畢業(yè)設(shè)計(jì)---c650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)plc設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　題目：C650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　第1章 電氣系統(tǒng)控制原理1</p>

2、<p>　　1.1 C650型臥式車床簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2C650型臥式車床電氣原理圖2</p><p>　　1.3 C650型臥式車床主電路分析2</p><p>　　1.4  C650型臥式車床控制線路分析3</p><p>　　第2章 系統(tǒng)元器件的概述與選擇5</p><

3、;p>　　2.1 主要電氣元件的選擇5</p><p>　　2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇5</p><p>　　2.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇5</p><p>　　2.4 保護(hù)電器的選擇6</p><p>　　2.5 控制電器的選擇6</p><p>　　第3章C650型臥式車床總體設(shè)計(jì)方案6<

4、/p><p>　　3.1 C650車床的主要結(jié)構(gòu)6</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)方案的確定7</p><p>　　第4章PLC 對(duì)C650 臥式車床的設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.1 PLC 類型的簡(jiǎn)介7</p><p>　　4.2 PLC的硬件電路框圖7</p><p>　　4.3

5、 C650臥式車床主電路8</p><p>　　4. 4 PLC對(duì)C650 臥式車床設(shè)計(jì)的I/O 分配圖9</p><p>　　4.5 C650 臥式車床PLC 設(shè)計(jì)接線圖10</p><p>　　4.6 C650 臥式車床PLC 設(shè)計(jì)梯形圖11</p><p><b>　　第5章調(diào)試13</b></p&

6、gt;<p>　　5.1 M1的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)試14</p><p>　　5.2M1正轉(zhuǎn)調(diào)試15</p><p>　　5.3反轉(zhuǎn)調(diào)試16</p><p>　　5.4反轉(zhuǎn)制動(dòng)調(diào)試17</p><p>　　5.5M2的起動(dòng)調(diào)試18</p><p>　　5.6M2的停止調(diào)試18</p>&

7、lt;p>　　5.7M3的起動(dòng)調(diào)試19</p><p><b>　　第六章結(jié)論20</b></p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：20</b></p><p><b>　　摘要</b></p

8、><p>　　C650 臥式車床采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣控制， 接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，可靠性差，自動(dòng)化水平低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，并且系統(tǒng)一旦構(gòu)成，想改變或增加功能就很困難，隨著社會(huì)的發(fā)展，如今其工作性能已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)以PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。本次畢業(yè)課題設(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)行形式，編寫了PLC控制梯形圖程序和指令表

9、程序。利用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵動(dòng)作等一系列功能等。</p><p>　　經(jīng)反復(fù)調(diào)試，該項(xiàng)技術(shù)可推廣應(yīng)用于自動(dòng)化其他領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，車削精度更高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 臥式車床 繼電器 梯形圖</p><p>　　第1章 電氣系統(tǒng)控制原理</p><p>

10、;　　1.1 C650型臥式車床簡(jiǎn)介</p><p>　　C650 普通車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸通過(guò)卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，溜板帶動(dòng)刀架的縱向和橫向直線運(yùn)動(dòng)，其中縱向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)操作者向左或向右的運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者向前或向后的運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)，包括刀架的快速移動(dòng)、工件的夾緊與松開(kāi)等。</p

11、><p>　　1.2 C650型臥式車床電氣原理圖</p><p>　　1.3 C650型臥式車床主電路分析</p><p><b>　　1）主電動(dòng)機(jī)電路 </b></p><p><b>　　電源引入與故障保護(hù)</b></p><p>　　三相交流電源L1、L2、L3經(jīng)熔斷器F

12、U后，由QS隔離開(kāi)關(guān)引入C650 車床主電路，主電動(dòng)機(jī)電路中，F(xiàn)U1熔斷器為短路保護(hù)環(huán)節(jié)，F(xiàn)R1是熱繼電器加熱元件，對(duì)電動(dòng)機(jī)M1起過(guò)載保護(hù)作用。</p><p><b>　　主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)</b></p><p>　　KM1與 KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識(shí)分析可知， KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開(kāi)

13、時(shí)，三相交流電源將分別接入電動(dòng)機(jī)的U1、V1、W1三相繞組中，M1主電動(dòng)機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM1主觸頭斷開(kāi)、KM2主觸頭閉合時(shí)，三相交流電源將分別接入M1主電動(dòng)機(jī)的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時(shí)相比，U1與W1進(jìn)行了換接，導(dǎo)致主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　主電動(dòng)機(jī)全壓與減壓狀態(tài)</p><p>　　當(dāng)KM3主觸頭斷開(kāi)時(shí)，三相交流電源電流將流經(jīng)限流電阻R而進(jìn)入電 動(dòng)機(jī)繞組，電動(dòng)機(jī)

14、繞組電壓將減小。如果KM3主觸頭閉合，則電源電流不經(jīng)限流電阻而直接接入電動(dòng)機(jī)繞組中，主電動(dòng)機(jī)處于全壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p><b>　　繞組電流監(jiān)控</b></p><p>　　電流表A在電動(dòng)機(jī)M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用，通過(guò)TA線圈空套在繞組一相的接線上，當(dāng)該接線有電流流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過(guò)這一感應(yīng)電流間顯示電動(dòng)機(jī)繞組中當(dāng)前電流值。其控制原理是當(dāng)KT常

15、閉延時(shí)斷開(kāi)觸頭閉合時(shí)，TA產(chǎn)生的感應(yīng)電流不經(jīng)過(guò)A電流表，而一旦KT觸頭斷開(kāi)，A電流表就可檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)繞組中的電流。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控</b></p><p>　　KS是和M1主電動(dòng)機(jī)主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼電器檢測(cè)元件，根據(jù)主電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對(duì)速度繼電器觸頭的閉合與斷開(kāi)進(jìn)行控制。</p><p>　　2）冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路 &

16、lt;/p><p>　　冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路中FU4熔斷器起短路保護(hù)作用，F(xiàn)R2熱繼電器則起 過(guò)載保護(hù)作用。當(dāng)KM4主觸頭斷開(kāi)時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)不供液；而KM4 主觸頭一旦閉合，M2將起動(dòng)供液。</p><p>　　3）快移電動(dòng)機(jī)電路 </p><p>　　快移電動(dòng)機(jī)電路中FU5熔斷器起短路保護(hù)作用。KM5主觸頭閉合時(shí)，快移

17、電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)，而KM5主觸頭斷開(kāi)，快移電動(dòng)機(jī)M3停止。主電路通過(guò)TC變壓器與控制線路和照明燈線路建立電聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓為380V，二次側(cè)有36V、110V兩種供電電源，其中36V給照明燈線路供電，而110V給車床控制線路供電。</p><p>　　1.4  C650型臥式車床控制線路分析 </p><p>　　控制線路讀圖分析的一般方法是從各類觸頭的斷與合與相應(yīng)

18、電磁線圈得斷電之間的關(guān)系入手，并通過(guò)線圈得斷電狀態(tài)，分析主電路中受該線圈控制的主觸頭的斷合狀態(tài)，得出電動(dòng)機(jī)受控運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)論。</p><p>　　控制線路從6區(qū)至17區(qū)，各支路垂直布置，相互之間為并聯(lián)關(guān)系。各線圈、觸頭均為原態(tài)（即不受力態(tài)或不通電態(tài)），而原態(tài)中各支路均為斷路狀態(tài)，所以KM1、KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各線圈均處于斷電狀態(tài)，這一現(xiàn)象可稱為“原態(tài)支路常斷”，是機(jī)床控制線路讀圖分析的

19、重要技巧。</p><p>　　1）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 </p><p>　　按下SB2，KM1線圈通電，根據(jù)原態(tài)支路常斷現(xiàn)象，其余所有線圈均處于斷電狀態(tài)。因此主電路中為KM1主觸頭閉合，由QS隔離開(kāi)關(guān)引入的三相交流電源將經(jīng)KM1主觸頭、限流電阻接入主電動(dòng)機(jī)M1的三相繞組中，主電動(dòng)機(jī)M1串電阻減壓起動(dòng)。一旦松開(kāi)SB2，KM1線圈斷電，電動(dòng)機(jī)M1斷電停轉(zhuǎn)?！　B2是主電動(dòng)機(jī)M2的點(diǎn)動(dòng)控制按鈕

20、。</p><p>　　2）主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制 </p><p>　　按下SB3，KM3線圈通電與KT線圈同時(shí)通電，并通過(guò)20區(qū)的常開(kāi)輔助觸頭KM3閉合而使KA線圈通電，KA線圈通電又導(dǎo)致11區(qū)中的KA常開(kāi)輔助觸頭閉合，使KM1線圈通電。而11~12區(qū)的KM1常開(kāi)輔助觸頭與14區(qū)的KA常開(kāi)輔助觸頭對(duì)SB3形成自鎖。主電路中KM3主觸頭與KM1主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動(dòng)。

21、 繞組電流監(jiān)視電路中，因KT線圈通電后延時(shí)開(kāi)始，但由于延時(shí)時(shí)間還未到達(dá)，所以KT常閉延時(shí)斷開(kāi)觸頭保持閉合，感應(yīng)電流經(jīng)KT觸頭短路，造成A電流表中沒(méi)有電流通過(guò)，避免了全壓起動(dòng)初期繞組電流過(guò)大而損壞A電流表。KT線圈延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，電動(dòng)機(jī)已接近額定轉(zhuǎn)速，繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開(kāi)，感應(yīng)電流流入A電流表將繞組中電流值顯示在A表上。</p><p>　　3）主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制 </p><p&

22、gt;　　按下SB4，通過(guò)9、10、5、6線路導(dǎo)致KM3線圈與KT線圈通電，與正轉(zhuǎn)控制相類似，20區(qū)的KA線圈通電，再通過(guò)11、12、13、14使KM2線圈通電。主電路中KM2、KM3主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)全壓反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過(guò)KM2與KM1常閉觸頭實(shí)現(xiàn)電氣控制互鎖。</p><p>　　4）主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制 </p><p><b>　　正轉(zhuǎn)制

23、動(dòng)控制</b></p><p>　　KS2是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸頭，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，KS2閉合并保持。制動(dòng)時(shí)按下SB1，控制線路中所有電磁線圈都將斷電，主電路中KM1、KM2、KM3主觸頭全部斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)斷電降速，但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，需較長(zhǎng)時(shí)間才能降為零速。</p><p>　　一旦松開(kāi)SB1，則經(jīng)1、7、8、KS2、13、14，使KM2線圈通電。主電路中K

24、M2主觸頭閉合，三相電源電流經(jīng)KM2使U1、W1兩相換接，再經(jīng)限流電阻R接入三相繞組中，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與正轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停車。</p><p>　　在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速，再?gòu)念~定轉(zhuǎn)速制動(dòng)至停車的過(guò)程中，KS1反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生閉合動(dòng)作，保持常開(kāi)狀態(tài)。</p><p><b>　　反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制</b></p>&l

25、t;p>　　KS1在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動(dòng)相類似，按下SB1，電動(dòng)機(jī)斷電降速。一旦松開(kāi)SB1，則經(jīng)1、7、8、KS1、2、3，使線圈KM1通電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與反轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消使電動(dòng)機(jī)迅速停車。</p><p>　　5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起?？刂?</p><p>　　按下SB6，線圈KM4通電，并通過(guò)KM4常開(kāi)輔助觸頭對(duì)SB6自鎖，主電路中

26、KM4主觸頭閉合，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)并保持。按下SB5，KM4線圈斷電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。</p><p>　　6）快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 </p><p>　　行程開(kāi)關(guān)由車床上的刀架手柄控制。轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄，行程開(kāi)關(guān)SQ將被壓下而閉合，KM5線圈通電。主電路中KM5主觸頭閉合，驅(qū)動(dòng)刀架快移的電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)。反向轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄復(fù)位，SQ行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則電動(dòng)機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。</p>

27、<p><b>　　7）照明電路 </b></p><p>　　燈開(kāi)關(guān)SA置于閉合位置時(shí)，EL燈亮。SA置于斷開(kāi)位置時(shí)，EL燈滅。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)元器件的概述與選擇</p><p>　　2.1 主要電氣元件的選擇</p><p>　　任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個(gè)部分組成，即輸入部分，邏輯部分

28、和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開(kāi)關(guān)、控制按鈕等組成。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點(diǎn)組成的實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負(fù)載的接觸器線圈。在本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用PLC 代替了繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分，由變頻器控制電動(dòng)機(jī)。在車床的電氣控制系統(tǒng)，所有觸頭，行程開(kāi)關(guān)，控制按鈕（SB1～SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號(hào)；接觸器線圈（KM1-KM5），為系統(tǒng)的輸出信號(hào)。</p><p>　　2.2 電動(dòng)機(jī)

29、的選擇</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無(wú)變化。電動(dòng)機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，詳見(jiàn)表2-1。</p><p>　　表2-1 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表</p><p>　　2.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇</p><p>　?、?接觸器： 接觸

30、器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來(lái)控制其通斷的自動(dòng)開(kāi) 關(guān)。交流接觸器的型號(hào)很多，電流在5A-1000A的不等，常用交流接觸器的型號(hào)有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ10系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的1.1～1.3倍之間。</p><p>　?、?中間繼電器： 中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用

31、的繼電器型號(hào)有JZ7、JZ14等。</p><p>　　2.4 保護(hù)電器的選擇</p><p>　?、?熔斷器 熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過(guò)載保護(hù)。</p><p>　?、?熱繼電器 熱繼電器主要用于電氣設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢(shì)利用

32、一種電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷和斷相保護(hù)。</p><p>　　2.5 控制電器的選擇</p><p>　?、?選擇開(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān)一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測(cè)量?jī)x表的轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。常用的萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有LW8

33、、LW6和LA18系列。 </p><p>　?、?控制按鈕 控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有LA10、LA18、LA19、LA20等系列產(chǎn)品。</p><p>　　2.6 PLC型號(hào)的選擇</p><p>　　FX-2N系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化

34、。FX-2N系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此FX-2N系列具有極高的性能/價(jià)格比。</p><p>　　FX-2N系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。</p><

35、p>　　第3章C650型臥式車床總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　3.1 C650車床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過(guò)尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋等加工。</p><p>　　C650臥式普通車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá)1020mm,長(zhǎng)度可達(dá)3000mm。其

36、結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。</p><p>　　車床有兩種運(yùn)動(dòng)，一是軸卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為主運(yùn)動(dòng)（切削運(yùn)動(dòng)），另一種四溜板刀架頂針帶動(dòng)刀具的直線運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并通過(guò)各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進(jìn)給速度。此外，為提高效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、便于對(duì)刀和減小輔助工時(shí)，C650車床的刀架還能快速移動(dòng)，稱為輔助運(yùn)動(dòng)。</p>

37、<p>　　C650車床車床由三臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即主電動(dòng)機(jī)M1、冷卻電動(dòng)機(jī)M2和刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3。</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　C650 普通車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，進(jìn)給是由主軸運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪傳給進(jìn)給箱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為減少輔助工作時(shí)間，刀架由

38、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀架的快速移動(dòng)，另外用一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵，用以實(shí)現(xiàn)切削時(shí)刀具的冷卻，其具體的改造方案為：</p><p>　　1、原車床的工藝加工方法不變；</p><p>　　2、在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上, 不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法；</p><p>　　3、電氣控制系統(tǒng)控制元件包括( 按鈕. 行程開(kāi)關(guān). 熱繼電器. 接觸器)，作用

39、與原電氣線路相同；</p><p>　　4、主軸和進(jìn)給起動(dòng). 制動(dòng). 低速. 高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變；</p><p>　　5、改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC 編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　第4章PLC 對(duì)C650 臥式車床的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PLC 類型的簡(jiǎn)介</p><p>　　2

40、0世紀(jì)70年代末至80年代初，PLC產(chǎn)品的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能使得PLC不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，它以面向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功地取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展迅速。在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上應(yīng)用較多的PLC多為日本、德國(guó)和美國(guó)的產(chǎn)品，如日本OMRON公司的C系列、日本松下公司的FP系列、日本三菱公司的FX

41、系列、德國(guó)西門子公司的S7系列和美國(guó)ABB公司的07系列等。</p><p><b>　　PLC的特點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　?。?）通用性強(qiáng)，使用方便</p><p>　?。?）編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易學(xué)，便于掌握。</p><p>　?。?）采用

42、模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便</p><p>　?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。</p><p>　?。?）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。</p><p>　?。?）安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。</p><p>　　4.2 PLC的硬件電路框圖</p><p>　　世界各國(guó)各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC雖然外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)

43、算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）接口、電源及外圍編程設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.3 C650臥式車床主電路</p><p>　　如圖4-3 所示為C650 車床控制系統(tǒng)主電路。主軸電機(jī)M1要求

44、全壓正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，正向點(diǎn)動(dòng)，停車和點(diǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)要求反接制動(dòng)，且反接制動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)時(shí)主電路串入電阻限流，M1 的工作電流用電流表A 監(jiān)視，但電流表不應(yīng)受到電機(jī)啟動(dòng)電流的沖擊。冷卻泵電機(jī)M2 要求單向運(yùn)轉(zhuǎn)，并有過(guò)載和短路保護(hù)。刀架快速移動(dòng)電機(jī)M3 只要求單向運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)上述控制任務(wù)，系統(tǒng)中用接觸器KMI 和KM2 實(shí)現(xiàn)M1的正反轉(zhuǎn)控制，由KM3 切換主軸電機(jī)的限流電阻R，速度繼電器KS 用于反接制動(dòng)控制，主軸正轉(zhuǎn)時(shí)其常開(kāi)觸點(diǎn)KS1 閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)KS

45、2 斷開(kāi); 主軸反轉(zhuǎn)時(shí)其觸點(diǎn)KS2 閉合，KS1 斷開(kāi); 主軸停轉(zhuǎn)時(shí)，KS1,KS2 均斷開(kāi)。用KM4 和KM5 分別接通電動(dòng)機(jī)M2 和M3。 FR1 和FR2 分別為M1 和M2 的過(guò)載保護(hù)用熱繼電器，監(jiān)視電流表A 由時(shí)間繼電器KT 的觸點(diǎn)接通或切除。</p><p>　　C650 車床控制系統(tǒng)主電路圖</p><p><b>　　圖4-3</b></p>

46、;<p>　　4. 4 PLC對(duì)C650 臥式車床設(shè)計(jì)的I/O 分配圖</p><p>　　如表1 所示，為C650 臥式車床PLC 設(shè)計(jì)I/O 分配圖。根據(jù)本機(jī)床的控制任務(wù)可知，該機(jī)床的輸入信號(hào)都是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，輸出負(fù)載有三相交流異步電動(dòng)機(jī)、接觸器和狀態(tài)顯示燈等，機(jī)床工作環(huán)境差，容易受到振動(dòng)、電磁干擾、電源波動(dòng) 的影響，綜合考慮以上因素，電氣控制系統(tǒng)采用適合于工業(yè)控制的可編程序控制器。確定外部輸

47、入信號(hào)共11 點(diǎn)，輸出控制信號(hào)共5 點(diǎn)，并考慮留有一定的余量，故選用日本三菱公司的FX 系列FX-2N 型可編程序控制器即可。</p><p><b>　　表一</b></p><p>　　4.5 C650 臥式車床PLC 設(shè)計(jì)接線圖。（下圖2）</p><p>　　圖2 C650臥式車床PLC 設(shè)計(jì)接線圖</p><p&g

48、t;　　4.6 C650 臥式車床PLC 設(shè)計(jì)梯形圖</p><p>　　為了使設(shè)計(jì)過(guò)程更清晰，我們先將控制對(duì)象按控制功能分解，分別設(shè)計(jì)出各部分的梯形圖。</p><p>　　M1 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖的設(shè)計(jì)( 如圖3)</p><p>　　圖3 M1 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖</p><p>　　M1 的正反轉(zhuǎn)控制是由接觸器KM 1 和KM2 的主

49、觸點(diǎn)切換三相電源的相序?qū)崿F(xiàn)的，在換相序時(shí)必須防止KM1 和KM2 同時(shí)接通造成電源相間短路。在PLC 控制中，只靠KM1 和KM2的觸點(diǎn)Y1 和Y2 互鎖不能可靠地防止相間短路。由于PLC 的掃描周期很短，執(zhí)行程序快，KM1 和KM2 的觸點(diǎn)切換幾乎沒(méi)有間隔時(shí)間，因此，必須采用定時(shí)器T1 和T2 來(lái)控制正反轉(zhuǎn)切換的延時(shí)時(shí)間以保證KM1 和KM2 線圈按順序通斷。</p><p>　?。?）M1 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與制動(dòng)控

50、制梯形圖的設(shè)計(jì)如圖4 所示。</p><p>　　圖4 M1 點(diǎn)動(dòng)控制與反接制動(dòng)控制梯形圖</p><p>　　M1 的點(diǎn)動(dòng)控制: 只有KMl 接通時(shí)(KM2,KM3 失電)，即按下點(diǎn)動(dòng)按鈕(X4 導(dǎo)通)，Y2 和Y3 斷電，其常閉觸點(diǎn)保持閉合，則M 0 得電，其觸點(diǎn)使Y1 得電，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng); 當(dāng)點(diǎn)動(dòng)按鈕復(fù)位，則X4 斷開(kāi)，Y1 失電，點(diǎn)動(dòng)結(jié)束。</p><p>　　

51、M1 的反接制動(dòng): 當(dāng)點(diǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，由于M1 的慣性，KS1仍閉合，即X11 導(dǎo)通，從而T3 開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)后其觸點(diǎn)將接通Y2，實(shí)現(xiàn)主電路反接; 停車時(shí)，按下停止按鈕，X6 斷開(kāi)，則M11 失電，則原來(lái)得電的正轉(zhuǎn)線圈KM1 失電，則M1 斷電。停止按鈕復(fù)位后，X6 重新閉合，M11 重新得電，由于正轉(zhuǎn)時(shí)速度繼電器KS 的觸點(diǎn)KS1 已經(jīng)閉合，X11 導(dǎo)通，使Y2 得電，重復(fù)點(diǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的制動(dòng)程序。反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)則采用Ks2(x12)、定時(shí)器T

52、4 和Y1( KM 1)控制，過(guò)程同正轉(zhuǎn)類似。</p><p>　　（3）M2 和M3 電動(dòng)機(jī)控制梯形圖設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖4 所示。M2 的啟停由M2 啟動(dòng)按鈕(X3) 和停止按鈕(X5) 控制。按下啟動(dòng)按鈕則X3 閉合，Y4 得電，其觸點(diǎn)自鎖，則KM4 線圈得電，M2 啟動(dòng)。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，X5 斷開(kāi)，則Y4 失電，KM4 失電，M2 停。M3 由限位開(kāi)關(guān)SQ( X0) 控

53、制，壓下SQ，則X0 閉合， Y5 得電，KM5 得電，M3 啟動(dòng); 釋放SQ，則X0 斷開(kāi)，Y5 失電，KM5 失電. 則M3 停。</p><p>　　（4）完整的C650 車床的梯形圖</p><p>　　以上已將控制對(duì)象的控制功能分解后設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的梯形圖，在考慮了它們相互的聯(lián)系和影響后，查漏補(bǔ)缺，我們就可以將上述各梯形圖進(jìn)行綜合整理，最后設(shè)計(jì)出完整的C650 車床的梯形圖。如圖6

54、：</p><p>　　圖6 C650臥式車床PLC 設(shè)計(jì)梯形程序圖</p><p><b>　　第5章調(diào)試</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試系統(tǒng)為FX2N-32MR PLC,輸入輸出各16點(diǎn),而我所設(shè)計(jì)的輸入點(diǎn)數(shù)為11,輸出點(diǎn)數(shù)為6，因此滿足要求。實(shí)驗(yàn)箱中有正反轉(zhuǎn)模塊、交通燈模塊、電梯模塊、混料罐模塊和物料傳輸模塊。由于實(shí)驗(yàn)箱中沒(méi)有

55、熱繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)和速度繼電器的正反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)的傳感器。因此我把M1的熱繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)FR1、M2的熱繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)FR2和速度繼電器的正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS1、速度繼電器的反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS2分別用兩個(gè)按鈕和兩個(gè)開(kāi)關(guān)代替。</p><p>　　FXGP_WIN-C編程軟件是FX系統(tǒng)PLC專用的編程軟件，其編程界面和幫助文檔均已漢化，占用空間小，安裝好后僅占用1MB的空間，功能較強(qiáng)，在Windows98/2000/XP系統(tǒng)下均可

56、運(yùn)行。</p><p>　　調(diào)試軟件的操作如下所述：</p><p>　　1. 打開(kāi)編程軟件 點(diǎn)擊“開(kāi)始”→ “所有程序”→ “MELSEC-F FX Applications”→ “FXGP_WIN-C”。</p><p>　　2. 新建項(xiàng)目文件 在編程界面，點(diǎn)擊“文件”→ “新文件”→在出現(xiàn)的畫面中選擇與機(jī)型相對(duì)應(yīng)的PLC型號(hào)，在此選擇FX2N,然后按“確認(rèn)

57、”。</p><p>　　3. 輸入程序 把所設(shè)計(jì)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中。</p><p>　　4. 程序的轉(zhuǎn)換 在編寫程序的過(guò)程中，點(diǎn)擊“工具”→ “轉(zhuǎn)換”，可對(duì)所編寫的程序進(jìn)行表面檢查。</p><p>　　5. 程序的下載 對(duì)PLC操作前，首先使用編程通信轉(zhuǎn)換接口電纜SC-09將編程電腦的串口和平PLC的RS-422編程接口連接好，在下載程序參數(shù)前把PLC

58、的RUM/STOP開(kāi)關(guān)扳到STOP位置。點(diǎn)擊“PLC”→ “傳送”→ “寫出”在彈出的“范圍設(shè)置”中輸入2000即可。</p><p>　　6. 遙控運(yùn)行/停止 程序參數(shù)下載到PLC后，在編程界面點(diǎn)擊“PLC”→ “遙控運(yùn)行/停止”，在彈出的遙控運(yùn)行/停止命令窗口中選擇“運(yùn)行”或“停止”。</p><p>　　7. PLC的監(jiān)控和測(cè)試 在編程界面點(diǎn)擊“監(jiān)控/測(cè)試”→ “開(kāi)始監(jiān)控”。進(jìn)行

59、程序運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控界面。</p><p>　　5.1 M1的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)試</p><p><b>　　5.2M1正轉(zhuǎn)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.3反轉(zhuǎn)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.4反轉(zhuǎn)制動(dòng)調(diào)試</b></p><p>　

60、　5.5M2的起動(dòng)調(diào)試</p><p>　　5.6M2的停止調(diào)試</p><p>　　5.7M3的起動(dòng)調(diào)試</p><p><b>　　第六章結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收獲不少,在系統(tǒng)全面總結(jié)以前所學(xué)知識(shí)的同時(shí),又學(xué)到了新的知識(shí)。不僅鍛煉了思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)用的能力，是畢業(yè)前

61、對(duì)所學(xué)的知識(shí)的回顧和檢驗(yàn)。無(wú)論是基礎(chǔ)知識(shí)方面還是軟件應(yīng)用，繪圖方面都有提高，對(duì)可編程控制器有了更深一步的理解。</p><p>　　C650車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過(guò)尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋。采用傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制，其技術(shù)落后, 可靠性差,工作效率低,故障診斷和排除困難,已嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率，而可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)

62、上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)的,它具有可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期 短、維修方便,價(jià)格也很便宜等優(yōu)點(diǎn)。因而用PLC改造其繼電器-接觸器成了一種必然的選擇。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是用程序的設(shè)計(jì)來(lái)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(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制及其反接制動(dòng)控制、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)控

63、制等的設(shè)計(jì)。并分析了其工作過(guò)程。用文字、圖表、動(dòng)作的順序的標(biāo)示的形式展現(xiàn)出來(lái)，增加了可讀性。最后對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試，通過(guò)調(diào)試的結(jié)果證明，此程序是可行的。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在陳琛老師的指導(dǎo)下完成的。在做論文的過(guò)程中陳琛老師不僅在整體設(shè)計(jì)方案上給我指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也給我提出了好的意見(jiàn)。在此，對(duì)老師在工作中給予的指導(dǎo)和

64、關(guān)心致以最真誠(chéng)的謝意。</p><p>　　同時(shí)在這里還要感謝南方技師學(xué)院給予我們的關(guān)心和幫助，感謝系里其它的一些同學(xué)和老師在設(shè)計(jì)中提供大量的支持和幫助。我們即將畢業(yè)，在此，再一次向三年中在學(xué)習(xí)和生活中給予過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　吳圣莊：《金屬切削機(jī)床概論》[M]. 北京:

65、 機(jī)械工業(yè)出版社。</p><p>　　王炳實(shí)：《機(jī)床電氣控制》[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社。</p><p>　　史國(guó)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。</p><p>　　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。</p><p>　　張運(yùn)剛.宋小春.郭武強(qiáng)：《從入