C650普通车床PLC控制系统设计

I河南科技大学课程设计说明书课程名称电气控制与PLC应用技术题目C650普通车床PLC控制系统设计学院车辆与动力工程学院班级农电101学生姓名指导教师日期2013年7月5日车辆与动力工程学院课程设计说明书C650普通车床PLC控制系统设计摘要本次设计介绍了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、冷却泵工作等一些列功能，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。另外，本设计具有性能可靠，外围电路简单等优点，设计思路清晰，程序简单明了。C650车床控制系统利用了西门子STC-200系列PLC的特点，对按扭、开关等其他一些输入/输出点进行控制，实现了车床过程的自动化。此外PLC可以重复使用，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。关键词：卧式车床；PLC控制；车辆与动力工程学院课程设计说明书目录第一章绪论.......................................................................................11.1C650型卧式车床简介..........................................................................11.2PLC在电气控制系统中的应用............................................................31.3C650型卧式车床发展趋势..................................................................4第二章系统总体方案设计.................................................................62.1C650卧式车床控制要求......................................................................62.2C650卧式车床控制原理分析..............................................................62.2.1主电路分析..................................................................................62.2.2主电动机点动控制分析..............................................................72.2.3主电动机的正反转控制分析......................................................72.2.4主电动机反接制动分析..............................................................82.2.5快速电动机与冷却泵电动机控制分析.....................................82.3辅助电路分析.........................................................................................92.3.1照明电路和控制电源分析..........................................................92.3.2电流表保护电路........................................................................10第三章PLC控制系统的设计........................................................113.1PLC的选型...........................................................................................113.2I/O地址的分配...................................................................................123.3I/O接线图...........................................................................................133.4PLC控制原理图..................................................................................14车辆与动力工程学院课程设计说明书3.5元器件清单.........................................................................................15第四章系统软件设计.....................................................................164.1控制系统的梯形图程序设计.............................................................164.2PLC控制程序流程图如下..................................................................18第五章系统调试.............................................................................195.1硬件检查.............................................................................................195.2系统综合调试.....................................................................................19第六章结论.....................................................................................21参考文献.............................................................................................22车辆与动力工程学院课程设计说明书1第一章绪论本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。同时要达到的要求有：（1）车床正反向工作及反接制动；（2）主电动机点动；（3）刀架快速移动及冷却泵工作；（4）对主电动机进行电流监控；设计PLC控制系统首先要对控制要求进行分析，选择最佳的系统方案，然后对系统硬件设计进行选择，比如：交流接触器；中间继电器；保护电器等。最关键的是选择合适的PLC，对I/O地址分配，再进行梯形图设计。1.1C650型卧式车床简介C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为30000mm，它主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杆、光杆、刀架和溜板箱等组成，如图1-1。车辆与动力工程学院课程设计说明书2图1-1C650卧式车床结构图C650车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工，车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相异步电动机拖动。车床有三种运动形式：车削加工的主运动是主轴通过卡盘或者鸡心夹头带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动；辅助运动为溜板箱的快速移动，尾座的移动和工件的夹紧与放松。主轴的旋转运动由主电动机，经传动机构实现。机床车削加工时，要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度，采用机械变速方法。车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴，经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得，其运动方式有手动与机动两种。其工作过程过程如下：(1)正常车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为保证螺纹的加工质量，为避免乱扣，加工完毕后要求反转退刀，且工件旋转速度与刀具的移动速度之间保持严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮传动来连接，由同一台电动机拖动。(2)C650卧式车床通过主电动机的正、反转来实现主轴的正、反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。车辆与动力工程学院课程设计说明书3(3)电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，用来监测电动机的负载情况。(4)车削加工近似于恒功率负载，主电动机M1通常选用普通笼型异步电动机（功率为30KW），完成主轴运动和刀具进给运动的驱动。M1电动机采用直接启动的方式，可正反两个方向旋转，为加工方便，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，必须有停车制动动能，C650车床的正反停车采用速度继电器控制电源的反接制动，以提高生产效率。(5)车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2，功率为0.18KW。(6)C650卧式车床的床身较长，为了提高生产效率、减轻工人的劳动强度，专门设置了一台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。(7)C650在进行车削加工时，因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同，且使用的刀具也不同，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，可改变主轴的转速。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的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。用PLC控制改造其继电器控制电路,可靠性高、逻辑功能强、体积小，降低了设备故障率,提车辆与动力工程学院课程设计说明书4高了设备使用效率,运行效果良好。随着我国电力体制改革的深化，电力市场竞争将更加激烈，降低资源损耗和提高管理效益成为各发电企业的迫切需求。为此，对火电厂辅助车间自动控制水平提出了更高的要求。经过科技人员的不断引进、开发、研