c650普通车床PLC控制系统设计

1《机电控制综合设计》课程设计设计说明书设计题目:C650普通车床PLC控制系统设计院系名称：机电工程学院专业班级：机制F0908学生姓名：张高杰学号：200948050811指导教师：王宗才2012年12月14日2内容摘要传统的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，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。经反复调试，该项技术可推广应用于自动化其他领域的控制系统中，系统运行情况良好，车削精度更高。关键词:PLC；卧式车床；继电器3目录第1章引言..........................................................11.1C650型卧式车床简介..............................................11.2PLC在电气控制系统中的应用.......................................11.3C650型卧式车床发展趋势..........................................2第2章系统总设计.....................................................32.1PLC控制系统的设计基本内容.......................................32.2PLC控制系统设计原则与步骤.......................................32.2.1PLC控制系统设计的基本原则.....................................32.2.2PLC控制系统设计与调试步骤.....................................4第3章系统硬件设计...................................................43.1主要电气元件的选择..............................................53.1.1交流接触器和中间继电器的选择.................................53.1.2保护电器的选择...............................................53.1.3控制电器的选择...............................................63.2C650卧式车床控制原理电路图概述及原理分析........................63.3PLC的选型.......................................................83.4I/O地址的分配...................................................93.5I/O接线图......................................................10第4章系统软件设计...................................................114.1PLC的系统结构和基本工作原理....................................114.1.1PLC的系统结构................................................114.1.2PLC的基本工作原理............................................114.1.3PLC编程语言..................................................124.2本设计用到的PLC的基本功能和指令...............................1244.2.1PLC的基本功能................................................124.2.2PLC基本指令..................................................124.3控制系统的梯形图程序设计.......................................13第5章系统调试......................................................165.1硬件检查.......................................................165.2系统综合调试...................................................16结束语................................................................19致谢................................................................21参考文献..............................................................22附录Ⅰ主要电气元件表.................................................23附录II控制电路原理图................................................24附录IIIPLC控制程序清单.............................................261第1章引言1.1C650型卧式车床简介C650普通车床属于中型车床，用于切削工件外圆、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。主轴由三相异步电动机拖动，主轴通过卡盘带动工件的旋转运动；进给运动，溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动；辅助运动，包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等。工作过程如下：1．正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1（功率为20kW），采用串电阻降压起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，C650-2车床的正反向停车采用速度继电器控制的电源反接制动。2．电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。3．快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。4．采用电流表检测电动机负载情况。5．车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。传统的机床控制系统是硬连线方式的继电一接触器控制系统，但该系统连线复杂，积大，可靠性差，自动化水平低，难以满足现代化生产的需求。1.2PLC在电气控制系统中的应用PLC是先进的工业化国家通用的标准工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现在已经成为现代工业控制三大技术支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT)之一，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计2的一种数字运算操作电子系统。PLC是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。在新的时代，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。1.3C650型卧式车床发展趋势1.机床加工柔性化2.高可靠性数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。3.数控车床设计CAD化、结构设计模块化。4.功能复合化功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。3第2章系统总设计2.1PLC控制系统的设计基本内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输入设备连接而成的，用以完成预期的控制目的与相应的控制要求。因比PLC控制系统设计的基本内容应包括:⑴了解设备电器的工作原理。根据生产的工艺过程分析控制要求，如需要完成的动作（动作顺序，必需的保护和联锁等），操作方式（手动，自动，点动，连续等）。根据控制要求确定系统控制方案，进行系统的总体设计。⑵进行PLC控制系统配置的设计，主要为PLC的选择，PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择PLC，应包括机型的选择、I/O模块的选择等。⑶选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、行程开关等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），这些设备属于一般的电器元件。⑷根据控制要求基本确定I/O点数和模拟量通道数，进行I/O初步分配，绘制I/O接线图⑸程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、语句表程序，控制程序是控制整个系统工作的核心条件，是保证系统工作正常，安全、可靠的关键。⑹联机调试。按照控制电路原理图连接硬件，将编写好的控制程序下载至PLC，进行软硬件联调，如果不满足控制系统的要求，再返回修改程序或检查接线，直到满足控制系统的要求为止。2.2PLC控制系统设计原则与步骤2.2.1PLC控制系统设计的基本原则⑴最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前应深入现场进行调查研究，搜集资料，并拟定电气控制方案。⑵在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。⑶保证控制系统安全可靠。⑷考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的容量时，应适当留有裕量。42.2.2PLC控制系统设计与调试步骤PLC控制系统的设计调试过程如图2.1所示。分析控制要求确定I/O设备PLC硬件系统配置I/O地址分配绘制流程图设计梯形图输入PLC程序软件测试设计外部硬件接线图硬件接线联机测试满足要求交付使用开始YYNNN5第3章系统硬件设计3.1主要电气元件的选择任何一种继电器系统都有三个部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、方式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路，输出部分包括各种负载的接触器线圈。在本次控制系统设计中用PLC代替了继电器控