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文檔簡介
1、目目 錄錄 第第 1 1 章章 引引 言言11 第第 2 章章 系統(tǒng)總體方案設計系統(tǒng)總體方案設計 2 2.1 C650 臥式車床控制要求 2.2 C650 臥式車床控制原理分析 2.2.1 主電路分析 2.2.2 控制電路分析 第第 3 章章 PLC 控制系統(tǒng)的設計控制系統(tǒng)的設計 3.1 PLC 的選型 3.2 I/O 地址的分配 3.3 I/O 接線圖 第第 4 章章 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計 4.1 控制系統(tǒng)的梯形圖程序設計 結論結論 設計總結設計總結 謝辭謝辭 附錄附錄 參考文獻參考文獻 內容摘要內容摘要 本次設計介紹了 C650 臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運動形式,編 寫了 P
2、LC 控制梯形圖程序和指令表程序。利用 PLC 控制系統(tǒng),實現(xiàn)了車床啟動、 正轉反轉、反接制動、刀架快速移動、冷卻泵在作等一些列功能,改由 PLC 控 制后,其控制系統(tǒng)大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查,節(jié)省大量的繼電器 元件,機床的各項性能有了很大的改善,工作效率有了明顯提高。 關鍵詞:臥式車床;PLC 控制 第第 1 章章 引言引言 本設計采用可編程控制器代替繼電器對機床進行控制,因為可編程控制器 組成的控制系統(tǒng)在設計、安裝、調試和維修等方面,不僅減少了工作量,而且 減少了開支,縮減了成本,效益更高。通過使用 PLC 改造該機床電氣系統(tǒng)后, 去掉了原機床的中間繼電器,時間繼電器等等,使線
3、路簡化,維修方便。 同時要達到的要求有: (1)車床正反向工作及反接制動; (2)主電動機點動; (3)刀架快速移動及冷卻泵工作; (4)對主電動機進行電流監(jiān)控; 設計 PLC 控制系統(tǒng)首先要對控制要求進行分析,選擇最佳的系統(tǒng)方案,然 后對系統(tǒng)硬件設計進行選擇,比如:交流接觸器;中間繼電器;保護電器等。 最關鍵的是選擇合適的 PLC,對 I/O 地址分配,再進行梯形圖設計。 第第2章章 系統(tǒng)總體方案設計系統(tǒng)總體方案設計 2.1 C650C650 臥式車床控制要求臥式車床控制要求 軸與進給電動機M1、冷卻泵電動機M2和溜板箱快速移動電動機M3。從車削 加工工藝出發(fā),對各臺電動機的控制要求如下:
4、(1)主軸與進給電動機M1,允許在空載下直接起動。其要求能實現(xiàn)正、反轉, 從而經主軸變速箱實現(xiàn)主軸的正、反轉,或通過掛輪箱傳給溜板箱來拖動刀架以 實現(xiàn)刀架的橫向左、右移動。為便于進行車削加工前的對刀,則要求主軸拖動工 件作調整點動,所以要求主軸與進給電動機能實現(xiàn)單方向旋轉的低速點動控制。 主電動機停車時,由于加工工件轉動慣量較大,需采用反接制動。 (2)冷卻泵電動機M2,用于在車削加工時,供出冷卻液,對工件與刀具進行冷卻。 2.2 C650C650 臥式車床控制原理分析臥式車床控制原理分析 2.2.12.2.1 主電路分析主電路分析 從附錄中可以看出,斷路器 QF 將三相電源引入,F(xiàn)U1 為主
5、電動機 M1 的 短路保護用熔斷器,F(xiàn)R1 為 M1 電動機過載保護用熱繼電器。為防止在連續(xù)點動 時的啟動電流造成電動機過載,點動時也加入限流電阻 R。通過互感器 TA 接入 電流表 A 以監(jiān)視主電動機繞組的電流。熔斷器 FU2 為 M2、M3 電動機的短路保護, 接觸器 QA4、QA5 為 M2、M3 電動機起動用接觸器。BB2 為 M2 電動機的過載保護, 因快速電動機 M3 短時工作,所以不設過載保護。 2.2.22.2.2 控制電路分析控制電路分析 (1)主電動機的點動調整控制 電路中 QA1 為 M1 電動機的正轉接觸器,QA3 為 M1 電動機的長動接觸器,KA1 為中間繼電器。M
6、1 電動機的點動由點動按鈕 SF4 控制。按下按鈕 SF6,接觸器 KM3 得電吸合,他的主觸點閉合,電動機的定子繞組限流電阻 R 與電源接通, 電動機在較低速下起動。 (2)主電動機的正反轉控制電路 主電動機的正轉由正向起動按鈕 SF1 控制。按下按鈕 SF1 時,接觸器 KM 首先得 電動作,他的主觸點閉合將限流電阻短接,接觸器 QA 的輔助動合觸點閉合使中 間繼電器 KA 得電,它的觸點閉合,使接觸器 QA3 得電吸合。KM3 的主觸點將三 相電源接通,電動機在額定電壓下正轉起動。QA3 的動合輔助觸點和 QA 的動合 觸點的閉合將 QA 3 線圈自鎖。反轉起動時用反向起動按鈕 SF2,
7、按下 SF2,同 樣是接觸器 QA 得電,然后接通接觸器 QA4 和中間繼電器 KA,于是電動機在滿 壓下反轉起動。QA3 的動斷輔助觸點和 QA4 的動斷輔助觸點分別串在對方接觸 器線圈的回路中,起到電動機正傳和反轉的電氣互鎖作用。 (3)主軸電動機的反接制動控制 當速度接近于零時,用速度繼電器的觸點給出信號切斷電動機電源。速度 繼電器與被控電動機是同軸相連的,當電動機正轉時,速度繼電器的正轉常開 觸點 KS1 閉合;電動機反轉時,速度繼電器的反轉動合觸點 KS2 閉合。當電動 機正向旋轉時,接觸器 QA3 和 QA,繼電器 KA 都處于得電動作狀態(tài),速度繼電 器的正轉動合觸點 KS1 也是
8、閉合的,這樣就為電動機正傳時的反接制動做好了 準備。需要停車時,按下停止按鈕 SB4 接觸器 QA 失電,其主觸點斷開,電阻 R 串入主回路,與此同時 QA3 也失電,斷開了電動機電源,同時 KA 失電,KA 的 動斷觸點閉合。在松開 SB4 后就使反轉接觸器 QA4 的線圈得電,電動機的電源 反接,電動機處于反接制動狀態(tài)。當電動機的轉速下降到速度繼電器的復位轉 速時,速度繼電器 KS 的正轉動合觸點 KS1 斷開,切斷了接觸器 QA4 的通電回路, 電動機脫離電源停止。 電動機反轉時的制動與正轉時的制動相似。當電動機反轉時,速度繼電器 的反轉動合觸點 KS2 是閉合的,這時按一下停止按鈕 S
9、F3,在 SF3 松開后正轉 接觸器線圈得電,正轉接觸器 QA3 吸合將電源反接使電動機制動后停止。 (4)刀架的快速移動和冷卻泵控制 刀架的快速移動是由轉動刀架 SF6 來實現(xiàn)的。接觸器 QA4 得電吸合,M3 電 動機帶動刀架快速移動。如果車削加工需要冷卻液時按下 SF5,冷卻泵電動機 M2 動作,QA4 線圈得電,冷卻泵電動機 M2 工作,需要停止開關 SF5 即可。 第第 3 章章 PLC 控制系統(tǒng)的設計控制系統(tǒng)的設計 3.1 PLC 的選型的選型 車床電氣控制系統(tǒng)需要 11 個外部輸入信號,6 個輸出信號。PLC 所具有 的輸入點和輸出點一般要比所需冗余 30 % ,以便于系統(tǒng)的完善
10、和今后的擴展 預留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點為 14 個,輸出點為 7 個。現(xiàn)選擇西門子公司生 產的 S7 - 200 系列的 CPU224 型 PLC ,24V 直流 14 點輸入。 3.2 I/O 地址的分配地址的分配 根據該系統(tǒng)的控制要求,輸入輸出設備,確定了 I/O 點數(shù)。根據需要控制 的開關、設備大約輸入點為 11 個,輸出點為 6 個需進行控制,現(xiàn)將 I/O 地址分 配如附錄所示。 3.3 I/O 接線圖接線圖 根據 PLC I/O 端子的分配,畫出了 C650 臥式車床 PLC 控制系統(tǒng) I/O 接線圖 如附錄所示 第第 4 章章 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計 4.1 控制系統(tǒng)的梯形圖
11、程序設計控制系統(tǒng)的梯形圖程序設計 車床正反向工作及反接制動過程 該控制程序步驟為:按下 SF1,M0.1 導通,Q0.2 動作,QA3 吸合短接電阻 R,同時 M0.1 動作,Q0.0 動作,QA 1 吸合,主電動機 M1 正轉起動運行,開始 車削加工。要停車時,按下 SF3,Q0.0、Q0.2 釋放,松開 SF3,Q0.1 動作,QA2 吸合,主電動機 M1 串電阻反接制動,當速度接近于零時,速度繼電器正轉常開 觸頭 KS1 斷開,QA2 釋放電動機 M1 停轉。反向工作過程與正向相同。 主電動機點動過程 按下 SF5,Q0.3 動作,使 QA 1 吸合,M1 串電阻限流點動,松開 SF5,
12、Q0.3 斷開,M1 停轉,實現(xiàn)點動控制。 刀架快速移動及冷卻泵工作過程 該控制程序步驟為:刀架快速移動過程為按下開關 SF6,Q0.5 動作,QA5 吸合, M3 起動運行 。 冷卻泵工作過程為按下開關 SF5,Q0.4 動作 QA 4 線圈得電, 冷卻泵電動機 M2 工作,停止時按下 SF5 即可。梯形圖程序見附錄 結論結論 本設計具有性能可靠,外圍電路簡單等優(yōu)點,設計思路清晰,程序簡單明 了。C650 車床控制系統(tǒng)利用了西門子 STC-200 系列 PLC 的特點,對按扭、開 關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了車床過程的自動化。此外 PLC 可 以重復使用,降低了測試經費。它的靈活
13、性、操作方便性也方便測試者隨時輸 入、調試和修改控制程序。PLC 又設有串行接口,方便地與計算機進行連接, 組成測控系統(tǒng),給系統(tǒng)的維護和使用帶來了很大方便。 設計總結設計總結 本設計采用可編程控制器代替繼電器對機床進行控制,因為可編程控制器 組成的控制系統(tǒng)在設計、安裝、調試和維修等方面,不僅減少了工作量,而且 減少了開支,縮減了成本,效益更高。通過使用 PLC 改造該機床電氣系統(tǒng)后, 去掉了原機床的中間繼電器,時間繼電器等等,使線路簡化,維修方便。同時, 由于 PLC 的高可靠性,輸入輸出部分還有信號指示,不僅使電氣故障次數(shù)大大 減少,而且還給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。 設計
14、者可在規(guī)格繁多、品種齊全的系列可編程控制產品中,精選所需類型, 使 PLC 具有較高的性能價格比。針對這點本設計盡量節(jié)省可編程控制器的端點, 從而提高了性價比,節(jié)省了不必要的開支。 通過本次設計,使我進一步鞏固、深化和擴充專業(yè)課的基本理論和基本技 能。達到了培養(yǎng)我獨立思考、分析和解決實際問題的能力。培養(yǎng)了我綜合應用 專業(yè)知識和實際查閱相關實際資料的能力。 謝謝 辭辭 在這次課程設計的撰寫過程中,我得到了許多人的幫助。首先我要感謝學 校給了我這次課程設計的機會,感謝薛老師在課程設計上給予我的指導、提供 給我的支持和幫助,這是我能順利完成這次報告的主要原因,更重要的是老師 幫我解決了許多技術上的難
15、題,讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間,我不 僅學到了許多新的知識,而且也開闊了視野,提高了自己的設計能力。 其次,我要感謝幫助過我的同學,他們也為我解決了不少我不太明白的設 計上的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設計中曾經幫助過我的良師益友和同學。 參考文獻參考文獻 1 羅宇航.流行 PLC 實用程序及設計.西安:西安科技大學出版社,2006.12 2 林春方.可編程控制器及其應用.上海:上海交通大學出版社,2003.6 3 廖常初.PLC 編程及應用(第 2 版).北京:機械工業(yè)出版社,2007.9 4 曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應用.北京:電
16、子工業(yè)出版社,2003 5 機床電路圖大全編寫組.機床電路圖大全(上冊).北京:機械工業(yè)出版 社,1993.4 6 齊占慶.機床電氣自動控制.北京:機械工業(yè)出版社,1987.8 7 黎亞元.機床電氣自動控制.重慶:重慶大學出版社,1994.10 8 王士蘭.PLC 技術及運用.北京:機械工業(yè)出版社,2000.8 9 方宗達.電氣控制與 PLC 運用.北京:機械工業(yè)出版社,1996.10 10夏國偉.機床電氣與維修.西安:陜西科學技術出版社,1980.6 11鄧星鐘.機電傳動控制.武漢:華中科技大學出版社,2001.3 12路林吉.江龍康等.可編程序控制器原理及應用.北京:清華大學出版社, 20
17、02 附錄附錄 PLC 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) I/O 分配表分配表 輸入信號PLC 地址輸出信號PLC 地址 主軸電動機 MA1 的正轉按鈕 SF1 I0.0 主電動機 M1 正轉 KM1 Q0.0 主軸電動機 MA1 的反轉按鈕 SF2 I0.1 主電動機 M1 反轉 KM2 Q0.1 主軸停止按鈕 SF3 I0.2 短接制動電阻 KM3 Q0.2 主軸電動機 MA1 的點動按鈕 SF4 I0.3 主電動機 M1 點動 Q0.3 速度繼電器正轉常開觸頭 KS1 I0.4 冷卻泵電動機 M2 起、停 KM4 Q0.4 速度繼電器正轉常開觸頭 KS2 I0.5 快速電動機 M3 起、停 KM5 Q0
18、.5 冷卻泵電動機 MA2 起動、停止開 關 SF5 I0.6 快速電動機 MA3 起動按鈕 SF6 I0.7 熱繼電器 BB1 I1.0 熱繼電器 BB2 I1.1 過流繼電器 KF I1.2 附錄附錄 主要電氣元件表主要電氣元件表 代 號名 稱型 號 及 規(guī) 格用 途數(shù)量 MA1 三相交流異步電動機 JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min 主電動機 1 MA2 三相交流異步電動機 JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min 冷卻泵電動機 1 MA3 三相交流異步電動機 JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min 快速移動電動機 1
19、FA1 熔斷器 RL1-15 15A 主電動機過載保護 1 FA2 熔斷器 RL1-15 15A M2、M3 短路保護 1 QA1 交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓 220VM1 正轉接觸器 1 QA2 交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓 220VM1 反轉接觸器 1 QA3 交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓 220V 短接制動按鈕 1 QA4 交流接觸器CJ10-75A 線圈電壓 220V控制 M2 1 QA5 交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓 220V控制 M3 1 QA6 交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓 220VM1 點動接觸器 1 BB1 熱繼電器 JR10-60
20、52.5A M1 過載保護 1 BB2 熱繼電器 JR10-10 *14 7.20A M2 過載保護 1 SF1 按鈕黑色M1 正轉 1 SF2 按鈕黑色M1 反轉 1 SF3 按鈕黑色M1 停止 1 SF4 按鈕黑色M1 點動 1 SF5 開關黑色M2 起動停止 1 SF6 按鈕黑色快速移動電機 1 KS1 速度繼電器LA2 紅色反接制動 1 KS2 速度繼電器LA19-11J 紅色反接制動 1 TA 電流互感器 LQG-0.5 100/5A-1 KA 中間繼電器 1A 欠電流保護 1 KF 過流繼電器 過電流保護 1 附錄附錄 IIIIII 梯形圖及語句表梯形圖及語句表 tgKQcWA3P
21、tGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1
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