課程設(shè)計(jì)論文C650普通車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22.1 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(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)結(jié)論結(jié)論設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)謝辭謝辭附錄附錄參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要本次設(shè)計(jì)介紹了 c650 臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運(yùn)動(dòng)形式，編寫了 plc 控制梯形圖程序和指令表程序。利用

2、 plc 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、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(jiǎn)單化,并且維修方便,易于檢查，節(jié)省大量的繼電器元件,機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。關(guān)鍵詞：臥式車床；plc 控制 第第 1 章章 引言引言本設(shè)計(jì)采用可編程控制器代替繼電器對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，因?yàn)榭删幊炭刂破鹘M成的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開(kāi)支，縮減了成本，效益更高。通過(guò)使用 plc 改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時(shí)間繼電器等等，使線路簡(jiǎn)化,維修方便。同時(shí)要達(dá)到的要求有： （1）車床正反

3、向工作及反接制動(dòng)；（2）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)；（3）刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作；（4）對(duì)主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電流監(jiān)控；設(shè)計(jì) plc 控制系統(tǒng)首先要對(duì)控制要求進(jìn)行分析，選擇最佳的系統(tǒng)方案，然后對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇，比如：交流接觸器；中間繼電器；保護(hù)電器等。最關(guān)鍵的是選擇合適的 plc，對(duì) i/o 地址分配，再進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)。第第2章章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 c650c650 臥式車床控制要求臥式車床控制要求軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)m1、冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2和溜板箱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)m3。從車削加工工藝出發(fā),對(duì)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制要求如下： (1)主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)m1,允許在空載下直接起動(dòng)。其要求能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn),從而

4、經(jīng)主軸變速箱實(shí)現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn),或通過(guò)掛輪箱傳給溜板箱來(lái)拖動(dòng)刀架以實(shí)現(xiàn)刀架的橫向左、右移動(dòng)。為便于進(jìn)行車削加工前的對(duì)刀,則要求主軸拖動(dòng)工件作調(diào)整點(diǎn)動(dòng),所以要求主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)的低速點(diǎn)動(dòng)控制。主電動(dòng)機(jī)停車時(shí),由于加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,需采用反接制動(dòng)。(2)冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2,用于在車削加工時(shí),供出冷卻液,對(duì)工件與刀具進(jìn)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，fu1 為主電動(dòng)機(jī) m1 的短路保護(hù)用熔斷器，fr1 為 m1 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器。為防止在連續(xù)

5、點(diǎn)動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載，點(diǎn)動(dòng)時(shí)也加入限流電阻 r。通過(guò)互感器 ta 接入電流表 a 以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。熔斷器 fu2 為 m2、m3 電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，接觸器 qa4、qa5 為 m2、m3 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器。bb2 為 m2 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，因快速電動(dòng)機(jī) m3 短時(shí)工作，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)。2.2.22.2.2 控制電路分析控制電路分析(1)主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制電路中 qa1 為 m1 電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，qa3 為 m1 電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)接觸器，ka1為中間繼電器。m1 電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)由點(diǎn)動(dòng)按鈕 sf4 控制。按下按鈕 sf6，接觸器km3 得電吸合，他的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)的

6、定子繞組限流電阻 r 與電源接通，電動(dòng)機(jī)在較低速下起動(dòng)。(2)主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)由正向起動(dòng)按鈕 sf1 控制。按下按鈕 sf1 時(shí)，接觸器 km 首先得電動(dòng)作，他的主觸點(diǎn)閉合將限流電阻短接，接觸器 qa 的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使中間繼電器 ka 得電，它的觸點(diǎn)閉合，使接觸器 qa3 得電吸合。km3 的主觸點(diǎn)將三相電源接通，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動(dòng)。qa3 的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)和 qa 的動(dòng)合觸點(diǎn)的閉合將 qa 3 線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)用反向起動(dòng)按鈕 sf2，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(dòng)機(jī)在滿壓下反轉(zhuǎn)起動(dòng)。qa3 的動(dòng)

7、斷輔助觸點(diǎn)和 qa4 的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)分別串在對(duì)方接觸器線圈的回路中，起到電動(dòng)機(jī)正傳和反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。(3)主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制當(dāng)速度接近于零時(shí)，用速度繼電器的觸點(diǎn)給出信號(hào)切斷電動(dòng)機(jī)電源。速度繼電器與被控電動(dòng)機(jī)是同軸相連的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸點(diǎn) ks1 閉合；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) ks2 閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸器 qa3 和 qa，繼電器 ka 都處于得電動(dòng)作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) ks1 也是閉合的，這樣就為電動(dòng)機(jī)正傳時(shí)的反接制動(dòng)做好了準(zhǔn)備。需要停車時(shí)，按下停止按鈕 sb4 接觸器 qa 失電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電阻 r串入主回路，與此

8、同時(shí) qa3 也失電，斷開(kāi)了電動(dòng)機(jī)電源，同時(shí) ka 失電，ka 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。在松開(kāi) sb4 后就使反轉(zhuǎn)接觸器 qa4 的線圈得電，電動(dòng)機(jī)的電源反接，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，速度繼電器 ks 的正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) ks1 斷開(kāi)，切斷了接觸器 qa4 的通電回路，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)與正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)相似。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn) ks2 是閉合的，這時(shí)按一下停止按鈕 sf3，在 sf3 松開(kāi)后正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器 qa3 吸合將電源反接使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)后停止。(4)刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵控制刀架的快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架

9、sf6 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。接觸器 qa4 得電吸合，m3 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。如果車削加工需要冷卻液時(shí)按下 sf5，冷卻泵電動(dòng)機(jī)m2 動(dòng)作，qa4 線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) m2 工作，需要停止開(kāi)關(guān) sf5 即可。第第 3 章章 plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 plc 的選型的選型車床電氣控制系統(tǒng)需要 11 個(gè)外部輸入信號(hào)，6 個(gè)輸出信號(hào)。plc 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余 30 % ，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)為 14 個(gè),輸出點(diǎn)為 7 個(gè)?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的 s7 - 200 系列的 cpu224 型 plc ，24v 直流 14 點(diǎn)輸入

10、。3.2 i/o 地址的分配地址的分配根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備，確定了 i/o 點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 11 個(gè),輸出點(diǎn)為 6 個(gè)需進(jìn)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(jù) plc i/o 端子的分配，畫(huà)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(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì) 車床正反向工作及反接制動(dòng)過(guò)程該控制程序步驟為：按下 sf1，m0.1 導(dǎo)通，q0.2 動(dòng)作，qa3 吸合短接電阻r，同時(shí) m0.1 動(dòng)作，q0.0 動(dòng)作，qa 1

11、吸合，主電動(dòng)機(jī) m1 正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行，開(kāi)始車削加工。要停車時(shí)，按下 sf3，q0.0、q0.2 釋放，松開(kāi) sf3，q0.1 動(dòng)作，qa2吸合，主電動(dòng)機(jī) m1 串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近于零時(shí)，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 ks1 斷開(kāi)，qa2 釋放電動(dòng)機(jī) m1 停轉(zhuǎn)。反向工作過(guò)程與正向相同。主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)過(guò)程按下 sf5，q0.3 動(dòng)作，使 qa 1 吸合，m1 串電阻限流點(diǎn)動(dòng)，松開(kāi) sf5，q0.3斷開(kāi)，m1 停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。 刀架快速移動(dòng)及冷卻泵工作過(guò)程該控制程序步驟為：刀架快速移動(dòng)過(guò)程為按下開(kāi)關(guān) sf6，q0.5 動(dòng)作，qa5 吸合，m3 起動(dòng)運(yùn)行 。 冷卻泵工作過(guò)程為按下開(kāi)關(guān) sf5，q0

12、.4 動(dòng)作 qa 4 線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) m2 工作，停止時(shí)按下 sf5 即可。梯形圖程序見(jiàn)附錄結(jié)論結(jié)論本設(shè)計(jì)具有性能可靠，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)思路清晰，程序簡(jiǎn)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(diǎn)，對(duì)按扭、開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了車床過(guò)程的自動(dòng)化。此外 plc 可以重復(fù)使用，降低了測(cè)試經(jīng)費(fèi)。它的靈活性、操作方便性也方便測(cè)試者隨時(shí)輸入、調(diào)試和修改控制程序。plc 又設(shè)有串行接口，方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測(cè)控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來(lái)了很大方便。設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)采用可編程控制器代替繼電器對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，因?yàn)榭删幊炭刂?/p>

13、器組成的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開(kāi)支，縮減了成本，效益更高。通過(guò)使用 plc 改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時(shí)間繼電器等等，使線路簡(jiǎn)化,維修方便。同時(shí)，由于 plc 的高可靠性，輸入輸出部分還有信號(hào)指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。設(shè)計(jì)者可在規(guī)格繁多、品種齊全的系列可編程控制產(chǎn)品中，精選所需類型，使 plc 具有較高的性能價(jià)格比。針對(duì)這點(diǎn)本設(shè)計(jì)盡量節(jié)省可編程控制器的端點(diǎn)，從而提高了性價(jià)比，節(jié)省了不必要的開(kāi)支。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專業(yè)課的基本理論和基本技能。達(dá)到了

14、培養(yǎng)我獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)實(shí)際資料的能力。謝謝 辭辭在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝學(xué)校給了我這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，感謝薛老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良

15、師益友和同學(xué)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 羅宇航.流行 plc 實(shí)用程序及設(shè)計(jì).西安：西安科技大學(xué)出版社,2006.122 林春方.可編程控制器及其應(yīng)用.上海：上海交通大學(xué)出版社,2003.63 廖常初.plc 編程及應(yīng)用(第 2 版).北京：機(jī)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(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,20035 機(jī)床電路圖大全編寫組.機(jī)床電路圖大全（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1993.46 齊占慶.機(jī)床電氣自動(dòng)控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.87 黎亞元.機(jī)床電氣自動(dòng)控制.重慶：重慶大學(xué)出版社，1994.108 王士蘭.plc 技術(shù)及運(yùn)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版

16、社，2000.89 方宗達(dá).電氣控制與 plc 運(yùn)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.1010夏國(guó)偉.機(jī)床電氣與維修.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1980.611鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.312路林吉.江龍康等.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社,2002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(hào)plc 地址輸出信號(hào)plc 地址主軸電動(dòng)機(jī) ma1 的正轉(zhuǎn)按鈕 sf1i0.0主電動(dòng)機(jī) m1 正轉(zhuǎn) km1q0.0主軸電動(dòng)機(jī) ma1 的反轉(zhuǎn)按鈕 sf2i0.1主電動(dòng)機(jī) m1 反轉(zhuǎn) km2q0.1主軸停止按鈕 sf3i0.2短接制動(dòng)電阻

17、km3q0.2主軸電動(dòng)機(jī) ma1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 sf4i0.3主電動(dòng)機(jī) m1 點(diǎn)動(dòng)q0.3速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 ks1i0.4冷卻泵電動(dòng)機(jī) m2 起、停km4q0.4速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 ks2i0.5快速電動(dòng)機(jī) m3 起、停 km5q0.5冷卻泵電動(dòng)機(jī) ma2 起動(dòng)、停止開(kāi)關(guān) sf5i0.6快速電動(dòng)機(jī) ma3 起動(dòng)按鈕 sf6i0.7熱繼電器 bb1i1.0熱繼電器 bb2i1.1過(guò)流繼電器 kfi1.2 附錄附錄 主要電氣元件表主要電氣元件表代 號(hào)名 稱型 號(hào) 及 規(guī) 格用 途數(shù)量ma1三相交流異步電動(dòng)機(jī)jo3-802-6 0.75kw 380v 905r/min主電動(dòng)機(jī)1ma2三相交流

18、異步電動(dòng)機(jī)jo3-802-6 0.75kw 380v 905r/min冷卻泵電動(dòng)機(jī)1ma3三相交流異步電動(dòng)機(jī)jo3-802-6 0.75kw 380v 905r/min快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)1fa1熔斷器rl1-15 15a主電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)1fa2熔斷器rl1-15 15am2、m3 短路保護(hù)1qa1交流接觸器cj10-40a 線圈電壓 220vm1 正轉(zhuǎn)接觸器1qa2交流接觸器cj10-40a 線圈電壓 220vm1 反轉(zhuǎn)接觸器1qa3交流接觸器cj10-40a 線圈電壓 220v 短接制動(dòng)按鈕1qa4交流接觸器cj10-75a 線圈電壓 220v控制 m21qa5交流接觸器cj10-40a 線圈電壓 220v控制 m31qa6交流接觸器cj10-