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PLC可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。PLC以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，它将继续存在且壮大下去。并在越来越多的行业中应用。
1.2 C5116A单柱立式车床的概述
C5116A单柱立式车床由立柱、工作台及底座、十六级变速箱、横梁、垂直刀架、侧刀架、进给箱、横梁升降机构组成。该机床是万能型机床，它的控制的核心是：
1、对工作台（卡盘或主轴）的起动、停止、变速，采用PLC控制；
2、横梁的升降采用PLC控制；
3、垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控制。
图1-1 C5116A型单柱立式车床
1.3 本文的内容
本文主要内容是：
1、 分析C5116A型单柱立式车床的工作过程；
2、 选用PLC的型号及其各个功能模块；
3、 设计控制系统的硬件连接电路，并且为系统分配I/O端口；
4、 利用PLC顺序控制设计法，编写PLC的梯形图；
5、 对梯形图程序进行调试。
二 系统控制过程分析
2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程
机床全部可动部位分别由七台三相交流电动机拖动，分别是油泵电动机、工作台（卡盘）旋转拖动电动机、横梁升降拖动电动机、垂直刀架的快速移动与进给移动拖动电动机。
1、工作台（卡盘）起动、停止的控制
为避免工作台电动机起动时对车间供电电源的冲击，控制线路采用Y—Δ变换的降压起动。首先须起动油泵电动机，油泵正常转动后，信号灯HL1亮，标志机床液压和润滑系统正常，可以起动机床其它部位。工作台可实现正方向（顺时针方向转动）点动，反方向（逆时针方向转动）点动，正方向（顺时针方向转动）长动。点动为电动机处于Y接状态，按下按钮时电动机运转，工作台转动，不按时电动机停转，并处在自由停止状态，工作台就会慢慢停止下来。长动时电动机进行Y—Δ降压起动，即电动机先处于Y接状态，10s后Y接接触器脱开，Δ接接触器吸合，电动机处于Δ接状态运转，工作台正常运转。
工作台停止控制采用能耗制动，操作方式采用手动控制制动时间，即按压停止按钮时间为电动机制动时间，松开按钮制动被解除。此时如始终按压工作台电动机停止按钮，电动机就一直处在制动状态，则工作台就会很快停下来，如按压工作台电动机停止按钮瞬间后就松开，则电动机就处在自由停车状态，则工作台停止所用时间就会拖长。
2、工作台（卡盘）变速的控制
机床使用液压来实现工作台的变速，变速箱由油缸推动交换齿轮实现十六级的变换。而推动齿轮的油缸工作所需的液压油由电磁阀的通断来控制。
3、横梁升降的控制
机床横梁可沿床身导轨作上下移动，且根据行程要求设有终点限位开关，横梁移动操作只作点动，且必须在工作台停止状态下才能作上下移动。由于横梁是被液压油缸通过杠杆放大，将横梁牢固的夹紧在立柱上，因此如果要移动横梁，必须首先使其放松，且要放松到位才能运动。
4、垂直刀架的控制
垂直刀架的移动方式分为快速运动和进给运动两类，它们分别由两台三相交流电动机拖动，进给运动分为“Ⅰ档”和“Ⅱ档” ，而且必须在工作台正方向长动过程中才能运动。刀架的运动方向分为上下左右，由十字开关选择。为在加工过程中实现对工件的手动“赶工” ，在操作上设有转换开关，需要赶紧刀时将此转换开关所控制的制动离合器断开，即可实现一个方向由电动机拖动，另一个方向用手搬动机械操作手柄完成。
2.2 C5116A型单柱立式车床的动作流程图
车床的动作流程图如图2-1所示。
图2-1 车床的动作流程图
三 立式车床控制系统设计
立式车床的控制的核心是对工作台（卡盘）的起动、停止、变速，横梁的升降两部分采用PLC控制；而对垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控制。
3.1 控制系统PLC的选型
对于本立式车床, 根据系统所要实现的功能及控制要求，计算所需要的I/O点数。输入输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。
1、PLC的输入点有：
（1）急停按钮：用于紧急状态时停止整台机床的电源；
（2）油泵的起动、停止按钮：用于控制油泵的起动、停止；
（3）油泵过载保护装置：当油泵电机过载时，自动切断油泵的控制线路电源，起到保护油泵的作用；
（4）油压保护装置：当油压未达到设计的压力时，自动切断油泵的控制线路电源，要求操作者检查油量、油路后重新起动机床。
（5）卡盘正方向点动、反方向点动、正方向长动、停止按钮：用于控制卡盘电机的起动、停止；
（6）卡盘电动机过载保护装置：当卡盘电动机过载时，自动切断卡盘电动机的控制线路电源，起到保护电动机的作用；
（7）卡盘变速起动按钮：用于起动的卡盘变速；
（8）卡盘变速锁杆行程开关：用于检测变速是否完成；
（9）卡盘变速信号指令：共4个，用于给出十六级变速各级对应的信号；
（10）横梁上升、下降按钮：控制横梁上升、下降；
（11）横梁上极限位、下极限位限位开关：当横梁到达上极限位或下极限位时，自动切断横梁电动机的控制线路电源，使横梁不超程。
2、PLC的输出点有：
油泵接触器线圈、卡盘电机正转接触器线圈、卡盘电机反转接触器线圈、卡盘电机Y型联接接触器线圈、卡盘电机Δ型联接接触器线圈、卡盘电机能耗制动(直流侧)接触器线圈、卡盘电机能耗制动(交流侧)接触器线圈、油泵信号灯、卡盘变速信号灯、横梁电动机上升接触器线圈、横梁电动机下降接触器线圈、控制变速箱各轴齿轮动作的电磁阀（4只）、控制变速锁杆动作电磁阀、控制横梁夹紧液压放松电磁阀。
计算结果得到，立式车床共需22个输入点和17个输出点。综合经济性能及可靠性等几大因素，选用三菱公司高性能小型机的代表作FX2N—48MR为系统主控机。它属继电器输出型，输入输出点数各（24V DC）为24，扩展模块最大I/O点数为32。可以根据需要配置I/O扩展单元。
3.2 系统I/O分配表
PLC程序的地址码分为输入部分、输出部分以及定义程序中各延时时间继电器的作用三个部分，各部分具体如下：
(1)输入部分：
表2 PLC程序输入部分地址码
地址码
受控制对象
用途
备注
X000
SB1
急停按钮
X001
SB2
油泵起动按钮
X002
SB3
油泵停止按钮
X003
FR1
油泵过载保护
X004
SL1
油压保护
X005
SB4
卡盘正方向点动按钮
X006
SB5
卡盘反方向点动按钮
X007
SB6
卡盘正方向长动按钮
X010
SB7
卡盘停止按钮
X011
FR2
卡盘电动机过载保护
X012
SB8
卡盘变速起动按钮
X013
SQ1
卡盘变速锁杆行程开关
X014
SA-1
卡盘变速信号Ⅰ指令
X015
SA-2
卡盘变速信号Ⅱ指令
X016
SA-3
卡盘变速信号Ⅲ指令
X017
SA-4
卡盘变速信号Ⅳ指令
X020
SB9
横梁上升按钮
X021
SB10
横梁下降按钮
X022
SQ2
横梁上极限位限位开关
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