C650普通车床PLC控制系统设计Word文件下载.docx

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谢辞………………………………………………………………………

附录

参考文献

内容摘要

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。

关键词：

卧式车床；

PLC控制

第1章引言

本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。

通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。

同时要达到的要求有：

（1）车床正反向工作及反接制动；

（2）主电动机点动；

（3）刀架快速移动及冷却泵工作；

（4）对主电动机进行电流监控；

设计PLC控制系统首先要对控制要求进行分析，选择最佳的系统方案，然后对系统硬件设计进行选择，比如：

交流接触器；

中间继电器；

保护电器等。

最关键的是选择合适的PLC，对I/O地址分配，再进行梯形图设计。

第2章系统总体方案设计

2.1C650卧式车床控制要求

轴与进给电动机M1、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）主轴与进给电动机M1,允许在空载下直接起动。

其要求能实现正、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以实现刀架的横向左、右移动。

为便于进行车削加工前的对刀,则要求主轴拖动工件作调整点动,所以要求主轴与进给电动机能实现单方向旋转的低速点动控制。

主电动机停车时,由于加工工件转动惯量较大,需采用反接制动。

（2）冷却泵电动机M2,用于在车削加工时,供出冷却液,对工件与刀具进行冷却。

2.2C650卧式车床控制原理分析

2.2.1主电路分析

从附录Ⅳ中可以看出，断路器QF将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1电动机过载保护用热继电器。

为防止在连续点动时的启动电流造成电动机过载，点动时也加入限流电阻R。

通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。

熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器QA4、QA5为M2、M3电动机起动用接触器。

BB2为M2电动机的过载保护，因快速电动机M3短时工作，所以不设过载保护。

2.2.2控制电路分析

（1）主电动机的点动调整控制

电路中QA1为M1电动机的正转接触器，QA3为M1电动机的长动接触器，KA1

为中间继电器。

M1电动机的点动由点动按钮SF4控制。

按下按钮SF6，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SF1控制。

按下按钮SF1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QA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QA3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。

QA3的动合辅助触点和QA的动合触点的闭合将QA3线圈自锁。

反转起动时用反向起动按钮SF2，按下SF2，同样是接触器QA得电，然后接通接触器QA4和中间继电器KA，于是电动机在满压下反转起动。

QA3的动断辅助触点和QA4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QA3和QA，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。

需要停车时，按下停止按钮SB4接触器QA失电，其主触点断开，电阻R串入主回路，与此同时QA3也失电，断开了电动机电源，同时KA失电，KA的动断触点闭合。

在松开SB4后就使反转接触器QA4的线圈得电，电动机的电源反接，电动机处于反接制动状态。

当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KS的正转动合触点KS1断开，切断了接触器QA4的通电回路，电动机脱离电源停止。

电动机反转时的制动与正转时的制动相似。

当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止按钮SF3，在SF3松开后正转接触器线圈得电，正转接触器QA3吸合将电源反接使电动机制动后停止。

（4）刀架的快速移动和冷却泵控制

刀架的快速移动是由转动刀架SF6来实现的。

接触器QA4得电吸合，M3电动机带动刀架快速移动。

如果车削加工需要冷却液时按下SF5，冷却泵电动机M2动作，QA4线圈得电，冷却泵电动机M2工作，需要停止开关SF5即可。

第3章PLC控制系统的设计

3.1PLC的选型

车床电气控制系统需要11个外部输入信号，6个输出信号。

PLC所具有的输入点和输出点一般要比所需冗余30%，以便于系统的完善和今后的扩展预留。

所以本系统所需的输入点为14个,输出点为7个。

现选择西门子公司生产的S7-200系列的CPU224型PLC，24V直流14点输入。

3.2I/O地址的分配

根据该系统的控制要求，输入输出设备，确定了I/O点数。

根据需要控制的开关、设备大约输入点为11个,输出点为6个需进行控制，现将I/O地址分配如附录Ⅰ所示。

3.3I/O接线图

根据PLCI/O端子的分配，画出了C650卧式车床PLC控制系统I/O接线图如附录Ⅱ所示

第4章系统软件设计

4.1控制系统的梯形图程序设计

⑴车床正反向工作及反接制动过程

该控制程序步骤为：

按下SF1，M0.1导通，Q0.2动作，QA3吸合短接电阻R，同时M0.1动作，Q0.0动作，QA1吸合，主电动机M1正转起动运行，开始车削加工。

要停车时，按下SF3，Q0.0、Q0.2释放，松开SF3，Q0.1动作，QA2吸合，主电动机M1串电阻反接制动，当速度接近于零时，速度继电器正转常开触头KS1断开，QA2释放电动机M1停转。

反向工作过程与正向相同。

主电动机点动过程

按下SF5，Q0.3动作，使QA1吸合，M1串电阻限流点动，松开SF5，Q0.3断开，M1停转，实现点动控制。

刀架快速移动及冷却泵工作过程

刀架快速移动过程为按下开关SF6，Q0.5动作，QA5吸合，M3起动运行。

冷却泵工作过程为按下开关SF5，Q0.4动作QA4线圈得电，冷却泵电动机M2工作，停止时按下SF5即可。

梯形图程序见附录Ⅲ

本设计具有性能可靠，外围电路简单等优点，设计思路清晰，程序简单明了。

C650车床控制系统利用了西门子STC-200系列PLC的特点，对按扭、开关等其他一些输入/输出点进行控制，实现了车床过程的自动化。

此外PLC可以重复使用，降低了测试经费。

它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。

PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

设计总结

同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。

设计者可在规格繁多、品种齐全的系列可编程控制产品中，精选所需类型，使PLC具有较高的性能价格比。

针对这点本设计尽量节省可编程控制器的端点，从而提高了性价比，节省了不必要的开支。

通过本次设计，使我进一步巩固、深化和扩充专业课的基本理论和基本技能。

达到了培养我独立思考、分析和解决实际问题的能力。

培养了我综合应用专业知识和实际查阅相关实际资料的能力。

谢辞

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。

首先我要感谢学校给了我这次课程设计的机会，感谢薛老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。

在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。

同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

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西安科技大学出版社,2006.12

［2］林春方.可编程控制器及其应用.上海：

上海交通大学出版社,2003.6

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［4］曹辉.可编程序控制器系统原理及应用.北京：

电子工业出版社,2003

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机械工业出版社,1993.4

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机械工业出版社，1987.8

［7］黎亚元.机床电气自动控制.重庆：

重庆大学出版社，1994.10

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机械工业出版社，2000.8

［9］方宗达.电气控制与PLC运用.北京：

机械工业出版社，1996.10

［10］夏国伟.机床电气与维修.西安：

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［11］邓星钟.机电传动控制.武汉：

华中科技大学出版社，2001.3

［12］路林吉.江龙康等.可编程序控制器原理及应用.北京：

清华大学出版社,2002

附录ⅠPLC控制系统I/O分配表

输入信号

PLC地址

输出信号

主轴电动机MA1的正转按钮SF1

I0.0

主电动机M1正转KM1

Q0.0

主轴电动机MA1的反转按钮SF2

I0.1

主电动机M1反转KM2

Q0.1

主轴停止按钮SF3

I0.2

短接制动电阻KM3

Q0.2

主轴电动机MA1的点动按钮SF4

I0.3

主电动机M1点动

Q0.3

速度继电器正转常开触头KS1