用PLC改造C650卧式车床的电气控制系统

重庆能源职业学院毕业设计（论文）论文设计题目:用PLC改造C650卧式车床的电气控制系统班级：20102231姓名：陈波学号：20102231037指导教师：曾卿卿时间：2013年6月7日0毕业设计(论文)成绩表能源系供用电技术专业20102231班评审意见：指导教师对学生所完成的课题为的毕业设计(论文)进行的情况，完成情况的意见：评分：平时成绩（百分制）论文成绩（百分制）指导教师年月日答辩：毕业设计(论文)答辩组对学生所完成的课题为的毕业设计(论文)经过答辩,成绩为毕业设计(论文)答辩组负责人答辩组成员年月日总成绩（平时成绩20%+论文成绩30%+答辩成绩50%）：签字：年月日毕业（论文）设计任务书能源工程系（部）供用电技术专业20102231班学生陈波学号20102231037一、毕业设计（论文）题目：用PLC改造C650卧式车床的电气控制系统二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2012年11月25日起至2013年6月13日止三、毕业设计（论文）进行地点：重庆能源职业学院四、任务书的内容：1、目的：（1）通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造（继电器——接触器控制、PLC控制）的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。2、任务：（1）收集C650型卧式车床的相关资料，分析其工作过程。（2）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。（3）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。（4）完成电气元件计算选择、列出元件清单。（5）设计机床电气接线施工方案。毕业设计（论文）进度计划表起止日期工作内容完成情况备注3月11日-3月17日3月18日-3月24日3月25日-3月31日4月1日-4月7日4月8日-4月14日4月15日-4月21日4月22日-4月28日4月29日-5月5日5月6日-5月12日5月13日-5月19日5月20日-5月26日5月27日-6月2日6月3日-6月7日熟悉毕业设计课题的内容。理解和分析毕业设计课题的分解方向。查阅PLC相关资料文献。查阅PLC相关资料文献。收集工作中跟论文有关的图片、资料等。收集工作中跟论文有关的图片、资料等。根据论文要点，构建论文主体框架。完成毕业论文整体框架的撰写。完成毕业设计论文的初稿。对毕业设计论文的初稿进行修改。对毕业论文进行再次修改。完成毕业设计论文最后排版等。完成毕业设计论文的打印装订、准备毕业论文答辩用的PPT等。已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成已完成指导教师：曾卿卿2013年6月7日系：能源工程系2013年6月7日备注：进度计划以周为单位。0摘要面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。此次更新改造设计是对C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。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，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、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。关键词：主电路控制电路PLCC650机床目录第一章C650卧式车床简介.....................................................................................11.1C650卧式车床的主要结构............................................................................11.2C650卧式车床的控制方式及其优缺点........................................................1第二章PLC对C650卧式车床的改造....................................................................32.1C650卧式车床原理分析...............................................................................32.2PLC的选型及I/O分配..................................................................................62.3用PLC改造后的C650卧式车床原理及I/O接线图...................................82.4PLC控制C650卧式车床的梯形图...............................................................92.5PLC对C650卧式车床改造电柜内部电器元件安装位置图......................112.6PLC对C650卧式车床改造操作面板按钮安装位置图..............................112.7PLC对C650卧式车床改造电柜外部电器元件接线示意图.....................12参考文献.....................................................................................................................12致谢.............................................................................................................................131第一章C650卧式车床简介1.1C650卧式车床的主要结构普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。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所示。1-进给箱；2-挂轮箱；3-主轴变速箱；4-溜板与刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-丝杆；8-光杆；9-床身；图1C650型卧式车床示意图1.2C650卧式车床的控制方式及其优缺点C650卧式车床的控制方式是将接触器、继电器、定时器、其他电器及其触点按一定逻辑关系连接的继电接触器控制系统，其具有结构简单、价格便宜、便于掌握的特点，在一定范围内满足控制要求，此控制方式在工业控制中比较常见。但这种控制方式存在着设备体积大、动作速度慢、功能少而固定、可靠性差、难于实现较复杂的控制的缺点，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺改变时，原有的接线和控制盘就要更换，缺乏通用性和灵活性。为了解决继电接触器控制系统的这一缺点，寻求一种比继电接触器更可靠、功能2更齐全、相应速度更快的新型工业控制器势在必行。此新型工业控制器应该既有电接触器简单易懂、使用方便、价格低的特点又有功能完善、通用性好、灵活性好的优点。从被控制对象维护简单和控制器性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，可编程控制器（PLC）是最佳的选择。第二章PLC对C650卧式车床的改造2.1C650卧式车床原理分析2.1.1.主轴电动机电路三相交流电源L1、L2、L3经QF空气开关引入C650车床主电路，主电动机电路中，FU1熔断器为短路保护环节，FR1是热继电器加热元件，对电动机M1起过载保护作用。(1)主电动机正反转:KM1与KM2分别为交流接触器KM1与KM2的主触头。根据电气控制基本知识分析可知，KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。反之，当KM1主触头断开、KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入M1主电动机的W1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与W1进行了换接，导致主电动机反转。(2)主电动机全压与减压状态：当KM3主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小（体现在车床点动及停车制动时）。当KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态（主要体现在车床起动时）。(3)绕组电流监控：电流表PA在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间接显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当KT常闭延时断开触头闭合时，TA产生的感应电流不经过PA电流表，而一旦KT触头断开，PA电流表就可检测到电动机绕组中的电流。3(4)电动机转速监控：KS是和M1主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。2.1.2.控制线路分析控制线路从6区至16区，各支路垂直布置，相互之间为并联关系。各线圈、触头均为原态（即不受力态或不通电态），而原态中各支路均为断路状态，所以KM1、KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各线圈均处于断电状态。（1）主电动机点动控制：按下SB2，从线路1、3、5、7、9、11、KM1线圈、4、2回到线路1，使KM1线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。因此主电路中为KM1主触头闭合，由QS隔离开关引入的三相交流电源将经KM1主触头、限流电阻R接入主电动机M1的三相绕组中，主电动机M1串电阻减压起动。一旦松开SB2，KM1线圈断电，电动机M1断电停转。SB2是主电动机M2的点动控制按钮。（2）主电动机正转控制：按下SB3，从线路1、3、5、7、15、KM3和KT线圈、4、2回到线路1使KM3和KT线圈同时通电，并通过常开辅助触头KM3闭合而使KA线圈通电，KA线圈通电又导致KA常开辅助触头闭合，从线路1、3、5、7、15、13、9、11、KM1线圈、4、2回到线路1，使KM1线圈通电。而KM1常开辅助触头与KA常开辅助触头对SB3形成自锁。主电路中KM3主触头与KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻R则全压正转起动。绕组电流监视电路中，因KT线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经KT触头短路，造成A电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏A电流表。KT线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的KT将断开，感应电流流入PA电流表