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卧式车床电气控制

　　　　　　　　电气工程学院　　课程设计说明书　　设计题目：

　　卧式车床电气控制系统　　系　　别：

　　电气工程学院　　　　年级专业：

　　　　　　学　　号：

　　　　　　学生姓名：

　　　　　　指导教师：

　　　　　　　　　　　　燕山大学课程设计说明书　　电气工程学院《课程设计》任务书　　课程名称：

　　电气控制与PLC课程设计　　　　基层教学单位：

电气工程及自动化系　　指导教师：

郭忠南等学号学生姓名班级设计题目卧式车床电气控制系统设计技术参数主要控制电器为三台电机：

主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。

三台电机都要有短路保护措施。

主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护主电动机要采用降压起动方式起动主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采用反接制动主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。

机床要有照明设施1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路和PLC硬件配置电路。

2）根据控制要求，编制卧式车床PLC电气控制程序。

3）按要求编写设计说明书并绘制A1幅面图纸一张。

设计要求参考资料周次应完成内容指导教师签字1、《PLC电气控制技术》　　漆汉宏主编机械工业出版社20082、图书馆各类期刊文献相关数据库3、相关电气设计手册第一周第二周完成全部方案设计：

周一、二：

完成设计说明书周一、二：

查、阅相关参考资料周三、四：

绘制A1设计图纸周二至周五：

方案设计周五：

答辩考核周六、日：

设计方案完善基层教学单位主任签字说明：

1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

　　2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

　　燕山大学课程设计说明书　　目录　　　　摘要　　第一章绪论?

1　　卧式车床简介?

1　　PLC在控制系统中的应用?

2第二章硬件系统设计?

4　　控制系统的设计要求?

4　　元器件的选择?

4　　卧式车床主电路电气原理图?

7　　PLC控制电路图?

9　　主电动机控制流程图?

11　　I/O口分配列表?

12第三章软件系统设计?

13　　PLC控制梯形图?

13　　梯形图说明?

14　　PLC指令表?

17　　PLC逻辑功能测试?

18心得体会?

22致谢?

　　　　　　燕山大学课程设计说明书　　制主轴电机的KM1、KM2、KM3，选取交流接触器型号为：

CDC1-105，线圈电压为220v的交流接触器。

，线圈电压220V；控制冷却泵电机的KM4和控制快进电机的KM5选取交流接触器型号为：

CJ20—10，线圈电压220V。

3、断路器的选择　　断路器的额定电流应不小于电路的计算电流。

我们可以选择额定电流为100A的DZ15-100的三级断路器。

4、中间继电器的选择　　中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。

它用于在控制电路中传递中间信号。

中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：

接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。

所以，它只能用于控制电路中。

常用的中间继电器型号有JZ7、JZ14等。

本次设计选择的中间继电器型号为JZ7-44。

5、保护电器的选择　　熔断器　　熔断器在电路中主要作短路保护和严重过载保护，用于保护线路。

熔断器的熔体串接于被保护的电路中，当通过它的电流小于规定值时，其熔体相当于一根导线，起电气连接作用；当通过它的电流超过规定值一定时间后，其熔体自动熔断并切断电路，从而起到保护作用。

一般电气控制线路中常用螺旋式熔断器，其常用的产品有RL5、RL6、RL7和RL8系列产品，一般选择熔体熔断电流应为电机额定电流的～倍。

则主轴电机电路熔断器选取型号为:

RL1-100/100.冷却泵电机电路、快进电机电路熔断器选取型号分别为：

RL1-15/2、RL1-15/6.控制电路选取型号RL1-15/2。

热继电器　　三相异步电动机在实际运行中，常会遇到因电气或机械原因等引起的过电流（过　　　　7　　燕山大学课程设计说明书　　载和断相）现象，如果过电流不严重，持续时间短，绕组不超过允许温升，这种过电流是允许；如果过电流情况严重，持续时间较长，则会加快电动机绝缘老化，甚至会烧毁电动机，因此，在电动机回路中应设置热继电器保护。

通常热继电器选取的额定电流应为大于或等于电动机额定电流。

整定电流一般为电动机额定电流的～倍。

　　IR?

（~）IN?

57~63A　　在这里可以选择额定电流为53A～85A的JR36-150作为FR1，额定电流为～5A的JR36-20作为FR2。

5、电流互感器的选择　　电动机的自启动系数按5来计算，电流互感器选择300/5A,电流型电流互感器。

6、控制开关电器的选择　　控制按钮，是一种接通或断开小电流电路的手动开关电器，一般不直接去控制主电路的通断，而在控制电路中发出启动或停止“命令”以远距离控制接触器、继电器、电磁启动器等电器线圈电流的接通或断开，再它们去控制主电路。

目前常用的按钮有LA10、LA18、LA19、LA20等系列产品。

7、速度继电器的选择　　速度继电器是当转速达到规定值时触头动作的继电器。

主要用于电动机反接制动控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时能自动地及时切断电源。

　　　　　　8　　1——转子　　2——电动机轴3——定子4——笼型绕组5——定子柄6——动触头7——反力弹簧8——静触头　　燕山大学课程设计说明书　　一般速度继电器的动作转速为120r/min，触头复位转速为100r/min以下。

本次设计选择的速度继电器型号为JY1型速度继电器500V、2A。

　　主电路电气原理图　　~380vU11V12W13QFW23U21V22FU2TCW63V62U61FU1W33U31V32KM3KM23FR2KM4KM1U41M31M32V42M21M22TAW43FR1KAAM23V52M2W53M33~快速移动电动机U513~R冷却泵电动机KM3M11M22M13~主电动机M33KS　　　　图2-1主电路电气原理图　　　　9　　M33燕山大学课程设计说明书　　图2-1为卧式车床的主电路图。

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。

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KM4、KM5为M2、M3电动机启动用接触器。

FR2为M2电动机的过载保护，因为快速电动机M3短时工作，所以不设计过载保护。

　　PLC控制电路　　2FX2N-48MRX1SB1X2X3SB3X4SB4X5SB5X6SB6X7X10X11X12X13X14X15+24SB7SQKS1nCOMSB2KS2nFR1FR2SA图2-2PLC控制电路图　　　　10　　燕山大学课程设计说明书　　　　主电动机工作流程　　开始主电动机起动Y正转N长动YNN长动Y长动操作点动操作点动操作长动操作降压起动NN降压起动计时10s计时5sY计时5sY计时10s监测电流全压运行全压运行监测电流停止停止反接制动反接制动结束　　　　　　11

　　　　　　燕山大学课程设计说明书　　I/O口分配列表　　　　表2输入列表　　　　文字符号SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SQKS1KS2FR1FR2SA　　输入口X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15表3输出列表　　功能主电动机正向起动按钮主电动机反向起动按钮主电动机正向点动按钮主电动机反向点动按钮冷却泵停止运行按钮冷却泵起动按钮主电动机停止按钮快速电动机限位起动开关正向速度继电器常开触点反向速度继电器常开触点主电动机热继电器保护开关冷却泵热继电器保护开关照明电路开关文字符号KM1KM2KM3KM4KM5KAELHL1　　　　12　　输入口Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y10功能主电动机正向运行接触器主电动机反向运行接触器主电动机全压运行接触器冷却泵运行继电器快速电动机运行继电器控制电流检测时间中间继电器照明电灯主电动机起停指示灯燕山大学课程设计说明书　　第三章软件系统设计　　梯形图程序　　X0070X013[MCN0M100]29M0T1（　　Y002　　）Y002N05M100X001Y000X012X003X002M0M0Y001（　　Y000　　）（T0K50　　）（T0K100　　）T242（　　Y005　　）Y000（　　Y007　　）Y001Y000（　　Y001　　）M0M04415Y001X011X004X0012547[　　MCRN0　　]X005X014X006（　　Y003　　）Y00449（　　M0　　）X002M055X010（　　Y004　　）X0155759（　　Y010　　）[　　END　　]　　图3-1卧式车床PLC控制梯形图　　　　13　　燕山大学课程设计说明书　　梯形图说明　　1、主电动机的控制　　14　　　　燕山大学课程设计说明书　　　　　　图3-2主电动机控制梯形图　　主电动机的长动控制　　主电动机的控制梯形图如图3-2所示。

结合输入输出列表可知，当按动开关SB1时，X1闭合，Y0与中间继电器M0得电并分别实现自锁，接触器KM1主触点闭合，主电动机定子串电阻方式下降压起动，同时时间继电器TI与T2得电开始计时，当时间计到5秒时，T1动作，TI的长闭触点断开，常开触点闭合，Y2得电，接触器KM3主触点闭合，主电动机定子串电阻降压起动变为全压运行，此实现主电动机的正向降压起动；同理，当闭合SB2时，Y1得电，接触器KM2主触点闭合，可实现主电动机的反向降压起动；当时间计到10S时，T2动作，Y5得电，中间继电器KA动作，常闭触电断开，主电路中电流表串入电流互感器，开始检测电流，避开了起动电流的冲击。

　　　　15　　燕山大学课程设计说明书　　主电动机的点动控制　　当按下SB3时，X3闭合，Y0得电，接触器KM1主触点闭合，限流电阻R串入回路中，主电动机正向低速运行，当放开SB3时，主电动机停止运行，实现正向点动；同理，按动SB4可实现主电动机的反向点动控制。

主电动机的反接制动　　主电动机M1正转时，速度继电器的正转常开触点KS1闭合；主电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。

转速低于120r/min时速度继电器的动合触点断开使电机自然停车。

当主电动机正向运行时，按动SB7，即X7断开后又闭合，Y0失电，但于惯性作用，电动机不能立即停止，通过速度继电器的作用，使KS1闭合，即X11闭合，Y1得电，将电阻串入电路中，使主电动机电源反接，得到一个与转速相反的转矩，使电动机迅速制动，从而实现反接制动，反转时与此同理。

　　图中，X13与热继电器长闭触点连接，实现主电动机的过载保护。

2、冷却泵的控制　　　　图3-3冷却泵控制梯形图　　如图3-3所示，为冷却泵的控制梯形图。

当按动SB6时，X6先闭合然后断开，Y4得电同时实现自锁，接触器KM4主触点闭合，从而实现冷却泵的起动。

当按动SB5时，X6断开，Y4失电，冷却泵停止运行。

3、快速移动电动机的控制　　　　图3-4快速移动电动机控制梯形图　　如图3-4所示，当转动刀架手柄压动限位开关SQ时，X10闭合，Y5得电，KM5主触点吸合，快速移动电机运行，带动刀架快速移动。

　　　　　　燕山大学课程设计说明书　　4、照明电路及指示灯的控制　　　　图3-5主电动机指示灯控制梯形图　　图3-6照明灯控制梯形图　　如图3-5所示，当主电动机正向或反向运行时，Y10得电，指示灯HL1接通发光；当主电动机停止运行时，Y10失电，指示灯HL1熄灭。

　　如图3-6所示，当拨动开关SA时，X15闭合，Y7得电，照明灯EL接通，实现照明；当关断SA时，Y7失电，照明灯EL熄灭。

　　PLC指令表　　0LDIX0071ANIX0032MCN0M1005LDX0016LDYOOO7ANDM08ORB9LDX01210ANIM011ORB12ORX00313ANIY00114OUTY00015LDX00216LDY001　　　　17　　燕山大学课程设计说明书　　17ANDMO18ORB19LDX01120ANIM021ORB22ORX00423ANIY00024OUTY00125LDX00126ORX00227ORM028OUTM029LDM030MPS31LDT132ORY00233ANB34OUTY00235MPP　　36OUTT1K5039OUTT2K10042LDT243OUTY00544LDY00045ORY00146OUTY01047MCRN049LDIX00550ANIX014　　　　18　　燕山大学课程设计说明书　　51LDX00652ORY00453ANB54OUTY00355LDX01056OUTY00457LDX01558OUTY00759END　　PLC逻辑测试图　　1、主电动机控制　　按下主电动机正向开始按钮SB1时X1闭合，Y0与中间继电器M0得电并分别实现自锁，接触器KM1主触点闭合,主电动机定子串电阻方式下降压起动，同时时间继电器TI与T2得电开始计时，当时间计到5秒时，T1动作，TI的长闭触点断开，常开触点闭合，Y2得电，接触器KM3主触点闭合，主电动机定子串电阻降压起动变为全压运行，此实现主电动机的正向降压起动；同理，当闭合SB2时，可实现主电动机的反向降压起动；当时间计到10S时，T2动作，主电路中电流表开始检测电流。

反转时同理。

　　　　19　　燕山大学课程设计说明书　　　　　　　　20　　燕山大学课程设计说明书　　　　2、冷却泵控制　　按下启动按钮SB6，Y3得电，接触器KM4得电吸合，冷却泵起动，按下停止按钮SB5，冷却泵停止　　　　　　3、快速移动电动机控制　　当转动刀架手柄压动限位开关SQ时，Y4得电，接触器KM5得电吸合，M3电动机转动带动刀架快速移动　　　　4、照明灯控制　　按下开关SA后，Y7得电，照明灯EL亮。

　　　　　　燕山大学课程设计说明书　　心得体会　　这次课程设计历时十天，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

经过这次课程设计我感受颇多。

在正式进行设计之前，我参考了一些网上的资料，通过对这些设计方案来开拓自己的思路，最后终于有了自己的思路。

　　本次课程设计的题目是卧式车床电气控制系统，采用传统的继电器—接触器控制，其技术落后,可靠性差,工作效率低,故障诊断和排除困难,已严重影响了企业的生产效率，而可编程控制器是在继电器控制和计算机控制基础上开发的工业自动化控制装置,是一种数字运算操作的电子系统,专门为在工业环境下应用设计的,它具有可靠性高、设计施工周期短、维修方便,价格也很便宜等优点。

因而用PLC改造其继电器-接触器成了一种必然的选择。

本设计主要是用程序的设计来实现其传统的继电器-接触器线路，以实现C650车床的各项控制要求。

详细介绍了电动机的正反转控制、电动机的正转点动控制及其反接制动控制、电动机的正反转运行的反接制动控制等的设计。

并分析了其工作过程。

用文字、图表、动作的顺序的标示的形式展现出来，增加了可读性。

最后对程序进行了调试，通过调试的结果证明，此程序是可行的。

　　通过这次的课程设计，使我充分理解了PLC的应用原理，更加熟练了对PLC的应用与设计。

同时我也了解了普通卧式车床电气控制及PLC控制的设计，基本掌握一般机电控制系统设计方法及设计步骤。

通过对所设计系统的实践检验，进一步提高了我的设计能力与实践动手能力，加强了我的检查纠错能力，同时提高了我的创新意识和创新能力以及逻辑思考能力。

更重要的是学会了两款非常有用的软件的使用，让我受益匪浅，在以后的设计中我会充分利用它们的优势来完善自己的设计。

　　最后，再次感谢给予我耐心指导的指导老师和热心帮助我的同学们，谢谢大家，我以后会更加努力，争取更大的进步！

　　　　22　　燕山大学课程设计说明书　　致谢　　这次课程设计中我遇到了很多困难和问题，在此要衷心感谢我的指导教师郭忠南、魏艳君、阚志忠、王德玉老师的悉心指导和教诲。

让我不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的课程设计课题能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，做了许多有益的思考。

在此表示诚挚的感谢和衷的敬意！

　　23　　燕山大学课程设计说明书　　

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