可可-
C650卧式车床PLC控制系统设计 1．目的与要求 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,它的主运动为主轴回转运动,刀架的移动为进给运动,车削加工一般不要求反转,但加工螺纹时,为避免乱扣,需要反转退刀,并保证工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动系统连接，用它能车削外圆、内孔端面螺纹定型表面等，并可装上钻头绞刀等工具进行孔加工。 C650卧式车床是其中较为常见的一种,其原控制电路为继电器控制,接触触点多，故障多。其属于中型车床，功率为30KW，车身的最大回转半径为1020mm，最大工件长度为3000mm。操作人员维修任务较大.针对这种情况，我们用PLC控制其继电器控制电路，采用了反接制动，为了减小制动电流，定字回路串入限流电阻R,为减轻工人劳动的劳动强度和节省辅助工作时间，专门设置了一台2.2KW的拖动溜板箱的快速移动电动机。这些功能克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率,运行效果良好。 该车床有三台电动机，M1为主电动机，推动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动；M2为冷却泵电动机，提供切削液；M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。 2．C650卧式车床主电路设计 主电动机 M1 ： KM1 、 KM2 两个接触器实现正反转， FR1 作过载保护， R 为限流电阻，电流表 PA 用来监视主电动机的绕组电流，由于主电动机功率很大，故 PA 接入电流互感器 TA 回路。当主电动机起动时，电流表 PA 被短接，只有当正常工作时，电流表 PA 才指示绕组电流。 KM3 用于短接电阻 R 。 冷却泵电机 M2 ： KM4 接触器控制冷却泵电动机的起停， FR2 为 M2 的过载保护用热继电器。 快速电机 M3 ： KM5 接触器控制快速移动电动机 M3 的起停，由于 M3 点动短时运转，故不设置热继电器。 2.1 C650卧式车床PLC改造I/O分配图 如图1所示，为C650卧式车床PLC改造I/O分配图。 输入信号 输出信号 名称 代号 输入点编号 名称 代号 输出点编号 M1正转启动按钮 SB1 X0 M1切除电阻R运行接触器 KM3 Y0 M1反转启动按钮 SB2 X1 M2运行接触器 KM4 Y1 M2启动按钮 SB3 X2 M3运行接触器 KM5 Y2 总停按钮 SB4 X3 M1正转接触器 KM1 Y3 M2停止按钮 SB5 X4 M1反转接触器 KM2 Y4 M1点动按钮 SB6 X5 电流表A短接中间继电器 KA Y5 M3点动位置开关 SQ X6 M1过载保护热继电器 FR X7 正转制动速度继电器常开触点 KS1 X11 正转制动速度继电器常开触点 KS2 X12 图1 C650卧式车床PLC改造I/O分配 2.2 PLC选型 PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制，被广泛应用于各个领域，因为它具有几个突出的特点：可靠性高，抗干扰强；编程简单，易于掌握；功能完善，灵活方便；体积小，质量轻，功耗低。 在此次课程设计中我选用FX2N-48MR，因为它的编程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计中的I/O点数在48以下，则用的是微型PLC。其基本单元中的输入点按照X000—X007,X010—X017… 这样的八进制进行编号，而输出点按照YOOO—Y007,Y010—Y017…这样的八进制进行编号，内部继电器可多次使用，定时器将1ms,10ms,100ms等脉冲进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。 2.3 主控电路图设计 C650型卧式车床共有三台电动机,主轴电动机M1由接触器KM1、KM2、KM3控制，冷却泵电动机M2由接触器KM4控制，快速移动电动机M3由接触器KM5控制。其中主轴电动机M1可以正、反转控制，也可以点动控制，还可以双向反接制动控制。 图2. C650主电路控制图 2.4 主接线图设计 图3. 卧式车床的主接线图 3.梯形图的设计 C650卧式车床PLC梯形图 3.1主轴电动机正转控制 按下主轴电动机正转启动按钮SB1,第一逻辑行中X0闭合，Y0接通并自锁，T0接通并开始计时；第3逻辑行X0闭合，通用继电器M1接通。第2逻辑行Y0常闭触点闭合，通用继电器M0接通；第5逻辑行M0,M1常开触点闭合Y3接通，主轴电动机正向启运转。当主轴电动机正向旋转速度达到一定值时，第6逻辑行X11常开触点闭合，为主轴电动机正向旋反向制动作好准备。T0计时5秒后动作，第9逻辑行T0常开触闭合，接通Y5，电流表A开始监测主轴电动机的电流。 3.2 主轴电动机反转控制 按下主轴电动机正转启动按钮SB2，第2逻辑行中X1闭合，Y0接通并自锁，T0接通并开始计时；第4逻辑行X1闭合，通继电器M2常开触点闭合，Y4接通,Y 4接通，主轴电动机反向起动运转。当主轴电动机反向旋转速度达到一定值时，第5逻辑行X12常开闭合， 为主轴电动机反向制动做好准备。T0计时经过5秒后动作，第9逻辑行常开触点闭合接通Y5，电流表A开始监测主轴电动机的电流。 、 3.3 主轴电动机点动控制 按下主轴电动机点动控制按钮SB6，第5逻辑行常开触点闭合，Y3接通，主轴电动机串电阻R起动运行。 3.4 主轴电动机正向启动运行反向制动停止控制 当Y0、Y3、T0、Y5闭合，主轴电动机正向运转时，按下停止按钮SB4，第第一逻辑行X3常闭触点断开，Y0、T0失电，第3逻辑行X3常闭点断开，M1失电； 而第5逻辑行M1常开触点复位断开，Y3失电，主轴电动机停止正转。同时， 第6逻辑行X3常开触点闭合，Y4接通，给主轴电动机通入反转电源，使之产生一个反转力矩制动主轴电动机的正向旋转，主轴电动机的正转速度迅速下降。当正转速度下降至一定速度时，速度继电器KS1触点断开，X11常开触点复位断开，Y4断电，完成主轴电动机的正向启动运行反向制动停止过程。 3.5主轴电动机反向启动正向制动停止控制 当Y0、Y4、T0、Y5闭合，主轴电动机反向运转时，按下停止按钮SB4，第一逻辑行 X3常闭触点断开，Y0、T0失电，第4逻辑行X3常闭点断开， M2失电；第6逻辑行 M2常开触点复位断开，Y4失电，主轴电动机停止反转。同时， 第5逻辑行X3常开触点闭合，Y3接通，给主轴电动机通入正转电源，使之产生一个正转力矩制动主轴电动机的反向旋转，主轴电动机的反转速度迅速下降。当反转速度下降至一定速度时，速度继电器KS2触点断开，X12常开触点复位断开，Y3掉电，完成主轴电动机的反向启动运转正向制动停止过程。 3.6 冷却泵电动机控制 按下冷却泵电动机的启动按钮SB3，第7逻辑行 X2常开触点闭合，Y1接通，冷却泵电动机启动运转。 3.7 快速移动电动机控制 按下位置开关ST,第8逻辑行X6常开触点闭合，Y2接通，快速移动电动机启动运行。 3.8 其他辅助线路 监视主回路负载的电流表是通过电源互器接入的。为防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，线路中采用一个时间继电器 。点动和制动时，电流表对电路进行监控。控制电路的电源采用了控制变压器TC低压供电，这样使之更安全了。为了方便工作还设置了工作照明灯。 4. 指令表 LD X0 OR X1 OR M0 ANI X3 AND X3 OUT Y0 OUT T0 K50 LD Y0 OUT M0 LD X0 OR M1 ANI X3 OUT M1 LD X1 OR M2 ANI X3 OUT M2 LD M0 AND M1 OR X5 LD X3 OR Y3 AND X12 ORB AND X7 ANI Y4 OUT Y3 LD M0 AND M2 LD X3 OR Y4 AND X11 ORB AND X7 ANI Y3 OUT Y4 LD X2 OR Y1 ANI X5 AND X10 OUT Y1 LD X6 OUT Y2 LD T0 OUT Y5 END 总结 将以上设计好的PLC程序输入到FX2N-48MR主机后，连接好输入输出分配和主电路，按照以上的步骤进行调试，调试过程全部通过，完全满足车床的控制要求；C650卧式车床原继电器电路经三菱FX2N系列PLC改造后，虽然一次性投资较大，但改造后的设备大大降低了运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成本，并可避免因误操作而引起的事故，改造后的设备经实际使用表明效果非常好。 此课程，在“电机拖动”这门课程的基础上，对电动机的各种起动，制动，调速方法所对应的控制线路进行分析，研究。同时，也对电气控制，典型机床和重机械控制线路进行了详细的分析和讲解。期间，我们认识了各种元器件。（继电器，熔断器，主令电气等） 课程设计，让我们有很多的机会实际运用一下所学的知识，在对电气原理图，安装图等的绘制与分析，对PLC编程与调试等过程中提高了我们的动手能力及解决实际问题的能力。 在这次学习后，我对接触器控制、PLC程序控制两者不同之处有了深刻的体会。接触器控制具有自动控制方法简单、工作可靠、成本低等特点。大多是用于有触点控制系统，适用于固定动作要求的控制设备，一旦工作中发生程序变化、错误，就需要重新配线，比较麻烦，不适用与较复杂和控制要求经常改变的场合。PLC程序控制是在计算机技术基础上发展起来的一种工业自动控制，它编程简单、动作可靠且动作顺序变更容易，一旦工作中发生程序变化，只要改变程序结构即可，因此被广泛应用与复杂控制系统。 通过一个学期的课程学习和前几次的课程设计，我对电气控制和可编程控制器PLC也有了一定的了解和掌握。在未上这门课之前，我连接触器、继电器这类最基本的电气元件都不知道。后来通过老师的讲解及自己慢慢的学习，对这方面的知识，逐渐的也有了一定的了解。现在已能看懂和设计一些简单的电气图了。 参考文献： [1]王威主编 .工业生产自动化[M] .北京：科学出版社，2003.9 [2]常斗南主编 .可编程序控制器原理应用实验[M] .北京：机械工业出版社，1998 .3 [3]王永华 .现代电气控制及plc应用技术[M] .北京：北京航空航天大学出版社，2003 [4]廖常初 .plc编程及应用[M] .北京：机械工业出版社，2002 [5]常晓玲 .电气控制系统与可编程控制器[M] .北京：机械工业出版社，2005 [6]贺哲荣 石帅军 .流行plc实用及设计[M] .西安：西安电子科技大学出版社，2006 [7]余雷声 .电气控制与plc应用[M] .北京：机械工业出版社，1996
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