第3章 电气控制系统硬件设计
3.1 选择PLC机型
合理选择PLC的型号，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。选择机型的基本原则是在功能满足要求的前提下，保证可靠，维护使用方便以及最佳功能价格比。
（1） 结构选择
PLC主要有整体式和模块式。
整体式PLC：整体式PLC的每一个点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对小，一般用于系统工艺过程较为固定，环境条件较好，维修量较小的小型控制系统中。
模块式PLC：模块式PLC功能扩展灵活方便。在点数上，输入点数，输出点数的比例，模块的种类方面选择余地大，且维修方便，一般用于较复杂的控制系统。
对于组合机床，选用整体式PLC较好。 （2） I/O点选取原则
PLC平均的I/O点价格比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少，但必须留有一定余量。通常I/O点数是根据被控制对象的输入输出信号的实际需要，再加上10%-20%的余量来确定。
由PLC组成的四工位组合机床控制系统有输入信号42个，均为开关量。其中检测元件17个，按钮开关24个，选择开关1个。
电控制系统有输出信号27个，其中电磁阀16个，六台电动机的接触器和5个指示灯。根据I/O点数的选取原则考虑10%-20%的I/O点数余量输入点数可选取46-50个输出点数可选取29-33个。
（3） 确定PLC机型及扩展模块。
根据（1）（2）及实际PLC机型点数，选用FX2N-64MR主机和一个16点的输入扩展模块（FX-16EX）这样共有输入点（32+16）。输出点就是主机的32。足够可以满足42个输入，27个输出的要求，而且留有一定余量。
3.2 设计输入输出信号地址表
输入输出信号地址表是将输入输出列成表，给出相应的地址和名称，以备软件编程和系统调试时使用的一种表。由本设计可知控制电路中的按钮，行程开关，检测元件等触点都属于PLC的输入设备，PLC的输出控制对象主要是控制电路中的执行元件，本设计主要是接触器，电磁阀，指示灯。根据电控系统的输入输出信号表知：
1 输入元件数量 行程开关 12个
按钮24个 选择开关1个 检测元件5个 2 输出元件数量 电磁阀16个 接触器6个 指示灯5个
根据本设计选用的PLC机型，将输入输出元件分配到PLC的输入输出接口。根据本文所给的输入输出元件可列下表2-1
表2-1 输入输出信号地址表
输入信号 名称 1SQ 2SQ 3SQ 4SQ 5SQ 6SQ 7SQ 8SQ 9SQ 10SQ 11SQ 12SQ 1YJ 2YJ 3YJ 4YJ 5YJ 1SB 2SB 3SB 4SB 1SA 功 能 滑台Ⅰ原位 滑台Ⅰ终点 滑台Ⅱ原位 滑台Ⅱ终点 滑台Ⅲ原位 滑台Ⅲ终点 滑台Ⅳ原位 滑台Ⅳ终点 上料器原位 上料器终点 下料器原位 下料器终点 夹紧 进料 放料 润滑压力 润滑液面开关 总停 启动 预停 润滑故障撤除 选择开关 编号 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 名称 1YV 2YV 3YV 4YV 5YV 6YV 7YV 8YV 9YV 10YV 11YV 12YV 13YV 14YV 15YV 16YV 1KM 2KM 3KM 4KM 5KM 6KM 功能 夹紧 松开 滑台Ⅰ进 滑台Ⅰ退 滑台Ⅲ进 滑台Ⅲ退 上料进 上料退 下料进 下料退 滑台Ⅱ进 滑台Ⅱ退 滑台Ⅳ进 滑台Ⅳ退 放料 进料 Ⅰ主轴 Ⅱ主轴 Ⅲ主轴 Ⅳ主轴 冷却电动机 润滑电动机 输出信号 编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 5SB 6SB 7SB 8SB 9SB 10SB 11SB 12SB 13SB 14SB 15SB 16SB 17SB 18SB 19SB 20SB 21SB 22SB 23SB 24SB 滑台Ⅰ进 滑台Ⅰ退 主轴Ⅰ点动 滑台Ⅱ进 滑台Ⅱ退 主轴Ⅱ点动 滑台Ⅲ进 滑台Ⅲ退 主轴Ⅲ点动 滑能Ⅳ进 滑台Ⅳ退 主轴Ⅳ点动 夹紧 松开 上料器进 上料器退 进料 放料 冷却开 冷却停 X26 X27 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X40 X41 X42 X43 X44 X45 X46 X47 X50 X51 1HL 2HL 3HL 4HL 5HL 润滑显示 Ⅰ、Ⅲ工位滑台原位 Ⅱ、Ⅵ工位滑台原位 上料原位 下料原料 Y27 Y30 Y31 Y32 Y33
3.3 设计PLC控制系统电气原理图
I/O接口图它反映的是PLC输入输出模块与现场设备的连接。PLC的输入点大部分是共点式，即所有输入点具有一个公共端COM。
I/O电气接口图如下图2-1
图2-1 I/O电气接口图
3.4 设计PLC控制系统操作面板
控制系统的操作面板是向PLC控制系统发布控制命令的主令元件组合而成的。本设计中，输入元件共42个其中按钮SB 24个、检测元件YJ 5个、行程开关SQ 12个，选择开关1个，基于对机床工作方式的控制要求，面板上应设有选择开关1SA、预停按钮；鉴于手动调整方式下，相应按钮发出控制命令，驱动组合机床相应部件运动，因此面板上应设相应按钮5SB-24SB，鉴于对组合机床的启动，停止及润滑故障的处理控制，应在操作制面板上设有启动按钮2SB、总停按钮1SB、润滑故障切除按钮4SB、其他输入元件均为检测元件，不在操作面板中设置，由上面综述，可得控制系统操作面板如下图2-2所示
图2-2 控制系统的操作面板
图2-2 控制系统操作面板图