基于PLC的臥式車床 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 1 / 18電氣控制技術(shù)課程設(shè)計報告電氣控制技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計課題: 基于 PLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名: 學(xué) 號: 學(xué) 院: 工學(xué)院 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 一 班 日 期 2012 年 12 月 26 日2013 年 1 月 6 日 指導(dǎo)教師: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)電工程系基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 2 / 18電氣控制技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書電氣控制技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計題目：基于 PLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計2. 設(shè)計要求

2、： 要求根據(jù)機(jī)床工作的實(shí)際情況，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、控制線路簡單的基本要求。選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器；PLC 的選擇；分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖；設(shè)計控制程序；制定電器元件明細(xì)表；最后按要求寫出設(shè)計報告，繪出設(shè)計圖樣。3. 設(shè)計依據(jù)： 主要技術(shù)參數(shù)和拖動控制要求：1、最大車削工件外徑為 300mm。2、要求主拖動電動機(jī) 直接起動，點(diǎn)動串電阻，正反向轉(zhuǎn)動。3、要求切削時提供冷卻液。4、刀架可以由電動機(jī)拖動快速移動。5、必要的照明、信號指示。4. 設(shè)計任務(wù)： 要求在規(guī)定時間內(nèi)完成下列工作量： 4.1 設(shè)計內(nèi)容包括：1. 分析控制要求。2. 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)

3、行電器。3. PLC 的選擇。4. 分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。5. 設(shè)計控制程序。6. 繪制電器位置圖、電氣接線圖。7. 制定電器元件明細(xì)表。4.2 設(shè)計圖樣 ：PLC 控制線路（I/O 連接圖）原理圖、電器位置圖和電氣接線圖各 1 張（A4 圖紙） 。5. 課程設(shè)計報告的書寫要求：5.1 設(shè)計報告的格式：要有封面、目錄、正文、參考文獻(xiàn)等，其中目錄、參考文獻(xiàn)部分各自要單獨(dú)放在一頁，參考文獻(xiàn)的書寫請參考電氣控制技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)的參考文獻(xiàn)書寫規(guī)范。正文的字?jǐn)?shù)要求不少于 4000 字。5.2 設(shè)計報告的書寫內(nèi)容：按照任務(wù)書的 4.1 所列的設(shè)計內(nèi)容逐一書寫?；诨?PLCPLC 的臥

4、式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 3 / 18目錄目錄 1 引 言1.1 臥式車床簡介1.2 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用2 分析控制要求 2.1 車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求 2.2 主電動機(jī)的點(diǎn)動調(diào)整控制 2.3 主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 2.4 主軸電動機(jī)的反接制動控制 2.5 刀架的快速移動和冷卻泵控制3 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器 3.1 主要電氣元件的選擇3.2 電動機(jī)的選擇3.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇3.4 保護(hù)電器的選擇3.5 控制電器的選擇4 PLC的選擇5. 分配I/O點(diǎn) 繪制I/O連接圖6 設(shè)計控制程序結(jié)束語參考文獻(xiàn)附錄1:制定電器元件明細(xì)表

5、附錄2:電氣原理圖附錄3:電氣接線圖附錄4:繪制電器位置圖附錄5:實(shí)物圖基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 4 / 181 引引 言言1.1 臥式車床簡介臥式車床簡介臥式車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。該車床由主軸運(yùn)動和刀具進(jìn)給運(yùn)動完成切削加工。主軸由三相異步電動機(jī)拖動，主軸通過卡盤帶動工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；進(jìn)給運(yùn)動，溜板帶動刀架的縱向和橫向直線運(yùn)動，其中縱向運(yùn)動是指相對操作者向左或向右的運(yùn)動，橫向運(yùn)動是指相對于操作者向前或向后的運(yùn)動；輔助運(yùn)動，包括刀架的快速移動、工件的夾緊與松開等。工作過程如下：1正常加工時一般不需反轉(zhuǎn)，但加工螺紋時需反

6、轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度與刀具的進(jìn)給速度要保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，為此主軸的轉(zhuǎn)動和溜板箱的移動由同一臺電動機(jī)拖動。主電動機(jī)M1（功率為 20kW） ，采用直接起動的方式，可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動功能。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，需停車時必須有停車制動的功能，該設(shè)計的采用速度繼電器控制的電源反接制動。 2電動機(jī) M2 拖動冷卻泵。車削加工時，刀具與工件的溫度較高，需設(shè)一冷卻泵電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的冷卻。冷卻泵電動機(jī) M2 單向旋轉(zhuǎn)，采用直接起動、停止方式，且與主電動機(jī)有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。3快速移動電動機(jī) M3。為減輕工人的勞動強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時間，利用 M3

7、 帶動刀架和溜板箱快速移動。電動機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。4采用電流表檢測電動機(jī)負(fù)載情況。 5車削加工時，因被加工的工件材料、性質(zhì)、形狀、大小及工藝要求不同，且刀具種類也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。車床大多采用機(jī)械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速。1.2 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC 是先進(jìn)的工業(yè)化國家通用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順

8、序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。用 PLC 控制改造其繼電器控制電路, 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小，降低了設(shè)備故障率, 提高了設(shè)備使用效率, 運(yùn)行效果良好。 PLC 是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動化控制設(shè)計的，一般而言，無須任何保護(hù)措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運(yùn)算錯誤，從而產(chǎn)

9、生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證 PLC 的正常運(yùn)行。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設(shè)計、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合，減少及消基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 5 / 18除干擾對 PLC 的影響。在新的時代，PLC 會有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，通過完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備、成熟的現(xiàn)場總線通信能力會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求，PLC 作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在我國發(fā)電廠的電氣自動化建設(shè)中發(fā)揮

10、越來越大的作用。2 分析控制要求分析控制要求2.1 車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求車床結(jié)構(gòu)介紹和控制要求主軸電動機(jī)：用于主軸正反向運(yùn)動和刀具的工步進(jìn)給運(yùn)動，通過手柄操縱機(jī)械變速箱改變主軸和進(jìn)給的轉(zhuǎn)速。 要求： 因轉(zhuǎn)動慣量過大，主軸采用電氣停車制動。 快移電動機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架拖板快速移動，以減少輔助工時。驅(qū)動電機(jī)電氣控制要求： 主軸電動機(jī)（30KW）：正、反轉(zhuǎn)電氣反接制動正向點(diǎn)動。 快移電動機(jī)（2.2KW）：點(diǎn)動控制。 冷卻泵電動機(jī)（0.125KW）：起?？刂?。 （提供冷卻液） 。2.2 主電動機(jī)的點(diǎn)動調(diào)整控制主電動機(jī)的點(diǎn)動調(diào)整控制電路中 KM3 為 M1 電動機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM3 為 M1 電動機(jī)的長動接

11、觸器，KA為中間繼電器。M1 電動機(jī)的點(diǎn)動由點(diǎn)動按鈕 SB2 控制。按下按鈕 SB2，接觸器 KM1 得電吸合，他的主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動機(jī)在較低速下起動。2.3 主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路按動正轉(zhuǎn) SB3 KT 線圈通電延時、KM3 線圈通電主回路 R 被短路KA 線圈通電 KM1線圈通電自鎖M1 正向起動。啟動完畢，KT 延時時間到A 投入檢測運(yùn)行電流。2.4 主軸電動機(jī)的反接制動控制主軸電動機(jī)的反接制動控制按動停車按鈕 SB1KM1、KT、KM3、KA 線圈斷電，松開 SB1KM2 線圈通電M1串 R 反接n100r/min 時K

12、M2 線圈斷電，切除反接電源，M1 停止轉(zhuǎn)動。2.5 冷卻泵控制和刀架的快速移動冷卻泵控制和刀架的快速移動M2（冷卻泵）： SB5、SB6及KM4構(gòu)成起停控制電路：M3（快移）： 刀架操縱手柄控制刀架拖板的工步移動和快速移動。 按動操作手柄點(diǎn)動按鈕，壓下位置開關(guān)SQKM5線圈通電電動機(jī)M3點(diǎn)動?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 6 / 183 選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器3.1 主要電氣元件的選擇主要電氣元件的選擇任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)

13、、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點(diǎn)組成的實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負(fù)載的接觸器線圈。在本次控制系統(tǒng)設(shè)計中用 PLC 代替了繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。在車床的電氣控制系統(tǒng)，所有觸頭，行程開關(guān)，控制按鈕（SB1SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號；接觸器線圈（KM1-KM5），為系統(tǒng)的輸出信號。3.2 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇在車床控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對于拖動系統(tǒng)要求的前提下，所選電動機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格低廉。因此，在選用電動機(jī)種類時，若機(jī)械工作對拖動系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先選用三相交流電異步動機(jī)。

14、三相交流異步電動機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場（定子繞組內(nèi)的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。3.2.1 電動機(jī)容量選擇的原則在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動機(jī)的選擇主要是容量的選擇，如果電動機(jī)的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動機(jī)經(jīng)常在過載下運(yùn)行，會使它過早損壞，同時還出現(xiàn)啟動困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。如果電動機(jī)的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)都會下降。選擇電動機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)以下三項原則進(jìn)行。 發(fā)熱：電動機(jī)在運(yùn)行時，必須保證電動機(jī)的實(shí)際最高溫度等于或稍微小于電動機(jī)絕m

15、ax緣的允許最高工作溫度，即。amaxa 過載能力：電動機(jī)在運(yùn)行時，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時，由于電動機(jī)的熱慣性很大，電動機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時仍可保證，故maxa此時，決定電動機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機(jī)的過載能力。即所選電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TL max必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即 (一般為 0.8 ) (3.1)maxmaxLmNTTTmmax/NTT 啟動能力：由于鼠籠式異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動機(jī)可靠啟動，必須保證 () (3.2)LstNTT/ststNTT基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣

16、控制系統(tǒng)設(shè)計 7 / 183.2.2 電動機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇除正確選擇電動機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。3.3 交流接觸器和中間繼電器的選擇交流接觸器和中間繼電器的選擇 接觸器接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動開關(guān)。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動銜鐵，靜觸點(diǎn)，動觸點(diǎn)、滅弧裝置和固定支架等部分組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時，磁場消失

17、，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài)。在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號很多，電流在 5A-1000A 的不等，常用交流接觸器的型號有 CJ20、CJX1、CJ1 和 CJ10 等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計中，采用了 CJ10 系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的 1.11.3 倍之間,各接觸器型號見附錄。 中間繼電器中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號有 JZ7、JZ14 等。3.4 保護(hù)電器的選擇保護(hù)電器的選擇 熔斷器熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)

18、生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。 熱繼電器熱繼電器主要用于電氣設(shè)備（電動機(jī)）的過負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器勢利用一種電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動機(jī)容許過載特性相近的反時限動作特性，主要與接觸器配合使用，用于對三相異步電動機(jī)的過負(fù)荷和斷相保護(hù)。三相異步電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時間較長，則會加快電動機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱訖C(jī)，因此，在電動機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動機(jī)保護(hù)裝置。熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)，

19、使用中應(yīng)考慮電動機(jī)的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機(jī)額定電流的 1.051.1 倍。3.5 控制電器的選擇控制電器的選擇基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 8 / 18 開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測量儀表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動機(jī)的啟動、制動、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有 LW8、LW6 和 LA1

20、8 系列。 控制按鈕控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有 LA10、LA18、LA19、LA20 等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄 I。4 PLC的選擇的選擇PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對整個控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面： PLC 結(jié)構(gòu)的選擇在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價格低。 PLC 輸出方式的選擇不同的負(fù)載對 PLC 的

21、輸出方式有相應(yīng)的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負(fù)載和交流負(fù)載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載。 I/O 響應(yīng)時間的選擇PLC 的響應(yīng)時間包括輸入濾波時間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時間延遲。 聯(lián)網(wǎng)通信的選擇若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其它 PLC 、上位計算機(jī)及 CRT 等接口的能力。 PLC 電源的選擇電源是 PLC 干擾引入的主要途徑之一，因此應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)電源以助于提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源時要選用橋式全

22、波整流電源。 I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇 存儲容量的選擇 PLC 程序存儲器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需的存儲器容量可按照如下經(jīng)驗公式計算：程序容量 =K 總輸入點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù)對于簡單的控制系統(tǒng)， K=6 ；若為普通系統(tǒng)， K=8 ；若為較復(fù)雜系統(tǒng)， K=10 ；若為基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 9 / 18復(fù)雜系統(tǒng)，則 K=12 。在選擇內(nèi)存容量時同樣應(yīng)留有裕量，一般是運(yùn)行程序的 25% 。不應(yīng)單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC ，內(nèi)存容量也能

23、滿足。 車床電氣控制系統(tǒng)所需的 I/ O 點(diǎn)總數(shù)在 256 以下，屬于小型機(jī)的范圍. 控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡單功能。主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn) C650 車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可以選擇西門子公司的 S7 - 200 系列。它的價格低，體積小，非常適用于單機(jī)自動化控制系統(tǒng). 該機(jī)床的輸入信號是開關(guān)量信號，輸出是負(fù)載三相交流電動機(jī)接觸器等。車床電氣控制系統(tǒng)需要 9 個外部輸入信號，5 個輸出信號。PLC 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余 30 % ，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)為 13 個,輸出點(diǎn)為 10 個?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的

24、 S7-200 系列的 CPU224 型 PLC ，24V 直流 14 點(diǎn)輸入。5. 分配分配I/O點(diǎn)點(diǎn) 繪制繪制I/O連接圖連接圖I/O地址的分配根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設(shè)備，確定了 I/O 點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 13 個,輸出點(diǎn)為 10 個需進(jìn)行控制，現(xiàn)將 I/O 地址分配如附錄 2 所示。6 設(shè)計控制程序設(shè)計控制程序 車床正反向工作及反接制動過程該控制程序步驟為：按下 SB3，M0.0 導(dǎo)通，Q0.2 動作，KM3 吸合短接電阻 R，同時 M0.1動作，Q0.0 動作，KM1 吸合，主電動機(jī) M1 正轉(zhuǎn)起動運(yùn)行，開始車削加工。要停車時，按下SB1，Q0.0、Q

25、0.2 釋放，松開 SB1，Q0.1 動作，KM2 吸合，主電動機(jī) M1 串電阻反接制動，當(dāng)速度接近于零時，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸頭 KS1 斷開，KM2 釋放電動機(jī) M1 停轉(zhuǎn)。反向工作過程與正向相同。主電動機(jī)點(diǎn)動過程按下 SB2，Q0.0 動作，使 KM1 吸合，M1 串電阻限流點(diǎn)動，松開 SB2，Q0.0 斷開，M1 停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動控制。其梯形圖程序如圖 4.3 所示。基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 10 / 18基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 11 / 18圖 4.3 刀架快速移動及冷卻泵工作過程

26、 快速移動及冷卻泵工作過程該控制程序步驟為：刀架快速移動過程為按下位置開關(guān) SQ，Q0.4 動作，KM5 吸合，M3起動運(yùn)行，代替刀架的指示燈亮。 冷卻泵工作過程為按下 SB5，Q0.3 動作 KM4 線圈得電，冷卻泵電動機(jī) M2 工作，停止時按下 SB6 即可。其梯形圖程序如圖 4.4 所示。基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 12 / 18圖 4.4 刀架快速移動及冷卻泵工作過程綜上所述,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合控制電路原理圖和 PLC 編程特點(diǎn)，設(shè)計了控制系統(tǒng)梯形圖程序如附錄所示。結(jié)束語結(jié)束語本設(shè)計采用可編程控制器代替繼電器對機(jī)床進(jìn)行控制，因為可

27、編程控制器組成的控制系統(tǒng)在設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修等方面，不僅減少了工作量，而且減少了開支，縮減了成本，效益更高。通過使用PLC改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器，時間繼電器等等，使線路簡化,維修方便。同時，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。設(shè)計者可在規(guī)格繁多、品種齊全的系列可編程控制產(chǎn)品中，精選所需類型，使PLC具有較高的性能價格比。針對這點(diǎn)本設(shè)計盡量節(jié)省可編程控制器的端點(diǎn)，從而提高了性價比，節(jié)省了不必要的開支。通過本次設(shè)計，使我進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充專業(yè)課的基本理論和基本技能。達(dá)到了培養(yǎng)

28、我獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用專業(yè)知識和實(shí)際查閱相關(guān)實(shí)際資料的能力?；诨?PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 13 / 18致謝致謝 本設(shè)計歷時近2周，在兩周的時間里，除了放假的時間我們頻繁奔于寢室和實(shí)驗室之間。期間，主要靠馬老師的辛勤教導(dǎo)，讓我們從看到題目無從下手到獨(dú)立的完成此設(shè)計。此設(shè)計讓我們對作圖軟件CAD，編程軟件都得到了深刻的鍛煉，以及對電氣控制和PLC知識的了解都有了很大的進(jìn)步.這次設(shè)計讓我們受益匪淺，再次感謝馬德貴老師！參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1廖常初.PLC編程及應(yīng)用(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.92鄭萍 現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，20013羅宇航.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計.西安：西安科技大學(xué)出版社,2006.124曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,20035林春方.可編程控制器及其應(yīng)用.上海：上海交通大學(xué)出版社,2003.6基于基于 PLCPLC 的臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的臥式車床電氣控制系統(tǒng)