基于PLC的C6140车床控制系统设计和实现论文设计.docx
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基于PLC的C6140车床控制系统设计和实现论文设计
摘要
可编程控制器是以电气控制和计算机技术为基础，以微处理器为核心，以工业自动化控制为目标，正在逐步发展的新型控制单元。
它不仅能够取代继电器控制系统，而且能够使控制复杂的生产过程的工厂自动化网络得以实现。
随着可编程逻辑控制（PLC）技术的发展，PLC因其在工业领域的强大、易用、高可靠性、广泛适应性以及在自动控制过程工业中方便的过程扩展性能而变得越来越重要。
它被越来越频繁地使用。
可编程控制器将是工业控制的主要手段和未来最重要的基础设备之一。
本次设计主要是利用plc对ca6140车床的电气部分进行改造，此次设计主要根据i/o点和性价比进行设计。
首先要对设计有一个大概的概念，然后仔细分析车床的各种运动和车床电路图，接着分配i/o并进行编程，最后进行仿真测试。
改造后的车床要比以前使用方便。
关键词：
编程控制器车床电气控制
Abstract
Programmablecontrollerisanewtypeofcontrolunitbasedonelectricalcontrolandcomputertechnology,withmicroprocessorasthecoreandindustrialautomationcontrolasthegoal,whichisgraduallydeveloping.Itcannotonlyreplacetherelaycontrolsystem,butalsorealizethefactoryautomationnetworkthatcontrolsthecomplexproductionprocess.Withthedevelopmentofprogrammablelogiccontrol（PLC）technology,PLChasbecomemoreandmoreimportantbecauseofitsstrong,easy-to-use,highreliability,wideadaptabilityandconvenientprocessexpansionperformanceintheautomaticcontrolprocessindustry.Itisusedmoreandmorefrequently.Programmablecontrollerswillbethemainmeansofindustrialcontrolandoneofthemostimportantbasicequipmentsinthefuture.
Thisdesignmainlyusesplctotransformtheelectricalpartofca6140lathe.Thisdesignismainlybasedoni/opointandcostperformance.Firstofall,weshouldhaveageneralconceptofthedesign,thencarefullyanalyzevariousmovementsofthelatheandthecircuitdiagramofthelathe,thenassigni/oandprogram,andfinallycarryoutsimulationtests.Thereformedlatheismoreconvenienttousethanbefore.
keywords:
programmablecontrollerlatheelectricalcontrolsystem
第1章PLC的介绍
1.1PLC的简介
PLC，也称可编程逻辑控制器，可编程控制器是一个电子控制系统，它通过电路的物理教学过程可以完成控制，主要依靠存储在可编程逻辑控制器存储器中的程序来执行输入和输出的信息转换。
基于电子计算机的可编程逻辑控制器，但不对应于通用计算机。
当在整个计算机中将信息转换成信息或从信息中转换出来时，只要人机界面良好，通常只考虑信息本身。
可编程逻辑控制器设计最初是传统接触器的替代品。
随着劳动力成本不断上升，越来越多的普及自动化设施。
大公司不再使用自动化，各种各样的小型自动化设备已经发展进入一个个普通的小企业甚至家庭作坊。
PLC实际上是单片机开发的标准工业控制部分。
具备很高的稳定性和抗干扰能力。
是自动化设备中经常需要的。
使用这些东西就是通常企业成本高，布线困难，故障率高，系统故障排除速度缓慢。
PLC完美的处理了这些问题。
1.2可编程控制器的基本工作原理
PLC工作管理流程主要可以分为三个部分。
第一部分是输入示例连接。
可编程控制器主要利用控制结构与外部设施进行信息转换。
接口位于输入/输出总线的正上方。
它们的中心目的是发挥宿主和外部设施的作用。
第二部分是执行用户程序的链接。
此时，可编程逻辑控制器中的一个输入端口必须与另一个输出线圈匹配，以扫描和监控用户程序。
执行扫描工作时，必须遵循从左到右的原则。
实现接触控制电路的计算，明确输入输出映像中内存区的功能。
输出更新连接的第三部分，即在输入/输出映像更新完成后，可编程逻辑控制器执行验收电输出触电，并使用DAM方法实现输出电路整体运行效率的重大改进。
可编程逻辑控制器主要可以用于工业企业生产，包括航空航天、汽车生产等。
可编程逻辑控制器具备更大的稳定性，可以连接到不同类型的输入/输出接口，并且每个接口都是相应的。
该界面可以输出相应的信息并输入。
由于通信网络接口本身具有很强的稳定性，因此可用性相对较大，干扰程度也较高。
这个可编程逻辑控制器很大程度上是专业模型的框架。
不同的组件、框架和性能组件可以在任何时候进行协调，并应用于许多行业的自由组件。
在实现PLC控制连接时，控制装置可以转换成继电器装置，不仅降低了劳动强度，而且提高了数据传输效率。
可编程逻辑控制器应用通常要求应用人员具有很强的编程技能，并掌握一定的操作技能。
可编程控制器对自身的运行环境要求不高，维护和维修工作不需要专家来完成，故障率比较低，进一步提高工作效率。
1.3PLC的特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强
继电器接触器控制系统具有良好的抗干扰能力，但由于设备老化、脱焊、触点抖动和触点开路，它使用了大量的机械触点，这使得设备的布线变得复杂。
（2）功能丰富
性能完善，适用性强可扩展性强，可编程逻辑控制器包含大量用于切换处理的继电器软元件，利用这些元件可以容易地实现大规模的切换过程，用一般继电器控制无法实现的定量逻辑控制。
到目前为止，PLC的发展创造了许多产品的各种尺寸，它主要可以用于各种企业规模的工业控制事件。
可编程逻辑控制器被广泛使用。
这主要归因于用于进行处理数据信息的大量命令控制系统和用于存储管理信息的内部设施。
它具有数十条或数百条指令，能够处理所有类型的逻辑问题和各种类型的数据操作。
内部设备，即内存中的数据存储区域，具有种类繁多且、容量巨大的特点。
I/o中继可用于存储点和输出信息，范围从几十万到几千，几十甚至几万。
这意味着它能够执行相同的输入和输出转换器的输入和输出信息的大型控制器像大型控制器。
各种企业内部控制继电器对应于大批的中间继电器。
存储器中的一位可用作中间继电器，它也具备一个计数器和定时器，这是继电器电路无法达到的。
对于小盒子或模块，内部计时器和计数器可以达到数百或数千。
这是因为只要一个字在内存中加上几个标志位，它就可以变成一个定时器和一个计数器，所以有这么多。
此外，如果电源中断或未中断，也可以将这些内部设备设置为保留，成百上千上万的信息词可以被保存，并且在关闭后不会丢失。
可编程逻辑控制器还有许多企业外部网络设施，它能够创建一个用户友好的界面交换信息。
程序，数据可以被发送，程序可以被读取，数据可以被读取。
此外，图片可以用图片和文字来阅读和书写。
数据读出后，能够通过输出和打印。
数据分析能够作为输入，卡片能够直接读取等等。
可编程逻辑控制器还具有通讯接口，你能够衔接网络与计算机交流信息。
它还可以单独联网，构成更大的和更广泛的控制系统，这是任何一台机器都无法拥有的。
可编程逻辑控制器它具备非常丰厚的功能，如其他电气控制中不具备的可编程逻辑控制器，而不是由传统的继电器的控制电路。
（3）便于维修
可编程逻辑控制器能够连接到内部控制管理系统，以确定使用哪种可编程逻辑控制器、哪种类型、使用哪种模块以及需要多少模块。
确认后，去市场订购和购买。
可编程控制器硬件易于安装和组装。
具备简单的外部布线连接器，并且一旦连接完成，当模块被改换时，连接器能够安装在新模块上，并且不需要布线。
不要连接任何内部线路，只需对DIP开关或软件进行须要的设置，然后编译用户程序使其工作。
并且通过改变程序，可以使用相同的设备改变生产过程。
（4）易于操作
可编程控制器控制系统十分方便。
各种控制系统所需的大多数模块可从可编程逻辑控制器制造商处获得，并可在市场上购买。
因而，硬件配置和构造系统是十分的实用。
说到软件，程序是可编辑的，说到硬件，配置是可变的，容易改变。
（5）经济合算
高科技的使用将不可避免地带来巨大的社会和经济效益。
这是科学技术作为第一生产力和高科技生命力的体现。
这同样能够适用于可编程逻辑设计控制器。
尽管采用了可编程逻辑控制器的第一笔大投资，但从全面和长远的角度来看，应用系统可编程逻辑设计控制器是经济的。
这是由于，尽管投资大，但是它是一个十分小的体积，占地面积小，只需要较少的设备投资援助，采用节能，运行成本低，质量可靠，停机时间更短的，易于维护，维护成本较低；也可以重复使用，可以带来额外的价值等。
从中你可以得到更高的回报。
因此，在大多数这种情况下，益处是显而易见的。
（6）易于维护
即便可编程逻辑控制器失灵，维护也非常方便。
这是因为可编程逻辑控制器配备了许多错误显示信号。
例如，如果可编程逻辑控制器支持存储器的电压不足，则相应的低电压信号指示。
此外，可编程逻辑控制器自身也可能够记载错误状态。
因此，容易诊断在所述可编程逻辑控制器的误差。
而且，故障排除后的故障排除也很容易。
它能够按模块进行分类，模块的备件在市场上就能够买到，并且很容易更换。
软件调试不会失败，只需定制了使用体验，使其完善便可。
第2章控制方案的选择
2.1为什么要进行PLC改造
传统继电器进行控制管理系统中使用需要大批中间继电器。
由于接触不良，定时器容易出毛病。
可编程逻辑进行控制器用能够用软件取代大批的中间继电器和时间继电器，故而，只余下少量的硬件用于输入和输出以及综合布线。
也可以减少！
凭借PLC本身的优势，它们正渐渐取缔了原有的继电器控制系统
目前，我国的机床生产还采用继电器接触器控制，这种控制方式在生产线的操作过程中给它带来了很高的复杂性，而机床操作的效率可以大大降低，如果在过程中使用可编程控制器技术来控制它，它可以非常有效地提高机械零件的精度，而且在过程中可以很好地保证生产的质量和水平，为制造企业创造更多的空间。
这些机床是用继电器控制的，有很多复杂的线路。
经过多年的使用，错误很多，维修不便，影响生产。
有许多车床年限过高，损坏后，由于原厂家不再提供旧的产品板或其他配件，缺少备件，使机床不能及时修复。
还有一些旧车床加工精度不能满足当前的生产工艺要求。
改造这些旧车床是必要的，这不仅是对于资源的再利用，是可持续发展的需要，也是对新生产技术和提高经济效益的需要。
以前，车床继电器通常是由液压和气动系统驱动，使机床保持横向运动的状态。
工作人员需要将刀架进行适当的控制，将其控制在适当的位置，然后采取适当的行动来固定它，如果在切割铝带的过程中发生非常显著的变化，就必须重新定位。
因此，这种定位方法在实际操作中比较复杂，如果使用可编程控制器技术定位，定位精度不是很好，机床改造的整个过程就会显得非常实用，使用可编程控制器系统可以使机床本身控制更加稳定可靠，同时在这个过程中，加工的精度能够大大的提高，人力资源也能够从繁重的工作中解放出来，工作效率也大大的提高了。
2.2可编程控制器优势
强大的功能一台可编程逻辑控制器中有数百个编程元件，用户能够使用这些组来实现复杂的控制功能。
同时，它能够连接到互联网进行远程控制和集中管理能力。
与继电器相比，其功用十分类似。
节约材料安装方便:
在安装过程中，继电器线路要比可编程控制器要多许多，因而能够节省大批的布线和配件。
此外，可以缩短安装时间并节省人员和材料。
成本当然降低了。
体积小在具备可编程控制的复杂控制管理系统中，大大减少继电器的使用。
与此同时，可编程控制器体积小，便于安装。
编程方法简单用梯形图编程语言简洁直观，操作简单，易学易用，电路与继电器的表达符号类似。
强大的安全性和可靠性如果我们能够选择中国现代生活中的产品，大多数人会优先考虑他们的安全性。
到底，它与其自身关联。
可编程控制器具备高度的电路集成和和诊断功能，极大地改善了系统。
产品的可靠性使用户更容易工作。
配置灵敏，适用性强就像积木块一样，用户只需要简单的组合编程，就可以通过灵活地改变控制系统来实现所需要的功能，测试范围也是十分广泛的。
PLC控制系统由程序指令电路控制，速度十分快。
2.3PLC的组成
（1）中央处理器
具有不同功能和命令系统的可编程逻辑控制器有很多种，但结构和工作原理相似。
中央处理器是可编程逻辑控制器的核心。
它用于企业运行用户通过程序、监控系统输入/输出接口的状态、进行分析逻辑评估和处理信息数据，即读取输入变量、执行用户指令指定的各种技术操作方法以及将结果发送到输出。
响应来自外部设备的请求（如计算机、打印机等）。
并进行各种内部评估。
可编程控制器在中央处理器的控制下协调发展有序地工作，实现对现场进行各种技术设备的控制。
微处理器和控制器组成了中央处理器。
它能够实现逻辑和数字运算，并协调管理控制信息系统中不同部分的工作。
PLC存储器有两类:
一类是系统管理程序，它的主要内容是系统管理、监控程序和编译用户程序。
系统程序是由厂家已经设置好了的，个人不能再改变。
另一类是用户管理程序，数据进行存储系统主要存储用户编译的应用程序设计以及企业各种暂时存储数据和中间结果。
（2）输入/输出单元
可编程逻辑控制器有各种类型的输入输出接口以供选择。
PLC输入/输出接口能够接收的输入和输出信号的数量，也是可编程逻辑控制器输入/输出点的数量。
选择输入输出点是用于可编程逻辑控制器最重要的基础。
如果系统的输入输出点不足，可以使用可编程逻辑控制器的输入输出扩展接口对系统进行扩展。
输入接口能够用于接收和搜集外部输入信号，并把这些信号转换为中央处理器能够接受的内部管理数据信息。
输出接口电路能够链接PLC和外部负载。
它能够将外部的输出信号转变成控制信号，驱使外部电路控制电气设施的开关。
（3）编程装置
由于可编程逻辑控制器制造商制造专用编程器，他们只能对指定制造商的几个可编程逻辑控制器进行编程。
可编程的范围较少，价格较高。
因此，使用基于电脑的编程设施是最合适的。
用户只需要向制造商购买已设置好的可编程控制器的编程软件和硬件设施。
这样，只需要花费较少的资金便可得到一个功用强大的PLC程序开发管理系统。
编程器尺寸小，便于携带，但仅能用于在线编辑。
（4）通信接口
可编程控制器配有各种通信接口。
通信接口常常配有通信处理器。
通过与监视器、打印机、其他可编程逻辑控制器、计算机和其他设施能够进行通信。
链接可编程控制器和打印机，能够打印过程管理信息和系统各项参数。
连接监视器能够显示控制过程的画面。
连接可编程逻辑控制器，能够与多个设施构成一个系统，连接网络能够实现更大的控制。
连接计算机，能够形成一个多级分布式控制管理系统，结合控制和管理。
（5）电源模块
电源相对于系统的开关。
假如没有良好的电源，是不能够正常工作的。
故而，PLC厂家十分重视制造电源。
可编程逻辑控制器的电源模组能够处理外部输入电源，并转换为内部电路所需要的直流电路。
许多用于可编程逻辑控制器的电源使用直流稳压电源，该电源不仅能够供给各种内部使用的独立电压，还能够供给外部输入（例如传感器）。
2.4可编程控制器的功能及应用
可编程控制器普遍应用于国内外各种行业，如钢铁、石化、机械工程、汽车装配、电力、纺织和电子信息行业等。
典型的可编程逻辑控制器功能当前有以下几点。
顺序控制:
顺序控制是可编程逻辑控制器最根本、最普遍的领域。
所谓的顺序控制包含遵循工艺流程的顺序，并自动允许生产过程的各种致动器，然后在控制信号的作用下遵循该顺序，因为它也是被编程的。
这是最广泛的可编程控制系统控制技术领域，取缔了传统的继电器的顺序控制，它主要是适用于适当操作根据根据现场指令和传感器信号控制限位开关等机械运动，实现了生产线的自动化控制。
典型的应用是能够自动通过升降机的控制、管道中电磁以及测井的自动进行打开和关闭、带式输送机的顺序开始启动。
程序控制:
工业生产中，有许多的变量，如温度、压力、流量、液体、速度、电流和电压。
它们被称为模拟变量。
该可编程控制器具备一个模数和一个数字模拟器模块，以便可编程控制器可用于模拟控制。
2.5PLC控制与继电器控制的不同之处
（1）电路组成
传统的继电器电路由开关，包括时间继电器、硬件计数传统的继电器电路。
这一次你实际上可以看到它们必须是相连的。
可编程逻辑控制器中的继电器都由企业内部数据存储器触发器组成。
在可编程逻辑控制器中，组件在编程所用的“软组件”。
故而，可以机械理解，常规控制继电器电路由硬继电器系统组成，而可编程逻辑控制器梯形图中的继电器由内部软继电器模块组成。
可编程逻辑控制器也有数据寄存器来存储数据和执行算术功能。
（2）控制方法
继电器的控制方法连接在硬件完成串联联接或并联和延迟动作延时继电器控制逻辑的机械继电器触点。
继电器控制依由触点的机械控制来实现控制。
可编程逻辑控制器由程序指令控制，用于以高速、微秒级、强同步和无模糊的方式控制半导体最终控制。
（3）定时控制
继电器的控制系统通过定时继电器的延时动作完成延时控制，但定时继电器的定时精度不高。
可编程逻辑控制器被用作定时器集成半导体电路中，通过石英振荡器，精度高产生的时钟脉冲，能够及时方便地提供，不受环境影响。
（4）可维护性
可维护性是指电路的可变性。
传统的继电器控制电路系统通常根据它们的设计是固定的。
其电路的类型产生对应的功能是十分繁琐的，特别是修改或继电器电路延长布线部分。
电路非常复杂，改变可编程逻辑控制器的接触图非常实用。
它只能在软件中纠正。
它还能够通过执行功能进行模拟和在线监控等。
十分实用。
2.6PLC（可编程控制器）与MC（微机）控制的区别
简而言之，微型计算机是通用的，而plc是专用的通用机器。
选模块可用于各种工业控制系统。
用户只需改变程序，以满足工业控制的具体控制要求。
当微型计算机用作设备的控制器时，必须考虑对策问题和硬件软件工程设计，以满足设备管理控制的具体工作要求。
因此，微计算机就变成了具有特殊功能一般和特殊的机器控制器。
基于上述理解，可以得出结论，微型控制器和可编程逻辑控制器有以下区别:
（1）可编程控制器的干扰抑制性能很高
（2）可编程控制器比微控制器容易编程
（3）可编程控制器设计和调试周期短
（4）可编程逻辑控制器进行输入/输出响应速度较慢，而微控制器响应速度较快（美国）。
（5）PLC使用方便，员工短期培训便可上岗，MC对员工的技术要求较高。
（6）PLC易于维修而MC不易于维修，随着可编程控制器的技术发展，它们的功能也越来越强大，现在微控制器正在逐步完善，两者将相互渗透，使得可编程控制器和微控制器之间的差距缩小，但从长远来看，两者将继续共存。
在控制系统中，可编程控制器侧重于功能控制，主控制器侧重于信息处理。
第3章可编程控制器控制系统设计的基本步骤
3.1系统设计的主要内容
（1）设计控制系统是这个设计的技术发展条件。
技术条件通常以设计任务书的形式制定，这是整个设计的基础。
（2）电气系统传动装置、电机和电磁阀执行管理机构的选择；
（3）选择PLC的型号；
（4）制作可编程控制器的输入/输出分布表
（5）根据系统设计的规范要求制作，然后使用适当的编程语言（常用的形式图形）编程。
（6）重视人机系统界面设计，改善人机友好关系；
（7）控制台、控制柜和非标准电气部件的设计；
（8）编制说明书。
上述内容可以根据特定任务进行改编。
3.2系统设计的基本步骤设计和调试
PLC应用系统的调试步骤的基本设计:
（1）分析受控对象的工艺技术条件和控制系统要求深入学习分析受控对象的工艺发展条件和控制能力要求，受控对象是受控机器、电气工程设施、生产线或生产过程。
主要涉及的基本控制方法的控制要求、必须采取措施、自动组成物、所需的保护和联锁的占空比。
对于更复杂的控制管理系统，控制工作任务也能够分为几个独立的部分，这些部分简化后能够更简单的编程和调试。
（2）确定输入/输出设备根据被控对象的要求确定输入和输出设施。
较为常见的输入设备一般有按钮、选择开关、行程开关、传感器等。
常用的输出设备继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
（3）选择可编程逻辑控制器类型根据自己特定目标用户的输入/输出设备，计算企业所需的输入信号和输出信号点，并通过选择适当的可编程逻辑控制器类型，包括型号、容量、输入/输出功能模块和电源管理模块的选择。
（4）分配输入输出点分配可编程逻辑控制器的输入和输出的位置，从而联接到输出分配表或图的输入/输出的输入电路图。
然后就能够通过进行PLC程序系统设计，同时进行控制面板和控制柜的设计。
（5）梯形图梯形图流程设计，根据电路走向设计并绘制梯形图。
这一步是整个设计中的核心部分，也是有点难度的一步。
（6）在plc中输入程序，将设计并绘制好的梯形图转换成输入助记符然后输入到可编程控制器中。
如果使用的编程的计算机上的辅助PLC编程软件，则可以使用上，下从计算机程序联接电缆连接至可编程逻辑控制器。
（7）运行管理软件测试程序在进入plc后，应首先运行测试。
毕竟在程序设计中有不可避免的遗漏。
因此，现场设施连接到可编程逻辑控制器之前，软件测试必须消除错误的程序，产生对整个调试了良好的基础，并缩短调试周期。
（8）应用管理系统的整体调试在完成了PLC硬件和软件的设计和控制柜以及施工现场组装后，整个系统分析能够进行研究在线调试。
（9）技术文件编写技术文件编写完成后，基本建立了控制电路和控制程序，系统的硬件和软件没有问题。
技术文档一般包括电路图、梯形图、指令和文件。
（10）输入/输出点的分配输入/输出点分配后，被分配给每个输出信号和输入信号，这些信号根据系统配置的通道和联系码进行编号。
在某些情况下，也有两个信号有一个输入点的。
在这种情况下，在连接输入点之前，需要连接电线根据逻辑（例如，如果在串联或并联的两个触点），并连接到输入点。
（11）确定输入/输出通道范围不同型号的可编程逻辑控制器具有不同的输入/输出通道面积。
根据您选择的可编程逻辑控制器型号，您应该参考相关的编程手册，而不是“张观戴笠”。
您必须参考相关的操作说明。
（12）内部辅助继电器内部进行辅助继电器不能从外部输出，也不能通过连接到外部网络设施。
（13）分配计时器/计数器数量可编程逻辑控制器中定时器/计数器的数量可以在相应的操作说明中找到。
可编程控制器和软件系统的步骤的设计，可编程控制器软件管理系统的设计研究方法。
了解了可编程逻辑控制器的程序构造，必须对程序进行专门的编译。
有许多方法可以编译一个可编程逻辑控制器控制程序。
这里我们重点介绍一些典型的编程方法。
图形编程基于可编程逻辑控制器的图形编程。
由于这个原因，许多可编程逻辑控制器制造商已经向他们的可编程逻辑控制器添加了指令来控制步骤的顺序。
3.3计算机辅助设计
程序计算机辅助设计程序编程离线或在线编程，在线和离线模拟通过PLC编程
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