C650卧式车床的PLC控制系统设计文档格式.docx

1、专业班级课程设计（论文）题目课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能C650卧式车床有两种主要运动：一种是安装在床身主轴箱中的主轴作旋转运动，另一种是刀架的快速直线移动；在加工过程中，还需要提供切削液。从车床的加工工艺出发，对电气控制有以下要求：1）主轴电动机M1完成主轴旋转运动，采用直接起动方式，可正、反两个方向旋转。2）电动机M2拖动冷却泵，为加工时提供切削液，采用直接起动、单向运行。3）快速移动电动机M3拖动刀架快速移动，根据需要可随时进行手动控制起停，采用单向点动的工作方式。4）根据系统设计，编写上位机组态软件，监控系统运行状态。设计任务及要求1、根据系统控

2、制要求，确定总体控制方案（包括设计系统组成框图，分析各部分的作用）2、确定输入输出信号和类型，选择PLC型号和扩展模块。3、设计3台电机的主电路；建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的外部接线；4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序；5、上机调试、完善程序；6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数1）主轴电动机：P=4.0kw，n=1440转/分，U=380V，I=8.4A；2）冷却泵电动机：P=3.0kw，n=1430转/分，U=380V，I=6.5A； 3）刀架移动电动机：P=1.5kw，n=1410转/分，U=380V，I=3.49A；

3、进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2天）2、设计电机主电路，建立I/O分配，完成外部接线设计（2天）3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2天）4、上机调试、修改程序（1天）5、撰写、打印设计说明书（2天）6、答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 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。本设计以西门子S7-200系列PLC取代常规的继电器，根据C650

4、普通卧式车床原控制要求，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、冷却泵工作等一些列功能，确定了PLC的I/O地址分配，PLC控制系统的I/O外部接线图，设计了梯形图并进行现场模拟调试，绘制组态监控画面对车床的运行状态进行监控。C650卧式车床改由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，车床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。系统运行情况良好，车削精度更高该项技术可推广应用于自动化其他领域的控制系统中。关键词: PLC；卧式车床；继电器；组态监控第1章 绪论随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足

5、当今迅猛发展的社会的现代化生产要求，小型PLC在普通车床的控制电路中发挥了及其重要的作用。本设计以C650卧式车床的控制系统为例，采用西门子S7-200系列PLC作为控制器，代替了C650卧式车床传统控制系统。其控制系统大大的简单化，并且维修方便，易于检查，节省了大量空间，车床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。西门子S7-200系列PLC在自动化工业现场已逐步趋于淘汰，国许多客户的西门子S7-200系列PI_C将处于闲置状态。因此用现有的西门子S7-200系列PLC改造传统的继电器控制系统既经济又实惠，同时可以消化一部分西门子S7-200系列PLC，节约资源。第2章 系统设计方案

6、 系统功能从车床的加工工艺出发，本设计根据要求，对电气控制有以下要求：该系统应用广泛，可应用于所有机械加工场合。 系统组成总体结构在本次控制系统设计中用PLC 代替了继电器控制系统逻辑控制线路部分。系统总体组成如图2.1所示：车床的控制系统的输入信号由停止按钮SB1、主轴电动机M1正转按钮SB2、主轴电动机M1的反转按钮SB3、主轴电动机M1的点动按钮SB4、冷却泵电动机M2停止按钮SB5、冷却泵电动机M2起动按钮SB6以及快移电机M3 起、停位置开关SQ、速度继电器正转常开触头KS1、速度继电器反转常开触头KS2提供。系统的输出信号分别控制接触器线圈KM1-KM5，进而控制电机的运行，达到控

7、制目的。图2.1 系统组成总体框图按钮SB1SB6作为控制按钮，由操作者对系统进行控制；限位开关SQ用于对快移电机进行控制，具有保护作用。速度继电器常开触头KS1、KS2用于反接制动时，当检测到电机转速到达设定速度值时切断反向电源实现停车制动。第3章 硬件设计PLC系统设计主电路设计系统主要分为主电路，冷却电路，快速移动电路等三部分。如图3.1所示图3.1 C650卧式车床的主电路图主电路实现对主轴电机的正反转、停止及点动控制。冷却电路实现对冷却泵电机的起、停控制。快速移动电路实现对快速移动电机的点动控制。系统输入/输出信号选择本设计主要通过按钮控制车床的运行状态，通过分析系统，本系统的开关量

8、输入信号有9个，分别是：主轴电机M1停止按钮SB1、主轴电机M1正转启动按钮SB2、主轴电机M1反转启动按钮SB3、主轴电机M1点动按钮SB4、冷却泵电机M2停止按钮SB5、冷却泵电机M2启动按钮SB6、快速移动电机M3点动按钮SQ、速度继电器正转常开触头 KS1、速度继电器反转常开触头 KS2。输出信号有5个，分别是：主电动机M1 正转接触器KM1；主电动机M1 反转接触器KM2；短接制动电阻接触器KM3；冷却泵电动机M2 起、停接触器KM4；快速电动机M3起、停接触器KM5。PLC选择本设计选用S7-200系列PLC, S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用围可覆盖从替

9、代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种车床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：中央空调，电梯控制，运动系统。由于本设计的输入和输出全为数字量， S7-200系列各型号CPU输入输出点如下：CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点；CPU 226具有24个输入点和16个输出点。分析知：系统有9个输入，5个输出，因此选用CPU 224，实物如图3.2所示：图3.2 CP

10、U 224实物图主机CPU224模块编址如表3-1所示：表3-1 CPU224模块编址主机I/OI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5 I/O分配表及PLC外部接线本系统的开关量输入信号有9个，输出信号有5个，I/0地址分配表如表3-2所示：表3-2 I/0地址分配表输入输出名称符号地址编号反接制动按钮SB1主电动机M1 正转接触器KM1主轴电动机M1正转按钮SB2主电动机M1 反转接触器KM2主轴电动机M1 的反转按钮SB3短接制动电阻接触

11、器KM3主轴电动机M1 的点动按钮SB4冷却泵电动机M2 起、停接触器KM4冷却泵电动机M2 停止按钮SB5快速电动机M3起、停接触器KM5冷却泵电动机M2 起动按钮SB6快移电机M3 起、停位置开关SQ速度继电器正转常开触头KS1速度继电器反转常开触头KS2根据输入/输出信号机地址分配，进行PLC与输入/输出信号的外部连接如图3.2所示：图3.2 C650卧式车床的PLC 的I/O接线图第4章 软件设计 组态设计本设计组态软件采用MCGS编写，画面简洁，实时性强，便于实验室调试。1.数据库建立I00-I10分别对应按钮PLC 的I1.0-I1.0，Q00-Q04分别对应PLC 的Q0.0-Q

12、0.4，数据类型全为开关量型。如图4.1所示图4.1 数据库建立2.组态画面绘制绘制组态画面如图4.2所示图4.2 组态画面程序设计按照控制要求，编写相应的PLC控制梯形图：1）主电动机的点动调整控制电路中KM3为M1电动机的正转接触器，KM为M1电动机的长动接触器，KA为中间继电器。M1电动机的点动由点动按钮SB6控制。按下按钮SB6，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SB1控制。按下按钮SB1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KM的辅助动合

13、触点闭合使中间继电器KA得电，它的触点闭合，使接触器KM3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。KM3的动合辅助触点和KA的动合触点的闭合将KM3线圈自锁。反转起动时用反向起动按钮SB2，按下SB2，同样是接触器KM得电，然后接通接触器KM4和中间继电器KA，于是电动机在满压下反转起动。KM3的动断辅助触点和KM4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KM3和KM，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