C650卧式普通车床PLC电气改造毕业设计样本.doc

任务设计书
设计题目
C650卧式普通车床PLC电气改造
设计规定
1.分析C650卧式普通车床工作原理；
2.设计PLC对C650卧式普通车床进行改造硬件电路；
3.设计PLC对C650卧式普通车床进行控制软件程序；
4.进行调试,找出问题,并改进设计；
5.撰写毕业设计阐明书。
设计进度规定：
第一周： 拟定题目、准备资料、解说课题；
第二周： 公司实习、收集C650卧式普通车床资料；
第三、四周： 方案设计；
第五、六周： 调试修正；
第七周： 写设计阐明书；
第八周： 打印报告、准备答辩。

指引教师（签名）：

摘　　要
可编程控制器是在继电器控制和计算机技术基本上，逐渐发展起来以微解决器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体，以工业自动化控制为目的新型控制装置。它具备构造简朴、编程以便、可靠性高等长处，已广泛用于工业过程和位置自动控制中。据记录，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多一种设备。专家以为，可编程控制器将成为此后工业控制重要手段和重要基本设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产三大支柱。由于PLC具备对使用环境适应性强特性，同步其内部定期器资源十分丰富。
它功能重要是：控制功能、数据采集、储存与解决功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”分布式控制网络，以便完毕较大规模复杂控制。
本次设计内容重要是运用PLC（Programmable Logic Controller）对C650型车床电器某些进行改造。一方面我对本设计进行总体分析，使自己有一种大体总体概念，然后仔细分析C650车床，对车床主运动和进给运动尚有其他辅助运动，进行分析。最后依照控制电路线路图，编译PLC梯形图，编译通过后，运用PLC实验台进行实验仿真。因而使C650车床在完毕原有功能特点外，还具备安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。

核心词：可编程控制器，车床，梯形图，电气控制系统

目　　录
摘　　要 II
1可编程控制器概述及构成原理 1
1.1 可编程控制器产生及定义 1
1.2 可编程控制器特点 2
1.3 可编程控制器应用及发展 3
2 PLC控制系统设计概述 5
2.1 PLC控制系统设计规定 5
2.2 PLC系统设计流程图 5
2.3 可编程控制器控制系统设计基本环节 7
3 电气功能重要分析和特点 11
3.1 C650型卧式车床重要构造及运动状况 11
3.2 车床对电力拖动规定 12
3.3 控制线路特点与电气线路概述 12
4 硬件概述 17
4.1 PLC 类型简介 17
4.2 PLC特点 17
4.3 选配PLC型号 18
4.4 车床控制PLC电气原理图及I/O分派图 19
4.5外部硬件接线电路 20
5 软件概述 21
5.1 S7－200 PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN简介 21
5.2 梯形图 21
结　　论 23
致　　谢 24
参照文献 25

1可编程控制器概述及构成原理
1.1 可编程控制器产生及定义
1.1.1 可编程控制器产生
20世纪是人类科学技术迅速发展一种世纪，电器控制技术也由继电器控制过度到计算机控制系统。各种工业用计算机控制产品浮现，对提高机械设备自动控制性能起到核心作用。进入21世纪，各种自动控制产品在向控制可靠、操作简朴、通用性强、价格低廉方向发展，是自动控制实现越来越容易。自动控制装置研究，是为了最大限度满足人们对机械设备规定。
在1969年，美国数字设备公司（DEC）一方面研制出第一台符合规定控制器，即可编程逻辑控制器，并在美国GE公司汽车自动装置上试用成功。此后，这项研究技术迅速发展，从美国、日本、欧洲普及到全世界。国内从1976年开始研制，1977年应用与工业控制。当前已有型号数百种。可编程控制器应具备10项指标：
（1） 编程简朴，可在现场修改和调试程序；
（2） 维护以便，采用插入式，模块构造；
（3） 可靠性高于继电器控制系统；
（4） 体积不大于继电器控制柜；
（5） 成本可与继电器控制系统相竞争；
（6） 能与管理中心计算机系统进行通信；
（7） 输入量是115V交流电压（美国电网电压110）；
（8） 输出量为115V，输出电流在2A以上，能直接驱动电磁阀；
（9） 系统扩展时，原系统只需要作很小改动；
（10） 顾客程序存储器容量至少4KB。
1.1.2 可编程控制器定义
IEC在1987年对可编程控制器下定义是：可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定期、记数和算术操作等面向顾客指令；并通过数字式或模仿式输入/输出控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其关于外部设备，都按易于与工业控制系统联成一种整体、易于扩充其功能原则设计。
1.2 可编程控制器特点
1.2.1 可编程控制器特点
（1）软硬件功能强
PLC功能非常强大，其内部具备诸多功能，如时序、计数器、主控继电器、移位寄存器及中间寄存器等，可以以便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制I/O等功能。PLC不但可进行逻辑运算，算术运算，数据转换以及顺序控制，还可以实现模仿运算、显示、监控、打印及报表生成等功能，并具备完善输入输出系统。PLC可以适应各种形式开关量和模仿量输入、输出控制，还可以和其她计算机系统、控制设备共同构成分布式控制系统，实现成组数据传送、矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算及迅速中断等功能。PLC编程语言丰富，可分为梯形图语言、逻辑功能语言、指令表、顺序功能4种。特别是梯形图语言，它直观、以便，只要有了普通继电接触器电路图、逻辑图或逻辑方程，就等于有了PLC系统顾客程序，很适合电器工程技术人员使用。
（2）使用维护以便
PLC不需要像计算机控制那样在输入输出接口上做大量工作。PLC输入输出接口是已经按不同需求做好，可直接与控制现场设备相连接接口。如输入接口可以与各种开关、传感器连接；输出接口具备较强驱动能力，可以直接与继电器，接触器、电磁阀等连接。无论是输入接口或输出接口，使用都很简朴。PLC具备很强监控功能，运用编程器、监视器或触摸屏等人机界面可对PLC运营状态进行监控
（3）运营稳定可靠
由于PLC采用了微电子技术，大量开关动作有无触点半导体电路来完毕，同是还采用了屏蔽，滤波，隔离等抗干扰办法，因此其平均无端障时间在2万小时以上。特别是在制造工艺上加强了抗干扰办法，例如输入输出都采用光电隔离，能有效隔离PLC内部电路与输入输出电路之间联系，从而避免了有输入输出同道串入干扰信号引起误动作。PLC还采用了屏蔽，输入延时滤波等软，硬件办法，有效防止了空间电磁干扰，特别对高频传导干扰信号具备良好抑制作用。因此这一切办法，均有效保证了PLC在恶劣工作环境下能正常稳定运营。
（4）构成灵活
可编程控制器品种诸多。小型PLC为整体构造，并可外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统。中大型PLC采用分体模块式构造，设有各种专用功能模块（开关量、模仿量输入/输出模块、位控模块、伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块构成大小和规定不同控制系统。外部控制电路虽然仍为硬接线系统，但当受控对象控制规定变化时，可以在线使用编程器修改顾客程序来满足新控制规定，最大限度地缩短了工艺更新所需要时间。
1.3 可编程控制器应用及发展
1.3.1 可编程控制器应用
当前，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、交通运送、环保以及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比不断提高，其应用范畴不断扩大，大体可归纳如下几类：
（1）开关量逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛应用领域，它取代老式继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控、自动化生产线控制等，例如注塑机、印刷机械、组合机械、磨床、包装生产线、电镀流水线等等。
（2）位置控制
大多数PLC制造商，当前都提供拖动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块，这一功能可广泛应用于各种机械，如金属切削机床、金属成型机床、装配机械、机器人和电梯等。
（3）过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等持续变化模仿量闭环控制，PLC通过模仿量I/O模块，实现模仿量与数字量之间A/D、D/A转换，并对模仿量进行闭环PID（Pro-portional-Integral-Derivative）控制。当代大、中型PLC普通均有PID闭环控制模块，这一功能可用PID子程序来实现，也可用专用智能PID模块实现。
（4）数据解决
当代PLC具备数学运算（涉及矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传递、转换、排序和查表、位操作功能。也能完毕数据采集、分析和解决。这些数据可通过接口传送到其他智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行解决。
（5）通信联网
PLC通信涉及PLC互相之间，PLC与上位计算机，PLC和其他智能设备见间通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信解决单元、通信转换器相连接成网络，以实现信息互换。并可构成“集中管理、分散控制”分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展需要，各PLC系统或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场分散控制。然后采用网络连接构成集中管理信息分布式网络系统。
1.3.2 可编程控制器发展
随着技术发展和市场需求增长，PLC构造和功能也不断改进，生产厂家不断推出功能更强PLC新产品，平均3～5年更新换代一次。如西门子公司在S5系列PLC基本上又推出了S7系列PLC，性能价格越来越高。S7—300属中小型PLC，有很强模仿器解决能力和数字运算功能，顾客程序存储容量达24KB，具备许多过去大型PLC才具备功能。它扫描速度为1000条0.3ms，超过了许多大型PLC。
当代PLC发展重要有二大趋势：其一是向体积更小，速度更快，功能更强，价格更低微小型PLC方面发展；其二是向大型网络化，高可靠性，好兼容性，多功能方面发展。
2 PLC控制系统设计概述
2.1 PLC控制系统设计规定
PLC内部控制构造与计算机、微机相似，但其接口电路不同,编程语言也不一致。因而PLC控制系统与微机控制系统开发过程不完全相似，需要依照PLC自身特点、性能进行系统设计。
为实现被控对象工艺规定，以及生产效率和产品产量进一步提高最大限度地发挥PLC控制系统优势。
2.1.1 流程图功能阐明
（1）依照生产工艺分析控制规定：如需要完毕动作（动作顺序、动作条件及必要保护和联锁）、操作方式（手动、自动；持续、单周期及单步等）；
（2）依照控制规定拟定所需要顾客输入、输出设备、据此拟定PLCI/O点数；
（3）选取PLC；
（4）分派PLCI/O接口，设计I/O电气接口接图；
（5）进行PLC程序设计，同步可进行控制台（柜）设计和现场施工。在设计老式继电器控制系统时，必要在控制线路（接线程序）设计完毕后，才干进行控制台（柜）设计和现场施工。采用PLC控制，可以使整个工程周期缩短。
2.1.2 PLC程序设计环节
（1）绘制系统流程图；
（2）设计梯形图；
（3）依照梯形图编制程序清单；
（4）用编程其将程序键入到PLC顾客程序存储器中，并检查后键入程序与否对的；
（5）调试和修改程序，直到满足规定为止；
（6）控制台现场施工完毕后进行联合调试；
（7）编制技术文献。
2.2 PLC系统设计流程图

图2.1系统流程图
2.3 可编程控制器控制系统设计基本环节
2.3.1系统设计重要内容
（1）拟定控制系统设计技术条件。技术条件普通以设计任务书形式来拟定，它是整个设计根据；
（2）选取电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
（3）选定PLC型号；
（4）编制PLC输入/输出分派表或绘制输入/输出端子接线图；
（5）依照系统设计规定编写软件规格阐明书，然后再用相应编程语言（惯用图形）进行程序设计；
（6）理解并遵循顾客认知心理学，注重人机界面设计，增强人与机器之间友善关系；
（7）设计操作台、电气柜及非原则电器元部件；
（8）编写设计阐明书和使用阐明书。
2.3.2 系统设计基本环节
可编程控制器应用系统设计与调试重要环节：
（1）进一步理解和分析被控对象工艺条件和控制规定
①被控对象就是受控机械、电气设备、生产线或生产过程。
②控制规定重要指控制基本方式、应完毕动作、自动工作循环构成、必要保护和联锁等。对较复杂控制系统，还可将控制任务提成几种独立某些，这种可化繁为简，有助于编程和调试。
（2）拟定I/O设备
依照被控对象对PLC控制系统功能规定，拟定系统所需顾客输入、输出设备。惯用输入设备有按钮、选取开关、行程开关、传感器等，惯用输出设备有继电器、接触器、批示灯、电磁阀等。
（3）选取适当PLC类型
依照已拟定顾客I/O设备，记录所需输入信号和输出信号点数，选取适当PLC类型，涉及机型、容量选取、I/O模块选取、电源模块选取等。
（4）分派I/O点
分派PLC输入输出点，编制出输入/输出分派表或者画出输入/输出端子接线图。接着九可以进行PLC程序设计，同步可进行控制柜或操作台设计和现场施工。
（5）设计应用系统梯形图程序
依照工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计最核心工作，也是比较困难一步，要设计好梯形图，一方面要十分熟悉控制规定，同步还要有一定电气设计实践经验。
（6）将程序输入PLC
当使用简易编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机连接电缆将程序下载到PLC中去。
（7）进行软件测试
程序输入PLC后，应先进行测试工作。由于在程序设计过程中，难免会有疏漏地方。因而在将PLC连接到现场设备上去之前，必须进行软件测试，以排除程序中错误，同步也为整体调试打好基本，缩短整体调试周期。
（8）应用系统整体调试
在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完毕后，就可以进行整个系统联机调试，如果控制系统是由几种某些构成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制调试中发现问题，要逐个排除，直至调试成功。
（9）编制技术文献
系统技术文献涉及阐明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。
（10）分派输入/输出点
普通输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一相应。 分派好后，按系统配备通道与接点号，分派给每一种输入信号和输出信号，即进行编号。在个别状况下，也有两个信号用一种输入点，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。
（11）拟定I/O通道范畴
不同型号PLC，其输入/输出通道范畴是不同样，应依照所选PLC型号，查阅相应编程手册，决不可“张冠李戴”。必要参阅关于操作手册。
（12）内部辅助继电器
内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其她继电器、定期器/计数器时作数据存储或数据解决用。从功能上讲，内部辅助继电器相称于老式电控柜中中间继电器。未分派模块输入/输出继电器区以及未使用1：1链接时链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。依照程序设计需要，应合理安排PLC内部辅助继电器，在设计阐明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中用途，避免重复使用。参阅关于操作手册。
（13）分派定期器/计数器
PLC定期器/计数器数量分别见关于操作手册。PLC软件系统设计办法及环节，PLC软件系统设计办法。在理解了PLC程序构造之后，就要详细地编制程序了。编制PLC控制程序办法诸多，这里重要简介几种典型编程办法。图解法编程，图解法是靠画图进行PLC程序设计。为此，不少PLC生产厂家在自己PLC中增长了步进顺控指令。在画完各个步进状态流程图之后，可以运用步进顺控指令以便地编写控制程序。
2.3.3 计算机辅助设计编程
计算机辅助设计是通过PLC编程软件在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等等。使用编程软件可以十分以便地在计算机上离线或在线编程、在线调试，使用编程软件可以十分以便地在计算机上进行程序存取、加密以及形成EXE运营文献。
2.3.4 编制控制系统逻辑关系图
从逻辑关系图上，可以反映出某一逻辑关系成果是什么，这一成果又导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也也许是以整个活动时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象活动，也反映了输入与输出关系。
2.3.5 绘制各种电路图
绘制各种电路目，是把系统输入输出所设计地址和名称联系起来。这是很核心一步。在绘制PLC输入电路时，不但要考虑到信号连接点与否与命名一致，还要考虑到输入端电压和电流与否适当，也要考虑到在特殊条件下运营可靠性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引导到PLC输入端，把高压引入 PLC输入端，会对PLC导致比较大伤害。在绘制PLC输出电路时，不但要考虑到输出信号连接点与否与命名一致，还要考虑到PLC输出模块带负载能力和耐电压能力。此外，还要考虑到电源输出功率和极性问题。在整个电路绘制中，还要考虑设计原则努力提高其稳定性和可靠性。虽然用PLC进行控制以便、灵活。但是在电路设计上依然需要谨慎、全面。因而，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。
2.3.6 编制PLC程序并进行模仿调试
在绘制完电路图之后，就可以着手编制PLC程序了。固然可以用上述办法编程。在编程时，除了要注意程序要对的、可靠之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一种程序块要进行模仿实验，这样便于查找问题，便于及时修改，最佳不要整个程序完毕后一起算总帐。
2.3.7 制作控制台与控制柜
在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜时候要注意选取开关、按钮、继电器等器件质量，规格必要满足规定。设备安装必要注意安全、可靠。例如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必要妥善解决。
现场调试是整个控制系统完毕重要环节。任何程序设计场调试就能使用。只有通过现场调试才干发现控制回路和控制程序不能满足系统规定之处；只有通过现场调试才干发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进行现场调试才干最后实地测试和最后调节控制电路和控制程序，以适应控制系统规定。
3 电气功能重要分析和特点
卧式车床是机械加工中广泛使用一种机床，可以用来加工各种回转表面、螺纹和端面。卧式车床普通由一台主电动机拖动，经由机械传动链，实现切削主运动和刀具进给运动输出，其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具迅速移动、冷却泵和液压泵等，常采用单独电动机驱动。

图３.１　卧式车床外观图
１、床身　　２、主轴　　３、刀架　　４、溜板箱
3.1 C650型卧式车床重要构造及运动状况
C650型卧式车床重要由床身、主轴、刀架、溜板箱和尾架等某些构成。该车床有两种重要运动：一种是安装在床身主轴箱中主轴转动，称为主运动；另一种是溜板箱中溜板带动刀架直线运动，称为进给运动。刀安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动，主轴转动和溜板箱移动均由住电机驱动。由于加工工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易及时停止转动，由于必要有停车制动功能，较好停车制动是采电气制动办法。为了加工螺纹等工件，主轴需要正反转，主轴转速应工件材料、尺寸、工艺规定及刀住种类不同而变化，规定在相称宽范畴内可进行速度调节。在加工过程中，还需提供切削液，为减轻工人劳动强度和节约辅助工作时间，规定带动刀架移动溜板可以迅速移动。
车床运动形式有：
（1）主运动 主轴旋转运动
（2）进给运动 带动刀架直线移动
3.2 车床对电力拖动规定
（1）主电动机Ml(功率为30kw)，完毕主轴主运动和刀具进给运动驱动，电动机采用直接起动方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向电气停车制动。为加工调节以便，还具备点动功能。
（2）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式．并且为持续工作状态。
（3）迅速移动电动机M3，电动机可依照使用需要，随时手动控制起停。
3.3 控制线路特点与电气线路概述
（1）控制线路特点
①控制线路装设有总起动按钮和总停止按钮，便于操纵和紧急停车。
②主电路、控制线路及照明线路电源引入开关均采用隔离开关。
③由于电动机容量较小，因此三台异步电动机均采用直接起动控制线路。
④M1、M2采用热继电器做过载保护。
⑤控制线路采用了电气办法，以防止发生电源短路事故。
（2）电气线路概述
主电路由三台三相异步交流电动机及其附属电路元件构成。三台异步电动机均采用接触器直接起动。
M1是主轴电机，功率为30kw，由交流接触器KM1、KM2、KM3控制其起动与停止。热继电器FR1是过载保护电器。短路保护电器是FU1。
M2是冷却泵电动机，接触器KM4控制M2，M2短路保护电器是FU4，热继电器FR2是过载保护电器。
M3是迅速移动电动机，接触器KM5控制M3，其短路保护电器FU5。
主电路电源电压为交流380v，隔离开关QS作为电源引入开关。控制线路电源电压为交流110v，照明电压为36v，由控制变压器TC提供电源。
控制线路、照明电路均由相应熔断器作为短路保护电器。
表3.1 电气元件符号及功能阐明
序号
名称及用途
序号
名称及用途
M1
主电动机
SB1
总停按钮
M2
冷却泵电动机
SB2
主电动机正向电动按钮
M3
迅速移动电动机
SB3
主电动机正向启动按钮
KM1
主电动机正转接触器
SB4
主电动机反向启动按钮
KM2
主电动机反转接触器
SB5
冷却泵电动机停止按钮
KM3
短接限流电阻接触器
SB6
冷却泵电动机启动按钮
KM4
冷却泵电动机启动接触器
TC
控制变压器
KM5
快移电动机启动接触器
FU0～6
熔断器
KA
中间继电器
FR1
主电动机过载保护热继电器
KT
通电延时时间继电器
FR2
冷却泵电动机保护热继电器
SQ
快移电动机点动行程开关
R
限流电阻
SA
开关
EL
照明灯
KS
速度继电器
TA
电流互感器
A
电流表
QS
隔离开关

图3.2 C650车床电气原理图
本机床使用380V、50HZ三相交流电源。依照特殊定货，亦可使用220V、50HZ、380V、60HZ、420V、50HZ、220V/440V、60HZ等三相交流电源。控制电路，照明电路由控制变压器供电。电压分别为110V、36V。
（3）主电路分析
图3.2所示主电路中有三台电动机，隔离开关QS将380V三相电源引入。电动机M1电路接线分三某些：第一某些由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2两组主触点构成电动机正反转接线；第二某些为电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1主回路上以监视电动机绕组工作时电流变化。为防止电流表被启动电流冲击损坏，运用时间继电器KT延时动断触点，在启动短时间内将电流表暂时短接掉；第三某些为一串联电阻控制某些，交流接触器KM3主触点控制限流电阻R接入和切除，在进行点动调节时，为防止持续启动电流导致电动机过载，串入限流电阻R保证电路设备正常运营。速度继电器KS速度检测某些与电动机主轴同轴相联，在停车制动过程中，当主电动机转速低于KS动作值时，其常开触点可将控制电路中反接制动相应电路切断，完毕停车制动。
电动机M2有接触器KM4主触点控制其主电路接通和断开，电动机M3由交流接触器KM5主触点控制。
为保证主电路正常运营，主电路中还设立了熔断器短路保护环节和热继电器过载保护环节。
（4）控制电路分析
控制电路可分为主电动机M1控制电路和电动机M2及M3控制电路某些。由于主电动机控制电路比较复杂，因而还可进一步将主电动机控制电路分为正、反转启动、点动和停车制动等局部控制电路，它们控制电路如图3-3所示。下面对各某些控制电路进行分析。

a)主电动机正反转及点动控制电路 b)主电动机制动控制电路
图3.3 控制主电动机基本控制电路
①主轴电动机正、反向启动控制
由图3.3（a）可知，当正转启动按钮SB3压下时，其两常开触点同步闭合，一常开触点接通交流接触器KM3线圈电路和时间继电器KT线圈电路，时间继电器常闭触点在主电路中短接电流表A，以防止电流对电流表冲击，经延时短开后，电流表接入电路正常工作。KM3主触点将主电路中限流电阻短接，其辅助动合触点同步将中间继电器KA线圈电路接通，KA常闭触点将停车制动基本电路切除，其动合触点与SB3动合触点均在闭合状态，控制主电机交流接触器KM1线圈电路得电工作并自锁，其主触点闭合，电动机正向直接启动并结束。KM1自锁回路由它常开辅助触点和KM3线圈上方KA常开触点构成自锁回路，来维持KM1通电状态。反向直接启动控制过程与其相似，只是启动按钮为SB4。
②主轴电动机点动控制
SB2为主电动机点动控制按钮。按下SB2点动按钮，直接接通KM1线圈电路，电动机M1正向直接启动，这时KM3线圈电路并没有接通，因而其主触点不闭合，限流电阻R介接入主电路限流，其辅助动合触点不闭合，KA线圈不能得电工作，从而使KM1线圈电路形不成自锁，松开按钮，M1停转，实现了主电动机串联电阻限流点动控制。
③主轴电动机反接控制
图3.3(b)所示为主电动机反接制动控制电路构成。C650型卧式车床采用反接制动方式进行停车制动，停车按钮按下后开始制动过程。当电动机转速接近零时，速度继电器触点打开，结束制动。以原工作状态为正转时进行停车制动过程为例，阐明电路工作过程。当电动机正向转动时，速度继电器KS动合触点KS1闭合，制动电路处在准备状态，按下停车按钮SB1，切断控制电源，KM1、KM3、KA线圈均失电，此时控制反接制动电路工作与不工作KA动断触点恢复原状闭合，与KS1触点一起将反向启动交流接触器KM2线圈电路接通，电动机M1接入反向序电流，反向启动转矩将平衡正向惯性转动转矩，逼迫电动机迅速停车。当电动机速度趋近于零时，速度继电器触点KS2复位打开，切断KM2线圈电路，完毕正转反接制动。在反接制动过程中，KM3失电，因此限流电阻R始终起限制反接制动电流作用。反转时反接制动工作过程相似，此时反转状态下，KS2触点闭合，制动时，接通交流接触器KM1线圈电路，进行反接制动。
此外，接触器KM3辅助触点数量是有限，故在控制电路中使用了中间继电器KA，由于KA没有主触点，而KM3辅助触点又不够，因此用KM3来带一种KA，这样解决了在主电路中使用主触点，而控制电路辅助触点不够问题。
④刀架迅速移动和冷却泵电动机控制
刀架迅速移动是由转动刀架手柄压动位置开关SQ，接通迅速移动M3控制接触器KM5线圈电路，KM5主触点闭合，M3电动机启动运营，经传动系统驱动溜板带动刀架迅速移动。
冷却泵电动机M2由启动按钮SB6、停止按钮SB5和KM4辅助触点构成自锁回路，并控制接触器KM4线圈电路通断，来实现电动机M2控制。
开关SA可控制照明灯EL，EL电压为36V安全照明电压。

4 硬件概述
4.1 PLC 类型简介
自20世纪70年代末，PLC产品浮现以来，它以面向工业控制为特点，普通受到电气控制领域欢迎。特别是中小容量PLC成功地取代了老式继电器控制系统，使控制系统可靠性大大提高。当前各国生产PLC品种繁多，发展迅速。在中华人民共和国市场上最具竞争力有德国西门子公司、日本三菱系列、欧姆龙公司、AB公司所推出PLC均为从小到大全系列产品，可满足各种各样需求。
其中，S7-200 PLC是超小型化PLC，它合用于各行各业，各种场合中自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC强大功能使其无论单机运营，或连成网络都能实现复杂控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同基本型号与8种CPU可供选取使用。
4.2 PLC特点
PLC是综合继电器接触器控制长处及计算机灵活以便长处而制造和发展、这使PLC具备许多其她控制器无法相比特点：
（1）可靠性强，抗干扰能力强
PLC生产厂商在硬件和软件上采用了一系列抗干扰办法，使她可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。当前个生产厂商生产PLC，其平均无端障时间大大超过了IEC规定10万小时。并且为了适应特殊场合需求，有PLC生产厂商还采用差别设计进一步提高其可靠性。
（2）通用性强，使用以便
由于PLC均为系列化生产，品种齐全，多数采用模块式硬件构造，组合和扩展以便，顾客可依照自己需用灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异空子系统规定。
（3）编程语言简朴，易学，便于掌握。
PLC编成可采用与继电器电路极为相似梯形图语言，直观易懂，深受现场电器技术人员欢迎。近年来又发展了面向对象顺序控制流程图语言，也称功能图，使编成更加简朴以便。
（4）系统设计周期短。
（5）对生产工艺变化适应性强。
（6）安装简朴，调试以便，维护工作量小。
PLC控制系统安装接线工作量比继电器接触器控制系统少，只需将现场各种设备与PLC相比I/O端相连，并且PLC软件设计和调试太多可在实验室进行，模仿调试后来再将PLC控制系统安装到现场调试，这样既省时间又以便，由于PLC自身 可靠性高，又有完善自诊断能力。一旦发生故障可以依照报警信息迅速查明因素，这样即保证了工作效率又维护了生产正常进行。
4.3 选配PLC型号
S7-200系列PLC合用于各行各业，各种场合中检测、监测及控制自动化。S7-200系列强大功能使其无论在独立运营中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因而S7-200系列具备极高性能/价格比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范畴可覆盖从代替继电器简朴控制到更复杂自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制关于工业及民用领域，涉及各种机床、机械、电力设施、民用设施、环保设备等等。
S7-200系列PLC可提供5个不同基本型号8种CPU可供使用。

表4.1 S7-200 CPU技术指标
特性
CPU 221
CPU 222
CPU 224
CPU 224XP
CPU 226
本机I/O
 •数字量
 •模仿量

6入/4出
-

8入/6出
-

14入/10出
-

14入/10出
2入/1出

24入/16出
-
最大扩展模块数量 
0个模块
2个模块
7个模块
7个模块
7个模块
数据存储区
2048字节
2048字节
8192字节
10240字节
10240字节
掉电保持时间
50小时
50小时
100小时
100小时
100小时
程序存储器：

 •可在运营模式下编辑
 •不可在运营模式下编辑

4096字节
4096字节

4096字节
4096字节

8192字节
12288字节

12288字节
16384字节

16384字节
24576字节
高速计数器

•单相

•双相

4路30KHz

2路20KHz

4路30KHz

2路20KHz

6路30KHz

4路20KHz

4路30KHz
2路200KHz

3路20KHz
1路100KHz

6路30KHz

4路20KHz
脉冲输出（DC）
2路20KHz
2路20KHz
2路20KHz
2路100 KHz
2路20KHz
模仿电位器
1
1
2
2
2
实时时钟
配时钟卡
配时钟卡
内置
内置
内置
通讯口
1×RS-485
1×RS-485
1×RS-485
2×RS-485
2×RS-485
浮点数运算
有
有
有
有
有
I/O映象区
256
128入/128出
256
128入/128出
256
128入/128出
256
128入/128出
256
128入/128出
布尔指令执行速度
0.22μs /指令
0.22μs /指令
0.22μs /指令
0.22μs /指令
0.22μs /指令
外形尺寸（）
90×80×62
90×80×62
120.5×80×62
140×80×62
190×80×62
在选用PLC上，考虑到只是对C650型车床做电器某些改造，输出端口需要6个，输入端口需要13个。改造后程序只143字节，内容不大于4千字节。并且并不通过网络或其她方式做远程控制。因而，考虑到经济，实用，稳定等方面因素。咱们决定选用SIMATIC S7-200 系列S7—224 作为本次设计PLC。
4.4 车床控制PLC电气原理图及I/O分派图
表4.2 I/O接口分派表
名称
符号
输出端子
名称
符号
输出端子
控制灯EL开
SB7
I0.0
控制照明灯
EL
Q0.0
控制灯EL关
SB8
I0.1
主电机正转接触器
KM1
Q0.1
主电机正向启动按钮
SB3
I0.2
短接限流电阻
KM3
Q0.2
总停止按钮
SB1
I0.3
主电机反转接触器
KM2
Q0.3
主电机过载保护
FR1
I0.4
冷却泵电机接触器
KM4
Q0.4
主电机正向点动启动按钮
SB2
I0.5
快移电动机接触器
KM5
Q0.5
速度继电器
KS1
I0.6

主轴反向启动
SB4
I0.7

速度继电器
KS2
I1.0

冷却泵启动按钮
SB6
I1.1

冷却泵停止按钮
SB5
I1.2

行程开关
SQ
I1.3

冷却泵电机过载保护
FR2
I1.4

4.5 外部硬件接线电路

图4.1 接线图
5 软件概述
5.1 S7－200PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN简介
S7－200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows应用软件，功能强大，重要用于开发程序，也可用于适时监控顾客程序执行状态。加上汉化后程序，可在全汉化界面下进行操作。
STEP7-Micro/WIN32编程软件涉及Microwin3.1；Microwin3.1升级版本软件Microwin3.1 SP1；Toolbox（涉及Uss合同指令：变频通信用，TP070：触摸屏组态软件Tp Designer V1.0设计师）工具箱；以及Microwin 3.11 Chinese（Microwin3.11 SP1和Tp Designer专用汉化工具）等编程软件。
5.2 梯形图

结　　论
通过这段时间