C5116A立式車床的PLC控制[技術學習]

1、論文題目：C5116A立式車床的PLC控制 目 錄一 緒 論31.1 PLC的介紹31.2 C5116A單柱立式車床的概述31.3 本文的內容4二 系統(tǒng)控制過程分析52.1 C5116A型單柱立式車床的控制過程52.2 C5116A型單柱立式車床的動作流程圖6三 立式車床控制系統(tǒng)設計73.1 控制系統(tǒng)PLC的選型73.2 系統(tǒng)I/O分配表83.3 系統(tǒng)的電路設計113.4 編寫PLC梯形圖173.5 系統(tǒng)調試22四 總 結23參考文獻24致 謝25一 緒 論1.1 PLC的介紹PLC可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的?？删幊炭刂破鞣Q作可編程邏輯控制器(Pr

2、ogrammable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。PLC以它的高可靠性和易操作性，主導了工控行業(yè)數(shù)十年，它將繼續(xù)存在且壯大下去。并在越來越多的行業(yè)中應用。1.2 C5116A單柱立式車床的概述 C5116A單柱立式車床由立柱、工作臺及底座、十六級變速箱、橫梁、垂直刀架、側刀架、進給箱、橫梁升降機構組成。該機床是萬能型機床，它的控制的核心是： 1、對工作臺（卡盤或主軸）的起動、停止、變速，采用PLC控制； 2、橫梁的升降采用PLC控制； 3、垂直刀架運動、側刀架運動兩部分采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制。圖1-1 C5116A型單柱立式車床1.3

3、 本文的內容本文主要內容是：1、 分析C5116A型單柱立式車床的工作過程；2、 選用PLC的型號及其各個功能模塊；3、 設計控制系統(tǒng)的硬件連接電路，并且為系統(tǒng)分配I/O端口；4、 利用PLC順序控制設計法，編寫PLC的梯形圖；5、 對梯形圖程序進行調試。二 系統(tǒng)控制過程分析2.1 C5116A型單柱立式車床的控制過程 機床全部可動部位分別由七臺三相交流電動機拖動，分別是油泵電動機、工作臺（卡盤）旋轉拖動電動機、橫梁升降拖動電動機、垂直刀架的快速移動與進給移動拖動電動機。 1、工作臺（卡盤）起動、停止的控制 為避免工作臺電動機起動時對車間供電電源的沖擊，控制線路采用Y變換的降壓起動。首先須起動

4、油泵電動機，油泵正常轉動后，信號燈HL1亮，標志機床液壓和潤滑系統(tǒng)正常，可以起動機床其它部位。工作臺可實現(xiàn)正方向（順時針方向轉動）點動，反方向（逆時針方向轉動）點動，正方向（順時針方向轉動）長動。點動為電動機處于Y接狀態(tài)，按下按鈕時電動機運轉，工作臺轉動，不按時電動機停轉，并處在自由停止狀態(tài)，工作臺就會慢慢停止下來。長動時電動機進行Y降壓起動，即電動機先處于Y接狀態(tài)，10s后Y接接觸器脫開，接接觸器吸合，電動機處于接狀態(tài)運轉，工作臺正常運轉。 工作臺停止控制采用能耗制動，操作方式采用手動控制制動時間，即按壓停止按鈕時間為電動機制動時間，松開按鈕制動被解除。此時如始終按壓工作臺電動機停止按鈕，電

5、動機就一直處在制動狀態(tài)，則工作臺就會很快停下來，如按壓工作臺電動機停止按鈕瞬間后就松開，則電動機就處在自由停車狀態(tài)，則工作臺停止所用時間就會拖長。 2、工作臺（卡盤）變速的控制 機床使用液壓來實現(xiàn)工作臺的變速，變速箱由油缸推動交換齒輪實現(xiàn)十六級的變換。而推動齒輪的油缸工作所需的液壓油由電磁閥的通斷來控制。 3、橫梁升降的控制 機床橫梁可沿床身導軌作上下移動，且根據(jù)行程要求設有終點限位開關，橫梁移動操作只作點動，且必須在工作臺停止狀態(tài)下才能作上下移動。由于橫梁是被液壓油缸通過杠桿放大，將橫梁牢固的夾緊在立柱上，因此如果要移動橫梁，必須首先使其放松，且要放松到位才能運動。 4、垂直刀架的控制 垂直

6、刀架的移動方式分為快速運動和進給運動兩類，它們分別由兩臺三相交流電動機拖動，進給運動分為“檔”和“檔” ，而且必須在工作臺正方向長動過程中才能運動。刀架的運動方向分為上下左右，由十字開關選擇。為在加工過程中實現(xiàn)對工件的手動“趕工” ，在操作上設有轉換開關，需要趕緊刀時將此轉換開關所控制的制動離合器斷開，即可實現(xiàn)一個方向由電動機拖動，另一個方向用手搬動機械操作手柄完成。2.2 C5116A型單柱立式車床的動作流程圖 車床的動作流程圖如圖2-1所示。圖2-1 車床的動作流程圖三 立式車床控制系統(tǒng)設計 立式車床的控制的核心是對工作臺（卡盤）的起動、停止、變速，橫梁的升降兩部分采用PLC控制；而對垂直

7、刀架運動、側刀架運動兩部分采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制。3.1 控制系統(tǒng)PLC的選型對于本立式車床, 根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能及控制要求，計算所需要的I/O點數(shù)。輸入輸出點數(shù)是PLC組成控制系統(tǒng)時所能接入的輸入輸出信號的最大數(shù)量，表示PLC組成系統(tǒng)時可能的最大規(guī)模。1、PLC的輸入點有： （1）急停按鈕：用于緊急狀態(tài)時停止整臺機床的電源； （2）油泵的起動、停止按鈕：用于控制油泵的起動、停止； （3）油泵過載保護裝置：當油泵電機過載時，自動切斷油泵的控制線路電源，起到保護油泵的作用； （4）油壓保護裝置：當油壓未達到設計的壓力時，自動切斷油泵的控制線路電源，要求操作者檢查油量、油路后重新起動機床

8、。 （5）卡盤正方向點動、反方向點動、正方向長動、停止按鈕：用于控制卡盤電機的起動、停止； （6）卡盤電動機過載保護裝置：當卡盤電動機過載時，自動切斷卡盤電動機的控制線路電源，起到保護電動機的作用； （7）卡盤變速起動按鈕：用于起動的卡盤變速； （8）卡盤變速鎖桿行程開關：用于檢測變速是否完成； （9）卡盤變速信號指令：共4個，用于給出十六級變速各級對應的信號； （10）橫梁上升、下降按鈕：控制橫梁上升、下降； （11）橫梁上極限位、下極限位限位開關：當橫梁到達上極限位或下極限位時，自動切斷橫梁電動機的控制線路電源，使橫梁不超程。 2、PLC的輸出點有： 油泵接觸器線圈、卡盤電機正轉接觸器線圈

9、、卡盤電機反轉接觸器線圈、卡盤電機Y型聯(lián)接接觸器線圈、卡盤電機型聯(lián)接接觸器線圈、卡盤電機能耗制動(直流側)接觸器線圈、卡盤電機能耗制動(交流側)接觸器線圈、油泵信號燈、卡盤變速信號燈、橫梁電動機上升接觸器線圈、橫梁電動機下降接觸器線圈、控制變速箱各軸齒輪動作的電磁閥（4只）、控制變速鎖桿動作電磁閥、控制橫梁夾緊液壓放松電磁閥。 計算結果得到，立式車床共需22個輸入點和17個輸出點。綜合經(jīng)濟性能及可靠性等幾大因素，選用三菱公司高性能小型機的代表作FX2N48MR為系統(tǒng)主控機。它屬繼電器輸出型，輸入輸出點數(shù)各（24V DC）為24，擴展模塊最大I/O點數(shù)為32。可以根據(jù)需要配置I/O擴展單元。3.

10、2 系統(tǒng)I/O分配表PLC程序的地址碼分為輸入部分、輸出部分以及定義程序中各延時時間繼電器的作用三個部分，各部分具體如下： (1)輸入部分：表2 PLC程序輸入部分地址碼地址碼受控制對象用途備注X000SB1急停按鈕X001SB2油泵起動按鈕X002SB3油泵停止按鈕X003FR1油泵過載保護X004SL1油壓保護X005SB4卡盤正方向點動按鈕X006SB5卡盤反方向點動按鈕X007SB6卡盤正方向長動按鈕X010SB7卡盤停止按鈕X011FR2卡盤電動機過載保護X012SB8卡盤變速起動按鈕X013SQ1卡盤變速鎖桿行程開關X014SA-1卡盤變速信號指令X015SA-2卡盤變速信號指令X

11、016SA-3卡盤變速信號指令X017SA-4卡盤變速信號指令X020SB9橫梁上升按鈕X021SB10橫梁下降按鈕X022SQ2橫梁上極限位限位開關X023SQ3橫梁下極限位限位開關X024SQ4橫梁夾緊液壓放松到位開關X025FR3橫梁電動機過載保護(2)輸出部分:表3 PLC程序輸出部分地址碼地址碼控制對象用途備注Y000KM1油泵接觸器線圈Y001KM2卡盤電機正轉接觸器線圈Y002KM3卡盤電機反轉接觸器線圈Y003KM4卡盤電機Y型聯(lián)接接觸器線圈Y004KM5卡盤電機型聯(lián)接接觸器線圈Y005KM6卡盤電機能耗制動(直流側)接觸器線圈Y006KM7卡盤電機能耗制動(交流側)接觸器線圈

12、Y007HL1油泵信號燈Y010HL2卡盤變速信號燈Y011KA3中間繼電器3控制變速軸電磁閥YV3Y012KA4中間繼電器4控制變速軸電磁閥YV4Y013KA5中間繼電器5控制變速軸電磁閥YV5Y014KA6中間繼電器6控制變速軸電磁閥YV6Y015KA2中間繼電器2控制變速鎖桿電磁閥YV1Y016KA7中間繼電器7控制橫梁夾緊液壓放松電磁閥YV2Y017KM8橫梁電動機上升接觸器線圈Y020KM9橫梁電動機下降接觸器線圈(3)PLC程序中各延時時間繼電器的作用:表4 PLC程序中各延時時間繼電器的作用地址碼控制對象用途延時時間T0KT1卡盤電機Y型聯(lián)接接觸器線圈轉換延時時間10sT1KT2

13、卡盤電機Y型聯(lián)接接觸器線圈消弧時間1sT2KT3卡盤電機型聯(lián)接接觸器線圈消弧時間1sT3KT4卡盤電機能耗制動(交流側)接觸器線圈延時接通時間1sT4KT5卡盤電機能耗制動(直流側)接觸器線圈消弧時間1sT5KT6卡盤電機最大能耗制動(直流側)接觸器線圈接能時間15sT6KT7卡盤變速伺通接通時間1sT7KT8卡盤變速伺通斷開時間3sT10KT9卡盤變速鎖桿放松時間（電磁閥YV1接通時間）13sT11KT10機床油壓加壓延時時間10sT12KT11機床油壓失壓延時時間30s3.3 系統(tǒng)的電路設計1、工作臺（卡盤）的起動、停止電路 工作臺電動機采用Y200L-4-B3型，30KW, 50Hz,

14、380V,56.8A,1470r/min的三相異步電動機，而油泵電動機采用Y90L-4-B5型，1.5KW, 50Hz,380V,3.7A, 1400r/min三相異步電動機。主電路電路圖如圖3-1所示?？刂品绞讲捎肞LC控制其PLC控制的系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。圖3-1 工作臺電動機主電路電路圖圖3-2 工作臺（卡盤）電動機起動、停止的PLC控制電路圖2、 工作臺（卡盤）的變速電路 工作臺（卡盤）的變速使用液壓來實現(xiàn)變速，變速箱由變速油缸推動交換齒輪實現(xiàn)十六級的變換，其十六級的各電磁閥的動作狀態(tài)如下表1所示，因而，其PLC控制的系統(tǒng)電路圖如圖3-3。表1 十六級變速各電磁閥的動作狀態(tài)表電磁

15、閥YV3YV4YV5YV65-+6.3+8-+10+-+12.5-+-+16+-+20-+25+-+32-+-40+-50-+-63+-+-80-+-100+-125-160+-注:“+”表示電磁閥接通,“-”表示電磁閥斷開。圖3-3工作臺（卡盤）變速的PLC控制電路圖3.、橫梁升降電路 橫梁電動機采用Y112M-6-B5型2.2KW, 50Hz, 380V, 5.6A, 940r/min的三相異步電動機?？刂品绞讲捎肞LC控制，其PLC控制的系統(tǒng)電路圖如下圖3-5。圖3-4 橫梁升降電動機主電路電路圖圖3-5 橫梁升降電動機PLC控制電路圖4、垂直刀架電路 垂直刀架的快速移動電動機采用Y90

16、L-4-B5型1.5KW, 50Hz, 380V,3.7A, 1400r/min的三相異步電動機，而垂直刀架的進給運動電動機采用YD100L1-6/4-B5型，1.3/1.8KW, 50Hz, 380V,3.8/4.4A, 940/1440r/min三相異步電動機。控制方式采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制，其繼電器、接觸器線圈動作的控制電路圖如圖3-6,電磁閥線圈的控制電路圖如圖3-7，垂直刀架電磁閥線圈控制電路圖如圖3-8。圖3-6 垂直刀架電動機主電路電路圖圖3-7 垂直刀架電動機繼電器、接觸器線圈控制電路圖圖3-8 垂直刀架電磁閥線圈控制電路圖3.4 編寫PLC梯形圖 編寫梯形圖程序，程序如

17、下：3.5 系統(tǒng)調試PLC程序編好之后，先將編好的程序在電腦上進行仿真，在確定無誤之后，再將程序下載到PLC中，進行調試，如果相關控制運行狀態(tài)發(fā)生了變化，可先檢查I/O開關量的電路連線是否正確。檢查無誤后在進行調試，調試無誤后，立式車床的安裝調試就完成可以正常使用。調試過程中，把系統(tǒng)整體分為幾個部分進行調試：一、油泵控制（0至14）；二、卡盤控制（18至157），卡盤控制細分為：1、卡盤Y控制（18至93），2、卡盤制動控制（101至109）；3、卡盤變速控制（114至157）；三、橫梁控制（160至184）。四 總 結 PLC 構成的立車系統(tǒng)成為目前的典型設計模式，得到廣泛的應用。車床在可靠

18、性、節(jié)能和運行效率等方面與傳統(tǒng)的立式車床相比有了很大提高。使用了PLC控制，減少了大量的中間繼電器和時間繼電器，簡化了控制電路，降低了系統(tǒng)的故障發(fā)生率，同時車床的維修也更方便。參考文獻1. 可編程序控制器應用實訓（三菱機型） ，作者： 蘇家健 ， 顧陽 主編出 版 社： 電子工業(yè)出版社 ；出版時間：2009-1-1。2 三菱FX系列PLC基礎及應用. 作者： 韓曉新 主編，出 版 社： 機工業(yè)出版社 ，出版時間：2010-8-1 3 電氣控制與PLC應用，作者： 陶亦亦 主編， 吳倩 ， 陸春元 副主編，出 版 社： 清華大學出版社 ，出版時間：2010-10-14 現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術（第2版），作者： 王永華 編著，出 版 社： 北京航