C650PLC改造2

1、摘摘 要要 可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的一種數(shù) 字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序邏輯控 制的存儲器，在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等 操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過 程。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是利用 plc（programmable logic controller）對 c650 型 車床的電器部分進(jìn)行改造。首先我對本設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的分析，使自己有一個大致 的總 體概念，然后仔細(xì)分析 c650 車床，對車床主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動還有其它的輔助 運(yùn)動， 進(jìn)行分析。最后根

2、據(jù)控制電路的線路圖，編譯 plc 的梯形圖，編譯通過后， 利用 plc 實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：可編程序控制器,c650 車床,電氣控制,梯形圖 目目 錄錄 摘要.i 1 1 緒論緒論.1 1.1 普通車床改造的意義.1 1.2 plc 的基礎(chǔ)知識 .1 1.3 plc 工作原理 .1 2 2 電氣線路的工作流程電氣線路的工作流程.2 2.1 c650 車床電器控制原理圖 .2 2.2 主電路分析.3 2.3 控制電路分析.3 2.4 整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù).3 3 3 c650c650 車床電氣控制的硬件設(shè)計(jì)車床電氣控制的硬件設(shè)計(jì) .3 3.1 統(tǒng)計(jì) i/o 點(diǎn)數(shù).3 3.2 plc

3、 的選型 .4 3.3 i/o 分配表 .5 3.4 plc 控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計(jì) .5 4 4 c650c650 車床電氣控制的編程設(shè)計(jì)車床電氣控制的編程設(shè)計(jì) .7 4.1 電動機(jī) m1 正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì)及程序仿真 .7 4.2 電動機(jī) m1 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制及反接制動控制設(shè)計(jì)及程序仿真.11 5 5 心得體會心得體會16 參考文獻(xiàn).17 1 緒論 1.1 普通機(jī)床改造的意義 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù) 控化率不到 3。用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次 低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個 企業(yè)

4、的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的 數(shù)控化率。 機(jī)床數(shù)控改造的意義： 1）節(jié)省資金。 機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)床相比一般可節(jié)省 60%左右的費(fèi) 用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購置費(fèi)的 1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費(fèi)購買新機(jī)床 60%的費(fèi)用， 并可以利用現(xiàn)有地基。 2）性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變 形而影響精度。 3） 提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動化效率可比傳 統(tǒng)機(jī)床提高 3 至 5 倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用 或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用

5、而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 1.2 plc 的基礎(chǔ)知識 plc（即可編程邏輯控制器，programmable logic controller）是用來取 代用于電機(jī)控制的順序繼電器電路的一種器件。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序 控制、定時、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制 各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事 先存入 plc 的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成 工藝流程要求的操作。plc 在程序運(yùn)行過程中，程序從起始步起，依次執(zhí)行到 最終步，然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。plc 每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱 為一個掃描周

6、期。plc 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。 1.3 plc 工作原理 plc 的 cpu 采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式。在掃描程序時，掃描是 從第一條程序開始，在無中斷獲跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲順序的先后， 逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后，再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重 復(fù)進(jìn)行。此過程又分為掃描階段、用戶執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個階段。 2 c650 車床電氣控制工作原理 2.1 c650 車床電氣控制原理圖 c650 車床電氣控制原理圖如圖 2-1 所示: 圖 2-1 c650 車床電氣控制原理圖 2.2 主電路分析 該機(jī)床共配置三臺電動機(jī) m1、m2 和

7、m3。 主電動機(jī) m1 完成主軸主運(yùn)動和刀具進(jìn)給運(yùn)動的驅(qū)動，采用直接啟動方式， 可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個旋轉(zhuǎn)方向的電氣制動停車和點(diǎn)動功能。 電動機(jī) m1 控制電路分為四個部分：由正、反轉(zhuǎn)控制接觸器 km1、km2 的兩組 主觸點(diǎn)構(gòu)成電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。電流表 pa 經(jīng)電流互感器 ta 接在主電動機(jī) m1 主運(yùn)動上，以監(jiān)視電動機(jī)繞組工作電流變化。時間繼電器 kt 的動斷觸頭， 在啟動的短時間內(nèi)將電流表暫時短接。串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器 km3 的主觸點(diǎn)控制限流電阻 r 的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動調(diào)整時，為防止連續(xù)的啟 動電流造成電動機(jī)過載而串入了限流電阻 r，以保證電路設(shè)備正常工作

8、。速 度繼電器 ks 的速度檢測部分與電動機(jī)的主軸相聯(lián)，在停車制動過程中，當(dāng)主 電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時，其動合觸頭可將控制電路中反接制動的相應(yīng)電路切斷， 完成停車制動。 電動機(jī) m2 提供切削液，采用直接啟動停止方式，為連續(xù)工作狀態(tài)，由接觸 器 km4 的主觸點(diǎn)控制其主電路的接通與斷開。 快速移動電動機(jī) m3 由交流接觸器 km5 控制，根據(jù)使用需要，可隨時手動控 制啟停。 2.3 控制電路分析 主電動機(jī) m1 控制：接通電源 qs+。 正向點(diǎn)動 sb1+km1+（無自保）m1 串 r 正向點(diǎn)動（sb1+表示按 sb1 并 保持） 正向起動 sb2+km3+, kt+短接 r, ka+ km1+

9、(自保) m1 全壓正向起 動(當(dāng) n120r/min 時) ks-1+ (kt 延時到,起動完成) 轉(zhuǎn)速達(dá) n,電流表 a 接入 正向停止制動 sb0+km1-，km3-，kt-，ka-（當(dāng) ks-1+時）km2+m1 串 r 反接制動 n(當(dāng) n100r/min 時) ks-1- km2-。 反向制動 （接 sb3）與停車制動（ks-2+）過程與正向類似。 冷卻泵電動機(jī) sq6+ km4+（自保）m2 起動。 快速電動機(jī) sq+（刀架手柄壓動）km5+m3 起動。 2.4 整機(jī)線路的聯(lián)鎖與保護(hù) 由 km1 與 km2 各自的常閉觸點(diǎn)串接于對方工作電路以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行互鎖。 由 fu 及 f

10、u1fu6 實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。由 fr1 與 fr2 實(shí)現(xiàn) m1 與 m2 的過載保護(hù)。 km1km4 等接觸器采用按鈕與自?？刂品绞健?3 c650 車床電氣控制的硬件設(shè)計(jì) 3.1 統(tǒng)計(jì) i/0 的點(diǎn)數(shù) 根據(jù)第 2 章的主電路分析,統(tǒng)計(jì)的輸入設(shè)備點(diǎn)數(shù)有 11 個，輸出設(shè)備點(diǎn)數(shù)有 6 個。如表 3-1 所示： 表 3-1 i/0 的點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 類 型功能所占點(diǎn)數(shù)(個) m1 的停止按鈕1 m1 的點(diǎn)動按鈕1 m1 的正轉(zhuǎn)按鈕1 m1 的反轉(zhuǎn)按鈕1 m2 的停止按鈕1 m2 的啟動按鈕1 m3 的限位開關(guān)1 m1 的熱繼電器動合觸電1 m2 的熱繼電器動合觸電1 速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)1 輸 入 設(shè) 備

11、速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)1 m1 的正轉(zhuǎn)接觸器1 m1 的反轉(zhuǎn)接觸器1 m1 的制動接觸器1 m2 接觸器1 m3 接觸器1 輸 出 設(shè) 備 電流表接入中間繼電器1 3.2 plc 的選型 此次課程設(shè)計(jì)中我選用 fx2n-48mr，因?yàn)樗木幊滔鄬唵我锥?，是理想?可編程控制器。而在設(shè)計(jì)中的 i/o 點(diǎn)數(shù)在 48 以下，則用的是微型 plc。其基本 單元中的輸入點(diǎn)按照 x000x007,x010x017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號，而輸 出點(diǎn)按照 yoooy007,y010y017這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號，內(nèi)部繼電器可多 次使用，定時器將 1ms,10ms,100ms 等脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器可進(jìn)行向上

12、向下計(jì)數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，plc 點(diǎn)數(shù)的選擇，不管是輸入點(diǎn)數(shù)還是輸出點(diǎn) 數(shù)都要留有 10%的余量，根據(jù) i/o 口分配情況可知：輸入信號有 11 個，輸出信 號有 6 個，根據(jù) i/o 點(diǎn)數(shù)可選擇 fx2n24mr 可編程控制器，以滿足控制要求， 而且輸入輸出都留有一定的余量。 3.3 i/0 分配表 根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的 i/o 口與所選的 plc 的型號可列出其 i/o 分配，如表 3-2: 表 3-2 i/o 分配表 輸入設(shè)備輸出設(shè)備 代號功能 plc 輸 入繼電 器 代號功能 plc 輸出繼 電器 sb0m1 的停止按鈕x0km1m1 的正轉(zhuǎn)接觸器y0 sb1m1 的點(diǎn)動按鈕x1km2m1

13、的反轉(zhuǎn)接觸器y1 sb2m1 的正轉(zhuǎn)按鈕x2km3m1 的制動接觸器y2 sb3m1 的反轉(zhuǎn)按鈕x3km4m2 接觸器y3 sb4m2 的停止按鈕x4km5m3 接觸器y4 sb5m2 的啟動按鈕x5ka電流表接入中間 繼電器 y5 sqm3 的限位開關(guān)x6 fr1m1 的熱繼電器動合觸 電 x7 fr2m2 的熱繼電器動合觸 電 x10 ks1速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)x11 ks2速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)x12 3.4 plc 控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計(jì) 根據(jù) plc 型號的選定及 i/o 接口的點(diǎn)數(shù)確定和 i/o 分配表，可以設(shè)計(jì)出 plc 控制系統(tǒng)的外部接線圖，如圖 3-3： 圖 3-3 外部接線圖

14、4 c650 車床電氣控制的編程設(shè)計(jì) 4.1 電動機(jī) m1 正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖程序設(shè)計(jì)及程序仿真 電動機(jī) m1 由接觸器 km1km3 控制，plc 中控制 km1km3 的輸出繼電器分 別為 y0y2。y0y2 分別位于梯形圖的第 6、9、10 梯級。 在第 y06 、y19線圈電路中，分別串 y1、y0 的動斷觸點(diǎn)y0，y1 實(shí)現(xiàn)互鎖；還分別串聯(lián)有定時繼電器 t1、t2 的動合觸點(diǎn)#t1、#t2，以控制 y0、y1 延時啟動。在第 5、第 8 梯級分別設(shè)計(jì) t1、t2 的線圈電路，它們分別 由輔助繼電器 m101、m102 的動合觸點(diǎn)#m101、#m102 控制。 在第 4、第 7 梯級分

15、別設(shè)計(jì)輔助繼電器 m101、m102 線圈電路，除用動斷觸 點(diǎn)m101、m102 進(jìn)行互鎖外，還分別受輸入繼電器 x2、x3 的動合觸點(diǎn)、動 斷觸點(diǎn)控制。由 i/o 分配表可知，輸入繼電器 x2、x3 分別為啟動按鈕 sb2、反 轉(zhuǎn)啟動按鈕 sb3 控制。由此可知，輔助繼電器 m101、m102 分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) 啟動輔助繼電器。 在第 y210線圈電路中，串接有 m101、m102 的動合觸點(diǎn)#m101、#m102 的并聯(lián)支路，因此只有輔助繼電器 m101 或 m102 得電，輸出繼電器 y2 得電， 才能使 km3 得電吸合，短接電阻 r。 這樣得到電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖如上圖 4-1

16、所示。 m1 正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器 km1 和 km2 的主觸點(diǎn)切換電源的相序?qū)崿F(xiàn) 的。在切換時，必須防止電源相間短路。例如，由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，當(dāng) km1 主 觸點(diǎn)斷開，產(chǎn)生瞬時電弧，km1 主觸點(diǎn)仍為導(dǎo)通狀態(tài)，如果此時 km2 主觸點(diǎn)閉 合，就會使電源發(fā)生短路，要避免電源短路，必須在完全沒有電弧的情況下使 km2 主觸點(diǎn)閉合。在繼電器接觸器控制中，通常采用 km1 和 km2 互鎖的方法來 避免電源的短路。 plc 控制與繼電器接觸器控制不同，plc 在循環(huán)掃描進(jìn)，執(zhí)行程序的速度 是非常快的，y0 和 y1 觸點(diǎn)切換是在毫秒級瞬間完成的，幾乎沒有時間延時。 因而，必須采取防止電源短路的

17、措施。在梯形圖中，定時器 t1 與 t2 用來控制 正、反轉(zhuǎn)切換的延時時間（延時時間設(shè)定為 0.5 秒） ，待電弧熄滅之后，再接 通反方向接觸器。 圖 4-1 電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形 m1 的正轉(zhuǎn)調(diào)試： m1 的反轉(zhuǎn)調(diào)試： 通過程序仿真，可以看到電動機(jī) m1 正、反轉(zhuǎn)動作。 4.2 電動機(jī) m1 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制及反轉(zhuǎn)制動控制的設(shè)計(jì) 點(diǎn)動控制是在接觸器 km2 和 km3 不動作的情況下，按點(diǎn)動按鈕 sb1，繼電 器 x1 得電，其動合觸點(diǎn)#x11 、#x13閉合，輔助繼電器 m1031和 m1003得電，而且 m103 自鎖。由于未按下停止按鈕 sb，x0 未得電，熱繼 電器 fr 未動作，x7

18、 未得電，因此它們的動斷觸點(diǎn)x02 ，x72閉合， 使輔助繼電器 m22得電，其動合觸點(diǎn)#m23閉合，則執(zhí)行 mcmcr 之間 的主控程序。由于 m100 得電，其動合觸點(diǎn)#m1006閉合，輸出繼電器 y06得電，使 km1 動作，電動機(jī) m1 串電阻 r 正向運(yùn)轉(zhuǎn)。松開 sb1，即 x1 的 動合觸點(diǎn)#x13斷開， m1033和 y06失電，km1 的主觸點(diǎn)切斷正相 序電源。由于電動機(jī)的慣性作用，速度繼電器正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn) ks1 仍閉合，x11 仍得電，#x1113仍閉合，另外 y06失電，其動斷觸點(diǎn)y09 y013復(fù)位閉合。 圖 4-2 m1 的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動及反轉(zhuǎn)控制梯形 m1 的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動調(diào)試：

19、 m1 的反轉(zhuǎn)制動調(diào)試 經(jīng)過程序仿真，達(dá)到了使輔助繼電器 m1031和 m1003得電，而且 m103 自鎖的預(yù)期目的。 根據(jù)以上的各模塊的設(shè)計(jì),可得整體的梯形圖如圖 4.2 所示: 圖 4-2 c650 車床梯形圖 梯形圖對應(yīng)的語句表，見附錄一 5 心得體會 本設(shè)計(jì)主要是用程序的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)其傳統(tǒng)的繼電器-接觸器線路，以實(shí)現(xiàn) c650 車床的各項(xiàng)控制要求。詳細(xì)介紹了電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、電動機(jī)的正轉(zhuǎn)點(diǎn) 動控制及其反接制動控制、電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動控制等的設(shè)計(jì)。并 分析了其工作過程。用文字、圖表、動作的順序的標(biāo)示的形式展現(xiàn)出來，增加 了可讀性。最后對程序進(jìn)行了調(diào)試，通過調(diào)試的結(jié)果證明，此程

20、序是可行的。 通過本次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)到了不少，關(guān)于 plc 的運(yùn)用廣泛性以及他的基礎(chǔ) 性，實(shí)用性，使我受益匪淺，而且我也發(fā)現(xiàn)了我的許多不足，在很多的地方都 會卡殼，其中遇到了不少的麻煩，然后通過我兩一點(diǎn)一點(diǎn)的查找資料克服了這 些困難，所以我要吸取這次的經(jīng)驗(yàn)，以后多積累些知識，隊(duì) plc 多了解了解， 在以后的工作生活中還是很有用的，在此謝謝指導(dǎo)老師。 參考文獻(xiàn) 1 方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù).m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 2 史國生.控制與可編程控制器技術(shù).m北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 3 廖常初.可程控制器的編程方法與工程應(yīng)用.m重慶：重慶大學(xué)出版社， 2001 4 江志鋒.編程控制器原理與應(yīng)用.m西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004 5 丁煒.編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用.m杭州：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 6