控系統(tǒng)的設(shè)計CB776002150460-24112.91810X20001380X1980400X2150X1900表1立式車床的技術(shù)參數(shù)1.4電力拖動及控制特點立式車床的主運動與進給運動由同一臺雙速電動機M拖動，各方向的運動由相應(yīng)的按鍵手柄選擇，因此對控制提出了以下要求。(1) 為了適應(yīng)各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。因此，該機床采用雙速籠型異步電動機M作為主拖動電動機，并采用機電聯(lián)合調(diào)速，這樣既擴大了調(diào)速范圍又使機床傳動機構(gòu)簡化。(2) 進給傳動和主軸旋轉(zhuǎn)采用同一臺電動機拖動，由于進給運動有幾個方向(主軸軸向、主軸垂直方向、工作臺

2、橫向、工作臺縱向)，所以要求電動機能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。高速運轉(zhuǎn)應(yīng)先低速啟動，各方向的進給應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。(3) 為適應(yīng)調(diào)整需要，要求主拖動電動機應(yīng)能正反方向點動，并且?guī)в兄苿?。因此，該機床采用電磁鐵帶動的機械制動裝置。1. 5方案設(shè)計根據(jù)立式車床主軸電控系統(tǒng)設(shè)計的要求，采用西門子公司的可編程控制器S7300控制，用MENTORI【直流驅(qū)動器來控制主軸電機的轉(zhuǎn)動，PLC的輸出接繼電器,再通過繼電器來控制MENTORII直流驅(qū)動器的一些端子的接通和斷開，完成電動機M的正(反)轉(zhuǎn)，加(減)速及制動。設(shè)計流程圖如下：-7-第二章MENTORII直流驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1MENTORII概

3、述2. 1.1MENTORII是英國CT公司生產(chǎn)，具有當代水平的全數(shù)字直流電動機調(diào)速驅(qū)動器最新系列產(chǎn)品，輸出電流范圍是25A-1850Ao全系列產(chǎn)品具有控制、監(jiān)測、保護和串行通訊的功能。MENTORII分單象限和四象限兩種配置。單象限驅(qū)動器僅能實現(xiàn)正向運行，四象限驅(qū)動器是完全可逆的。這兩種配置的驅(qū)動器均能對電機的速度和轉(zhuǎn)矩進行全面的控制，四象限驅(qū)動器可對正反向運行進行全面控制。MENTORII運行參數(shù)可由面板或通過串行通訊接口進行選擇和修改。參數(shù)的設(shè)定或修改受三級密碼系統(tǒng)的保護。MENTORII配有作為可選件的智能鍵盤顯示，可以就地或遠地安裝，提供多語種的用戶界面。AAENTOfiIIDCDr

4、ive0.0BHwna0.8.B.8.ADJUSTFMtAMKTU16Keypad.圖2MENTORII的控制面板直流電機在實際應(yīng)用中必須控制的量是速度，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向。速度與電樞反電勢成正比、與磁通成反比。轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁通成正比。轉(zhuǎn)向簡單的由電樞和勵磁電壓的相對極性決定。以下是必須控制的量：1.電樞電壓：反電勢是電樞電壓的一部分。因而若假定磁場不變，控制電樞電壓能完全控制速度直到電樞的最大電壓設(shè)計值。電樞電流也是電樞電壓的函數(shù)。在速度能達到的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩也由電壓控制。只要磁場是完全激勵的，從零速到最大電樞電壓（基速）一般能保持最大轉(zhuǎn)矩。2.勵磁電壓：它決定勵磁電流、從而決定磁通量。若勵磁

5、電壓能獨立于電樞電壓變化，在滿功率（滿電樞電壓）下速度可以超過電樞電壓提供的基速點并且電流為最大值。因為轉(zhuǎn)矩直接與磁通成正比，所以當速度由弱磁開始增加時最大轉(zhuǎn)矩減少?？偟膩碚f，直流調(diào)速是控制電樞的端電壓從而控制送入電機的電流。如要求速度超過基速，則驅(qū)動器必須有控制磁場的能力。工作在基速以下的系統(tǒng)，采用獨立勵磁方式，可擴展速度和轉(zhuǎn)矩的控制功能，以滿足更復(fù)雜的電機應(yīng)用場合。如果配有適合的反饋，實現(xiàn)位置控制也是可能的。2.2MENTORII的安裝及工作原理1.直流調(diào)速原理單項電源給一個可控硅全橋供電，在電阻負載上所產(chǎn)生的電流是斷續(xù)的。當可控硅被觸發(fā)是有電流，當電源電壓在每半個周期過零時電流消失。當觸

6、發(fā)角完全推前時整流橋得到最大電壓輸出，即圖1的f變?yōu)?.觸發(fā)角后移時電流輸出減少。當負載是感性時，如電機，或者觸發(fā)角充分推前時電流變?yōu)檫B續(xù)，見圖lo電流基波滯后于電壓，一部分原因是負載的電感特性，另一部分原因是觸發(fā)角延遲。ffiringangk圖3直流調(diào)速原理圖InductiveLoadCurrantfundamental2.反向有兩種方法是電機反向，這依賴于驅(qū)動器整流橋的配置。最簡單的三相全控橋沒有輸出極性反向的能力。此種類型叫單象限或單向，若要反向必須在外部切換電機端子。對某些應(yīng)用來說，這種簡單實用的方法是足夠的。然而，對于那些要求能在兩個方向完全控制電機，能快速頻繁的改變轉(zhuǎn)矩方向的應(yīng)用來

7、說，必須采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)。此配置不需要倒向接觸器，能完成控制電機的正反轉(zhuǎn)及正反方向制動，稱為4象限或可逆驅(qū)動器。若單向驅(qū)動器要求制動，必須外加電路。制動時，減速既不可控也不線性。3. 控制不管驅(qū)動器是單象限還是四象限的，電機響應(yīng)都基本上是輸出電壓的函數(shù),輸出電壓又由可控硅橋的觸發(fā)角決定，而觸發(fā)角可以精確控制。電機響應(yīng)的質(zhì)量依賴于驅(qū)動邏輯接收、解釋和處理與電機當前狀態(tài)及其要求狀態(tài)相關(guān)的全部數(shù)據(jù)的能力。這些數(shù)據(jù)有來自外部源，如速度給定、轉(zhuǎn)矩給定、速度反饋等，有些來自驅(qū)動邏輯本身，如輸出電壓和電流，以及不同階段邏輯系統(tǒng)要求的條件。邏輯系統(tǒng)需要一系列指令使得它能夠完成訪問、處理及觸發(fā)控制信號產(chǎn)生的全

8、過程。指令以數(shù)據(jù)形式提供，根據(jù)電機應(yīng)用的特定操作要求，數(shù)據(jù)又分解為各個數(shù)值即參數(shù)。在給定的工業(yè)應(yīng)用中，驅(qū)動器的特性由用戶設(shè)定參數(shù)及內(nèi)部監(jiān)視參數(shù)決定。由于上訴原因，MENTORII驅(qū)動器由微處理器和用戶設(shè)定參數(shù)來配置的軟件組成。參數(shù)包含了所有與電機性能相關(guān)的重要因素，因而用戶通過設(shè)定驅(qū)動器能準確的滿足具體應(yīng)用的要求。參數(shù)還可以進一步提供通訊、保密和其他功能。4. 菜單參數(shù)的數(shù)量很多，但它們按特定邏輯和功能分成多個菜單以后，理解和存取這些參數(shù)變得容易多了。5. 串行通訊串行通訊是MENTORII系列驅(qū)動器在工業(yè)應(yīng)用中的一個顯著特點。例如，外部可編程控制器（PLC）可以訪問全部或部分驅(qū)動器邏輯，使得

9、驅(qū)動器參數(shù)能及時改變，以滿足控制過程中不同階段的特殊要求。串行通訊也可被用于對馬區(qū)動器工作狀態(tài)的監(jiān)控及分析。2.3MENTORII的參數(shù)設(shè)定1. MENTORII的規(guī)格與型號表2MENTORII的規(guī)格與型號類型及型號典型額定功率最大額定連續(xù)電流400V壓（電樞電）500V(AC)輸入輸出KWHPKWHPAAMR257.5109122125MR45122019253845MR75304038506075MR10537.550476388105MR15556757094130155MR2107510094126175210MR350125168156209292350MR4201502011882

10、52350420MR550200268250335460550MR700250335313420252700MR825300402375503690825MR900340456425570750900MR120045060356375510001200MR18257501105938125815401850在MENTORII軟件系統(tǒng)中，參數(shù)分為兩個基本類型：數(shù)值參數(shù)如速度和加速度；數(shù)字量或位參數(shù)。數(shù)質(zhì)量相當于模擬系統(tǒng)的可調(diào)電位計，但設(shè)定值更準確并且沒有漂移，為參數(shù)相當于模擬系統(tǒng)的開關(guān)，具有非此即彼的特性。所有這些參數(shù)都是只讀型（R0）或是可讀寫型（R/W）。MENTORII根據(jù)參數(shù)的用途，可將

11、其分成17個菜單，設(shè)置是一目了然，非常方便，參數(shù)采用與功能相關(guān)的多菜單結(jié)構(gòu)，以便快速和有規(guī)律的訪問任何參數(shù)序號說明序號說明00用戶菜單，快速存取常用參數(shù)09狀態(tài)輸出01速度給定，選擇給定電源和限制10狀態(tài)邏輯和故障信息02加速和減速斜波函數(shù)11輔助功能03速度反饋選擇和速度環(huán)12可編程闕值04電流選擇各級限制13數(shù)字鎖定05電流環(huán)14MD29系統(tǒng)設(shè)置06勵磁控制15應(yīng)用程序菜單107模擬輸入和輸出16應(yīng)用程序菜單208邏輯輸入表3MENTORII的參數(shù)菜單為了安裝使裝置能用于比額定容量低的電機，必須改變裝在功率板上的電流負載電阻R234、R235,以便修改電流反饋系數(shù)圖4MENTORII參數(shù)設(shè)

12、定流程圖2. MENTORII的端子說明MENTORII的端子可分為六類：分別為模擬輸出、模擬輸入、數(shù)字輸出、數(shù)字輸入、可編程輸出和可編程輸入，如表3所示：端子排號說明類型可編程TB11+10V參考電源摘要錯誤！未定義書簽。2-10V參考電源3速度給定模擬輸入是4,5,6,7一般目的GP1,GP2,GP3,GP4模擬輸入是8電機熱敏電阻模擬輸入9測速機負模擬輸入10測速機正（0V）模擬輸入TB211電流模擬輸出12DAC1模擬輸出是13DAC2模擬輸出可14DAC3模擬輸出可15,16,17,18,19ST1,2,3,4,5集電極開路輸出可200VTB321Fl運行允許數(shù)字輸入22F2點動反轉(zhuǎn)

13、數(shù)字輸入可23F3點動正轉(zhuǎn)數(shù)字輸入可24F4反轉(zhuǎn)（鎖存）數(shù)字輸入可25F5正轉(zhuǎn)（鎖存）數(shù)字輸入可26,27,28,29,30F6,7,8,9,10數(shù)字輸入可TB431FENABLE數(shù)字輸入ABSTRACT-2-緒論-3-第一章立式車床的基本結(jié)構(gòu)和工作原理-5-1. 1立式車床的概述及加工范圍-5-1.2立式車床的基本結(jié)構(gòu)和工作原理-6-1.3立式車床的主要技術(shù)參數(shù)-6-1.4電力拖動及控制特點-7-1.5方案設(shè)計-7-第二章MENTORII直流驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)及工作原理-8-2. 1MENTORII概述-8-2.2 MENTOR1的安裝及工作原理-10-2. 3MENTORII的參數(shù)設(shè)定-12-第

14、三章PLC的概述及工作原理-18-3. 1PLC的定義和分類-18-3. 2PLC的功能和特點-19-3. 3PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程-22-3.4S7-300的系統(tǒng)特性-27-第四章電氣圖的設(shè)計-28-4. 1MENTORII的電氣連接圖-28-4.2 PLC的電氣連接圖-29-表4MENTORII的端子表32復(fù)位RESET數(shù)字輸入33+24V繼電器電源34公共點零速（ST6）繼可35常閉觸點電器可36常開觸點可37公共點裝置準備好繼38常閉觸點電器39常開觸點400V第三章PLC的概述及工作原理3.1PLC的定義和分類PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文

15、全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)

16、過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。"PLC發(fā)展至今已經(jīng)有多種形式，其功能也不盡相同。按結(jié)構(gòu)形式分為一體化緊湊型PLC和標準模塊式結(jié)構(gòu)化PLC；按I/O點數(shù)及內(nèi)存容量分為小型PLC、中型PLC和大型PLC；按控制性能分為低檔PLC、中檔PLC和高檔PLCo2PLC的功能和特點PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)中占有重要地位?，F(xiàn)在的PLC的功能遠不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯，還具有很多其他的功能：1.控制功能(1)邏輯控制：PLC具有“與”、“或”、“非”、“

17、異或”和觸發(fā)器等邏輯運算功能，可以替代繼電器進行開關(guān)量控制。(2) 定時控制：PLC為用戶提供了若干個電子定時器，用戶可以自行設(shè)定接通延時、關(guān)斷延時和定時脈沖等方式。(3) 計數(shù)控制：用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式，可以連接碼盤進行位置檢測。(4) 順序控制：在前道工序完成之后，自動轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺PLC可作為多部步進控制器使用。2數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能(1) 數(shù)學(xué)運算功能：能完成加、減、乘、除等基本運算功能；完成平方根、三角函數(shù)、浮點運算等算術(shù)擴展運算；完成大于、小于、等于等比較功能。(2)數(shù)據(jù)處理：選擇、組織、規(guī)格化、移動和先入先出。(3)模擬數(shù)據(jù)處理：PID、積分和濾波。3.輸

18、入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/0模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測量接口，直接連接各種熱敏電阻或熱電偶。4.通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代PLC大多數(shù)采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS-232或RS485接口，可進行遠程I/0控制，多臺PLC可彼此聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺PLC的信號處理單元之間，能實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或有專有的通信協(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。在系統(tǒng)構(gòu)成時，可由一臺計算機與多臺PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。

19、5. 人機界面功能提供操作者以監(jiān)視機器過程工作必須的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。實現(xiàn)人工界面功能的手段：從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個人計算機、工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。6.編程、調(diào)試使用不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗和記錄，并通過打印機打印出程序文件。為了適應(yīng)在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用，PLC一般具有以下特點：1. 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的

20、抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點己減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，己經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品

21、。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使

22、用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。3. 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。3. 3PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)計算機，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于

23、控制要求的編程語言，故PLC與計算機的組成十分相似，如圖4所示：圖5PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖從硬件結(jié)構(gòu)上看，PLC由中央處理單元（CPU）、存儲器（ROM/RAM）、輸入/輸出單元（I/O單元）、編程器、電源等部件組成。1. CPU是PLC的核心部分。與通用微機CPU一樣,CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能：（1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤；（4）在PC進入運行狀態(tài)后：a）執(zhí)行用戶程序一一產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號（從用戶程序

24、存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路）b）進行數(shù)據(jù)處理一一分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運算任務(wù)c）更新輸出狀態(tài)一一輸出實施控制（根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容,實現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）電源ON電源ON曲In'服務(wù):cPU強制為STOP*伽誤？-24-:內(nèi)部處理:£粉入處削（泌傳以、盡柑LCiF存放自診斷惜誤結(jié)染:2. 存儲器具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)

25、程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為35年。3. 輸入/輸出接口（1）輸入接口：光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。光電三級管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號的強弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線

26、性關(guān)系。輸入接口電路工作過程：當開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。（2）輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過程：當內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號1,有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合,提供負載導(dǎo)通的電流和電壓。當內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0,則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負載動作或不動作。三種類型：繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率

27、低、交直流負載晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負載晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負載4. 編程器編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實驗室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232口。與計算機相連。然后敲擊鍵盤。通過NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC內(nèi)部輸入程序。PLC的基本工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1. 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。2. 輸入刷新過程。當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。3. 一個掃描周期分為輸入采樣，

28、程序執(zhí)行，輸出刷新。4. 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5. 掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本4. 3立式車床主軸電控系統(tǒng)程序設(shè)計-30-第五章前景展望錯誤！未定義書簽。致謝-37-參考文獻-35-身占有的時間（3）指令條數(shù)6. 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。3.4S7-300的系統(tǒng)特性S7-300系列是一種通用型PLC,能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。S7-300基于模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用DIN標準導(dǎo)軌安裝，配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便，各種

29、模塊可以進行廣泛的組合和擴展。基于模塊化的S7-300PLC系統(tǒng)由導(dǎo)軌和各種模塊組成。構(gòu)成系統(tǒng)的主要模塊有：中央處理單元、信號模塊、通信處理模塊、功能模塊；輔助模塊有：電源模塊，接口模塊；特殊模塊有：占位模塊、仿真模塊。第四章電氣圖的設(shè)計4.1MENTORH的電氣連接圖控制系統(tǒng)接地，外部AC控制線由帶接地屏蔽層的隔離變壓器供電，控制線盡可能在同一點接地或適當安排以便滿足接地環(huán)路阻抗要求oS7-300通過控制直流調(diào)速器MENTORII來控制主軸電機的啟動、調(diào)速及制動。MENTORII的電氣連接圖如下圖所示：圖7MENTORII電氣連接圖4.2PLC的電氣連接圖PLC電氣連接圖如圖所示：COM是公

30、共端子，KA、KAI、KA2為繼電器開關(guān)的電磁閥線圈，圖b中的閥門是電磁閥，分別控制齒輪變速箱的閥門。閥門1和閥門2都不通為1檔，閥門1通閥門2不通為2檔，閥門1不通閥門2通為3檔，閥門1和閥門2都通為4檔，這樣就完成了車床主軸工作臺的4個轉(zhuǎn)速。油泵電機是給齒輪變速箱里面的液壓油提供壓力用的。4ftNLCDMX0XIX2X3)<4XbXSS7-300PLCC0MY0Y1Y2Y3圖8(a)PLC電氣連接圖KA220V圖8(b)閥門、繼電器、油泵電機圖4.3立式車床主軸電控系統(tǒng)程序設(shè)計通過PLC實現(xiàn)對主軸電機的速度控制，在這之前應(yīng)準備好信號，接通直流馭動器器MENTORII的電源，啟動油泵電

31、機，談后接通MENTORII的正轉(zhuǎn)運行端口，然后通過換擋改變主軸的轉(zhuǎn)速。檔位是由兩個電磁閥控制的，要通過控制電磁閥的開關(guān)來輸出四種狀態(tài)，分別對應(yīng)四個檔位。我們采用中間繼電器MO、MKM2、M3來控制四個檔位。<Y000。根據(jù)以上PLC程序的梯形圖的設(shè)計，轉(zhuǎn)換為PLC語句表語言可以得到如F的程序代碼，程序比較簡單，用一般的指令代碼就可以完成，一共是45行LDX000準備好信號，按下X0,油泵電機啟動，MentorII接通電源ORY000準備好信號自鎖ANIX002停止信號OUTY000LDX001主軸電機啟動ORYOGIANIX002ANDYOOOOUTYOO1LDX003第1檔的輸入OR

32、MOANIX004ANIX005ANIX006OUTMOLDIX003LDX004第2檔的輸入ORMlANBANIX005ANIX006OUTMlLDIX003ANIX004LDX005第3當輸入ORM2ANBANIX006OUTM2LDIX003ANIX004ANIX005LDX006第4當輸入ORM3ANBOUTM3LDIMlLDM3ORM4ANBOUTY002閥門1的開關(guān)信號LDIMlLDM2ORM4ANBOUTY003閥門2的開關(guān)信號結(jié)束語現(xiàn)代化得金屬切削機床均用電動機作為動力源。機床主軸轉(zhuǎn)速、位置進給量得調(diào)節(jié)以及工作循環(huán)的控制與操作等離不開相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)。機床的電氣控制系統(tǒng)已成為

33、現(xiàn)代機床不可缺少的重要組成部分。而以電氣為主的自動控制系統(tǒng)使機床的性能不斷提高，使其工作機構(gòu)、傳動機構(gòu)大為簡化。眾所周知，高速主軸系統(tǒng)歷年來就是數(shù)控機床三大高新技術(shù)之一（高速主軸、數(shù)控系統(tǒng)、送給驅(qū)動）。隨著數(shù)控技術(shù)及切削刀具的飛躍發(fā)展，越來越多的機械制造裝備都在不斷地向高速、高精、高效、高智能化發(fā)展，內(nèi)裝式電主軸單元已成為最能適應(yīng)上述高性能的數(shù)控機床核心功能部件之一。立式車床的技術(shù)水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。立式車床是數(shù)控車床的主要品種之一，它在數(shù)控車床占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸是車床構(gòu)成中一個重要

34、的部分，對應(yīng)提高工作效率，擴大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量有著重要的作用。從手動控制發(fā)展到自動控制，從簡單的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸電的繼電-接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展到以計算機為核心的軟件控制系統(tǒng)，電氣控制技術(shù)是隨著元器件的不斷更新和計算機技術(shù)的發(fā)展，并且綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等先進科技成果而迅速發(fā)展起來的。由于PLC可靠性能很高，平均無故障運行時間可達10萬小時以上，可以大大減少設(shè)備維修費用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。當前PLC已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心裝置，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位。參考文獻1 胡健西門子S7-300PLC應(yīng)用教程北京:機械工

35、業(yè)出版社20072 英國CT公司USERGUIDEMENTORIIDCDrives3 黃凈電氣控制與可編程控制器北京：機械工業(yè)出版社20044 王淑英電氣控制與PLC應(yīng)用北京:機械工業(yè)出版社20055 劉祖其機床電氣控制與PLC北京：高等教育出版社20096 張萬奎機床電氣控制技術(shù)北京：中國林業(yè)出版社20077 高勤可編程控制器原理及其應(yīng)用（三菱機型）北京：電子工業(yè)出版社20068 李偉機床電器與PLC西安：西安電子科技大學(xué)出版社20069 郁漢琪機床電氣控制技術(shù)北京：高等教育出版社200610 張鳳珊電氣控制及可編程控制器北京：中國輕工業(yè)出版社200311 史國生電氣控制與可編程序控制器技術(shù)

36、南京：東南大學(xué)出版社200312 AdvertisingandthePromotionIndustryMaggie-Jo,StJohn編寫劉寧譯注，1998摘要立式車床在現(xiàn)代制造業(yè)中起著重要的作用，給金屬加工工藝帶來了便利，主要用于對體積比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的工件的加工。本文首先介紹了立式車床的發(fā)展和現(xiàn)狀，闡述了立式車床在工業(yè)控制中的地位和作用以及立式車床的特點，然后介紹了立式車床電氣控制要求和本課題研究的意義和方法以及如何實現(xiàn)課題涉及到的立式車床主軸電控制系統(tǒng)的功能。緊接著，本文由介紹了立式車床主軸電控制系統(tǒng)中兩大部件MENTORI直流驅(qū)動器和PLC。詳細的講述了MENTORII的特點，工作

37、原理和接線，然后又分章節(jié)的講述了PLC的結(jié)構(gòu)，工作原理以及編程方式。最后文章還設(shè)計了立式車床主軸電控制系統(tǒng)的電氣圖和控制版面圖，而且對立式車床的發(fā)展前景進行了展望。關(guān)鍵詞:MENTORII；PLC；電氣圖致謝在這次畢業(yè)設(shè)計和論文的撰寫過程中，首先要感謝我的指導(dǎo)老師薛麗娟老師，她給予了悉心的指導(dǎo)和耐心教誨，在她的悉心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文得以順利完成。在整個學(xué)習(xí)階段中，薛老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和以身作則、勤奮塌實的工作作風(fēng)使我受益菲淺，在此表示我深深的謝意.畢業(yè)設(shè)計是作為綜合性的設(shè)計，它不同于以前教學(xué)中的實驗、課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)。以前所做的一些設(shè)計主要是根據(jù)相關(guān)的課本及老師所給資料去完成的，

38、有一定的參照性，所以相對而言比較簡單，不能完全達到鍛煉自己動手能力的目的。而畢業(yè)設(shè)計則是對我們大學(xué)所學(xué)知識的一個綜合的訓(xùn)練及考核，是對所學(xué)知識的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識對實踐技能相結(jié)合的全面的檢驗。并對我們?nèi)绾胃鶕?jù)要做的課題對現(xiàn)有的資料進行理解和運用的能力考核。在這次設(shè)計中我運用前面所學(xué)的知識綜合貫通進行實踐，并在實踐中不斷學(xué)習(xí)和自我完善。同時，在本次畢業(yè)設(shè)計中也深深認識到了自己的各個方面的不足之處.這次的畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)到了一些我平常無法學(xué)到的知識，更主要的是我學(xué)會了通過一些渠道尋找我所需要的資料，更擴大了我的知識面和獨立性！讓我知道怎樣去應(yīng)對一些實際的問題。在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我也會進一

39、步在實踐中去豐富理論，完善知識結(jié)構(gòu)。-39-40-1.目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析)；車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、釵刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。立式車床是一種自動化程度要求較高的機電設(shè)備，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)，車制各種大型工件。它通常采用繼電器邏輯控制方式，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使

40、用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于控制觸點多，電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。立式機床使用年月久后，電氣控制系統(tǒng)線路老化，繼電器故障頻繁，檢修困難。用PLC改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是很好的方法。它可以充分發(fā)揮PLC高可靠性、高抗干擾的特點，壽命長、維修量少、查找外部線路簡單。用PLC對系統(tǒng)進行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好地實現(xiàn)了原工藝要求，簡化了線路，提高了可靠性和機床的運行率。可編程控制器(PLC)是目前作為工業(yè)控制最理想的機型，它是采用計算機技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機內(nèi)部一段程序來完成設(shè)備的操作控制。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小。而在PLC電控系統(tǒng)

41、的基礎(chǔ)上配合變頻調(diào)速裝置，運用現(xiàn)在先進的矢量控制技術(shù)，不但適合提升機運行工'藝的要求，還將解決整套提升機系統(tǒng)的電力拖動方面的一系列問題。變頻裝置取代復(fù)雜的串聯(lián)電阻-42-ABSTRACTVerticallatheinthemodernmanufacturingindustryplaysanimportantrole,itbringsconveniencetothemetaltechnology.Itmainlyusedonthelargeandstructurewhichiscomplexworkpieces.Thispaperdescribesthedevelopmentandcur

42、rentstatusofverticallathe,verticallathedescribedintheindustrialcontrolthepositionandroleofthecharacteristicsofverticallathe,verticallatheandthenintroducestheelectricalcontrolrequirementsandthesignificanceoftheresearchandmethodshowissuesrelatedtotheverticallathespindlepowercontrolfunctionofthesystem.

43、Then,thispaperintroducesverticallathespindlebytheelectroniccontrolsystemofthetwopartsMENTORIIDCdrivesandPLCMENTORIIdescribedindetailthecharacteristicsoftheprincipleandwiring,andthensub-chapterdescribesthePLCstructure,operatingprinciplesandprogramming.Finally,thepaperalsodesignedaverticallathespindlecontrolsystemofelectricalpowerandcontrollayoutplanmap,andthedevelopmentofthevertic