項(xiàng)目八PLC的工程應(yīng)用實(shí)例【項(xiàng)目導(dǎo)讀】PLC技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)備改造和自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用十分廣泛。本項(xiàng)目以C650臥式車床PLC控制和氣動(dòng)機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行控制任務(wù)為例，介紹PLC控制系統(tǒng)在大型工控任務(wù)以及復(fù)雜工作方式中的應(yīng)用，以拓寬讀者視野?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】了解PLC技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)備改造中的應(yīng)用。了解PLC技術(shù)在自動(dòng)生產(chǎn)線和多種工作方式中的應(yīng)用。【素質(zhì)目標(biāo)】培養(yǎng)辯證思維和大局觀。培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的主動(dòng)性和意識(shí)。培養(yǎng)工程意識(shí)（如安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)等）。培養(yǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集資料、獲取相關(guān)知識(shí)和信息的能力。培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神?！舅季S導(dǎo)圖】目錄01C650臥式車床PLC控制02氣動(dòng)機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行控制C650臥式車床PLC控制任務(wù)一任務(wù)分析C650臥式車床的電氣控制要求如下：（1）主運(yùn)動(dòng)和刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，要求能正反轉(zhuǎn)。由于加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為實(shí)現(xiàn)主軸快速停轉(zhuǎn)，主電動(dòng)機(jī)M1采用反接制動(dòng)。為便于進(jìn)行車削加工前的對(duì)刀操作，要求主軸拖動(dòng)工件做點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，所以要求主電動(dòng)機(jī)M1能實(shí)現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點(diǎn)動(dòng)控制。（2）由于溜板箱連續(xù)移動(dòng)時(shí)短時(shí)工作，快移電動(dòng)機(jī)M3只要求單向點(diǎn)動(dòng)，短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)?？煲齐妱?dòng)機(jī)M3應(yīng)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，為限制主電路中電流要串聯(lián)電阻。（3）各電動(dòng)機(jī)有短路保護(hù)，電動(dòng)機(jī)M1、M2有過(guò)載保護(hù)。相關(guān)知識(shí)—C650臥式車床的電力驅(qū)動(dòng)形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號(hào)的選擇C650臥式車床的電力拖動(dòng)形式01（1）主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率為30kW。（2）刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，并使用走刀箱調(diào)節(jié)加工時(shí)的縱向和橫向走刀量。（3）刀架的快移運(yùn)動(dòng)：由一臺(tái)單獨(dú)的快移電動(dòng)機(jī)M3驅(qū)動(dòng)，其功率為2.2kW。（4）冷卻系統(tǒng)：冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2單向運(yùn)行。相關(guān)知識(shí)—C650臥式車床的電力驅(qū)動(dòng)形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號(hào)的選擇C650臥式車床的電力拖動(dòng)形式01（1）主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C650臥式車床的主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率為30kW。主電動(dòng)機(jī)M1通過(guò)接觸器KM1、KM2、KM3控制，用于電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)及制動(dòng)。熱繼電器FR1用于主電動(dòng)機(jī)M1的過(guò)載保護(hù)。KM1和KM3主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；KM2和KM3主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；KM3主觸點(diǎn)斷開(kāi)、KM1主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電阻R接入電路中起限流作用，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的低速點(diǎn)動(dòng)調(diào)整。為提高工作效率，主電動(dòng)機(jī)采用反接制動(dòng)。與主電動(dòng)機(jī)同軸連接的速度繼電器KS檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速度信號(hào)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器KS的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；當(dāng)制動(dòng)轉(zhuǎn)速接近0時(shí)，速度繼電器KS的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷三相電源，主電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)亦然。制動(dòng)時(shí)電阻R接入電路中起限流作用。相關(guān)知識(shí)—C650臥式車床的電力驅(qū)動(dòng)形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號(hào)的選擇C650臥式車床的電力拖動(dòng)形式01（2）刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)溜板箱帶著刀架進(jìn)行的直線運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，并使用走刀箱調(diào)節(jié)加工時(shí)的縱向和橫向走刀量。（3）刀架的快移運(yùn)動(dòng)為提高工作效率，刀架的快速移動(dòng)由一臺(tái)單獨(dú)的快移電動(dòng)機(jī)M3驅(qū)動(dòng)，其功率為2.2kW。溜板箱快移電動(dòng)機(jī)M3由接觸器KM5控制，因M3為點(diǎn)動(dòng)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故不設(shè)置熱繼電器。（4）冷卻系統(tǒng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2通過(guò)接觸器KM4實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)行，F(xiàn)R2為M2的過(guò)載保護(hù)熱繼電器。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2供給刀具切削時(shí)需要的冷卻液。相關(guān)知識(shí)—C650臥式車床的電力驅(qū)動(dòng)形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號(hào)的選擇C650臥式車床控制電路與PLC型號(hào)的選擇02根據(jù)控制要求，本控制系統(tǒng)包括主電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)控制、點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制和反接制動(dòng)控制，快移電動(dòng)機(jī)M3的單向點(diǎn)動(dòng)控制及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的單向運(yùn)行控制。本方案保留原主電路結(jié)構(gòu)，采用PLC對(duì)傳統(tǒng)繼電器-接觸器的控制電路進(jìn)行改造。首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求、I/O點(diǎn)數(shù)以及所需繼電器數(shù)目來(lái)選擇PLC的型號(hào)。根據(jù)C650臥式車床的控制要求，該車床的輸入信號(hào)為11個(gè)點(diǎn)，輸出信號(hào)為6個(gè)點(diǎn)，考慮到控制規(guī)模、特點(diǎn)和用戶在使用過(guò)程中增加新的功能、進(jìn)行擴(kuò)展等要求，本方案選擇適用于小系統(tǒng)的西門子S7-200SMART系列PLCSR30型作為PLC控制系統(tǒng)的基本單元。任務(wù)實(shí)施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實(shí)施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實(shí)施設(shè)計(jì)PLC控制程序02按照I/O接線圖接好電源線、通信線及信號(hào)線，輸入程序進(jìn)行調(diào)試，直至滿足要求。程序調(diào)試03氣動(dòng)機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行控制任務(wù)二任務(wù)分析某氣動(dòng)機(jī)械手將工件從點(diǎn)A搬運(yùn)到點(diǎn)B，機(jī)械手工作流程如下：原點(diǎn)→下降→夾緊→上升→右行→下降→松開(kāi)→上升→左行→原點(diǎn)夾持裝置不帶限位開(kāi)關(guān)，它是通過(guò)一定的延時(shí)（這里需要2s）來(lái)完成其夾持動(dòng)作的。機(jī)械手除在最上面、最左邊，且除控制機(jī)械手松夾的線圈（Q0.1）得電外，其他線圈處于全部失電的狀態(tài)時(shí)位于原位。相關(guān)知識(shí)—具有多種工作方式的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法（1）手動(dòng)工作方式對(duì)于手動(dòng)工作方式，一般用多個(gè)按鈕分別獨(dú)立控制某個(gè)運(yùn)動(dòng)，如前進(jìn)、后退、上升、下降等。手動(dòng)工作方式常采用點(diǎn)動(dòng)控制，即按下按鈕時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作，松開(kāi)按鈕時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作。手動(dòng)工作方式常用來(lái)檢查系統(tǒng)各個(gè)單獨(dú)的動(dòng)作是否正常。（2）單周期工作方式在初始狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)從初始步開(kāi)始，按順序功能圖的規(guī)定完成一個(gè)周期的工作后，返回并停留在初始步。（3）連續(xù)工作方式在初始狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)從初始步開(kāi)始，工作一個(gè)周期后進(jìn)入下一個(gè)周期，反復(fù)地工作；按下停止按鈕后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。生產(chǎn)實(shí)際中一般設(shè)有手動(dòng)、單周期、連續(xù)、單步和回原點(diǎn)5種工作方式。相關(guān)知識(shí)—具有多種工作方式的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法（4）單步工作方式從初始步開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，再次按下啟動(dòng)按鈕，才開(kāi)始執(zhí)行下一步的操作。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。（5）回原點(diǎn)工作方式系統(tǒng)處于原點(diǎn)位置時(shí)稱為原點(diǎn)狀態(tài)。在進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。如果不滿足這一條件，可以選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。單周期、連續(xù)和單步工作方式只有滿足原點(diǎn)狀態(tài)條件時(shí)才能從初始步開(kāi)始進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。生產(chǎn)實(shí)際中一般設(shè)有手動(dòng)、單周期、連續(xù)、單步和回原點(diǎn)5種工作方式。任務(wù)實(shí)施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖01如前所述，本任務(wù)的I/O設(shè)備及I/O地址已經(jīng)確定。根據(jù)圖8-5、圖8-6和圖8-7所示的地址，繪制的I/O接線圖。任務(wù)實(shí)施（1）程序的總體結(jié)構(gòu)將程序分為公用程序、自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原點(diǎn)程序4個(gè)部分。其中，自動(dòng)程序包括單步、單周期和連續(xù)工作方式的程序，使用跳轉(zhuǎn)指令使得自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原點(diǎn)程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施（2）公用程序公用程序用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序相互切換的處理。在開(kāi)始執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式或回原點(diǎn)工作方式時(shí)，將自動(dòng)程序各步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)繼電器復(fù)位，并且將表示連續(xù)工作方式的M0.1復(fù)位。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施（3）手動(dòng)程序?yàn)榱吮ＷC系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施（4）自動(dòng)程序使用步進(jìn)順控指令的編程方式設(shè)計(jì)自動(dòng)程序。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施（4）自動(dòng)程序使用步進(jìn)順控指令的編程方式設(shè)計(jì)自動(dòng)程序。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施（5）回原點(diǎn)程序機(jī)械手除在最上面、最左邊，且除控制機(jī)械手松夾的線圈（Q0.1）得電外，其他線圈處于全部失電的狀態(tài)時(shí)位于原位。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施接好各信號(hào)線，各部分程序可分別調(diào)試，再進(jìn)行全部程序的調(diào)試，也可直接進(jìn)行全部程序的調(diào)試。仔細(xì)觀察運(yùn)行結(jié)果，直至滿足控制要求。程序調(diào)試03單臺(tái)供水泵的PLC控制綜合實(shí)訓(xùn)詳情見(jiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)工單14。圖8-15所示為某自動(dòng)線上供料裝置結(jié)構(gòu)。其主要由透明的工件裝料管、推料氣缸、頂料氣缸、光電傳感器以及各氣缸兩端自帶的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)等組成。其工作原理是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料氣缸處于料倉(cāng)的底層，并且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推到物料臺(tái)上時(shí)，首先使頂料氣缸的活塞桿推出，頂住次下層工件。然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺(tái)上。在推料氣缸返回并且其活塞桿從料倉(cāng)的底部抽出后，再使頂料氣缸返回，松開(kāi)次下層工件，使其在重力作用下自動(dòng)向下移動(dòng)，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。實(shí)戰(zhàn)演練自動(dòng)線上供料裝置的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)光電傳感