c650臥式車床plcfx2n課程設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計介紹了C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的工作原理及其運(yùn)動形式，編寫了PLC控制梯形圖程序和指令表程序。利用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車床的降壓啟動、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、反接制動、點(diǎn)動控制、刀架快速移動、冷卻泵工作等一些列功能。此次設(shè)計從被控對象的I/O點(diǎn)數(shù)和性價比高、綜合成本低這幾個主要原則出發(fā)，主要進(jìn)行了控制裝置選型， PLC的地址

2、分配和用梯形圖編輯的PLC控制程序設(shè)計。</p><p>　　改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化,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。</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC；臥式車床；繼電器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

3、　　第一章C650車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求……………………………………………….3</p><p>　　1.1 C650型臥式車床的主要結(jié)構(gòu)…………………………………………………………3</p><p>　　1.2 C650控制要求………………………………………………………………………3</p><p>　　1.3各器件的選擇…….……………………………………………

4、……………………4</p><p>　　1.3.1電動機(jī)的選擇………………………………………………………………………4</p><p>　　1.3.2交流接觸器和中間繼電器的選擇…………………………………………………4</p><p>　　1.3.3保護(hù)電器的選擇……………………………………………………………………5</p><p>　　1.

5、3.4 控制電器的選擇……………………………………………………………………6</p><p>　　第二章C650車床控制元件配置………………………………………………………….7</p><p>　　2.1 I/O接線圖及運(yùn)行方式………………………………………………………………8</p><p>　　2.2 I/O地址的分配…………………………………………………………

6、………………8</p><p>　　2.3 I/O接線圖……………………………………………………………………………10</p><p>　　2.4C650車床PLC控制梯形圖…………………………………………………………….10</p><p>　　2.5流程圖......................................................

7、........14</p><p>　　第三章C650臥式車床PLC控制分析…………………………………………………….15</p><p>　　3.1 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制…………………………………………………………………15</p><p>　　3.2 主電動機(jī)電動控制…………………………………………………………………16</p><p>　

8、　3.3 主電動機(jī)反接制動…………………………………………………………………16</p><p>　　3.4 主電路工作電流監(jiān)視………………………………………………………………16</p><p>　　3.5 冷卻及快速電動機(jī)控制……………………………………………………………17</p><p>　　第五章 結(jié)束語……………………………………………………………………

9、……18</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………19</p><p>　　第一章C650車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求</p><p>　　1.1 C650車床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1-1 c650的臥式車床結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　C650臥式普通車床屬中型

10、車床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá)1020mm,長度可達(dá)3000mm。其結(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，如圖1-1所示。</p><p>　　C650車床車床由三臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，即主電動機(jī)M1、冷卻電動機(jī)M2和刀架快速移動電動機(jī)M3。</p><p>　　1.2 c650車床控制要求</p><p>　　從車削工藝

11、要求出發(fā)，對各電動機(jī)的控制要求主要是：</p><p>　　主電動機(jī)M1（30KW）：由它完成主運(yùn)動的驅(qū)動。要求：降壓起動連續(xù)運(yùn)</p><p>　　方式并有點(diǎn)動功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要；由于加工工件轉(zhuǎn)動慣性大，停車時帶有電氣制動，此外，還要顯示電動機(jī)的工作電流以監(jiān)視切削狀況。</p><p>　　冷卻電動機(jī)M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、

12、單向運(yùn)行、連續(xù)工作方式。</p><p>　　快速移動電動機(jī)M3：單向點(diǎn)動、短時工作方式。</p><p>　　要求有局部照明和必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。</p><p>　　1.3 各電器元件的選擇</p><p>　　電動機(jī)是生產(chǎn)機(jī)械電力拖動系統(tǒng)的拖動元件，選擇電動機(jī)時，要考慮電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)形式、而動電壓等。</p>

13、<p>　　1.3.1 電動機(jī)功率的選擇</p><p>　　選擇電動機(jī)功率的依據(jù)是負(fù)載功率。功率選的過大，設(shè)備投資將造成浪費(fèi)，同時由于電動機(jī)欠在運(yùn)行，使之壽命降低，運(yùn)行費(fèi)用也會提高；相反，功率選的過小，電動機(jī)過載運(yùn)行，使之壽命降低。選用功率p=30kw的主電動機(jī)。</p><p>　　在本設(shè)計中，我們選擇:</p><p>　　Y2-200L-4型號的三

14、相異步電動機(jī)作為主軸電動機(jī)M1，額定功率為30kw，額定電流57.2A</p><p>　　快速移動電動機(jī)選用Y2-90L-2，額定功率2.2kw，額定電流為4.69A；</p><p>　　冷卻泵電動機(jī)選用Y2-801-2，額定功率0.75kw，額定電流為1.78A。</p><p>　　交流電動機(jī)額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)電壓一致。本設(shè)計中采用380v額定電壓</p

15、><p>　　（1）籠型異步電動機(jī)有關(guān)電阻的計算，在電動機(jī)減壓啟動方式中，定子回路的限流電阻可按下式近似計算：</p><p>　　式中，為Rst -1 =0.35Ω</p><p>　　每項(xiàng)啟動限流電阻值；為電動機(jī)額定電流；為不加電阻時，電動機(jī)啟動電流與額定電流之比，可有手冊查出；為加入啟動限流電阻后，電動機(jī)的起動電流與額定電流之比，可根據(jù)需要

16、選擇。</p><p>　　1.3.2交流接觸器和中間繼電器的選擇</p><p><b>　?、?接觸器</b></p><p>　　接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動銜鐵，靜觸點(diǎn)，動觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場使裝在線圈中

17、心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài)。</p><p>　　交流接觸器的選擇主要考慮主觸點(diǎn)的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。</p><p>　　主電動機(jī)M1的主觸點(diǎn)額定電流：</p><p>　　≥ =65.8A（K為比例系數(shù)，一

18、般取1～1.4，在這里選取1.2）</p><p>　　交流接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓一般按高于電路的額定電壓來確定，因此我們可以選擇CDC1-105，線圈電壓為380v的交流接觸器。</p><p>　　同樣我們可以求出冷卻泵交流接觸器額定電流為0.33A，快速移動電動機(jī)交流接觸器額定電流為4.8A。</p><p>　　我們選擇CJ20-6.3,線圈電壓同樣為380

19、v。</p><p><b>　?、?時間繼電器</b></p><p>　　本設(shè)計中利用時間繼電器實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的減壓啟動。此外，電路中采用時間繼電器來防止電動機(jī)起動電流對電流表的沖擊。我們選擇通電延時型時間繼電器，JS7G-2A,其工作電壓為380v，最大延時180s</p><p>　　1.3.3保護(hù)電器的選擇</p><

20、p><b>　　⑴ 熔斷器</b></p><p>　　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，從而自動切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。</p><p>　　FU1： =（1.5～2.5）* =85.8A～143A</p><p>　　FU2： =（1.5～2.

21、5）* +∑ =8.8A～13.5A</p><p><b>　?、?熱繼電器</b></p><p>　　熱繼電器主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)，使用中應(yīng)考慮電動機(jī)的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機(jī)額定電流的0.95～1.05

22、倍。</p><p>　　* =54.34A～60A</p><p>　　在這里可以選擇額定電流為53A～85A的JR36-150作為FR1，額定電流為3.2A～5A的JR36-20作為FR2。</p><p><b>　?。?）斷路器</b></p><p>　　斷路器的額定電流應(yīng)不小于電路的計算電流。我們可以選擇額定

23、電流為100A的DZ15-100的三級斷路器。</p><p><b>　　（4）變壓器匝數(shù)比</b></p><p>　　T1匝數(shù)比K1= =3.45</p><p>　　T2匝數(shù)比K2= =60</p><p>　　T3匝數(shù)比K3= =10.5</p><p>　　1.3.4 控制電器選擇&l

24、t;/p><p><b>　?。?） 控制按鈕</b></p><p>　　控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動控制接觸器、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。各電氣元件的型號及規(guī)格、用途和數(shù)量如下表所示：</p><p>　　第二章 c650車床控制元件配置<

25、/p><p>　　2．1 c650車床結(jié)構(gòu)圖及運(yùn)行方式</p><p>　　圖3-1是C650車床的主電路，配置三臺電動機(jī)M1、M2、M3。主電動機(jī)M1由停止按鈕SB、點(diǎn)動按鈕SB1、正轉(zhuǎn)按鈕SB2、反轉(zhuǎn)按鈕SB3、熱繼電器常開觸頭FR1、速度繼電器正轉(zhuǎn)觸頭KS1、速度繼電器反轉(zhuǎn)觸頭KS2、正轉(zhuǎn)接觸器主觸頭KM1、反轉(zhuǎn)接觸器主觸頭KM2、制動接觸器主觸頭KM3等控制。 　　冷卻泵電動機(jī)M2由

26、停止按鈕SB4、起動按鈕SB5、熱繼電器常開觸頭FR1、接觸器主觸頭KM4等控制；快移電動機(jī)M3由限位開關(guān)SQ、接觸器主觸頭KM5控制；電流表A由中間繼電器觸頭KA控制。</p><p>　　2.2 I/O地址的分配</p><p>　　電氣控制元件PLC控制的I/O配置見下表，C650車床PLC控制I/O接線見圖3-2。</p><p>　　表  C6

27、50車床PLC控制元件配置表</p><p><b>　　I/O接線圖</b></p><p>　　圖2-2 C650車床PLC控制I/O接線圖</p><p>　　2.4 c650車床PLC控制梯形圖</p><p>　　圖2-3是C650車床PLC控制梯形圖，編程時使用了MC主控指令和MCR主控復(fù)位指令。車床上電后

28、，由于停止按鈕SB、熱繼電器FR未動作，所以第4支路的X0、X7閉合，M110通電，導(dǎo)致第5支路M110閉合，程序執(zhí)行MC主控指令至MCR主控復(fù)位指令之間的主控程序。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　第三章 C650臥式車床PLC控制分析</p>

29、<p>　　3.1、主電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 </p><p>　　1.正轉(zhuǎn)控制 　　按下主電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕SB2，第6支路X2閉合，由于X3、M102均未動作，所以M101通電并通過第7支路的M101自鎖。引起以下3個結(jié)果： 　?、俚?支路M101閉合，T1開始0.5S計時；　?、诘?2支路M101輔助常閉觸頭斷開，使反轉(zhuǎn)起動輔助繼電器M102斷電，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的互鎖。 　?、鄣?支路的M1

30、01閉合，Y0通電，主電路中KM1吸合，使電阻R串入電路，降壓起動。 　　當(dāng)?shù)?支路T1延時0.5S到達(dá)后，導(dǎo)致第17支路T1閉合，Y2通電，主電路中KM3吸合。電動機(jī)M1正向起動運(yùn)行。 </p><p>　　2.T1的延時作用 　　T1延時5S確保了主電路中KM1先吸合，使電阻R串入電路，然后再接通KM1；以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的降壓起動。　　電動機(jī)M1起動后，轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至100r/min時，速度繼電器的正

31、轉(zhuǎn)觸頭KS1閉合，第22支路的X11閉合，為正轉(zhuǎn)反接制動作好準(zhǔn)備。 </p><p>　　3.反轉(zhuǎn)控制及T2延時 　　按下SB3，電動機(jī)M1將反向起動運(yùn)行，通過T2延時5S的作用確保主電路中KM2先吸合，使串電阻R接入電路，然后再接通KM2。</p><p>　　3.2、主電動機(jī)點(diǎn)動控制</p><p>　　按下正轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕SB1，第2支路和第5支路的X1均閉合，

32、通過第2支路的X1使第1支路的M103通電，并通過第3支路的M103自鎖。同時第22支路的M103也閉合，為T3通電作好準(zhǔn)備。 　　車床一旦上電，第5支路的M110立即閉合，此時因本支路中的X1閉合，所以M100通電，使第10支路M100閉合，第9支路Y0通電，第22支路的常閉輔助觸頭Y0斷開。 　　車床電氣控制主電路中因第9支路Y0通電，接觸器主觸頭KM1吸合，主電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)起動升速，轉(zhuǎn)速大于100r/min后，速度繼電器的正轉(zhuǎn)

33、觸頭KS1保持閉合。同時第22支路的X11閉合，為反接制動作好準(zhǔn)備。</p><p>　　3. 3、主電動機(jī)反接制動 </p><p>　　1.主電動機(jī)斷電 　　按下停止按鈕SB，第4支路X0斷開，M110斷電，使第5支路的常開觸頭M110斷開，不再執(zhí)行MC至MCR之間的主控電路，第9支路的Y0因之?dāng)嚯姟?　　主電路中KM1斷開，主電動機(jī)M1斷電降速，但只要主電動機(jī)M1轉(zhuǎn)速大于100r

34、/min，速度繼電器的正轉(zhuǎn)觸頭KS1仍閉合，而第1支路的M103因自鎖而通電。 　　按下停上按鈕SB會使第9支路的常閉輔助觸頭X0斷開，Y0斷電，電氣控制主電路中受Y0控制的主觸頭KM1將斷開。 </p><p>　　2.進(jìn)入反接制動狀態(tài) 　　松開停止按鈕SB，使SB由按下狀態(tài)切換成未按下狀態(tài)，則第4支路X0恢復(fù)閉合，M110通電，第5支路的M110閉合，接通并執(zhí)行MC至MCR之間的主控電路。 　　第1支路

35、中的常閉輔助觸頭X0也恢復(fù)閉合，所以M103通電，此時第22支路的M103保持閉合。由于主電動機(jī)M1轉(zhuǎn)速大于100r/min，KS1處于閉合狀態(tài)，第22支路的X11保持閉合，導(dǎo)致T3通電，計時開始。 　　當(dāng)T3計時時間到達(dá)后，第16支路的T3閉合，使第15支路的Y1通電，主電路中KM2閉合，電動機(jī)M1進(jìn)入反接制動狀態(tài)，主電動機(jī)M1迅速降速。 </p><p>　　3.T3延時的作用 　　T3延時0.5S作用體

36、現(xiàn)在電氣控制主電路中，KM1主觸頭先斷開，0.5S后KM2主觸頭再閉合，杜絕了KM1與KM2瞬時的同時接通狀態(tài)，有助于避免電動機(jī)繞組燒損。 </p><p>　　4.M1停轉(zhuǎn) 　　當(dāng)主電動機(jī)M1降速至100r/min以下時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)觸頭KS1斷開，使22支路的X11斷開，T3失電，導(dǎo)致第16支路的T3斷開，Y1斷電，主電路中KM2斷開，反接制動結(jié)束，主電動機(jī)M1停轉(zhuǎn)。 </p><p

37、>　　5.反轉(zhuǎn)停止進(jìn)入反接制動 　　若起動時按下SB3，主電路中主觸頭KM3、KM2間隔0.5S先后接通，電動機(jī)M1將反向起動運(yùn)行。之后松開停止按鈕SB，將進(jìn)入反轉(zhuǎn)停止反接制動過程。</p><p>　　3.4、主電路工作電流監(jiān)視 </p><p>　　主電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動過程中，因輔助繼電器M101、M102中必有一個通電，所以第19支路的T5通電，10S計時開始。計時到達(dá)后，第2

38、1支路的T5閉合，導(dǎo)致Y5通電，主電路中的常閉觸頭KT斷開，交流電流表A進(jìn)行工作電流監(jiān)視，從而使A避開較大的起動工作電流。</p><p>　　3.5、冷卻及快速電動機(jī)控制 </p><p>　　冷卻泵電動機(jī)M2、快速移動電動機(jī)M3均為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，控制較為簡單。當(dāng)按下冷卻泵電動機(jī)起動按鈕SB5時，第25支路的X5閉合，Y3通電并自鎖，冷卻泵電動機(jī)M2起動；而按下停止按鈕SB4時，第25支路的

39、X4斷開，Y3斷電，冷卻泵電動機(jī)M2斷電停轉(zhuǎn)。 　　按下限位開關(guān)SQ，第27支路的X6閉合，Y4通電，快移電動機(jī)M3起動；松開限位開關(guān)SQ，快移電動機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。 </p><p><b>　　第四章 結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計使我收獲不少,在系統(tǒng)全面總結(jié)以前所學(xué)知識的同時,又學(xué)到了新的知識。不僅鍛煉了思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)

40、用的能力。無論是基礎(chǔ)知識方面還是軟件應(yīng)用，繪圖方面都有提高，對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算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動

41、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)計的,它具有可靠性高、設(shè)計施工周期 短、維修方便,價格也很便宜等優(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)計主要是用程序的設(shè)計來實(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。并分

42、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，此程序是可行的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[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</p><p>　　[2] 史國生.控制與可編程控制器技術(shù).[M]北京：