C650卧式车床的PLC控制系统设计文档格式.docx

C650卧式车床的PLC控制系统设计文档格式.docx

《C650卧式车床的PLC控制系统设计文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C650卧式车床的PLC控制系统设计文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

专业班级

课程设计（论文）题目

课程设计（论文）任务

课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数

实现功能

C650卧式车床有两种主要运动：

一种是安装在床身主轴箱中的主轴作旋转运动，另一种是刀架的快速直线移动；

在加工过程中，还需要提供切削液。

从车床的加工工艺出发，对电气控制有以下要求：

1）主轴电动机M1完成主轴旋转运动，采用直接起动方式，可正、反两个方向旋转。

2）电动机M2拖动冷却泵，为加工时提供切削液，采用直接起动、单向运行。

3）快速移动电动机M3拖动刀架快速移动，根据需要可随时进行手动控制起停，采用单向点动的工作方式。

4）根据系统设计，编写上位机组态软件，监控系统运行状态。

设计任务及要求

1、根据系统控制要求，确定总体控制方案（包括设计系统组成框图，分析各部分的作用）

2、确定输入输出信号和类型，选择PLC型号和扩展模块。

3、设计3台电机的主电路；

建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的外部接线；

4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序；

5、上机调试、完善程序；

6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；

设计说明书应在4000字以上。

技术参数

1）主轴电动机：

P=4.0kw，n=1440转/分，U=380V，I=8.4A；

2）冷却泵电动机：

P=3.0kw，n=1430转/分，U=380V，I=6.5A；

3）刀架移动电动机：

P=1.5kw，n=1410转/分，U=380V，I=3.49A；

进度计划

1、布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2天）

2、设计电机主电路，建立I/O分配，完成外部接线设计（2天）

3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2天）

4、上机调试、修改程序（1天）

5、撰写、打印设计说明书（2天）

6、答辩（1天）

指导教师评语及成绩

平时：

论文质量：

答辩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

注：

成绩：

平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算

摘要

传统的C650卧式车床采用继电器实现电气控制，接线多且复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成，想改变或增加功能很困难，其工作性能已不能达到现代生产的要求。

本设计以西门子S7-200系列PLC取代常规的继电器，根据C650普通卧式车床原控制要求，利用PLC控制系统，实现了车床启动、正转反转、反接制动、刀架快速移动、冷却泵工作等一些列功能，确定了PLC的I/O地址分配，PLC控制系统的I/O外部接线图，设计了梯形图并进行现场模拟调试，绘制组态监控画面对车床的运行状态进行监控。

C650卧式车床改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查，节省大量的继电器元件，车床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。

系统运行情况良好，车削精度更高该项技术可推广应用于自动化其他领域的控制系统中。

关键词:

PLC；

卧式车床；

继电器；

组态监控

第1章绪论

随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展的社会的现代化生产要求，小型PLC在普通车床的控制电路中发挥了及其重要的作用。

本设计以C650卧式车床的控制系统为例，采用西门子S7-200系列PLC作为控制器，代替了C650卧式车床传统控制系统。

其控制系统大大的简单化，并且维修方便，易于检查，节省了大量空间，车床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。

西门子S7-200系列PLC在自动化工业现场已逐步趋于淘汰，国许多客户的西门子S7-200系列PI_C将处于闲置状态。

因此用现有的西门子S7-200系列PLC改造传统的继电器控制系统既经济又实惠，同时可以消化一部分西门子S7-200系列PLC，节约资源。

第2章系统设计方案

系统功能

从车床的加工工艺出发，本设计根据要求，对电气控制有以下要求：

该系统应用广泛，可应用于所有机械加工场合。

系统组成总体结构

在本次控制系统设计中用PLC代替了继电器控制系统逻辑控制线路部分。

系统总体组成如图2.1所示：

车床的控制系统的输入信号由停止按钮SB1、主轴电动机M1正转按钮SB2、主轴电动机M1的反转按钮SB3、主轴电动机M1的点动按钮SB4、冷却泵电动机M2停止按钮SB5、冷却泵电动机M2起动按钮SB6以及快移电机M3起、停位置开关SQ、速度继电器正转常开触头KS1、速度继电器反转常开触头KS2提供。

系统的输出信号分别控制接触器线圈KM1-KM5，进而控制电机的运行，达到控制目的。

图2.1系统组成总体框图

按钮SB1～SB6作为控制按钮，由操作者对系统进行控制；

限位开关SQ用于对快移电机进行控制，具有保护作用。

速度继电器常开触头KS1、KS2用于反接制动时，当检测到电机转速到达设定速度值时切断反向电源实现停车制动。

第3章硬件设计

PLC系统设计

主电路设计

系统主要分为主电路，冷却电路，快速移动电路等三部分。

如图3.1所示

图3.1C650卧式车床的主电路图

主电路实现对主轴电机的正反转、停止及点动控制。

冷却电路实现对冷却泵电机的起、停控制。

快速移动电路实现对快速移动电机的点动控制。

系统输入/输出信号选择

本设计主要通过按钮控制车床的运行状态，通过分析系统，本系统的开关量输入信号有9个，分别是：

主轴电机M1停止按钮SB1、主轴电机M1正转启动按钮SB2、主轴电机M1反转启动按钮SB3、主轴电机M1点动按钮SB4、

冷却泵电机M2停止按钮SB5、冷却泵电机M2启动按钮SB6、

快速移动电机M3点动按钮SQ、速度继电器正转常开触头KS1、速度继电器反转常开触头KS2。

输出信号有5个，分别是：

主电动机M1正转接触器KM1；

主电动机M1反转接触器KM2；

短接制动电阻接触器KM3；

冷却泵电动机M2起、停接触器KM4；

快速电动机M3起、停接触器KM5。

PLC选择

本设计选用S7-200系列PLC,S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种车床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

如：

中央空调，电梯控制，运动系统。

由于本设计的输入和输出全为数字量，S7-200系列各型号CPU输入输出点如下：

CPU221具有6个输入点和4个输出点；

CPU222具有8个输入点和6个输出点；

CPU224具有14个输入点和10个输出点；

CPU224XP具有14个输入点和10个输出点；

CPU226具有24个输入点和16个输出点。

分析知：

系统有9个输入，5个输出，因此选用CPU224，实物如图3.2所示：

图3.2CPU224实物图

主机CPU224模块编址如表3-1所示：

表3-1CPU224模块编址

主机I/O

I0.0

Q0.0

I0.1

Q0.1

I0.2

Q0.2

I0.3

Q0.3

I0.4

Q0.4

I0.5

Q0.5

I0.6

Q0.6

I0.7

Q0.7

I1.0

Q1.0

I1.1

Q1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

I/O分配表及PLC外部接线

本系统的开关量输入信号有9个，输出信号有5个，I/0地址分配表如表3-2所示：

表3-2I/0地址分配表

输入

输出

名称

符号

地址编号

反接制动按钮

SB1

主电动机M1正转接触器

KM1

主轴电动机M1正转按钮

SB2

主电动机M1反转接触器

KM2

主轴电动机M1的反转按钮

SB3

短接制动电阻接触器

KM3

主轴电动机M1的点动按钮

SB4

冷却泵电动机M2起、停接触器

KM4

冷却泵电动机M2停止按钮

SB5

快速电动机M3起、停接触器

KM5

冷却泵电动机M2起动按钮

SB6

快移电机M3起、停位置开关

SQ

速度继电器正转常开触头

KS1

速度继电器反转常开触头

KS2

根据输入/输出信号机地址分配，进行PLC与输入/输出信号的外部连接如图3.2所示：

图3.2C650卧式车床的PLC的I/O接线图

第4章软件设计

组态设计

本设计组态软件采用MCGS编写，画面简洁，实时性强，便于实验室调试。

1.数据库建立

I00-I10分别对应按钮PLC的I1.0-I1.0，Q00-Q04分别对应PLC的Q0.0-Q0.4，数据类型全为开关量型。

如图4.1所示

图4.1数据库建立

2.组态画面绘制

绘制组态画面如图4.2所示

图4.2组态画面

程序设计

按照控制要求，编写相应的PLC控制梯形图：

1）．主电动机的点动调整控制

电路中KM3为M1电动机的正转接触器，KM为M1电动机的长动接触器，KA

为中间继电器。

M1电动机的点动由点动按钮SB6控制。

按下按钮SB6，接触器KM3得电吸合，他的主触点闭合，电动机的定子绕组限流电阻R与电源接通，电动机在较低速下起动。

2）．主电动机的正反转控制电路

主电动机的正转由正向起动按钮SB1控制。

按下按钮SB1时，接触器KM首先得电动作，他的主触点闭合将限流电阻短接，接触器KM的辅助动合触点闭合使中间继电器KA得电，它的触点闭合，使接触器KM3得电吸合。

KM3的主触点将三相电源接通，电动机在额定电压下正转起动。

KM3的动合辅助触点和KA的动合触点的闭合将KM3线圈自锁。

反转起动时用反向起动按钮SB2，按下SB2，同样是接触器KM得电，然后接通接触器KM4和中间继电器KA，于是电动机在满压下反转起动。

KM3的动断辅助触点和KM4的动断辅助触点分别串在对方接触器线圈的回路中，起到电动机正传和反转的电气互锁作用。

3）．主轴电动机的反接制动控制

当速度接近于零时，用速度继电器的触点给出信号切断电动机电源。

速度继电器与被控电动机是同轴相连的，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1闭合；

电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。

当电动机正向旋转时，接触器KM3和KM，继电器KA都处于得电动作状态，速度继电器的正转动合触点KS1也是闭合的，这样就为电动机正传时的反接制动做好了准备。

需