PLC的卧式车床电气控制系统

PLC的卧式车床电气控制系统
一、 课题设计任务书
    （一）本课题设计研究的基本内容：
车床是机床中应用最广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。但目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，所以它的控制电路比较简单。为满足加工的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，这个要求一般是通过改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现的。进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，来实现刀具切削时冷却。有的还专设一台润滑泵对系统进行润滑。
（二）本课题设计的目的：
    通过这次课题设计来了解PLC在日常生活中的实际应用，培养我们独立分析和解决问题的能力，并进一步掌握PLC的使用方法。
    （三）设计要求：
(1) 主要控制电器为三台电机：主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。三台电机都要有短路保护措施。
主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护
主电动机要采用降压起动方式起动
主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采用反接制动
主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。
机床要有照明设施
（四）编写设计报告说明，内容包括：
① 设计过程和有关说明。
② 基于PLC的控制系统电路图。
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。最好写出程序流程图。
④ 电器元器件的选择和有关计算。
⑤ 电气设备明细表。
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。

二．计划书
综合课题设计进度计划表

实践时间 
实践科目 
实践进度 实践地点
第10周 课题设计 收集相关资料 寝室
第11周 课题设计 收集相关资料 寝室
第12周 课题设计 整理收集的资料 寝室
第13周 课题设计 资料输入与修改

 寝室
第14周 课题设计 调试和整理程序 PLC实验室
第15周
第16周 课题设计 进行总结和打印报告 寝室
前言
通过三年的学习，让我们在学校学到了很多的东西，我们需要用所学的知识作一个总结，检验我们这几年在学校的学习情况，对自己和老师还有家长都有一个交代，在所学的课程中，我选中了对PLC的卧式车床电气控制系统这个题目。首先是因为我们PLC在现代工业中的应用， PLC是以自动控制技术、微计算机技术、和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，随着微处理器技术的发展，PLC得到了迅速的发展，也在社会各领域的生产训得到了越来越多的应用。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。为什么应用如此的广泛，是因为PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作文修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
PLC卧式车床电气控制系统作为我的PLC课题设计，通过对卧式车床电气控制系统的设计能够让我加深PLC的学习内容，并能进一步扩展我认识其它相关的学科，为创新设计打下基础，面对我们从来没有看到过的东西，给我们的课题设计带来困难，这样在课程设计时我根本无从下手，因此也导致了我对机械设计缺乏学习兴趣，并且课题设计延迟了时间，但是最终还是给与了解决，在这次课题设计中，我了解了较多有关车床方面的知识。特别的电气方面的知识，对以后从事这方面的工作打下了坚实的基础，对我自己来说有很重要的意义。 598PLC的卧式车床电气控制系统
目录

一、 西门子PLC简介……………………………………（6）
二、 其他PLC简介………………………………………（7）
三、 编程软件和仿真软件简介……………………………（8）
四、指令系统………………………………………………（14）
五、PLC 的应用领域…………………………………（17）
辣、 举例说明西门子PLC的应用………………………（21）
七、 PLC的国际国内发展趋势和研究现状……………（31）
八、 总结………………………………………………（33）
九、 参考资料…………………………………………（33）

一、西门子PLC简介
德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
1．SIMATIC S7-200 PLC
S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。
S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。
3． SIMATIC S7-400 PLC
S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。
4． 工业通讯网络
通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间完全兼容。
5． 人机界面（HMI）硬件
HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。
6． SIMATIC S7工业软件
西门子的工业软件分为三个不同的种类：
（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和文护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和文护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。
（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。
WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其最新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。
二、其它PLC简介
（1）三菱PLC简介
世界上PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。
日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70％的份额。
三菱公司的PLC是较早进入中国市场的产品。其小型机F1/F2系列是F系列的升级产品，早期在我国的销量不小。使得许多大专院校讲解PLC编程的教材都以三菱公司的PLC为例。国内的一些PLC生产厂家为了迅速获得用户，其PLC编程语言的指令集都与三菱公司的PLC兼容。三菱PLC以其高性能，低价格应和了中国工控行业的需要，在国内得到了广泛的应用。三菱PLC598

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