作时间可达数万小时。当本系统电动机的台数较多时，其系统的继电器触点较多，易出 现触点接触不良造成的故障等。用软件代替传统继电器的控制中的中间和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，从而使接线大大减少，连接的触点也大为减小，故障率也大大降低。
（2）丰富的I/O接口模块可直接使其与控制现场的器件或设备（如按钮、行程开关、传感器、电磁线圈等）连接。如本系统可将电机的控制信号经按钮直接输入PLC，因其具A/D转换功能。
（3）灵活性好。大部分PLC均采用模块化结构，就是整体式的PLC也有可扩展的模块或扩展单元，即可根据控制的规模选择。模块式的PLC更能灵活的选择，诸如CPU、电源、I/O等。即其可根据需要自行选配。本系统中选用的I/O为80点的基本单元,当控制的电机过多点数不够时，即可通过扩展模块或单元来增大控制能力。
（4）编程简单易学。PLC大多采用梯形图作为主要编程语言。是面向用户的，其表达方式类似于继电器控制系统图，与传统的电气图联系较大，很形象直观。可以说懂电器图即可编写梯形图；而且已有可直接读出梯形的PLC编程器，甚至可免PLC编程。
（5）系统安装简单，维修方便。其使用时，只要将现场的各设备与PLC相应的I/O端相连，即可运行。PLC只有两三个接触器大小，直接按于控制柜即可。且具有运行和故障的指示灯及指示装置，如每个I/O点经指示灯，CPU报告的错误信息经屏幕显示。
综上，以PLC为控制系统的方案，其系统具有较高的简洁性、经济性及可靠性。 2.4改造方案的确定
（1）不改变原控制系统电气操作方法。
（2）不改变原电气系统控制元件(包括行程开关、按钮、交流接触器、中间继电器 ,以上元件的数量、作用均与原电气线路相同) 。
（3）原控制线路中热继电器仍用硬件控制(因过载使用几率较少) 。 （4）指示灯接线仍和原控制线路相同。 （5）原主轴和进给变速箱操作方法和结构不变。 （6）原铣床的工艺加工方法不变。
（7）只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。
第三章 PLC控制系统设计
3.1现代PLC控制系统原理 3.1.1电气控制要求
原机床采用的是常规的接触器-继电器控制台控制电路。机床的主轴主运动和工作台进给运动分别有单独的电动机拖动，并有不同的控制要求。
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（1）机床主轴电动机M1(功率7.5kw），空载是直接起动，为满足顺铣和逆铣工作方式的要求，能够正转和反转。为提高生产率，采用电磁制动器进行停车制动，同时从安全和操作方便考虑，换倒时主轴也处于制动状态，主轴电动机可在两处实行起停等控制操作。
（2）工作台进给电动机M2，直接启动，为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电动机能正反转，为提高生产率，要求空行程时刻快速移动。从设备使用安全考虑，各进给运动之间必须连锁，并有手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。
（3）电动机M3拖动冷却泵，在铣削加工时提供切削液。
（4）主轴与工作台的变速由机械变速系统完成。变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，保证齿轮能正常啮合。
（5）加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机起动以后，工作台电动机方能起动工作。
（6） 编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试，调试是可采用模拟调试开关板和灯泡进行，调试是应有必要的记录。 3.1.2 设计基本原理
即本系统采用PLC的裁决，来代替传统复杂的继电器控制硬接线，而用简单易学的软件实现其控制功能；即随着输入信号的输入，而经程序执行判断，由输出信号直接控制对象。分为：
（1）输入处理，完成控制信号采集；
（2）程序处理，将输入的信号变为直接主控的输出信号；
（3）输出处理，即直接将PLC的输出信号转为，被控对象的触发信号。如图3-1：
电源模块按钮开关限位开关接触器输入模块模块输出模块继电器指示灯编程器
图 3-1：PLC基本原理图
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3.2 系统硬件组成 3.2.1系统硬件接线图
1.系统主电路的设计
图3-2即万能升降台铣床的PLC控制系统的主电路图。与传统主电路相比，在FU1与电机M1之间加了一个接触器KM2提高了电机启动可靠性。在进给电动机三相电源经电源总开关及熔断器短路过载保护。各台电动机的额定全电压运行电路分别经QS、KM1～KM6、FR1～FR3各自独立。如电动机M1，正常运行时：由QS、KM3和热继电器FR1到电机组成的回路供电。热继电器FR1起温度过载保护。
图3-2:主回路
电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因。电动机安装了熔断器保护、热继电器保护，都不能很好地对电动机两相运行起有效保护。首先，根据电机学原理，其如接至两相电源，其定子绕组不可能产生旋转磁场，旋转力矩为零，电动机只震动而不转动电动机在进入两相电源起动时，实际上处于短路状态，其短路电流为三相启动时启动电流的0.866倍，而一般异步电动机启动电流为额定电流的4～7倍，故电动机在进入两相电源起动时，相当于两相短路时的电流为额定电流的3.464～6.062倍，所以上述电流，即比启动电流小，比电动机额定电流大得多。电动机两相启动时，电动机不运转，运行人员会立即发现，而且熔断器也会熔断。对于运转中的电动机，突然断掉一相电源后，在机械惯性作用下，在某些特定条件下尚可滞速旋转。故本系统各支路接进一自动开关，起到过载、欠压、短路等保护。还可选用现在的智能型的断路器，起到短路保护、过流过热保护、漏电保护、缺相保护等。
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而且还可显示电路中各种参数（如电流，电压，功率及功率因数等）。
2. 控制电源的设计
为了在设计中符合“电隔离保护”的技术要求，在万能铣床PLC控制系统中设置了控制变压器TC.TC的一次侧为交流127；二次侧为交流电36V。控制电源电路如图4-2所示。
图 3-3: 控制电源电路
3. PLC输入输出接线端子外接线图
PLC输入端子外电路共接24个输入点，分别连接旋钮、按钮、行程开关等主令元件及检测元件，电源由PLC内部提供。输出端子外电路按执行电器的电源类别分别组成不同的端子组，共用端子COM端加装熔断器做短路保护，必要时可并联放电二极管以利PLC输出继电器触电的灭弧。
PLC输入/输出接线端子外接线电路如图3-4所示。
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图3-4：输入输出端子外接线图
3.2.2系统硬件设备选型
1.PLC控制说明及I/O点定义、分配表
PLC的控制电路，既是可通过一定的输入信号送给PLC经内部程序处理后，由输出的控制信号直接驱动或控制电器执行件，达到预定目的。这也是与传统的控制电路区别最大的地方。即PLC的处理器可实现复杂，繁琐的控制要求。换句话说就是能使控制电路系统简洁化。如本控制系统设计，其PLC的程序可代替复杂的硬接线。
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