#C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、C650 臥式車床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1目的和要求 車床是一種使用極為廣泛的金屬切削機(jī)床 , 它的主運(yùn) 動(dòng)為主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ,刀架的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng) , 車削加工 一般不要求反轉(zhuǎn) ,但加工螺紋時(shí) ,為避免亂扣 ,需要反轉(zhuǎn) 退刀,并保證工件的轉(zhuǎn)速和刀具的移動(dòng)速度之間具有 嚴(yán)格的比例關(guān)系 ,溜板箱和主軸箱之間通過齒輪傳動(dòng) 系統(tǒng)連接，用它能車削外圓、內(nèi)孔端面螺紋定型表面 等，并可裝上鉆頭絞刀等工具進(jìn)行孔加工。C650 臥式車床是其中較為常見的一種 ,其原控制電路 為繼電器控制 ,接觸觸點(diǎn)多，故障多。其屬于中型車床， 功率為 30KW ，車身的最大回轉(zhuǎn)半徑為 1020mm ，最 大工件長度為 3000

2、mm 。操作人員維修任務(wù)較大 .針對 這種情況， 我們用 PLC 控制其繼電器控制電路， 采用 了反接制動(dòng)，為了減小制動(dòng)電流，定字回路串入限流電阻 R, 為減輕工人勞動(dòng)的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作 時(shí)間，專門設(shè)置了一臺(tái) 2.2KW 的拖動(dòng)溜板箱的快速移 動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這些功能克服了以上缺點(diǎn)，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。該車床有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)， M1為主電動(dòng)機(jī)，推動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)， 并通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； M2 為冷卻泵電動(dòng) 機(jī)，提供切削液； M3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)刀架快 速移動(dòng)。2C650 臥式車床主電路設(shè)計(jì)主電動(dòng)機(jī) M1 ： KM1 、 KM2 兩個(gè)接觸器實(shí)現(xiàn)正反 轉(zhuǎn)，

3、 FR1 作過載保護(hù)， R 為限流電阻， 電流表 PA 用來監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)的繞組電流，由于主電動(dòng)機(jī)功率很 大，故 PA 接入電流互感器 TA 回路。當(dāng)主電動(dòng)機(jī) 起動(dòng)時(shí)，電流表 PA 被短接，只有當(dāng)正常工作時(shí)，電 流表 PA 才指示繞組電流。 KM3 用于短接電阻冷卻泵電機(jī) M2 ： KM4 接觸器控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)的 起停， FR2 為 M2 的過載保護(hù)用熱繼電器。 快速電機(jī) M3 ： KM5 接觸器控制快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的起停，由于 M3 點(diǎn)動(dòng)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故不設(shè)置熱繼 電器。C650 臥式車床 PLC 改造 I/O 分配圖如圖1所示，為 C650 臥式車床 PLC 改造 I/O 分配圖輸入信號

4、輸出信號代輸入名稱代輸出號點(diǎn)編號點(diǎn)編名稱號號SB1X0M1 切除電阻 RKMY0M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕運(yùn)行接觸器3M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2X1M2 運(yùn) 行 接 觸 器KM4Y1SB3X2M3 運(yùn) 行 接 觸KMY2M2啟動(dòng)按鈕器5SB4X3M1 正 轉(zhuǎn) 接 觸KMY3總停按鈕器1M2停止按鈕SB5X4M1 反 轉(zhuǎn) 接 觸KMY4器2M1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB6X5電流表 A 短接KAY5中間繼電器M3點(diǎn)動(dòng)位置開關(guān)SQX6M1過載保護(hù)熱繼FRX7電器正 轉(zhuǎn) 制 動(dòng) 速 度繼KS1X11電器常開觸點(diǎn)正 轉(zhuǎn) 制 動(dòng) 速 度繼電器常開觸點(diǎn)KS2X12圖1 C650臥式車床 PLC 改造 I/O 分配PLC 選型PLC

5、是20世紀(jì) 70年代以來以微處理器為核心， 綜合計(jì) 算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種 新型工業(yè)自動(dòng)控制，被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗?具有幾個(gè)突出的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾強(qiáng)；編程簡 單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量 輕，功耗低。在此次課程設(shè)計(jì)中我選用 FX2N-48MR ，因?yàn)樗木?程相對簡單易懂，是理想的可編程控制器。而在設(shè)計(jì) 中的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 48以下，則用的是微型 PLC。其基本 單元中的輸入點(diǎn)按照 X000 X007,X010 X017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號，而輸出點(diǎn)按照YOOOY007,Y010 Y017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號， 內(nèi)部繼 電器可多次使

6、用，定時(shí)器將 1ms,10ms,100ms 等脈沖 進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器可進(jìn)行向上向下計(jì)數(shù)。主控電路圖設(shè)計(jì)C650 型臥式車床共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī) ,主軸電動(dòng)機(jī) M1 由 接觸器 KM1、KM2、KM3 控制，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2由 接觸器 KM4 控制，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3由接觸器 KM5 控制。其中主軸電動(dòng)機(jī) M1 可以正、反轉(zhuǎn)控制，也可 以點(diǎn)動(dòng)控制，還可以雙向反接制動(dòng)控制。圖2. C650 主電路控制圖主接線圖設(shè)計(jì)圖3. 臥式車床的主接線圖3.梯形圖的設(shè)計(jì)C650 臥式車床 PLC 梯形圖3.1主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制 按下主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1, 第一邏輯行中 X0 閉合， Y0接通并自鎖，

7、 T0接通并開始計(jì)時(shí)；第 3邏輯 行 X0閉合，通用繼電器 M1接通。第 2邏輯行 Y0常閉 觸點(diǎn)閉合，通用繼電器 M0接通；第 5邏輯行 M0,M1 常開觸點(diǎn)閉合 Y3接通，主軸電動(dòng)機(jī)正向啟運(yùn)轉(zhuǎn)。 當(dāng)主 軸電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時(shí)， 第6邏輯行 X11 常開觸點(diǎn)閉合，為主軸電動(dòng)機(jī)正向旋反向制動(dòng)作好準(zhǔn) 備。 T0計(jì)時(shí)5秒后動(dòng)作，第 9邏輯行 T0常開觸閉合， 接通 Y5，電流表 A 開始監(jiān)測主軸電動(dòng)機(jī)的電流。3.2 主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制 按下主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 ，第2邏輯行中 X1 閉合， Y0接通并自鎖， T0接通并開始計(jì)時(shí)；第 4邏輯 行 X1閉合，通繼電器 M2常開觸點(diǎn)閉

8、合， Y4接通,Y 4 接通，主軸電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時(shí)，第5邏輯行 X12常開閉合， 為 主軸電動(dòng)機(jī)反向制動(dòng)做好準(zhǔn)備。 T0 計(jì)時(shí)經(jīng)過 5秒后動(dòng) 作，第9邏輯行常開觸點(diǎn)閉合接通 Y5，電流表 A 開始 監(jiān)測主軸電動(dòng)機(jī)的電流。、3.3 主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 按下主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕 SB6，第 5邏輯行常開 觸點(diǎn)閉合， Y3 接通，主軸電動(dòng)機(jī)串電阻 R 起動(dòng)運(yùn)行。主軸電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)行反向制動(dòng)停止控制 當(dāng) Y0、Y3、T0 、Y5閉合，主軸電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 按下停止按鈕 SB4 ，第第一邏輯行 X3 常閉觸點(diǎn)斷開， Y0、T0失電，第3邏輯行 X3常閉點(diǎn)斷開

9、， M1失電； 而 第5邏輯行 M1 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y3失電，主軸電動(dòng) 機(jī)停止正轉(zhuǎn)。同時(shí)， 第6邏輯行 X3 常開觸點(diǎn)閉合，Y4接通，給主軸電動(dòng)機(jī)通入反轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)力矩制動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)，主軸電動(dòng)機(jī)的 正轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)正轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時(shí)， 速度繼電器 KS1觸點(diǎn)斷開， X11 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y4斷電，完成主軸電動(dòng)機(jī)的正向啟動(dòng)運(yùn)行反向制動(dòng)停 止過程。3.5主軸電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)正向制動(dòng)停止控制當(dāng) Y0、Y4、T0 、Y5閉合，主軸電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 按下停止按鈕 SB4 ，第一邏輯行 X3常閉觸點(diǎn)斷開， Y0、T0失電，第 4邏輯行 X3常閉點(diǎn)斷開， M2 失

10、電； 第6邏輯行 M2 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y4失電，主軸電 動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)。同時(shí)， 第5邏輯行 X3 常開觸點(diǎn)閉合， Y3接通，給主軸電動(dòng)機(jī)通入正轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè) 正轉(zhuǎn)力矩制動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)，主軸電動(dòng)機(jī)的 反轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)反轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時(shí)， 速度繼電器 KS2觸點(diǎn)斷開， X12 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開，Y3掉電，完成主軸電動(dòng)機(jī)的反向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正向制動(dòng)停 止過程。冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制 按下冷卻泵電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕 SB3，第 7邏輯行 X2 常開觸點(diǎn)閉合， Y1接通，冷卻泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī)控制按下位置開關(guān) ST, 第8邏輯行 X6常開觸點(diǎn)閉合， Y2 接 通，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)

11、啟動(dòng)運(yùn)行。其他輔助線路 監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電源互器接入的。為 防止電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和制動(dòng)電流對電流表的沖擊， 線路中采用一個(gè)時(shí)間繼電器 。點(diǎn)動(dòng)和制動(dòng)時(shí)， 電流表 對電路進(jìn)行監(jiān)控?？刂齐娐返碾娫床捎昧丝刂谱儔浩鱐C 低壓供電，這樣使之更安全了。為了方便工作還 設(shè)置了工作照明燈4. 指令表 LD X0 OR X1 OR M0 ANI X3 AND X3 OUT Y0 OUT T0 K50 LD Y0 OUT M0 LD X0 OR M1 ANI X3OUT M1LD X1OR M2ANI X3OUT M2LD M0AND M1OR X5LD X3OR Y3AND X12ORBAND X7

12、ANI Y4OUT Y3LD M0AND M2LD X3OR Y4AND X11ORBAND X7ANI Y3OUT Y4LD X2OR Y1ANI X5AND X10OUT Y1LD X6OUT Y2LD T0OUT Y5END總結(jié)將以上設(shè)計(jì)好的 PLC 程序輸入到 FX2N-48MR 主機(jī) 后，連接好輸入輸出分配和主電路，按照以上的步驟 進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試過程全部通過，完全滿足車床的控制 要求；C650 臥式車床原繼電器電路經(jīng)三菱 FX2N 系列 PLC 改造后，雖然一次性投資較大，但改造后的設(shè)備 大大降低了運(yùn)行的故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性 和效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了日常維護(hù)成

13、本，并可避免因誤操作而引起的事故，改造后的設(shè)備 經(jīng)實(shí)際使用表明效果非常好。此課程，在“電機(jī)拖動(dòng)”這門課程的基礎(chǔ)上，對電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)，制動(dòng)，調(diào)速方法所對應(yīng)的控制線路進(jìn)行分析，研究。同時(shí)，也對電氣控制，典型機(jī)床和重機(jī) 械控制線路進(jìn)行了詳細(xì)的分析和講解。期間，我們認(rèn) 識了各種元器件。（繼電器，熔斷器，主令電氣等） 課程設(shè)計(jì)，讓我們有很多的機(jī)會(huì)實(shí)際運(yùn)用一下所學(xué)的 知識，在對電氣原理圖，安裝圖等的繪制和分析，對 PLC 編程和調(diào)試等過程中提高了我們的動(dòng)手能力及解 決實(shí)際問題的能力。 在這次學(xué)習(xí)后，我對接觸器控制、 PLC 程序控制兩者 不同之處有了深刻的體會(huì)。接觸器控制具有自動(dòng)控制 方法簡單、工作可靠、成本低等特點(diǎn)。大多是用于有 觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，適用于固定動(dòng)作要求的控制設(shè)備，一 旦工作中發(fā)生程序變化、錯(cuò)誤，就需要重新配線，比 較麻煩，不適用和較復(fù)雜和控制要求經(jīng)常改變的場合。 PLC 程序控制是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工