C534J1型雙柱立式車床PLC系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)正文

1、C534J1型雙柱立式車床PLC系統(tǒng)控制摘要：本文介紹了用可編程序控制器來對(duì)雙柱立式車床控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造，簡(jiǎn)要敘述了雙柱立式車床的工作原理及用PLC進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)步驟，并給出PLC編程程序梯形圖。PLC控制的特點(diǎn)使原機(jī)床控制大大的簡(jiǎn)單化，并且維修方便，易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件，使機(jī)床的工作效率更高。關(guān)鍵詞：PLC,雙柱立式車床，控制ControlofC534J1typedoublecolumnverticallathePLCsystemAbstract:Thispaperintroducesaprogrammablecontrollerisusedtodoublecolu

2、mnverticallathecontrolsystemmodernization,brieflydescribestheworkingprincipleofdoublecolumnverticallatheandmethodofthedesignandthedesignprocedureofPLC,andgivesthePLCprogrammingladderdiagram.PLCcontrolfeaturesoftheoriginalmachinecontrolgreatlysimplified,andtherepairisconvenient,easytocheck.Savealotof

3、relayelement,makethemachineworkefficiencyishigher.Keywords:PLC,doublecolumnverticallathe,control目錄1 緒論11.1 本文的選題意義11.2 C534J1型雙柱立式車床的簡(jiǎn)介12 C534J1型雙柱立式車床的控制系統(tǒng)分析22.1 C534J1型立式車床基本情況22.2 C534J1型雙柱立式車床的電氣原理圖及電路分析22.2.1 工作臺(tái)主拖動(dòng)電氣控制電路分析22.2.2 橫粱升降控制電路分析52.2.3 刀架移動(dòng)控制電路分析73 C534J1型雙柱立式車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).113.1 PLC的基本

4、組成及分類113.2 PLC的基本工作原理113.3 PLCt繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別.113.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)123.5 PLC控制的IO設(shè)備的分配133.6 PLC外部接線圖163.7 PLC梯形圖設(shè)計(jì)183.8 C534J1型雙柱立式車床西門子S7-200型PLC調(diào)試234 電器元件的選型284.1 交流電動(dòng)機(jī)的選擇284.2 控制變壓器的選擇284.3 斷路器QF的選擇284.4 接觸器KM的選擇284.5 時(shí)間繼電器KT的選擇294.6 中間繼電器K的選擇304.7 熔斷器FU的選擇304.8 電動(dòng)機(jī)電纜的選擇315 總結(jié)32參考文獻(xiàn)336 謝341 緒論1.1 本文的選

5、題意義利用PLC的高可靠性、高抗干擾，壽命長(zhǎng)、維修量少、查找外部線路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是很好的方法。用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，既能較好地實(shí)現(xiàn)原工藝要求，簡(jiǎn)化線路，又提高了可靠性和機(jī)床的運(yùn)行率。PLC控制程序它是機(jī)床廠根據(jù)機(jī)床的具體控制要求設(shè)計(jì)、編制的機(jī)床控制軟件，PLC程序中包含了機(jī)床動(dòng)作的執(zhí)行過程，以及執(zhí)行動(dòng)作所需的條件，它表明了指令信號(hào)、檢測(cè)元件與執(zhí)行元件之間的全部邏輯關(guān)系。借助PLC程序，維修人員可以迅速找到故障原因，它是數(shù)控機(jī)床維修過程中使用最多、最重要的資料在某些系統(tǒng)（如FANUC（統(tǒng)、SXEMENS802D）中，利用數(shù)控系統(tǒng)的顯示器可以直接對(duì)PL

6、C程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)和觀察，它為維修提供了極大的便利，因此，在維修中定要熟練掌握這方面的操作和使用技能。1.2C534J1型雙柱立式車床的簡(jiǎn)介C534J1型立式車床是一種雙柱立式車床，具有兩個(gè)刀架，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)車制各種大型工件。可用于內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、內(nèi)孔、切槽、切斷等加工。C534J1型立式車床是一種自動(dòng)化程度要求較高的機(jī)電設(shè)備，它通常采用繼電器邏輯控制方式，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于控制觸點(diǎn)多，電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)。立式機(jī)床使用年月久后，電氣控制系統(tǒng)線路老化，繼電器故障頻繁，檢修困難【1】。圖2.1C534J1型雙柱立式車床示意圖2C

7、534J1型立式車床控制系統(tǒng)2.1 C534J1型立式車床基本情況C534JX型雙柱立式車床的主要運(yùn)動(dòng)部件有圓形工作臺(tái)、橫粱和刀架。如圖2.1所示。工作臺(tái)下面有圓形導(dǎo)軌，工作臺(tái)圍繞垂直軸心旋轉(zhuǎn)。立柱上裝有橫粱，橫梁可以沿立柱上下移動(dòng)，并在機(jī)床加工時(shí)被夾緊在立桂上。橫粱上裝置刀架，刀架能夠沿橫粱左右快速移動(dòng)或進(jìn)給移動(dòng)。刀架上裝有滑枕，滑枕沿刀架可以快速移動(dòng)或進(jìn)給移動(dòng)。2.2 C534J1型雙柱立式車床的電氣原理圖及電路分析2.2.1 工作臺(tái)主拖動(dòng)電氣控制電路工作臺(tái)主拖動(dòng)電氣控制電路原理圖如圖2.2所示.工作臺(tái)起動(dòng)時(shí)為避免過大的機(jī)械沖擊，用液壓裝置將工作臺(tái)稍微抬起，以減少導(dǎo)軌摩擦，便于起動(dòng)。工作臺(tái)

8、電動(dòng)機(jī)為繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，采用轉(zhuǎn)子兩級(jí)電阻起動(dòng)，停車時(shí)反接制動(dòng)。工作臺(tái)主拖動(dòng)電氣控制電路與其他的控制電路之間具有連鎖關(guān)系。在下列情況下，工作臺(tái)主電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)：軸變速鞘內(nèi)齒輪沒有完全嚙合；潤(rùn)滑系統(tǒng)工作不正常，特別是當(dāng)工柞臺(tái)導(dǎo)軌油量不足時(shí)；工作臺(tái)導(dǎo)軌溫度超過60C；橫粱在升降或未夾緊時(shí)。工作臺(tái)起動(dòng)的條件：先起動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)一供給潤(rùn)滑油一油量足夠時(shí)一水銀開關(guān)SL觸點(diǎn)閉臺(tái).KA5線圈得電吸合一使控制電路電源接通?？傠娫粗魍蟿?dòng)電動(dòng)機(jī)油泵電動(dòng)機(jī)控制變壓器導(dǎo)軌溫度保護(hù)齒輪嚙合潤(rùn)滑導(dǎo)也溫圖主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)短路電阻主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)一-F1J困22HM例并H含出能浮CB逵c器細(xì)崩困()彳H2心耳勺

9、一%二mU料Y5VTcatsEfirjfcnrK*12-E1T加-Y10LYllY12Y1T：Y13conK1C220VtIdCZirLY22RI1n.L-dicaferayr,q1iKiLMC31-Lh=i.Y2S比2ER1廣LYZ&Y2Tcor?Y3D31YT26LIZ1一11LTT2Tr三卅UHiLloczar-L-czi-qLLYT2-S-1.k|1Y32YTK-1F-J_IJ._,Y33COEY34口忖n-耳2F門rUirq圖4.1C534X1型雙柱立式車床西門子S7-200控制接線圖3.7C534J1型雙柱立式車床三菱FX2N系列PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)和調(diào)試C534J1型雙柱立式車床

10、三菱FX2N系列PLC控制梯形圖如圖3.2所示MLODT3M4KO22YOUY0L385TI開并十I共XO23X025M4TII-XO22X024X026M4013生TI壞MII少F(Y0L4FLFM10L111XI1MLOOT一X002-4oKC27X041X040Y016(M6(M?(MS您TI1I蘇XC60X041X040137TI1IK06LX041X040X035KO3BMII1IWX032X041X040X037LJ|1|必X033Y002152TI1IX034詡一|卜M6團(tuán)一|HM7T卜MSL60Ih-MSX045M20137HIM7X050HIIIMSX053HIIIM9X05

11、6HI1M20HI253M20(H26M6X0571卜M7K0&0IIIFM8X06LI1卜M9(M27M21263M222配M23267M24269|M25山一卜M26273|M27圻I卜M28277|(Y021(022(0230f024Y0250f0好027(Y030(Y03L2S0(Y033283M20T卜Y034285L圖3.2C534J1型雙柱立式車床三菱FX2N系列PLC控制梯形圖3.8C534J1型雙柱立式車床西門子S7-200型PLC調(diào)試程序的調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，很少有程序一經(jīng)編制就是完善的，只有經(jīng)過試運(yùn)行甚至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進(jìn)行修改GX-

12、DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能，可用于程序的調(diào)試及監(jiān)控(1)啟動(dòng)編程軟件GXDeveloper,創(chuàng)建一個(gè)“新工程”。如圖3.3所示.圖3.3啟動(dòng)編程軟件GXDeveloper(2)編寫PLC梯形圖(3)先F4變換，然后可以通過“菜單欄”啟動(dòng)仿真。如圖3.4所示工具窗口俎)幫助全國(guó)最專業(yè)三委工控網(wǎng)玷程序檢查.數(shù)據(jù)合并參數(shù)檢查.EDM傳送出)物除未使用軟元件注釋W(xué)智能功能模塊但)圖3.4啟動(dòng)仿真(4)這樣就可以啟動(dòng)仿真，會(huì)出現(xiàn)仿真窗口，顯示運(yùn)行狀態(tài)。(5)啟動(dòng)仿真后，程序開始在電腦上模擬PLC寫入過程。(TOCEM(6)這時(shí)程序開始運(yùn)行如圖3.5所示O圖3.5程序的調(diào)試與監(jiān)控ELSOTT庵

13、*UDfTclupsECIELSECXGFFVYJJ-IltfJtlSgM行中）UINEM承j-?X叵制占|_囹I/圈I哥打回圄.,FJ3I二網(wǎng)|現(xiàn)甘I聞I創(chuàng)制II焦II1111I占II_|_|_III_LJIIIIIIII豐I玉1乖_d第）_|_J_|His工LU_1_|理.后J|II|J中tilF開翰時(shí)新浬川泣白日唱1+型#WEFIJ曾于rusi為中嘶g007D0L000YDCGM12鷹用!占桂*療中)11REB6tbj.fXWIH|第I科勺三1匕1到黑博IMl|卜堂|國(guó)1taKEYICr1EI0RTOFITQfl_C*園蜀玉廟磐胃辛MJgiUIUKICTKTEl|X016X0176XCI

14、011100613Y007T卜F2餐I*停止圈印p騎JEOHOftfttbt.中EbAttrtj*s：曲i也決錄舊看口也IS皿is黑黑黑曲向隔冏舊磔磔闖Iralnitl?3|?4501010101卬ololalalmai川QMII比必同比陳弁傍色田malolmololnloialglmolm2021董茂；5苫西皆劉31S至斗cl5IM(Jl5(nfln01c1mA1flr1clmalozE必的gG1all1213MwQInlulDIDInlalQInlbolQIisEIIzEzctnozi皿黑黑:;黑MsDunn-23T0-摩,X015X000XC04(007(TOOL(Y000|YiJ021

15、.112Y005：WT聲7133fci.r,.,目哥2吼片.itisirTlflr*BTruffi-*42ISTumwo?|.dxcemhu.e=國(guó)？七9里；3工圖3.5程序的調(diào)試與監(jiān)控（三）0a聞國(guó)聞匐-廊ZIIdmiai-砌到國(guó)j5Ij3ln|jrjijLjIII焦摩IIIJII蜀生:#._|J1J_J_|H劍ZLLJ_1_1盥一.后JJ.J_1_|_|_|/.1.1X0L6T-xoooX0L7X015TLTO07TL007(TOOLr:TMCFiBimBTJFIIIEI=ifji圖3.5程序的調(diào)試與監(jiān)控（四）4電氣元件的選擇4.1 交流電動(dòng)機(jī)的選擇11根據(jù)C534J1型雙柱立式車床的國(guó)標(biāo)

16、，選取電動(dòng)機(jī)如下:表3.1電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)代號(hào)型號(hào)額定功率額定電流額定轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)主軸電動(dòng)機(jī)M1Y280M655104980920.87油泵電動(dòng)機(jī)M2Y100L142.25.031430810.82橫梁升降電動(dòng)機(jī)M3Y160L87.518.3750850.73右立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M4Y100L142.25.031430810.82右立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M5YD100L161.33.8940740.70左立刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M6Y100L142.25.031430810.82左立刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M7YD100L161.33.8940740.704.2 控制變壓器的選擇跟據(jù)設(shè)計(jì)需要，本設(shè)計(jì)中，變壓

17、器型號(hào)：T1為BK-300,380V/127-6.3V;T2為BK-1500,380V/32-30-28V;T3為BK-100,380V/36V。4.3 斷路器QF的選擇斷路器又稱自動(dòng)開關(guān)，是一個(gè)開關(guān)和保護(hù)電器的組合體，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。對(duì)電路和電氣設(shè)備有短路、過載、漏電和失（欠）壓的保護(hù)作用113,0本設(shè)計(jì)所需的斷路器為：QF1為DZ10-250/330,120A;QF2為DZ5-20/330,4.5A;QF4為DZ5-20/330,2A。4.4 接觸器KM的選擇接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動(dòng)切換電器。在

18、功能上接觸器除能自動(dòng)切換外，還具有手動(dòng)開關(guān)所缺乏的遠(yuǎn)距離操作功能和失壓（或欠壓）保護(hù)功能，但沒有低壓斷路器所具有的過載和短路保護(hù)功能。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、性能穩(wěn)定、成本低廉、維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線路中應(yīng)用最廣泛的控制電器之一。根據(jù)負(fù)載回路的電壓、電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來進(jìn)行接觸器的選擇【14】。本設(shè)計(jì)中KM1KM2與KM3i要對(duì)M1進(jìn)行控制，而M1額定電流為104A,控制回路電源為127V,KM1與KM需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（1對(duì)常開，2對(duì)常閉），所以KM1KM挺CJ2O-160

19、型接觸器；而KM3勺作用是能耗制動(dòng)，需要主觸點(diǎn)2對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（2對(duì)常開，1對(duì)常閉），所以KM她CZ18-160/10接觸器。KMG要對(duì)M2!行控制，而M2額定電流為5.03A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)2對(duì)（常開），所以KM4選CJ2O-10型接觸器。KM5i要對(duì)M4進(jìn)行控制，而M4的額定電流為5.03A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（1對(duì)常開，2對(duì)常閉），所以，KM54CJ2O-10型接觸器。KM6i要對(duì)M5進(jìn)行控制，而M5的額定電流為3.8A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（常開），所以KM6選CJ2O-10型接觸器。

20、KM7i要對(duì)M6進(jìn)行控制，而M6的額定電流為5.03A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（1對(duì)常開，2對(duì)常閉），所以KM7選CJ2O-10型接觸器。KM”要對(duì)M7進(jìn)行控制，而M7的額定電流為3.8A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)3對(duì)（常開），所以KM眥CJ2O-10型接觸器。KM9tKM1C&要對(duì)M3進(jìn)行控制，而M3的額定電流為18.3A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)3對(duì)，輔助觸點(diǎn)1對(duì)（常閉），所以KM眺CJ2O-25型接觸器【15】。4.5 時(shí)間繼電器KT的選擇時(shí)間繼電器是指從得到輸入信號(hào)（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)（信號(hào)

21、的閉合或斷開）的繼電器。時(shí)間繼電器的延時(shí)方式包括通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。通電延時(shí)：接受輸入信號(hào)后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。斷電延時(shí)：接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定的時(shí)間，輸出才復(fù)原【16】。根據(jù)時(shí)間繼電器輔助觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)、電流、電壓的需求，KT1KT4選擇JS7-2A型時(shí)間繼電器；KT6KT9選才?JS74A型時(shí)間繼電器。4.6 中間繼電器K的選擇根據(jù)中間繼電器輔助觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)、電流、電壓的需求，K1選擇JZ7-62型中間繼電器；K2K12選才?JZ7-44型中間繼電器。4.7 熔斷器FU的選擇熔斷器是一種利用物質(zhì)過熱熔

22、化的性質(zhì)制作的保護(hù)電器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)，將有超過限定值的電流通過熔斷器而將熔斷器的熔體熔斷而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。根據(jù)熔斷器的額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等進(jìn)行熔斷器的選擇。熔斷器熔體電流按以下方法確定：對(duì)照明電路：錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。熔體額定電流，錯(cuò)誤！未找到引用源。回路計(jì)算電流交流電動(dòng)機(jī)線路中：?jiǎn)闻_(tái)電動(dòng)機(jī)線路：錯(cuò)誤！未找到引用源。=(1.5-2.5)錯(cuò)誤！未找到引用源。多臺(tái)電動(dòng)機(jī)線路：錯(cuò)誤！未找到引用源。(1.5-2.5)錯(cuò)誤！未找到引用源。+匯錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。電動(dòng)機(jī)額定電流，錯(cuò)誤！未找到引用源。線路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流，匯錯(cuò)誤！未找到引用源。一線路中除最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)外的計(jì)算電流總和。本設(shè)計(jì)中涉及到熔斷器有8個(gè)：FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6、FU7、FU8。按以上方法可為FUFU8選擇，F(xiàn)U1選才?RT0-400型熔斷器，熔體電流為300A;FU2選擇RL1-60型熔斷器，熔體電流為50A;FU3FU4選擇RL1-15型熔斷器，熔體電流為15A;FU5FU6FU7、FU8選才IRL1-15型熔斷器，熔體電流為6