#C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)設計

1、C650 臥式車床 PLC 控制系統(tǒng)設計 1目的和要求 車床是一種使用極為廣泛的金屬切削機床 , 它的主運 動為主軸回轉運動 ,刀架的移動為進給運動 , 車削加工 一般不要求反轉 ,但加工螺紋時 ,為避免亂扣 ,需要反轉 退刀,并保證工件的轉速和刀具的移動速度之間具有 嚴格的比例關系 ,溜板箱和主軸箱之間通過齒輪傳動 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 ,接觸觸點多，故障多。其屬于中型車床， 功率為 30KW ，車身的最大回轉半徑為 1020mm ，最 大工件長度為 3000

2、mm 。操作人員維修任務較大 .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，為了減小制動電流，定字回路串入限流電阻 R, 為減輕工人勞動的勞動強度和節(jié)省輔助工作 時間，專門設置了一臺 2.2KW 的拖動溜板箱的快速移 動電動機。這些功能克服了以上缺點，降低了設備故 障率，提高了設備使用效率 ,運行效果良好。該車床有三臺電動機， M1為主電動機，推動主軸旋轉， 并通過進給機構以實現(xiàn)進給運動； M2 為冷卻泵電動 機，提供切削液； M3為快速移動電動機，拖動刀架快 速移動。2C650 臥式車床主電路設計主電動機 M1 ： KM1 、 KM2 兩個接觸器實現(xiàn)正反 轉，

3、 FR1 作過載保護， R 為限流電阻， 電流表 PA 用來監(jiān)視主電動機的繞組電流，由于主電動機功率很 大，故 PA 接入電流互感器 TA 回路。當主電動機 起動時，電流表 PA 被短接，只有當正常工作時，電 流表 PA 才指示繞組電流。 KM3 用于短接電阻冷卻泵電機 M2 ： KM4 接觸器控制冷卻泵電動機的 起停， FR2 為 M2 的過載保護用熱繼電器。 快速電機 M3 ： KM5 接觸器控制快速移動電動機 M3 的起停，由于 M3 點動短時運轉，故不設置熱繼 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編號點編名稱號號SB1X0M1 切除電阻 RKMY0M1正轉啟動按鈕運行接觸器3M1反轉啟動按鈕SB2X1M2 運 行 接 觸 器KM4Y1SB3X2M3 運 行 接 觸KMY2M2啟動按鈕器5SB4X3M1 正 轉 接 觸KMY3總停按鈕器1M2停止按鈕SB5X4M1 反 轉 接 觸KMY4器2M1點動按鈕SB6X5電流表 A 短接KAY5中間繼電器M3點動位置開關SQX6M1過載保護熱繼FRX7電器正 轉 制 動 速 度繼KS1X11電器常開觸點正 轉 制 動 速 度繼電器常開觸點KS2X12圖1 C650臥式車床 PLC 改造 I/O 分配PLC 選型PLC

5、是20世紀 70年代以來以微處理器為核心， 綜合計 算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種 新型工業(yè)自動控制，被廣泛使用于各個領域，因為它 具有幾個突出的特點：可靠性高，抗干擾強；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。在此次課程設計中我選用 FX2N-48MR ，因為它的編 程相對簡單易懂，是理想的可編程控制器。而在設計 中的 I/O 點數(shù)在 48以下，則用的是微型 PLC。其基本 單元中的輸入點按照 X000 X007,X010 X017 這樣的八進制進行編號，而輸出點按照YOOOY007,Y010 Y017 這樣的八進制進行編號， 內(nèi)部繼 電器可多次使

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

7、 T0接通并開始計時；第 3邏輯 行 X0閉合，通用繼電器 M1接通。第 2邏輯行 Y0常閉 觸點閉合，通用繼電器 M0接通；第 5邏輯行 M0,M1 常開觸點閉合 Y3接通，主軸電動機正向啟運轉。 當主 軸電動機正向旋轉速度達到一定值時， 第6邏輯行 X11 常開觸點閉合，為主軸電動機正向旋反向制動作好準 備。 T0計時5秒后動作，第 9邏輯行 T0常開觸閉合， 接通 Y5，電流表 A 開始監(jiān)測主軸電動機的電流。3.2 主軸電動機反轉控制 按下主軸電動機正轉啟動按鈕 SB2 ，第2邏輯行中 X1 閉合， Y0接通并自鎖， T0接通并開始計時；第 4邏輯 行 X1閉合，通繼電器 M2常開觸點閉

8、合， Y4接通,Y 4 接通，主軸電動機反向起動運轉。當主軸電動機反向旋轉速度達到一定值時，第5邏輯行 X12常開閉合， 為 主軸電動機反向制動做好準備。 T0 計時經(jīng)過 5秒后動 作，第9邏輯行常開觸點閉合接通 Y5，電流表 A 開始 監(jiān)測主軸電動機的電流。、3.3 主軸電動機點動控制 按下主軸電動機點動控制按鈕 SB6，第 5邏輯行常開 觸點閉合， Y3 接通，主軸電動機串電阻 R 起動運行。主軸電動機正向啟動運行反向制動停止控制 當 Y0、Y3、T0 、Y5閉合，主軸電動機正向運轉時， 按下停止按鈕 SB4 ，第第一邏輯行 X3 常閉觸點斷開， Y0、T0失電，第3邏輯行 X3常閉點斷開

9、， M1失電； 而 第5邏輯行 M1 常開觸點復位斷開， Y3失電，主軸電動 機停止正轉。同時， 第6邏輯行 X3 常開觸點閉合，Y4接通，給主軸電動機通入反轉電源，使之產(chǎn)生一個反轉力矩制動主軸電動機的正向旋轉，主軸電動機的 正轉速度迅速下降。當正轉速度下降至一定速度時， 速度繼電器 KS1觸點斷開， X11 常開觸點復位斷開， Y4斷電，完成主軸電動機的正向啟動運行反向制動停 止過程。3.5主軸電動機反向啟動正向制動停止控制當 Y0、Y4、T0 、Y5閉合，主軸電動機反向運轉時， 按下停止按鈕 SB4 ，第一邏輯行 X3常閉觸點斷開， Y0、T0失電，第 4邏輯行 X3常閉點斷開， M2 失

10、電； 第6邏輯行 M2 常開觸點復位斷開， Y4失電，主軸電 動機停止反轉。同時， 第5邏輯行 X3 常開觸點閉合， Y3接通，給主軸電動機通入正轉電源，使之產(chǎn)生一個 正轉力矩制動主軸電動機的反向旋轉，主軸電動機的 反轉速度迅速下降。當反轉速度下降至一定速度時， 速度繼電器 KS2觸點斷開， X12 常開觸點復位斷開，Y3掉電，完成主軸電動機的反向啟動運轉正向制動停 止過程。冷卻泵電動機控制 按下冷卻泵電動機的啟動按鈕 SB3，第 7邏輯行 X2 常開觸點閉合， Y1接通，冷卻泵電動機啟動運轉?？焖僖苿与妱訖C控制按下位置開關 ST, 第8邏輯行 X6常開觸點閉合， Y2 接 通，快速移動電動機

11、啟動運行。其他輔助線路 監(jiān)視主回路負載的電流表是通過電源互器接入的。為 防止電動機起動、點動和制動電流對電流表的沖擊， 線路中采用一個時間繼電器 。點動和制動時， 電流表 對電路進行監(jiān)控。控制電路的電源采用了控制變壓器TC 低壓供電，這樣使之更安全了。為了方便工作還 設置了工作照明燈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總結將以上設計好的 PLC 程序輸入到 FX2N-48MR 主機 后，連接好輸入輸出分配和主電路，按照以上的步驟 進行調(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，但改造后的設備 大大降低了運行的故障率，提高了設備運行的穩(wěn)定性 和效率，減輕了工人的勞動強度，降低了日常維護成

13、本，并可避免因誤操作而引起的事故，改造后的設備 經(jīng)實際使用表明效果非常好。此課程，在“電機拖動”這門課程的基礎上，對電動機的各種起動，制動，調(diào)速方法所對應的控制線路進行分析，研究。同時，也對電氣控制，典型機床和重機 械控制線路進行了詳細的分析和講解。期間，我們認 識了各種元器件。（繼電器，熔斷器，主令電氣等） 課程設計，讓我們有很多的機會實際運用一下所學的 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手能力及解 決實際問題的能力。 在這次學習后，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。接觸器控制具有自動控制 方法簡單、工作可靠、成本低等特點。大多是用于有 觸點控制系統(tǒng)，適用于固定動作要求的控制設備，一 旦工作中發(fā)生程序變化、錯誤，就需要重新配線，比 較麻煩，不適用和較復雜和控制要求經(jīng)常改變的場合。 PLC 程序控制是在計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種工