plc 课程设计说明书 卧式车床电气控制系统.doc
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1、卧式车床电气控制系统摘 要:传统的C650卧式车床采用继电器实现电气控制,接线多且复杂,体积大,功耗大,一旦系统构成,想改变或增加功能很困难,其工作性能已不能达到现代生产的要求。因此,采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统,来代替电气控制系统中继电器控制逻辑,可使机床控制功能更加丰富,自动化水平大大提高。本次设计介绍了C650卧式车床电气控制系统的工作原理及其运动形式,编写了PLC控制梯形图程序和指令表程序。利用PLC控制系统,实现了车床的降压启动、正转反转、反接制动、点动控制、刀架快速移动、冷却泵工作等一些列功能。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、
2、综合成本低这几个主要原则出发,主要进行了控制装置选型, PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。 改由PLC控制后,其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查,节省大量的继电器元件,机床的各项性能有了很大的改善,工作效率有了明显提高。关键词: PLC;卧式车床;继电器目 录前言1第一章C650车床的主要结构与控制要求 31.1 C650型卧式车床的主要结构31.2 C650控制要求 .31.3保护电器的选择.41.4 控制电器的选择4第二章 C650车床控制元件配置.62.1 c650车床结构图及运行方式62.2 I/O地址的分配及接线图.62.3流程图.8第三章 C650卧式
3、车床PLC控制分析.103.1主电路分析.103.2 控制电路分析及主电动机点动控制.103.3 主电动机正反转控制.113.4 主电动机的反接制动控制.113.5 冷却泵电动机的控制.123.6刀架的快速移动.12第四章 程序设计及调试.134.1 C650车床PLC控制梯形图.134.2 C650的指令表 16参考文献 .17致 谢.18 前 言C650普通车床属于中型机床,用于切削工作外圆、内孔和端面等。该车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。车床是机床中应用最广泛的一种,它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床在加工工件时,随着工件材料和材质的不同,应选择合适的主轴转速
4、及进给速度。但目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动,它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的,所以它的控制电路比较简单。为满足加工的需要,主轴的旋转运动有时需要正转或反转,这个要求一般是通过改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现的。进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力,通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。有的为了提高效率,刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵,来实现刀具切削时冷却。有的还专设一台润滑泵对系统进行润滑。传统的继电器-接触器控制系统由于其结构简单、容易掌控、价格便宜等特点,在一定范围内能满足控制要求,因而使用甚广,在工业控制领域中普占主
5、要地位,但是继电器-接触器控制有明显的缺点:设备体积大、寿命短、可靠性差、动作速度慢、功能少、程序不可变;因此对于程序固定,控制过程不太复杂的系统还是合适的。但是由于它是靠硬连线逻辑结构构成的系统,接线复杂,所以当生产工艺或对象改变时,原有的接线控制柜就要改连接或更改,通用性灵活性差。传统的C650卧式车床采用继电器实现电气控制,接线多且复杂,体积大,功耗大,一旦系统构成,想改变或增加功能很困难,其工作性能已不能达到现代生产的要求。因此,以PLC取代常规的继电器,可提高工作性能,并且达到车床的控制要求。本次编程的C650卧式车床电气控制系统的工作原理及其运动形式,编写了PLC控制梯形图程序和指
6、令表程序。利用PLC控制系统,实现了车床启动、正转反转、反接制动、刀架快速移动、冷却泵在作等一些列功能,改由PLC控制后,其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查,节省大量的继电器元件,机床的各项性能有了很大的改善,工作效率有了明显提高。本系统采用PLC是基于以下四个原因:PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;抗干扰能力强,目前空中各种电磁干扰日益严重,为了保证车床控制的靠稳定,我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC;根据C650车床系统的要求与特点,我们采用了F1N型PLC。F1N型PLC有小型化、高速度、高性能等特点,是F1N系列中最高档次的超
7、小型程序装置。F1N型可编程控制器指令丰富,可以接各种输出、输入扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的,能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对车床电机实现控制。第一章C650车床的主要结构与控制要求1.1 C650车床的主要结构图1-1 c650的卧式车床结构图C650卧式普通车床属中型车床,加工工件回转直径最大可达1020mm,长度可达3000mm。其结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成,如图1-1所示。C650车床车床由三台三相笼型异步电动机拖动,即主电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电
8、动机M3。1.2 c650车床控制要求从车削工艺要求出发,对各电动机的控制要求主要是:主电动机M1(30KW):由它完成主运动的驱动。要求:降压起动连续运转方式有点动功能以便调整;能正反转以满足螺纹加工需要;由于加工工件转动惯性大,停车时带有反接制动,此外,还要显示电动机的工作电流以监视切削状况。冷却电动机M2:用以加工时提供冷却液,采用直接起动、单向运行、连续工作方式。快速移动电动机M3:单向点动、短时工作方式。要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。1.3保护电器的选择 熔断器 熔断器在电路中主要起短路保护作用,用于保护线路。熔断器的熔体串接于被保护的电路中,熔断器以自身产生的热量使熔体熔断
9、,从而自动切断电路,实现短路保护及过载保护。 热继电器 热继电器主要用于电动机的过载保护,使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质,等因素。星形接法的电动机可选用两相或三相结构的热继电器,三角形接法的电动机应选用带断相保护装置三相结构的热继电器。热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的0.951.05倍。1.4 控制电器选择(1) 控制按钮控制按钮在控制电路中常用作远距离手动控制接触器、继电器等有电磁线圈的电路,也可用于电器连锁等电路中。各电气元件的型号及规格、用途和数量如下表所示:表11 电气元件符号及功能说明符号名称及用途数量M1主电动机1M2冷却泵电动机1M3快速移动电动机
10、1FU16熔断器6KM1M1正转接触器1KM2M1反转接触器1KM3短接限流电阻接触器1KM4冷却泵电动机启动接触器1KM5快移电动机启动接触器1BTE1主电动机过载保护热继电器1BTE2冷却泵电动机过载保护热继电器1SB1总停按钮1SB2主电动机正向点动按钮1SB3主电动机正转按钮1SB4主电动机反转按钮1SB5冷却泵电动机停止按钮1SB6冷却泵电动机启动按钮1SA选择开关1KA中间继电器1KT通电延时时间继电器1SQ快移电动机点动行程开关1PA电流表1TC控制变压器1R限流电阻3EL照明灯1TA电流互感器1QS隔离开关1BS速度继电器1第二章 c650车床控制元件配置2.1 c650车床结
11、构图及运行方式图2-1 C650卧式车床的电气控制系统图2-1是C650车床的主电路,配置三台电动机M1、M2、M3。主电动机M1由停止按钮SB1、点动按钮SB2、正转按钮SB3、反转按钮SB4、热继电器常开触头BTE1、BTE2、速度继电器正转触头BS-1、速度继电器反转触头BS-2、正转接触器主触头KM1、反转接触器主触头KM2、短接限流电阻接触器KM3、冷却泵电动机启动接触器KM4、快速移动启动接触器等原件。 冷却泵电动机M2由停止按钮SB5、起动按钮SB6、热继电器常开触头BTE2、接触器主触头KM4等控制;快移电动机M3由限位开关SQ、接触器主触头KM5控制。2.2 I/O地址的分配
12、电气控制元件PLC控制的I/O配置见下表,C650车床PLC控制I/O接线见图2-2。表 2-1C650车床PLC控制元件配置表电气控制功能PLC电气控制功能PLC元件符号编程元件元件符号编程元件SB1总停止按钮X0BS-1速度继电器正转触头X14SB2M1点动按钮X1BS-2速度继电器反转触头X15SB3M1正转按钮X2KM1M1正转接触器主触头Y0SB4M1反转按钮X3KM2M1反转接触器主触头Y1SB5M2停止按钮X4KM3短接限流电阻接触器Y2SB6M2起动按钮X5KM4M2接触器主触头Y3SQM3限位开关X6KM5M3接触器主触头Y4BTE1M1热继电器常开触头X7SA选择开关X13
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