卧式车床课程设计报告

目录1PLC的应用及特点…………………………………………………12设计过程与方法………………………………………………22.1设计要求…………………………………………………………22.2主电路设计…………………………………………………………23卧式车床控制系统电路图及控制程序…………………………33.2主电路图……………………………………………………………33.3控制电路图…………………………………………………………43.4PLC连线图…………………………………………………………53.5梯形图………………………………………………………………63.5指令表………………………………………………………………74工作原理………………………………………………………………94.1主电路………………………………………………………………94.2主电动机的点动调整控制…………………………………………94.3主电动机的正向起动运行及反向反接制动控制…………………94.4主电动机的反向起动运行及正向反接制动控制…………………94.5冷却泵电动机控制…………………………………………………104.6快速移动电动机控制……………………………………………104.7起停辅助线路……………………………………………………105电气设备明细………………………………………………………116系统硬件设计………………………………………………………136.1电动机的选择………………………………………………………136.2交流接触器和中间继电器的选择………………………………136.3保护电器的选择……………………………………………………136.4控制电器的选择……………………………………………………146.5主要电气元件表……………………………………………………147课设总结………………………………………………………………16参考文献…………………………………………………………………11PLC的应用及特点PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自烫发如何打理动控制，被广泛应用于各个领域，因为它具有以下这些特点：编程方法简单易学，功能强，性价比高，硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强，可靠性高，抗干扰强；功能完善，灵活方便；体积小，质量轻，功耗低。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。同时PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。在此次课程设计中我使用的是FX2N-48MR，因为它的编程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计中的I/O点数在48以下，对于卧式车床的PLC控制而言，已经足够用了。而且其基本单元中的输入点按照X000—X007,X010—X017…这样的八进制进行编号，输出点按照YOOO—Y007,Y010—Y017…这样的八进制进行编号，内部继电器可多次使用，定时器将1ms,10ms,100ms等脉冲进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。22设计要求与主电路设计2.1设计要求主要控制电器为三台电机：主电动机，冷却泵电机、快速移动电机。三台电机都要有短路保护措施。主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护。主电动机要采用降压起动方式起动。主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采用反接制动。主回路负载的电流大小能够监控，但要防止起动电流对电流表产生冲击。机床要有照明设施。2.2C650卧式车床主电路设计主电动机M1：KM1、KM2两个接触器分别实现主电机的正反转，FR1用作过载保护，R为限流电阻，A是用来监视主电机绕组电流的电流表，由于主电机功率很搭，故A通过互感器TA起作用。KM3用于短接电阻R。冷却泵电动机M2：KM4接触器用于控制冷却泵电动机的起停，FR2为M2的过载保护用热继电器。快速电动机M3：KM5接触器用于控制快速电动机M3的起停，由于M3短时运转，故不用设置热继电器。33卧式车床控制系统电路图及控制程序3.1主电路图43.2控制电路53.3PLC接线图63.4梯形图73.5指令表894工作原理4.1主电路由断路器QF引入三相电源，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1主电动机过载保护用热继电器。为防止在正反转起动和点动时造成电动机的过载，加入限流电阻R。通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护。FR2为M2冷却泵电动机的过载保护，因为快速电动机M3短时工作，所以不设过载保护。4.2主电动机的点动调整控制按下主电动机的点动控制按钮SB2，则梯形图中的X003常开触点闭合，Y005接通，此时由于X003的常闭触点打开，Y005并未形成自锁。同时SB2的动作并未影响中间继电器M0动作，因此此时电流表A不工作，短接限流电阻的线圈并未得电，即主电动机串电阻R起动运行。4.3主电动机的正向起动运行及反向反接制动控制按下主电动机的正转起动按钮SB3，其对应的梯形图中的输入X004常开触点闭合，Y005，M0，T1接通，并且Y005、M0分别通过自身的常开触点形成自锁，松开SB3后主电机继续正转运行。此时Y002、Y003并未接通，主电动机串电阻R降压起动。同时，M0触发接通时间继电器T1，T1开始计时，5秒后，其断开延迟闭合触点闭合，接通Y002、Y003接通，即电流表接入互感器TA开始工作，KM3的常开触点闭合，限流电阻被短接，主电动机常压正转运行，当电机正转转速达到一定值时，其正转速度检测器KS1闭合。制动时，按下主电动机的总停按钮SB1，其常闭触点X002断开，Y005、Y002、Y003、MO失电，松开按钮，Y006通过正转速度检测器KS1的闭合触点X011得电，同时KM3也处于失电状态，电阻R串入主回路，即给主电动机串电阻R接入反转电源，使之产生一个反转力矩制动主电动机的正向转动，主电动机的正转速度迅速下降。当正转速度下降至一定速度时，速度继电器KS1触点断开，X011常开触点复位断开，完成主电动机的正向起动反向制动停止过程。4.4主电动机的反向起动运行及正向反接制动控制按下主电动机的反转起动按钮SB4，其对应的梯形图中的输入X005常开触点闭合，Y006，M0，T1接通，并且Y006、M0分别通过自身的常开触点形成自锁，松开SB4后主电机继续正转运行。此时Y002、Y003并未接通，主电动机串电阻R降压起动。同时，M0触发接通时间继电器T1，T1开始计时，5秒后，其断开延迟闭合触点闭合，接通Y002、Y003接通，即电流表接入互感器TA开始工作，KM3的常开触点闭合，限流电阻被短接，主电动机常压正转运行，当电机正转转速达到一定值时，其正转速度检测器KS2闭合。制动时，按下主电动机的总停按钮SB1，其常闭触点X002断开，Y006、Y002、Y003、MO失电，松开按钮，Y005通过正转速度检测器KS2的闭合触点X012得电，同时KM3也处于失电状态，电阻R串入主回路，即给主电动机串电阻R接入反转电源，使之产生一个反转力矩制动主电动机的正向转动，主电动机的正转速度迅速下降。当正转速度下降至一定速度时，速度继电器KS2触点断开，X012常开触点复位断开，完成主电动机的反向起动正向制动停止过程。104.5冷却泵电动机控制按下冷却泵电动机的起动按钮SB5，其对应的常开辅助触点X007闭合，Y010接通，并形成自锁，冷却泵电动机起动运行。当按下冷却泵电动机的停止按钮SB6，其对应的常闭辅助触点X010断开，Y010失电，冷却泵电动机停止运行。4.6快速移动电动机控制C650卧式车床的刀架的快速移动是有转动刀架手柄压动限位开关SQ来实现的。当手柄压动SQ后，接触器Y007接通，即KM3得电吸合，M3电动机转动带动刀架快速移动。松开手柄，KM3失电断开，快速移动电动机停止运行，刀架正常移动。4.7起停辅助线路监视主回路负载的电流表是通过互感器接入的。为防止电动机起动、点动时电流对电流表的冲击，线路中采用了一个时间继电器。同时控制电路的电源采用了控制变压器TC低压提供，这样使之更安全了。为了方便工作还设置了工作照明灯EL，通过开关SA控制。同时通过断路器QF控制电源指示灯，QF闭合后电源指示灯HL2点亮。用KM1、KM2控制主电动机起停指示灯HL1，只要KM1或者KM2得电，HL1即点亮。115电气设备明细符号名称及用途PLC编号QF断路器做电源引入及短路保护用X000SA机床照明灯开关X001SQ限位开关，快速移动电动机控制X006SB1主电动机停止按钮X002SB2主电动机点动按钮X003SB3主电动机正转按钮X004SB4主电动机反转按钮X005SB5冷却泵电动机起动按钮X007SB6冷却泵电动机停止按钮X010KS1主电动机正转速度检测器X011KS2主电动机反转速度检测器X012FR1主电动机过载保护用热继电器X013FR2冷却泵过载保护用热继电器X014EA车床照明灯Y004HL1主电机运行、停止指示灯Y001HL2电源接通指示灯Y000A电流表，监控主电路电流Y002KM1接触器，主电动机正向起动、停止用Y005KM2接触器，主电动机反向起动、停止用Y006KM3接触器，主电动机起动、制动切入电阻用Y003KM4接触器，冷却泵电动机起动、停止用Y010KM5接触器，快速电动机起动、停止用Y007M1主电动机M2冷却泵电动机12M3快速移动电动机TC控制与照明变压器FU1FU2熔断器作短路保护136系统硬件设计PLC控制系统可以分为输入部分、输出部分和逻辑部分。在本设计的车床的电气控制系统中，所有触头，行程开关（SQ），控制按钮（SB1-SB6）等为系统的输入信号；接触器线圈（KM1-KM5）、指示灯等为系统的输出信号。6.1电动机的选择（1）选择电动机的容量应根据以下三项原则进行。①发热：电动机在运行时，必须保证电动的实际最高温度max等于或稍微小于电动机绝缘的允许最高工作温度a即maxa。②过载能力：电动机在运行时，必须具有一定的过载能力。特别是在短期工作时，由于电动机的热惯性很大，电动机在短期内承受高于额定功率的负载功率时仍可保证maxa，故此时，决定电动机容量的主要因素不是发热而是电动机的过载能力。即所选电动机的最大转矩TLmax必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩,即maxmaxLmNTTT(m一般为0.8max/NTT)(3.1)③启动能力：由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，为使电动机可靠启动，必须保证LstNTT(/ststNTT)(3.2)⑵电动机的种类、电压和转速的选择除正确选择电动机的容量外，还需要根据生产机械的要求，技术经济指标和工作环境等条件，来正确选择电动机的种类、电压和转速。6.2交流接触器和中间继电器的选择⑴接触器在工业电气中，交流接触器的型号很多，电流在5A-1000A的不等，常用交流接触器的型号有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在本控制系统硬件的设计中，采用了CJ10系列的交流接触器，其额定电流应在控制电流的1.1～1.3倍之间,各接触器型号见下表。⑵中间继电器中间继电器是最常用的继电器之一，它的结构和接触器的基本相同，只是电磁系统小些，触点多一些。常用的继电器型号有JZ7、JZ14等。6.3保护电器的选择⑴熔断器14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，从而自动切断电路，实现短路保护及过载保护。⑵热继电器热继电器的选型原则：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