欧姆龙plc对普通车床的改造docWord格式.docx
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一、绪论3
二、C616型普通车床简介4
2.1.C616普通车床的结构如图2—1所示。
5
2.2.车削运动和车床的用途6
2.3.C616型普通车床接触器——继电器控制电路简述。
6
三、对C616的PLC改造9
3.1、PLC的优点9
3.2、系统硬件设计10
3.3、系统软件设计10
四、系统主电路和PLC接线图的电气原理图12
五、元件布置图12
六、电气安装接线图13
七、梯形图与指令表13
八、心得体会总结15
九、参考文献16
一、绪论
随着科学技术的发展，PLC已进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的内容。
欧姆龙型可编程控制器是一种紧凑型可编程控制器，系统的硬件构架由丰富的模块和扩展模块组成，可满足各种设备的自动化控制需要。
其特点是指令丰富，功能强大，可靠性高，适应性好，性价比高。
故此为目前世界上比较优秀的可可编程控制器型号之一。
针对现有普通车床C616车床存在的缺点提出PLC改造方案和基于控制系的统设计，提高了机床的加工精度，扩大了机床的使用范围，并提高了生产率。
本设计说明了普通车床的数控化改造的过程。
主要介绍了利用PLC对C616普通车床的改造，详细的系统改造方案，同时根据C616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。
二、C616型普通车床简介
图2—1
（1）变速箱变速箱用来改变主轴的转速。
主要由传动轴和变速齿轮组成。
通过操纵变速箱和主轴箱外面的变速手柄枣改变齿轮或离合器的位置，可使主轴获得12种不同的速度。
主轴的反转是通过电动机的反转来实现的。
（2）主轴箱主轴箱用来支承主轴，并使其作各种速度旋转运动；
主轴是空心的，便于穿过长的工件；
在主轴的前端可以利用锥孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以便装夹工件。
（3）挂轮箱挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量。
主要用于车削不同种类的螺纹。
（4）进给箱进给箱用来改变进给量。
主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。
（5）溜板箱溜板箱用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的自动进给运动。
光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。
溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。
（6）刀架刀架用来夹持车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动。
2.2.车削运动和车床的用途
为了使车刀能够从毛坯上切下多余的金属，车削加工时，车床的主轴带动工件作旋转运动，称主运动；
车床的刀架带动车刀
作纵向、横向或斜向的直线移动，称进给运动。
通过车刀和工件的相对运动，使毛坏被切削成一定的几何形状、尺寸和表面质量的零件，以达到图纸上所规定的要求。
在机械加工车间中，车床约占机床总数的一半左右。
车床的加工范围很广，主要加工各种回转表面，其中包括端面、外圆、内圆、锥面、螺纹、回转沟槽、回转成形面和滚花等。
普通车床加工尺寸精度一般为IT10～IT8,表面粗糙度值Ra=6.3～1.6μm。
C616型普通车床接触器——继电器控制电路原理图如图3—1所示。
图3—1
2.3.1主电路分析
C616车床的主电路图，如图3—1示。
共有3台电动机，主电动机，冷却泵电动机和快移电动机，KM1-KM6为接触器。
KM1控制主电动机正转，KM4控制主电动机反转，KM2控制主电动机Y起动与运行，KM3控制主电动机Δ起动与运行，KM5控制冷却泵电动机，KM6控制快移电动机，KI为欠流继电器，FR1-FR3为热保护元件，SR为速度继电器。
本电路图在原图的基础上增加了Y／Δ降压起动和节能运行转换。
原因是主电动机的功率为20kW，属中型电动机，应采取降压起动。
另外，在车床的拖动系统中，电动机的额定功率是按照车床的最大切削量来配置的，而实际应用中，车床并不总是满负荷运行，因而在很大程度上存在大马拉小车的现象，本电路图采用欠流继电器控制电动机作Y／Δ节能转换，当重载时，欠流继电器不动作，接触器KM1、KM3吸合，电动机作Δ运行；
当轻载时，欠流继电器动作打开，KM1、KM2吸合，电动机换接成Y运行，从而实现车床节能运行。
改进后的主电路具有性能稳定、可靠，节电效果明显的优点。
2.3.2电动机控制电路分析
（1）主轴电动机M1的点动控制
工作过程如下：
调整车床时，M1点动控制合上QS，按启动按钮SB2，接触器KM1得电，M1串接限流电阻R低速转动，实现点动。
松开SB2，接触器KM1得电，M1停止转动。
（2）主轴电动机M1的正反转控制
a.正转控制
合上刀开关QS，按启动按钮SB3，接触器KM和时间继电器KA得电，接触器KM1得电，M1短接电阻R正向启动。
b.主轴电动机M1的反转控制
合上刀开关QS，按启动按钮SB4，接触器KM和时间继电器KT得电，中间继电器KA得电接触器KA得电，接触器KM2得电KM2主触头闭合，电动机M1与电源反向连接M1短接电阻R反向启动。
在以上M1的正反转控制中，主电路通过电流互感器LA接电流表A，为了防止启动时启动电流对电流表的冲击，启动时利用时间继电器KT常闭触头把电流表A短接，启动结束后，KT的常闭触头断开，电流表A开始工作。
c.M1主轴电动机的停止
按停止按钮SB1，控制线路的电源全部切断，电动机M1停转。
（3）反接制动控制
C616型车床采用速度继电器实现电气反接制动，速度继电器KS与电动机M1同轴连接，正转时，速度继电器正向触头KSF动作，反转时，速度继电器反向头KSR动作。
（4）刀架快速移动控制
转动刀架手柄压下限位开关SQ，接触器KM4通电，KM4主触头闭合，电动机M3转动，实现刀架的快速移动。
（5）冷却泵电动机控制
按启动按钮SB6，接触器KM3得电，KM3主触头闭合，电动机M2得电转动，提供切削液。
按停止按钮SB5时KM3断电主触头断开，M2停止转动。
（6）照明电路
照明电路由变压器提供36V安全电压，由开关SA控制照明灯EL。
三、对C616的PLC改造
3.1.PLC的优点
PLC控制与传统的继电器-接触器控制相比，明显具有以下优点：
a.PLC控制的电路中，导线数量和长度大幅减少；
b.PLC接线简单，输入、输出点直接接在PLC的端子上，逻辑控制关系完全由梯形图（程序）确定，无需直接连成电路；
c.因省去常规控制电路中的中间继电器、时间继电器等，电路大为简化；
d.PLC有输入、输出显示灯，这对检查电路十分方便直观，还可利用编程器整定电路中的某些设定值，以及利用编程器来监控电路的工作状况，这是普通电器元件做不到的。
3.2.系统硬件设计
PLC的选型
综合考虑国内外主要生产PLC厂商的产品，决定选用欧姆龙（OMRON）品牌。
OMRON的PLC具有以下几个特点：
指令系统功能强大，处理复杂控制的功能强；
编程语言是梯形图和语句表并重，编程简单，易掌握；
具有明显的价格优势及良好的售后服务。
通过对M7130型平面磨床继电器-接触器控制系统的主电路及控制电路的分析知道：
其输入量全部为开关量，输出量为感性负载（继电器线圈、电磁吸盘）及阻性负载（指示灯）。
输入信号17个（包括按钮SB、旋钮SA、压力开关SP）；
输出量12个（包括继电器线圈、电磁阀线圈）。
最终选用欧姆龙PLC--CPM2A系列产品型号CPM2A-20CDR-A，20点，CPU单元，DC24V，12点入，8点继电器输出，自带RS232。
3.3.系统软件设计
（1）、PLC的I/O地址分配
表1PLC输入点地址配
输入通道：
0CH
地址号
元件代号
功能
0000
KA
自动
0001
SA1
手动
0002
FR1
过载保护
0003
FR2
0004
SB1
砂轮启动
0005
SB2
砂轮停止
0006
SB3
液压启动
0007
SB4
液压停止
表2PLC输出点地址分配
输出通道：
10CH
01000
KM1
继电器
01001
KM2
01002
HL
电源指示
01003
HG1
砂轮运行
01004
HG2
液压运行
01005
HR1
01006
HR2
四、元件布置图
五、电气安装接线图
六、梯形图与指令表
图6—1车床正向工作与反向工作及反接制动梯形图
正向指令反向指令
LDI001LDI002
ORW20000ORW20001
ANDI002ANDNOTI001
OUTW20000OUTW20001
LDW20000LDW20001
IL（002）IL（002）
ANDNOTI000ANDNOTI000
OUTQ10000OUTQ10001
OUTQ10002OUTQ10002
LDI000LDI000
ANDI007ANDI008
OUTQ10000OUTQ10000
ILC（003）ILC（003）
七、心得体会总结
八、参考文献
1、流行PLC实用程序及设计（欧姆龙型）主编贺哲荣等西安电子科技出版社
2、电气控制与PLC应用主编陈建明电子工业出版社
3、PLC应用开发技术与工程实践编著求是科技，人民邮电出版社
4、电气控制与PLC应用编范永胜王岷，中国电力出版社
5、《可编程控制器实训指导》机械工业山版社
6、《工业生产自动化》王威主编科学山版社
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