C650车床的PLC改造.docx

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湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书

2010届毕业设计说明书

课题名称：

C650车床的PLC改造设计

专业系 轨道交通系 班 级 动车组113 学生姓名 周 鹏 程 指导老师 黄 俊 完成日期

0

2011毕业设计任务书

一、课题名称：

C650车床控制系统PLC改造二、指导教师：

黄俊

三、设计内容与要求

1、课题概述：

题选自C650车床电气的实际线路，学生在掌握基本电气控制的知识基础上，掌握机床的电气线路识图和故障排除方法，能过对部分电器的控制电路进行分析。

课题涉及基本继电器控制，通过本课题的分析设计，是学生了解基本电器控制的工作原理和优点。

掌握

PLC控制技术，理解PLC可编程控制的程序。

本课题着重培养学生所学基础知识、专业知识，并利用其中的基本理论和技能来分析解决本专业内的相关问题，是学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

完成电气工程技术人员必须具备的基础能力的训练。

同时，为今后的工作奠定基础。

2、设计内容及要求

本课题的设计要求是：

要求学生在熟悉继电器接触电器电路控制的基础上，可采用PLC可编程控制器对C650车床继电器接触电器电路进行改造，改造后机床的性能、稳定性要很大的提高，操作方便简单并有故障显示便于维修，控制装置选择合理，控制系统设置可靠，保护措施完备。

四、设计参考书

1）《工厂电气控制设备》

2）《电气制图及图形符号国家标准汇集》

3《可编程控制器实用手册》

4）《电气控制设备》

5）《可编程控制器原理与应用》

6）《三菱FX2NPLC使用手册》

五、设计说明书要求

1、封面

2、内容摘要（200~400字左右，中英文）

3、目录

4、引言

5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）

6、结束语

30

7、附录（参考文献、图纸、材料清单等）

6、毕业设计进程安排

第1周：

资料准备与借阅，了解课题思路。

第2-3周：

车c650车床继电器——接触器线路熟悉。

第4周：

机床常见故障保护电路分析。

第5-6周：

设计PLCI/O地址分配表及输入输出电路。

第7周：

撰写毕业设计说明书。

第8周：

撰写毕业设计说明书及毕业答辩。

七、毕业设计答辩及论文要求

1、设计答辩要求

答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。

1、毕业设计论文要求

文字要求:

说明书要求打印（除图纸外），不能手写。

文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

图纸要求:

按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：

所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

摘 要

C50卧式车床是以刀具旋转作为加工方式的一种机床。

车刀的旋转是主运动，立刀架、侧刀架运动是进给运动。

由于该机床的工作环境差，由继电器—接触

器组成的电气控制电路的故障率高，为了提高设备的利用率、降低故障率，要求采用三菱FX2N型可编程序控制器（plc）对C650卧式车床的改造。

本课题阐叙了改造方案，同时根据C650卧式车床的控制要求和特点，确定PLC的输入输出分配。

在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行现场调试。

关键词：

C650卧式车床 电气控制 PLC 梯形图

Abstract

C50horizontallatheisamachinetooltotoolrotationasaprocessingmethod.Cutterrotationisthemainmovement,verticalkniferest,sideheadmovementisthefeedmovement.Sincethemachineworkingenvironmentispoor,composedofrelaycontactorelectriccontrolcircuitofthehighfailurerate,inordertoimproveequipmentutilization,reducethefailurerate,theMitsubishiFX2Nprogrammablecontroller（PLC）modificationoftheC650horizontallathe.Thispaperexpoundedthereformscheme,whileaccordingtothecontrolrequirementsandcharacteristicsofC650horizontallathe,determinethePLCinputandoutputdistribution.Onthebasisoftherelaycontrolcircuits,thedesignoftheladderdiagramanddebugging.

Keywords:

C650horizontallatheelectricalcontrolPLCladderdiagram

目 录

第1章 C650车床的介绍 9

1.1C650型卧式车床的组成及运动形式 9

1.2C650型卧式车床对电气控制的要求 10

1.3C650型卧式车床的电气控制电路分析 10

第2章可编程控制器（PLC）的简介 15

2.1可编程控制器的发展历史 15

2.2可编程控制器的特点 15

2.3可编程控制器的应用 16

2.4可编程控制器的发展前景 17

第3章C650车床的PLC控制系统的改造 18

3.1PLC机型的选择 18

3.2电气原理图和I/O分配表 20

3.3梯形图 21

3.4指令表 21

第4章系统调试 24

4.1硬件检查 25

4.2系统综合调试 25

第5章心得体会 26

附录A 27

附录B 28

附录C 29

附录D 30

引 言

面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。

制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。

传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。

因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。

更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。

国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。

此次更新改造设计是对C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。

采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。

此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型，

PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。

第1章 C650车床的介绍

C650卧式车床结构如图1-1所示。

它是机床中应用最为广泛的可以切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。

车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。

目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行变速。

为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。

进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。

有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。

车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削是的冷却。

图1-1 c650型车床

1.1C650型卧式车床的组成及运动形式

C650型卧式车床主要用于车削内外圆、端面、螺纹和定型表面，也可用钻头、铰刀等刀具进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工，它主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。

C650车床的切削运动包括主运动、进给运动及辅助运动。

1.主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；不同的加工工艺要求应选择不同的切削速度，所以主轴要求有变速功能。

卧式车床一般采用机械变速。

车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要求正转进刀反转退刀，所以要求主轴能够实现正反转。

2.进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动，其运动方式有手动和机动两种。

加工螺纹时，要求工件的切削速度与刀架横向进给速度之间有严格的比例关系。

所以，车床的主运动与进给运动由一台电动机拖动，并通过各自的变速箱来改变主轴转速与进给速度。

3.辅助运动是刀架的快速移动及工件的夹紧、松开等，便于提高生产效率。

C650型卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此要配备一台冷却泵及电动机。

由于C650型卧式车床的床身就较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台2.2kW的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。

一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围达40倍以上。

C650型卧式车床的主电动机采用笼型异步电动机，功率为30kW。

由于加工的工件比较大，加工时起转动惯量也比较大，需停车时不宜立即停止转动，为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法

1.2C650型卧式车床对电气控制的要求

C650型卧式车床采用3台三相笼型异步电动机拖动，即主轴电动机M1（简称主电动机）、冷却泵电动机M2和溜板箱快速移动电动机M3.从车削加工工艺出发，对各台电动机的控制要求如下。

1.主电动机M1功率为30kW，允许在空载下直接起动；能实现正、反转，从而经主轴变速箱实现主轴的正、反转，或通过挂轮箱传给溜板箱来拖动刀架实现刀架的横向左、右移动；能实现单方向旋转的低速点动控制，以便进行车削加工前的对刀；采用反接制动，以适应工件加工时大转动惯量的影响；此外，还需要具有短路保护和过载保护，并在主电路中设置电流监视器。

2.冷却泵电动机M2 功率为0.15kW，用以在车削加工时，供出冷却液，对工件及刀具进行冷却。

3.快速移动电动机M3 功率为2.2kW，用于溜板箱连续移动时短时工作。

只要求单向点动，因短时运转，固不设过载保护。

1.3C650型卧式车床的电气控制电路分析

卧式车床C650的电气控制系统电路图详见附录A所示。

图示所用的电气元件符号与功能说明见表1-1。

1.主电路