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基于PLC 的机床电气控制系统设计

1 引言

1.1研究背景及意义

生产中广泛采用各种机床设备，不过传统的机床电气控制系统一般采用继电器接触器控制方式。这种控制方式由于控制方法简单、成本低等特点，在传统机械设备中应用广泛。但是由继电器构成的电气控制系统有着体积大、耗电多、可靠性差、寿命短等明显缺点。尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计并改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。

随着科学技术的发展，PLC 技术被逐渐引入到各种生产机械设备中。与传统继电器控制相比，可编程控制器具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床控制系统的开发和应用，通过使用PLC设计机床控制系统，可以减少强电元器件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。目前，国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC代替继电器控制。

可编程逻辑控制器(PLC)，是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速，应用最广泛的工业自动控制装置之一。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制系统设计具有良好的可行性。在我国PLC 的应用比例还不足10％，有广阔的市场前景。因此该课题的研究具有一定的应用价值。

2 铣床概述

2.1 铣床简介及主要特点

铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，已成为现代生产中的主要设备。铣床主要是用于加工零件的平面、斜面、沟槽、成型面的加工机床。可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、传动箱、铣夹头、平口钳等附件。其用途广泛，在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。

铣床主要特点

(1）工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。

(2）机床具有基础铸件钢性好，能承受重负荷切削。(3）主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速，具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。

(4）机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准，提高了安全性和可靠性。

(5）机床通用性强、互换性好，可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件，进一步扩大机床加工范围。

(6）容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。保证机床的精度和工作平稳。铣床的作用及其结构运动

(1）作用：铣床是用于成形面加工的机床，如加工平面、键槽、斜面、球面等。常见的铣床有平面铣床、立式铣床、仿形铣床、专用铣床等。在机床中，铣床使用量除车床外，位居第二。

(2）结构：铣床的主要组成部件有：底座、工作台、铣刀架、主轴变速箱、进给变速箱等。

(3）运动：主运动：铣刀的旋转运动

辅运动：进给运动和冷却泵旋转运动

进给运动可以按以下几种方式分类：

速度

方式方向

工作进给，简称工进

快速进给，简称快进

左右

上下圆工作台进给

矩形工作台进给

2.2 XA6132铣床

本设计以XA6132型万能铣床为研究对象，保持原铣床的工艺和操作方法,让整个设备具有更好的协调性。最终实现铣床通用性、实用性、可靠性及有效速率得到有效的应用。

XA6132型铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。XA6132型铣床的电气控制系统,在线路、故障率、维护工作上操作简单，成本低廉等特点。本文提出了XA6132型铣床的继电器接触式控制系统进行技术,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。

表2-1XA6132型万能铣床主要技术参数

XA6132型铣床的控制要求，具体有以下几点：

(1)主轴电动机正反转运行，以实现顺铣、逆铣；

(2)主轴具有停车制动；

(3)主轴变速箱在变速时具有变速冲动，即短时点动；

(4)进给电动机双向运行；

(5)主轴电动机与进给电动机具有联锁，以防在主轴没有运转时，工作台进给损坏刀具或工件；

(6)圆工作台进给与矩形工作台进给具有互锁，以防损坏刀具或工件；

(7)矩形工作台各进给方向具有互锁，以防损坏工作台进给机构；

(8)工作台进给变速箱在变速时同样具有变速冲动；

(9)主轴制动、工作台的工进和快进由相应的电磁离合器接通对应的机械传动链实现；

(10)具有完善的电气保护。

表2-2铣床的电机参数参照表

表2-3铣床的基本元件一览表

XA6132主电路分析

主轴电动机M1由正、反接触器KM1、KM2实现正反向运行直接启动，由热继电器FR2实现长期过载保护。

进给电动机M2由接触器KM3、KM4实现正反运行直接启动，由热继电器FR3实现长期过载保护。

冷却泵电动机M3由继电器KA3实现直接起动，由热继电器FR1实现长期过载保护。

3 机床的PLC控制系统设计

3.1机床PLC控制系统设计的基本原则

设计任何一个机床PLC控制系统，如同设计任何一种机床电气控制系统一样，其目的都是通过控制被控对象机床来实现其机械加工的生产工艺要求，提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则: (1)机床PLC控制系统应能控制机床设备最大限度地满足机床的生产工艺要求。

(2）在满足生产工艺要求的前提下，力求使PLC系统越简单、越经济，操作使用及维护维修越方便越好。

(3）要充分保证PLC控制系统的安全和可靠性。

(4）考虑到今后加工生产的可持续发展和机床工艺的不断改进，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定的扩展余量。

3.2 机床PLC控制系统设计的基本内容

机床PLC控制系统是由PLC与机床输入、输出设备连接而成的。因此，机床PLC控制系统设计的基本内容应包括以下主要内容：

(1)选择XA6132型机床输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件。

(2)PLC的选择。PLC是PLC系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标将起着重要的决定性作用。选择PLC，主要包括机型、容量的选择以及I/O模块、电源模块等的选择。

(3)分配I/O点，绘制PLC的实际接线图。

(4)控制程序设计，包括控制系统流程图、状态转移图、梯形图、语句表等的设计。控制程序是控制整个机床系统工作的软件，是保证机床系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的机床控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足机床生产工艺要求为止。

(5)必要时还要设计机床控制台等。

(6)编制机床PLC控制系统的技术文件。

3.3机床PLC控制系统设计的一般步骤

(1)根据生产的工艺过程分析控制要求，了解需要完成的动作、操作方式。

(2)根据控制要求确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O接点数。

(3)选择PLC机型及容量。

(4)定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计PLC的实际接线图。

(5)根据PLC所要完成的任务及应具备的功能进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。

3.4 XA6132铣床进行PLC改造需解决的问题

采用PLC对XA6132万能铣床进行电气控制系统改造，需要解决两个主要的问题，一是基于PLC的铣床电气控制系统硬件设计，二是基于PLC的铣床电气控制系统软件设计。

3.4.1基于PLC的铣床电气控制系统硬件设计

(1)分析被控制对象

将被控对象按功能进行相互独立的分解，这样便于确定PLC的资源分配，属于化整为零的设计思路。通过PLC来实现铣床电气控制系统的各项功能，需要将各种控制和检测信号通过按钮和检测元件输入PLC，再通过PLC内部程序的运算将结果输出到各种执行设备，完成电气控制系统对于铣床的控制。每个功能的输入信号，都可以通过控制面板上的按钮进行操作，输出则可以通过接触器、电磁阀等执行机构完成。

(2)根据控制对象确定I／O点分解后的各个功能项，对PLC所需的输入输出点数量进行确定。

(3) PLC的选型XA6132万能铣床所需的I／O点总数在256以下，属于小型机的范围。控制系统只需要逻辑运算等简单功能。主要用来实现条件控制和顺序控制，可选择小型机系列，它的价格低，体积小，非常适用于单机自动化控制系统。

3.4.2基于PLC的铣床电气控制系统程序设计

(1)程序要求分析

PLC控制系统其优点在于根据加工工艺要求的不同相应的修改程序就可以实现。因此系统的自动控制程度很高。铣床电气控制系统属于广泛的应用系统，不针对特殊的加工工艺，因此PLC内部的程序只需要相对每个控制按钮发出的信

号，做出相应的动作即可。

(2)基于PLC的铣床电气控制系统程序

PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对铣床电气控制系统进行编程。

3.5 XA6132铣床进行PLC改造方法及步骤

根据XA6132 万能铣床的具体控制要求和电气原理图，确定输入输出点数，编写控制流程图，设计出PLC 控制程序，并调试运行。具体为以下几个步骤：

(1)分析XA6132 万能铣床的电气控制要求和电气控制原理图；

(2)根据XA6132 万能铣床控制要求，确定输入输出信号；

(3)利用PLC 梯形图与电气原理图之间的对应关系，对机床进行PLC 改造，具体包括程序编制，调试运行等内容。

4. 设计要求

4.1工艺要求

不变动原机床的控制操作，保留各原有按钮交流接触器，行程开关，热继电器等机械动作。为保证人身财产的安全起见热继电器不接入PLC的输入端，而直接接在PLC的输出端。

4.2机床的电力拖动特点和控制要求

(1) XA6132万能卧式铣床，主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，而且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。

(2) 主轴电动机处于空载下起动，为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能称实现正、反轨但旋转方向不需经常改变。仅在加工前预选转动方向而在加工过程中不交换。

(3)铣削加工是多刀多刃不连续切削，负载波动。为减轻负载波加动的影响，往在主轴传动系统中加入飞轮，使转动惯量加大，但为实现主轴快速停车，主轴电动机应设有停车制动。同时，主轴在上刀时，也应使主轴制动，为此本铣床采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。

(4)工作台的垂直，横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动，而三个方向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就要求进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。

(5)使用圆工作台时，工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下，左右，前后六个方向的运动之间有联锁控制。

(6)为适应铣削加工需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。XA6132万能铣床采用机械变速，改变变速箱的传动比来实现，为保证变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时电动机有冲动控制。

(7)根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后进行，加工结束后必须在铣刀停转前停止进给运动。

(8)为供给铣削加工时冷却液，应有冷却泵电动机拖动冷却泵，供给冷却液。

(9)为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作要求，机床应对主轴电动机的走动与停止及工作台的快速移动控制，具有两地操作的性能。

(10)工作台上下、左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。

(11)应有局部照明电路。

4.3原机床的控制过程

图4-1 XA6132卧式万能铣床电气控制原理图

图4-1是XA6132卧式万能铣床的电气控制原理图。图中M1为主轴电机，M2为工作台进给电机，M3为冷却泵电动机。该电路的一个特点是采用电磁离合器控制，另一个特点是机械操作和电气操作密切配合进行。因此，在分析电气原理图时，应对机械操作手柄与相应电器开关动作关系，对各开关的作用及指令开关状态弄清楚。

4.3.1主拖动电气原理图

（1）主轴电动机的起动控制主轴电动机M1由正反转接触器KM1、KM2来实现正、反转全压起动，而由主轴换向开关SA4来预选电动机的正反转。由

停止按钮SB1或SB2，起动按钮SB3或SB4与KM1、KM2构成主轴电动机正反转两地操作控制电路。起动时，应将电源引入开关QF1闭合，再把换向开关SA4扳到主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB3或SB4，中间继电器KA1线圈通电并自锁，触头KA1闭合，使KM1或KM2线圈通电吸合，其主触头接通主轴电动机，M1实现全压起动。而KM1或KM2的一对辅助触头KM1或KM2断开，主轴电动机制动电磁摩擦离合器线圈YC1电路断开。继电器的另一触头KA1闭合，为工作台的进给与快速移动作好准备。

图4-2 XA6132卧式万能铣床外形图

（2）主轴电动机的制动控制由主轴停止按钮SB1或SB2，正转接触器KM1或反转接触器KM2以及主轴制动电磁摩托离合器YC1构成主轴制动停车控制环节。电磁离合器YC1安装在主轴传动链中与主轴电动机相联的第一根传动轴上，主轴停车时，按下SB1或SB2，KM1或KM2线圈断电释放，主轴电动机M1断开三相交流电源；同时YC1线圈通电，产生磁场，在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动，使主轴迅速制动。当松开SB1或SB2时，YC线圈断电，摩擦片松开，制动结束。这种制动方式迅速、平衡，制动时间不超过0.5s.

（3）主轴上刀换刀时的制动控制在主轴上刀或更换铣刀时，主轴电动机不得旋转，否则将发生严重人身事故。为此，电路设有主轴上刀制动环节，它是由主轴上刀制动开关SA2控制。在主轴上刀换刀前，将SA2扳到“接通”位置。触头SA2断开，使主轴起动控制电路断电，主轴电动机不能起动旋转；而另一

触头SA2闭合，接通主轴制动电磁离合器YC1线圈，使主轴处于制动状态。上刀换刀结束后，再将SA2扳至“断开”位置，触头SA2断开，解除主轴制动状态，同时，触头SA2闭合，为主电动机起动作准备。

（4）主轴变速冲动控制主轴变速操纵箱装在床身左侧窗口上，变速应在主轴旋转方向预选之后进行。变换主轴转速的操作顺序如（图5-1）下：

①将主轴变速手柄压下，使手柄的榫块自槽中滑出，然后拉动手柄使榫块落到第二道槽内为止。

②转动变速刻度盘，把所需转速对准指针。

③把手柄推回原来位置，使榫块落进槽内。

在将变速手柄推回原位置时，将瞬间压下主轴变速行程开关SQ5，使触头闭合，触头SQ5断开。于是KM1或KM2线圈瞬间通电吸合。其主触头瞬间接通主轴电动机瞬时点动，利于齿轮啮合，当变速手柄榫块落入槽内时SQ5不再受压，触头SQ5断开，切断主轴电动机瞬时点动电路，主轴变速冲动结束。

主轴变速行程开关SQ5的触头SQ5是为主轴旋转时进行变速而设的，此时无需按下主轴停止按钮，只需将主轴变速手柄拉出，压下SQ5断开，于是断开了主轴电动机的正反转或反转接触器线圈电路，电动机自然停车，尔后再进行主轴变速操作，电动机进行变速冲动，完成变速。变速完成后尚需再次起动电动机，主轴将在新选择的转速下起动旋转。

4.3.2 进给拖动控制电路

工作台进给方向的左右纵向运动，前后的横向运动和上下的垂直运动，都是由进给电动机M2的正反转来实现的。而正、反转接触器KM3、KM4是由行程开关SQ1、SQ3、与SQ2、SQ4来控制的，行程开关又是由两个机械操作手柄控制的。这两个机械操作手柄，一个是纵向机械操作手柄，另一个是垂直与横向操作手柄。扳动机械操作手柄，在完成相应的机械挂档同时，压合相应的行程开关，从而接通接触器，起动进给电动机，拖动工作台按预定方向运动。在工作进人时，由于快速移动继电器KM2线圈处于断电状态，而进给移动电磁离合器YC2线圈通电，工作台的运动是工作进给。

纵向机械操作手柄有左、中、右三个位置，垂直与横向机械操作手柄有上、下、前、后、中五个位置。SQ1、SQ2为纵向机械操作手柄有机械联系的行程开关；SQ3、SQ4为与垂直、横向操作手柄有机械联系的行程开关。当这两个机械操作手柄处于中间位置时，SQ1－SQ4都处在未被压下的原始状态，当扳动机械操作手柄时，将压下相应的行程开关。

SA3为圆工作台转换开关，其有“接通”与“断开”两个位置，三对触头。

当不需要圆工作台时，SA3置于“断开”位置，此时触头SA3，SA3闭合，SA3断开。当使用圆工作台时，SA3置于“接通”位置，此时SA3，SA3断开，SA3闭合。

在起动进给电动机之前，应先起动主轴电动机，即合上电源开关QF1，按下主轴起动按钮SB3或SB4，中间继电器KA1线圈通电并自锁，其触头KM1闭合，为起动进给电动机作准备。

（1）工作台纵向进给运动的控制，若需工作台向右工作进给，将给向进给操作手柄扳向右侧，在机械上通过联动机构接通纵向进给离合器，在电气上压下行程开关SQ1，触头SQ1闭合，SQ1断开，后者切断通往KM3、KM4的另一条通路，前者使进给电动机M2的接触器KM3线圈通电吸合，M2正向起动旋转，拖动工作台向右工作进给。

向右工作进给结束，将纵向进给操作手柄由右位扳到中间位置，行程开关SQ1不再受压，触头SQ1断开，KM3线圈断电释放，M2停转，工作台向右进给停止。

工作台向左进给的电路与向右进给时相仿。此时是将纵向进给操作手柄扳向左侧，在机械挂档的同时，电气上压下的行程开关SQ2，反转接触器KM4线圈通电，进给电动机反转，拖动工作台向左进给，当将纵向操作手柄由左侧扳向进给操作手柄扳回中间位置时，向左进给结束。

（2）工作台向前与向下进给运动的控制将垂直与横向进给操作手柄扳到“向前”位置，在机械上接通了横向进给离合器，在电气上压下行程开关SQ3，触头SQ3闭合，SQ3断开，正转接触器KM3线圈通电吸合，进给电动机M2正向转动，拖动工作台向前进给。向前进给结束，将垂直与横向进给操作手柄扳回中间位置，SQ3不再受压，KM3线圈断电释放，M2停止旋转，工作台向前进给停止。

工作台向下进给电路工作情况与“向前”时完全相同，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向下”位置，在机械上接通垂直进给离合器，电气上仍压下行程开关SQ3，KM3线圈通电吸合，M2正转，拖动工作台向下进给。

（3）工作台向后与向上进给的控制，电路情况与向前或向下进给运动的控制相仿，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向右”或“向上”位置，在机械上接通垂直或横向进给离合器，电气上都是压下行程开关SQ4，反向接触器KM4线圈通电吸合，进给电动机M2反向起动旋转，拖动工作台实现向后或向上的进给运动。当操作手柄扳回中间位置时，进给结束。

（4）进给变速冲动控制，进给变速冲动只有在主轴起动后，纵向进给操作手柄，垂直与横向操作手柄置于中间位置时才可以进行。

进给变速箱是一个独立部件，装在升降台的左边，进给速度的变速是由进给操作箱来控制，进给操作箱位于进给变速箱前方。进给变速的操作顺序是：

①将蘑菇形手柄拉出。

②转动手柄，把刻度盘上所需的进给速度值对准指针。

③把蘑菇形手柄向前拉到极限位置，此时借变速孔盘推压行程开关SQ6.

④将蘑菇形手柄推回原位，此时SQ6不再受压。

就在蘑菇形手柄向前拉于极限位位置，在反向推回之前，SQ6压下，触头SQ6闭合，SQ6断开。此时，正向接触器KM3线圈瞬时通电吸合，进给电动机瞬时正向旋转，获得变速冲动。如果一次瞬间点动时齿轮仍未进行啮合状态，此时变速手柄不能复原。可再次拉出手柄并再次推回。实现再次瞬间点动，直到齿轮啮合为止。

（5）进给方向快速移动的控制，进给方向的快速移动是由电磁离合器改变传动链来获得的。先开动主轴，将进给操作手柄扳到所需移动方向对应位置，则工作台按操作手柄选择的方向以选定的进给速度作工作进给。此时如按下快速移动按键SB5或SB6，接通快速移动继电器KA2电路，而触头KA2闭合，快速移动电磁离合器YC3线圈通电，工作台按原运动方向作快速移动。松开SB5或SB6，快速移动立即停止，仍以原进给速度继续进给，所以，快速移动为点动控制。

4.3.3 圆工作台的控制

圆工作台的回转运动是由进人电动机经传动机构驱动的，使用工作台时，首先把圆工作台转换开关SA3扳到“接通”位置。按下主轴起动按键SB3或SB4，KA1或KM2线圈通电吸合，主轴电动机起动旋转。接触器KM3线圈经SQ1－SQ4行程开关闭触头和SA3触头通电吸合，进给电动机起动旋转，拖动圆工作台单向回转。此时工作台进给两个机械操作手柄均处于中间位置。工作台不动，只拖动圆工作台回转。

4.3.4 冷却泵和机床照明的控制

冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由冷却泵转换开关SA1控制，当SA1扳到“接通”位置时，冷却泵起动继电器KA3线圈通电吸合，M3起动旋转，并由热继电器FR3作长期过载保护。

床工作时，只允许工作台一个方向运动。为此，工作台上下左右前后6个方

向之间都有联锁。其中工作台纵向操作手柄实现工作台左右运动方向的联锁；垂直与横向操作手柄实现上下前后4个方向的联锁，但关键在于如何实现这两个操作手柄之间的联锁，对此电路设计成：接线之间由SQ3、SQ4常闭触头串联组成，之间由SQ1、SQ2常闭触头串联组成，然后在24号点并接后串于KM3、KM4线圈电路中，以控制进给电动机正反转。这样，当扳动纵向操作手柄机床照明由照明变压器TC3供给24V安全电压，并由控制开关SA5控制照明灯EL。

4.3.5控制电路的联锁与保护

XA6132型万能铣床运动较多，电气控制线路较为复杂，为安全可靠地工作，电路具有完善的联锁与保护。

（1）主运动与进给运动的顺序联锁，进给电气控制电路接在中间继电器KA1触头KA1之后，这就保证了只有在起动主轴电动机之后才可起动进给电动机，而当主轴电动机停止时，进给电动机也立即停止。

（2）工作台6个运动方向的联锁，SQ1或SQ2行程开关压下，断开28－24支路，但KM3或KM4仍可经支路供电。若此时再扳动垂直与横向操作手柄，又将SQ3或SQ4行程开关压下，将支路断开，使KM3或KM4电路断开，进给电动机无法起动。从而实现了工作台6个方向之间的联锁。

（3）长工作台与圆工作的联锁，圆形工作台的运动必须与长工作台6个方向的运动有可靠的联锁，否则将造成刀具与机床的损坏。这里由选择开关SA3来实现其相互间的联锁，当使用圆工作台时，选择开关SA3置于“接通”位置，此时触头SA3、SA3通，若此时又操纵纵向或垂直与横向进给操作手柄，将压下SQ1－SQ4行程开关的某一个，于是断开了KM3线圈电路，进给电动机停止，圆工作台也停止。若长工作台正在运动，扳动圆工作台选择开关SA3于“接通”位置，此时触头SA3断开，于是断开了KM3或KM4线圈电路，进给电动机也立即停止。

（4）工作台进给运动与快速运动的联锁，工作台工作进给与快速移动分别电电磁摩擦离合器YC2与YC3传动，而YC2与YC3是由快速进给继电器KA2

控制，利用KA2的常开触头与常闭触头实现工作台工作进给与快速运动的联锁。具有完善的保护，完善的保护有以下五种：

①熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5实现相应电路的短路保护。

②热断电器FR1、FR2、FR3实现相应电动机的长期过载保护。

③断路器QF1实现整个电路的过电流，欠电压等保护。

④工作台6个运动方向的限位保护采用机械与电气相配合的方法来实现，当工作台左、右运动到预定位置时，安装在工作台前方的挡铁将撞动纵向操作手柄，

使其从左位或右位返回到中间位置，使工作台停止，实现工作台左右运动的限位保护。

在铣床床身导轨旁设置了上、下两块挡铁，当升降台上下运动到一定位置时，挡铁撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。

工作台横向运动的限位保护由安装在工作台左侧底部挡铁来撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。

5 控制系统的PLC设计

5.1 硬件设计

根据原机床的控制电路图和结合PLC的型号，以及PLC的触点数和机床的机械动作开关，列出I/O接口分配表如（表5-1），在根据I/O接口分配表设计出输入输出口接线图如图5-1所示。

表5-1 I/O分配表

图5-1 I/O接线图

5.2 软件设计

使用梯形图设计XA6132卧式万能铣床的PLC程序。设计的基本原则是“复述”原继电器电路所叙述的逻辑内容。由于梯形图总是针对输出列写支路的，可以根据继电器线路中的辅助继电器M0.0的逻辑关系绘出第1个支路，根据辅助继电器M0.1的逻辑关系绘出第2个支路。根据辅助继电器M0.2的逻辑关系绘出第3个支路。根据继电器KM1，KM2，KM4绘出第4个支路。根据连锁保护和非圆工作台进给的工作逻辑绘出第5个支路。第6个支路由辅助继电器M1.0绘出。这样做，保留了原电路的逻辑关系，又简化了梯形图的结构，是由继电器

电路设计梯形图时常用的方法。设计的梯形图见图5-2所示。图中最后3条支路

是针对电磁阀YC1、YC2、YC3的。

《机床电气控制与PLC》实训课程标准

《机床电气控制与PLC》（实训）课程标准课程编码：0100023 课程类别：专业技术课程适用专业：机电一体化（二年中专）课程所属系部：机电工程系学时：60 编写执笔人: 王荣华审定负责人及审定日期： 1课程定位与设计思路 1.1 课程性质与作用 1.课程性质《机床电气控制与PLC》课程是机电一体化（二年中专）专业的一门专业技术课，也是取得国家职业资格等级证书（维修电工）的核心课程。课程分为继电器控制技术、PLC技术两大部分，在教学中实施“教、学、做”一体化，将理论教学和实践教学有机结合，侧重于实践操作，直接面向职业岗位能力的培养，是学生求职就业的重要砝码。 2.课程作用本课程以《电工电子技术基础》、《电机拖动基础》、《自动控制原理与系统》课程为前导课程，共同打造学生的职业能力，并为其相关专业课程《数控机床维修》、《机电一体化技术》等的学习提供基本理论和方法，在整个教学过程中起着承上启下的作用。为毕业生在未来的职业生涯中从初始低层次的生产线操作工向更高层次的维修电工、生产线维修工和设备管理员等岗位顺利迁移提供扎实的知识与技能准备。 1.2 课程设计思路

本课程标准以机电一体化（二年中专）专业学生的就业为导向，根据行业专家对专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，以培养学生的“学懂”和“会用”为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容。为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，将本课程的教学活动分解设计成若干工作任务，以任务为单位组织教学，引出相关专业理论知识，使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用。 2课程目标 2.1课程总体目标通过对本课程的学习和训练，使学生熟悉电气控制与PLC的基础知识，培养电气控制与PLC基本应用(电动机点动、长动、正反转、Y-Δ启动等控制环节)的接线、编程、操作调试方面的技能，了解其所涉及的技术理论知识；初步培养电气控制与PLC高级应用项目(电梯控制、机械手控制系统等)的接线、编程、操作调试的技能，了解其所涉及的技术理论知识。培养学生分析、解决生产实际问题的能力，提高学生的学习能力、团队合作能力。 2.2 具体目标 1) 知识目标 (1)掌握电气控制基础知识； (2)掌握PLC技术基础知识； (3)掌握PLC编程软件的使用方法； (4)熟悉PLC的I/O端口分配及PLC外部接线和安装； (5)熟练掌握PLC的编程方法，特别是图形编程； (6)熟练应用基本指令、步进指令及部分功能指令； (7)掌握常用控制程序的编制方法及调试；

机床电气控制及PLC习题及答案

一、填空题 1、低压电器通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V以下电路中的电器,一般按基本用途分为低压配电电器和低压控制电器两类。 2、三相异步电动机常用制动方法有反接制动、能耗制动以及电磁机械制动。 3、改变三相异步电动机的旋转方向原理是改变三相电源相序。 4、指出如下符号代表哪种电气元器件： FU SQ KM KA KT 熔断器、行程开关、接触器、继电器、时间继电器。 KV KI FR KS SB QS 电压继电器、电流继电器、热继电器、速度继电器、按钮、刀开关 5、电气控制系统中常用的保护环节有：连锁控制、短路保护、过载保护、零电压和欠电压及弱磁保护。 6、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变磁通三种。

电延时通电延时线圈断开延时线圈延时闭合常开触头常闭触头闭合的常开触头 8、选择接触器时应从其工作条件出发，控制交流负载应选用_交流接触器__控制直流负载则选用______直流接触器____。 9、接触器具有低压释放的保护性能，适用于频繁操作，远距离控制强电电路。 10、接触器选用时，其主触点的额定工作电压应____大于__或_ 等于____负载电路的电压，主触点的额定工作电流应_等于____或__稍大于___负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路__电压相等___。 11、试举出两种不频繁地手动接通和分断电路的开关电器：热继电器______、__熔断器_________。 12、试举出两种主令电器：___控制按钮_____、____行程开关__。 13、当电路正常工作时，熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流而不熔断。当电路发生__严重过载______或____短路____时，熔体熔断切断电路。 14、当接触器线圈得电时，使接触器__动合触点___闭合、___动断触点____断开。 15、热继电器是利用电流的_____热效应_____及热元件热膨胀原理工作的保护电器。它在电路中主要用作电动机的长期过载保护、断相保护、电流不平行运行及其他电气设备发热状态的控制______________。 16、接触器按其主触头通过电流的种类，可分为__直流接触器和__交流接触器。 17、速度继电器常与接触器配合，实现电动机反接制动。 18、电气控制系统图包括：_电气控制电路图（电气原理图）_、电气设备安装图_、_电气设备接线图_三种图。 19、机床中最常见的降压起动方法有Y-降压启动、定子串电阻降压启动。 20、笼型三相异步电动机全压起动控制线路中，短路保护利用熔断器；长期过载保护利用热继电器；欠压、失压保护利用接触器。 21、电磁机构由吸引线圈、铁芯和衔铁组成。 22、各种低压断路器在结构上都有主触头、灭弧装置、自由脱扣器和操作机构等部分组成。

电气控制与PLC(设计题)

《电器控制与PLC技术》习题集设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路

3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序

5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动

6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序

7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；

4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序

电气PLC控制系统设计任务书

电控及PLC课程设计任务书电气工程及其自动化专业盐城工学院电气工程学院

课程设计总体要求安排一.教学目的与任务电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习：启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。三.基本要求本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

《机床电气与PLC控制》试题及答案

电气控制及PLC 期末试卷（A 卷）（闭卷考试）一、填空题（每空格1分，共20分） 1、电气控制系统中常用的保护环节有：短路保护、过载保护、过电流保护、零电压和欠电压等。 2、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变磁二、判断题（每小题2分，共10分．正确的打＂√＂，错误的打＂×＂） 1. 电气原理图中控制电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。（×） 2. 电气安装接线图与原理图不同，接线图中同一电器的不同部分须画在一起。（√） 3. 电动机的速度控制为调速，而由于外加负载变动引起的速度变化则不是。（√） 4. 直流电机的弱磁调速属于恒转矩调速。（×） 5. PLC 是以CPU 为核心的电子控制系统，实质上是一种工业控制用的专用计算机。（√）三、简答题（共5小题，共45分） 1. 简述PLC 的硬件组成及工作原理。（10分）：1.一般由基本单元、扩展单元组成。PLC 的基本单元主要包括：CPU 、存储器、输入/输出模块、电源模块、I/O 扩展接口、外设I/O 接以及编程器等部分组成。（5分）的工作原理：（1）PLC 采用的是周期性循环扫描的工作方式。（2分）（2）PLC 的工作过程分为：输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（3分） S 的调速方法（8分）：1.转子串电阻调速（2分）调压调速（2分）串级调速（2分）电磁转差离合器调速（2分）

3.分别列举机床电气控制系统中自锁控制与互锁控制的电路。（10分）解答：自锁控制（5分）互锁控制（5分） 4.根据语句表画出对应的梯形图。（7分） 0 LD X0 5 LDI X4 1 AND X1 6 AND X5 2 LD X2 7 ORB 3 AND X3 8 OUT Y6 4 ORB 解答： 5.运用FX2N系列PLC的堆栈指令将题所示梯形图转换为语句指令程序，并加以必要的注释。（10分）题图梯形图的语句指令程序为： 0 LD X2 6 OUT Y3 1 MPS //X4进栈7 MRD //读出X4 2 AND X5 8 OUT Y4 3 OUT Y2 9 MPP //出栈 4 MRD //读出X4 10 AND X7 5 AND X 6 11 OUT Y5 四、设计题（共25分）设计三相异步电动机正、反转控制线路。要求如下：（1）电路具有正、反转互锁功能；（2）从正转→反转，或从反转→正转时，可直接转换；（3）具有短路、长期过载保护。设计要求：（1）设计并绘出采用继电—接触器控制的电动机主电路和控制电路；（2）设计并绘出采用FX2N系列PLC控制的安装接线图；（3）绘出PLC梯形图；（4）编写PLC指令程序。

《机床电气与PLC控制》试题及答案

卷）（闭卷考试）系部 ___________班级___________ 学号姓名 ________ 得分 ________ 三极刀开关按扭常开触头行程开关常开触头接近开关常开触头接触器线圈延时 1、电气控制系统中常用的保护环节有：短路保护、过载保护、过电流保护、零电压和欠电压等。 2、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变磁通 __________________ 三种。 3、 PLC 常用的编程语言有：语句表、梯形图、流程图。二、判断题（每小题2分，共10分?正确的打"V H ,错误的打"X"） 1. 电气原理图中控制电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。（X ） 2. 电气安装接线图与原理图不同，接线图中同一电器的不同部分须画在一起。（V ） 3. 电动机的速度控制为调速，而由于外加负载变动引起的速度变化则不是。（V ） 4、写出以下图形符号所代表的电气元 4. 直流电机的弱磁调速属于恒转矩调速。题目 -一一 -二二四总得分圈通电时通电延时断开线圈断电通电延时线圈延时闭合常开触头断开延时线圈常闭触头闭合的常开触头本题得分

5. PLC是以CPU为核心的电子控制系统，实质上是一种工业控制用的专用计算机。（V）三、简答题（共5小题，共45 分） 1.简述PLC的硬件组成及工作原理（10 分）解答：1. 一般由基本单元、扩展单元组成。PLC的基本单元主要包括：CPU存储器、输入/输出模块、电源模块、I/O扩展接口、外设I/O接以及编程器等部分组成。（5分） 2.PLC 的工作原理：（1）PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式。（2分）（2）PLC的工作过程分为：（3分）2.列举异步电动机变转差率S的调速方法（8分）解答：1.转子串电阻调速（2分） 2.调压调速（2分）输 3.串级调速（2分） 4.电磁转差离合器调速（2分）样 3.分别列举机床电气控制系统中自锁控制与互锁控制的电路。（10分）程解答：自锁控序制（5分）本题得分

机床电气控制与PLC试卷及答案

《机床电气控制与PLC》试卷（A卷）考试时间：90分钟闭卷任课老师：班级：学号：姓名：成绩：一、填空题（每空1分、共26分） 1、电气控制技术的拖动方式可以分为：、。 2、通常低压是指交流。 3、低压控制电器常用的具体灭弧方法有、、。 4、热继电器主要参数有、、、及。 5、笼型异步电动机的电气制动方法有：、。 6、可编程控制器主要由、、、组成。 7、PLC的输入电路大都相同，通常有三种类型。分别为、、。 8、PLC工作时，全过程扫描一次所需的时间称为。 9、PLC工作过程分为、、、、。二、选择题（每题2分、共20分） 1、速度继电器的动作转速一般不低于（）。 A、0r/m B、120r/m C、1000r/m D、

3600r/m 2、( )的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大的继电器。 A、中间继电器 B、交流继电器 C、热继电器 D、时间继电器 3、绕线转子异步电动机一般采用（）。 A、电阻分级起动 B、星形-三角形减压起动 C、串电阻减压起动 D、自耦变压器减压起动。 4、PLC的输出有三种形式：继电器输出，晶体管输出，晶闸管输出。请问只能带直流负载是哪种输出形式。（） A、继电器输出 B、晶体管输出 C、晶闸管输出 D、其它 5、在电气控制回路中，启动按键在多地控制中是（）联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 6、在电气控制回路中，停止按键在多地控制中是（）联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 7、熔断器具有（）保护。 A、短路 B、过载 C、欠压 D、过电流 8、热继电器具有（）保护。 A、短路 B、过载 C、欠压 D、过电流 9、交流继电器具有（）保护。

PLC电梯控制系统的设计

河南工业职业技术学院毕业设计题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系专业班级学生姓名学号指导教师

前言随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。

目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献

2. PLC电梯控制的基本概念电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

数控机床电气控制及PLC技术课程设计-任务书

设计总体要求： 1、PLC的型号选择 2、设计PLC 的I/O接线图 3、完成主电路设计以及相应电器元件的选择 4、完成梯形图的设计 5、提交设计说明书题目1数控钻床主轴进给控制系统PLC设计控制要求：卧式数控钻床采用G83指令完成钻深孔加工，动作如图，钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1，钻头进给至光电开关SQ2处后返回原点，然后再进给至光电开关SQ3处返回原点，以此类推，最后返回原点停止，主轴进给动作结束。

题目2 CA6140卧式车床的PLC改造控制要求：CA6140卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成CA6140卧式车床的电气改造。

题目3 C650卧式车床的PLC改造控制要求：C650卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成C650卧式车床的电气改造。题目4 抢答器控制控制要求： 1.系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效； 2.抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L 2、L 3、L 4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效； 3.主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键；

题目5 十字路口交通灯控制控制要求：

题目5自动售货机控制控制要求：课题6 自动售货机在上图中，按M1、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币，按下“ZL”找零按键： 1.按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关，模拟投入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加起来，通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。 2.售货机内的二种饮料有相对应价格，当投入的货币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮，表示可以购买。 3.当可以购买时，按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”，同时与之对应的

基于PLC的铣床电气控制系统设计

摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图目录第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)

机床电气控制与PLC课程题库

《机床电气控制与PLC》课程题库第1部分机床电气控制部分 1、写出按钮、行程开关、熔断器、接触器、低压断路器、时间继电器、热继电器等常用电器的电气符号（包括图形符号和文字符号）。 2、继电器和接触器的区别？ 3、QS、FU、KM、KT、SQ、SB分别是什么电器元件的文字符号？ 4、如何决定笼型异步电动机是否可采用直接起动法？ 5、笼型异步电动机减压起动方法有哪几种？ 6、笼型异步电动机是如何改变转动方向？ 7、什么是能耗制动？什么是反接制动？它们各有什么特点及适用什么样的场合？ 8、什么是互锁（联锁）？什么是自锁，试举例说明各自的作用。 9、长动与点动的区别是什么？ 10、什么是多地点控制？什么是多条件控制？ 11、动合触点串联或并联，在电路中起什么样的控制作用？动断触点串联或并联起什么控制作用？ 12、本章中图2-12行程开关控制的正反转电路，若在现场调试试车时，将电动机的接线相序接错，将会造成什么样的后果？为什么？ 13、下图中的一些电路是否有错误？工作时现象是怎样的？如有错误，应如何改正？

14、设计一个控制电路，要求第一台电动机起动10秒以后，第二台电动机自动起动，运行5秒以后，第一台电动机停止转动，同时第三台电动机起动，在运转15秒以后，电动机全部停止。 15、设计一控制电路，控制一台电动机要求：（1）可正反转；（2）可正向点动，两处起停控制；（3）可反接制动；（4）有短路和过载保护。 16、分析下面电气控制原理图，回答：（1）主电机M1采用什么起动方式；（2）主电机M1采用制动方式；（3）电动机M3为什么可以不用设过载保护；（4）电流表PA为什么要KT常闭触点端接；（5）触点表对分析电路起什么作用；（6）EL、HL、PE、KS是什么电器元件的文字符合；（7）主电机M1主电路中串联电阻R起什么作用。 17、分析下面电气控制原理图，填空： (1)、_____ __是主轴电动机M2转动方向的选择开关。 (2)、_ __ _、_ _ _按钮用于主轴电动机M2的两地停止控制； (3)、___ _、_ ___按钮用于主轴电动机M2的两地起动控制； (4)、____ 用于主轴电动机M2的变速冲动（点动）控制； (5)、___ _用于冷却泵电机M1的起停控制； (6)、___ _用于上刀制动； (7)、___ _用于主轴电动机M3的变速冲动控制；

皮带运输机PLC电气控制系统设计

皮带运输机电气控制系统设计

任务书姓名：专业：设计课题：皮带运输机电气控制系统设计设计条件及要求：设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序为：（2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为：（3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。（4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。（5）M1和M2电机功率都是5.5KW。设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日

前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)

基于PLC的机器人电气控制系统的设计

基于PLC的机器人电气控制系统的设计摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计引言机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实

基于PLC的数控车床电气控制系统设计

摘要数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。关键词：PLC控制，数控车床，梯形图

目录第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11) 第四章 PLC控制程序的设计 (12) 4.1 PLC程序设计方法 (12) 4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12) 4.2 PLC程序的模块化设计 (12) 4.3 输入输出分配 (12) 4.4 梯形图程序设计 (15) 4.4.1 梯形图总体框图 (15)

机床电气控制与PLC试卷及答案定稿版

机床电气控制与P L C 试卷及答案精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】

《机床电气控制与PLC》试卷（A卷）考试时间：90分钟闭卷任课老师：班级：学号：姓名：成绩：一、填空题（每空1分、共26分） 1、电气控制技术的拖动方式可以分为：、。 2、通常低压是指交流。 3、低压控制电器常用的具体灭弧方法有、、。 4、热继电器主要参数有、、、及。 5、笼型异步电动机的电气制动方法有：、。 6、可编程控制器主要由、、、组成。 7、P LC的输入电路大都相同，通常有三种类型。分别为、、。 8、PLC工作时，全过程扫描一次所需的时间称为。 9、PLC工作过程分为、、、、。

二、选择题（每题2分、共20分） 1、速度继电器的动作转速一般不低于（）。 A、0r/m B、120r/m C、1000r/m D、3600r/m 2、( )的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大的继电器。 A、中间继电器 B、交流继电器 C、热继电器 D、时间继电器 3、绕线转子异步电动机一般采用（）。 A、电阻分级起动 B、星形-三角形减压起动 C、串电阻减压起动 D、自耦变压器减压起动。 4、PLC的输出有三种形式：继电器输出，晶体管输出，晶闸管输出。请问只能带直流负载是哪种输出形式。（） A、继电器输出 B、晶体管输出 C、晶闸管输出 D、其它 5、在电气控制回路中，启动按键在多地控制中是（）联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 6、在电气控制回路中，停止按键在多地控制中是（）联结。 A、串联 B、并联 C、既可串联又可并联 D、其它 7、熔断器具有（）保护。

《机床电气控制与PLC技术》实验报告

一、实验特点本实验指导分为验证性基础实验和综合性实验，涉及到程序设计与调试实验。基础实验包括PLC面板结构认识、编程器的使用练习、常用指令的使用练习。综合性实验包括十字路口交通信号灯自动控制设计、多级传送控制系统设计和PLC自动控制的程序设计与调试。鉴于实验设备不能到位，因此，主要开设验证性基础实验，通过实验进一步加深对PLC各种指令功能的理解。程序设计与调试实验包括编写程序、PLC的电源及I/O接线、上机调试程序等技能和技巧的训练，为今后从事PLC控制系统的设计打下良好的基础。二、实验设备 OMRON C28P和CQM1H可编程控制器、PRO15编程器、输入开关实验板。三、实验内容 1．PLC认识实验 2．常用指令练习 3．三相异步电动机的PLC控制 4．交通信号灯的PLC控制设计四、实验注意事项 1．事先预习相关实验内容，编制好实验程序。 2．在实验教师指导下按规程进行相关操作。 3．注意观察实验过程和结果，并写出实验报告。实验一、PLC认识实验一、实验目的熟悉PLC主机的结构，熟悉编程器的功能及使用方法。二、预习要求 (1)复习课本第2章中OMRON PLC的面板结构。 (2)仔细阅读课文中编程器的组成和主要操作；预习实验内容及要求。三、实验内容和步骤 (1)熟悉主机和编程器的结构了解主机面板各组成部分的功能及各端子、端口与外部电路的连接方法。了解编程

器与主机的连接方法及面板各组成部分的功能。 (2)PLC上电 ①在断电情况下，把编程器的方式开关拨在PROGRAM位，然后将编程器连接电缆插头插入主机左侧的外设端口中。 ②接通主机交流220V电源，此时屏幕显示口令PROGRAM PASSWORD! ③清除屏幕显示的口令。 (3)清除内存储器(只在编程状态下) 清除内存储器，包括全部清除和局部清除两种情况的操作。 (4)输入程序(只在编程方式下) ①建立程序的首地址。可以从首地址0000开始，也可按有关方法确定任意首地址。 ②输入下面的练习程序。注意：每输入一条语句都要按一次WRITE键。 1 LD 00000 5 LD 01000 2 OR 01000 6 TIM 000 3 ANDNOT TIM000 #0050 4 OUT 01000 7 END(01) (5)程序读出(三种方式下均可) 用↑或↓键逐条读出输入的指令，发现错误的语句，可在编程方式下于原处重新输入语句。 (6)插入和删除指令(仅在编程方式下) ①按课文介绍的方法，在练习程序第六步处插入AND NOT TIM000。 ②删除上面插入的ANDNOTTIM000指令。用课文介绍的方法删除，注意下一个语句的地址。用NOP指令删除，注意下一个语句的地址。比较两个方法的区别。 (7)指令检索(三种方式下均可) 检索练习程序中的第六条指令。 (8)检索某个接点(三种方式下均可) 检索练习程序中触点01000的个数。 (9)程序检查(仅在编程方式下) ①按课文介绍的方法进行程序检查，注意观察屏幕显示。 ②将练习程序的END语句删除，再进行程序检查，注意观察屏幕显示。

PLC某车床电气控制系统设计

电气控制与PLC 课程设计题目: 某车床电气控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号： 20104682 指导教师：

目录 1 系统概述 (1) 1.1 系统描述 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 方案论证 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 方案选择 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1系统的原理方框图 (3) 3.2 主电路 (3) 3.3 I/O分配 (5) 3.4 I/O接线图 (6) 3.5元器件选型 (7) 4 软件设计 (9) 4.1主流程 (9) 4.2梯形图 (11) 5 调试结果 (13) 设计心得 (14) 参考文献 (15)

1 系统概述 1.1 系统描述在国民经济中占重要地位的制造业领域健康快速的发展，制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。此次更新改造设计是对某卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型， PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。 1.2 设计要求某车床主轴电机采用三相异步电动机：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷却泵电动机0.125KW 380V 50HZ，主轴电机采用电气正反转，冷却泵单向运转。主轴电机有SA1（3个位置正、停、反和3对触头）控制，冷却泵电机有SA2（2个位置1对触头）控制。具体要求如下： 1、采用PLC进行车床的控制。 2、应有电源有信号指示。 3、应有局部照明必要的保护环节。

《机床电气与PLC控制》试题及答案

电气控制及PLC 期末试卷（A卷）（闭卷考试）一、填空题（每空格1分，共20分） 1、电气控制系统中常用的保护环节有：短路保护、过载保护、过电流保护、零电压和欠电压等。 2、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变磁二、判断题（每小题2分，共10分．正确的打＂√＂，错误的打＂×＂） 1.电气原理图中控制电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。（×） 2.电气安装接线图与原理图不同，接线图中同一电器的不同部分须画在一起。（√）3.电动机的速度控制为调速，而由于外加负载变动引起的速度变化则不是。（√） 4.直流电机的弱磁调速属于恒转矩调速。（×） 5.PLC是以CPU为核心的电子控制系统，实质上是一种工业控制用的专用计算机。（√）三、简答题（共5小题，共45分） 1. 简述PLC的硬件组成及工作原理。（10分）：1.一般由基本单元、扩展单元组成。PLC的基本单元主要包括：CPU、存储器、输入/输出模块、电源模块、I/O扩展接口、外设I/O接以及编程器等部分组成。（5分）的工作原理：（1）PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式。（2分）（2）PLC的工作过程分为：输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（3分） S的调速方法（8分）：1.转子串电阻调速（2分）调压调速（2分）串级调速（2分）电磁转差离合器调速（2分）

3.分别列举机床电气控制系统中自锁控制与互锁控制的电路。（10分）解答：自锁控制（5分）互锁控制（5分） 4.根据语句表画出对应的梯形图。（7分） 0 LD X0 5 LDI X4 1 AND X1 6 AND X5 2 LD X2 7 ORB 3 AND X3 8 OUT Y6 4 ORB 解答： 5. 运用FX2N 系列PLC 的堆栈指令将题所示梯形图转换为语句指令程序，并加以必要的注释。（10分）解答：题图梯形图的语句指令程序为： 0 LD X2 6 OUT Y3 1 MPS //X4进栈 7 MRD //读出X4 2 AND X5 8 OUT Y4 3 OUT Y2 9 MPP //出栈 4 MRD //读出X4 10 AND X7 5 AND X6 11 OUT Y5 四、设计题（共25分）设计三相异步电动机正、反转控制线路。要求如下：（1）电路具有正、反转互锁功能；（2）从正转→反转，或从反转→正转时，可直接转换；（3）具有短路、长期过载保护。设计要求：（1）设计并绘出采用继电—接触器控制的电动机主电路和控制电路；（2）设计并绘出采用FX2N 系列PLC 控制的安装接线图；（3）绘出PLC 梯形图；（4）编写PLC 指令程序。解答：（1）采用继电—接触器控制的电动机主电路和控制电路如图1；本题得分 X2X0 X1 Y6 X3 X4X5

基于PLC 的机床电气控制系统设计

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