毕设论文---C650卧式车床PLC控制.docx

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毕业设计（论文）

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。

因此，以PLC取代常规的继电器，可提高工作性能，并且达到车床的控制要求。

本次设计介绍了C650卧式车床电气控制系统的工作原理及其运动形式，编写了PLC控制梯形图程序和指令表程序。

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、冷却泵在作等一些列功能，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,机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。

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

关键词:

PLC；卧式车床；继电器

II

Abstract

ThetraditionalC650horizontallatheadoptsrelayselectricalcontrolrealization

.Wiringandcomplex,bigvolumeandpowerconsumption.Oncecompositionthesystems,itisverydifficulttochangeoraddfunction.Itsperformancecannotreachtherequirementofmodernproduction.Therefore,replacerelayofconventionalPLC,itiscanimprovetheworkingperformanceandachievethelathecontrolrequirements.

ThisdesignrecommendsC650horizontallathesareintroducedtheworkingprincipleofelectriccontrolsystemandtheformsofexercise.WriteaPLCcontrolproceduresandinstructionsladder-diagramformprogram.UsingPLCcontrolsystem,realizedthelathe,areturninginversion,reverseconnectbraking,cutterinfastmoving,coolingpumpandsomefunction.ByPLCcontrol,thecontrolsystemoflargeandconvenientmaintenance,simple,easytocheckandsavealotofrelays,variouspropertiesofmachineelementshavegreatlyimproved,workefficiencywasobviouslyimproved.

Afterrepeatedtesting,thetechnologycanbeappliedtootherareasofautomationcontrolsystem,thesystemoperationcondition,turningahigherprecision.

Keyword：

PLC；Horizontallathe；Relay

目录

IV

1 引言 1

1.1C650型卧式车床简介 1

1.2PLC在电气控制系统中的应用 2

1.3C650型卧式车床发展趋势 3

2系统总设计 6

2.1PLC控制系统的设计基本内容 6

2.2PLC控制系统设计原则与步骤 6

2.2.1PLC控制系统设计的基本原则 6

2.2.2PLC控制系统设计与调试步骤 7

3系统硬件设计 9

3.1主要电气元件的选择 9

3.1.1电动机的选择 9

3.1.2交流接触器和中间继电器的选择 10

3.1.3保护电器的选择 11

3.1.4控制电器的选择 11

3.2C650卧式车床的主要结构和运动形式 12

3.3C650卧式车床控制原理电路图概述及原理分析 13

3.4PLC的选型 15

3.5I/O地址的分配 16

3.6I/O接线图 16

4系统软件设计 17

4.1PLC的系统结构和基本工作原理 17

4.1.1PLC的系统结构 17

4.1.2PLC的基本工作原理 17

4.1.3PLC编程语言 18

4.2PLC的基本功能和基本指令 18

4.2.1PLC的基本功能 18

4.2.2PLC基本指令 20

4.3控制系统的梯形图程序设计 21

5系统调试 24

5.1硬件检查 24

5.2系统综合调试 24

结束语 25

致谢 26

参考文献 27

附录Ⅰ主要电气元件表 28

附录II控制电路原理图 29

附录IIIPLC控制系统I/O分配表 30

附录IVPLC控制系统I/O接线图 31

附录VPLC控制程序清单 32

1 引言

1.1C650型卧式车床简介

C650普通车床属于中型车床，用于切削工件外圆、内孔和端面等。

该车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。

主轴由三相异步电动机拖动，主轴通过卡盘带动工件的旋转运动；进给运动，溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动；辅助运动，包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等。

工作过程如下：

1.正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。

主电动机M1（功率为20kW），采用直接起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。

由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，C650-2车床的正反向停车采用速度继电器控制的电源反接制动。

2.电动机M2拖动冷却泵。

车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。

冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。

3.快速移动电动机M3。

为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3

带动刀架和溜板箱快速移动。

电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。

4.采用电流表检测电动机负载情况。

5.车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。

车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。

传统的机床控制系统是硬连线方式的继电一接触器控制系统，但该系统连线复杂，体积大，可靠性差，自动化水平低，难以满足现代化生产的需求。

现代工业生产中，中小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高，零件的复杂性和精度要求迅速提高，传统的普通磨床已经越来越难以适应现代化生产的要求，

35

制造业的竞争已从早期降低劳动力成本、产品成本，提高企业整体效率和质量的竞争，发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竞争，将面临知识—技术—产品的更新周期越来越短，产品批量越来越小，而对质量、性能的要求更高，同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强，因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竞争和生存、发展的主要手段。

计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密，作为自动化柔性生产重要基础的“软”控制系统机床，在生产中所占比例将越来越高。

20世纪70年代以前，电气自动控制的任务基本上是由继电器控制系统来完成。

继电器控制系统的优点是结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，所以当时应用的十分广泛，至今仍在许多简单的机械设备中应用。

但是，该类控制系统的缺点也十分明显，它采用固定的硬件接线方式来完成各种逻辑控制，灵活性差；另外机械性触点的工作频率低，易损坏，因此可靠性较差。

当前，随着科学技术的不断发展及生产工艺上不断提出新的要求，电气控制技术得到飞速的发展。

在控制方法上，主要是从手动到自动控制；在控制功能上，是从简单的控制设备到复杂的控制系统；在操作方式上，由笨重到轻巧；在控制原理上，从有触点的继电接触式控制系统到以计算机为核心的“软”控制系统。

PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。

PLC以软件手段实现了各种控制功能，与继电器控制系统相比，灵活性大大提高；与普通的计算机相比，又具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、组合灵活、扩展方便、体积小等突出优点，因而在机床电气控制系统中得到广泛的应用。

1.2PLC在电气控制系统中的应用

PLC是先进的工业化国家通用的标准工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现在已经成为现代工业控制三大技术支柱

（PLC,CAD/CAM,ROBOT）之一，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继

电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。

用PLC控制改造其继电器控制电路,可靠性高、逻辑功能强、体积小，降低了设备故障率,提高了设备使用效率,运行效果良好。

随着我国电力体制改革的深化，电力市场竞争将更加激烈，降低资源损耗和提高管理效益成为各发电企业的迫切需求。

为此，对火电厂辅助车间自动控制水平提出了更高的要求。

经过科技人员的不断引进、开发、研究, 我国大型火电站的辅助系统（输煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循环水泵房等）已由继电器控制过渡到完全由PLC监控。

PLC是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。

然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。

要提高PLC控制系统可靠性，一方面生产厂家要提高PLC的抗干扰能力；另一方面，要在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合，减少及消除干扰对PLC的影响。

在新的时代，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。

1.3C650型卧式车床发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。