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c650卧式车床资料
摘要
可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上,逐渐发展起来的以微处理器为核心,集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体,以工业自动化控制为目标的新型控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富。
它的功能主要是:
控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。
在系统构成时,可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络,以便完成较大规模的复杂控制。
本次设计的内容主要是利用PLC(ProgrammableLogicController)对C650型车床的电器部分进行改造。
首先我对本设计进行总体的分析,使自己有一个大致的总体概念,然后仔细分析C650车床,对车床主运动和进给运动还有其它的辅助运动,进行分析。
最后根据控制电路的线路图,编译PLC的梯形图,编译通过后,利用PLC实验台进行实验仿真。
因此使C650车床在完成原有的功能特点外,还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。
车床,梯形图,电气控制。
C650可编程控制器,:
关键词
1引言............................................1
1.1C650型普通卧式车床简介.................................................1
1.2C650卧式车床改造主要内容...............................................3
2电气控制原理....................................3
2.1主电路设计..............................................................4
2.2交流控制电路设计........................................................5
2.3辅助电路分析............................................................7
3系统元器件的概述与选择..........................8
3.1PLC类型的简介..........................................................8
3.1.1PLC的特点............................................................8
3.2PLC型号的选择..........................................................9
3.3电动机选择.............................................................10
3.4其它元器件的选择.......................................................11
3.4.1交流接触器的选择.....................................................11
3.4.2中间继电器的选择.....................................................11
3.4.3保护电器的选择.......................................................12
3.4.4控制开关电器的选择...................................................12
3.4.5速度继电器选择.......................................................13
4PLC控制电路设计...............................14
4.1PLC的硬件电路框图.....................................................14
4.2车床控制PLC输入/输出接口分配表及电气原理图............................14
4.2.1车床控制PLC输入/输出接口分配表(表4-1)............................14
4.2.2PLC控制原理电路设计.................................................15
5C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计..........16
5.1S7-200PLC编程软件STEP7-Micro/WIN的介绍.............................16
16...........................................................梯形图的设计5.2
5.2.1机床工作指示灯开关控制的梯形图设计...................................16
5.2.2电动机M1正、反转控制梯形图的设计....................................17
5.2.3电动机M1正转点动控制的设计..........................................18
5.2.4电动机M1的正、反转运行的反接制动的设计..............................18
5.2.5快速移动电动机的控制设计.............................................20
5.2.6冷却泵电动机的控制设计...............................................20
5.2.7梯形图中的其它控制设计...............................................20
5.3梯形图.................................................................21
5.4C650卧式车床程序表....................................................22
6调试...........................................23
6.1硬件检查...............................................................23
6.2系统综合调试...........................................................23
6.3M1的正转点动调试......................................................24
6.4M1的正转调试..........................................................25
6.5M1的反转调试..........................................................26
6.6M1的反接制动调试......................................................28
6.7M2的起动调试..........................................................29
6.8M2的停止调试..........................................................29
6.9M3的起动调试..........................................................29
总结.............................................31
致谢.............................................32
参考文献.........................................33
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
1引言
随着社会生产力的发展,传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展的社会的现代化生产要求,于是我们在选毕业设计课题之际,一切从实际出发,选定了毕业设计课题——车床PLC控制系统设计。
我们选定了C650车床为改造对象,进行传统控制系统的改造,以PLC控制系统取代之前的传统控制系统。
改由PLC控制后,其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查,节省了大量空间,机床的各项性能有了很大的改善,工作效率有了明显提高。
1.1C650型普通卧式车床简介
C650卧式车床属于中型车床,可加工的最大工件回转直径为1020mm,最大工件长度为30000mm。
它主要由床身、光杆、丝杆、尾座、刀架、主轴变速箱、进给箱、和溜板箱等组成,如图1-1。
图1-1C650卧式车床结构图
工艺过程:
为了加工各种旋转表面,车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助运动。
主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动。
进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动。
辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。
C650型卧式车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工,车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相1
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
异步电动机拖动。
车床有三种运动形式:
车削加工的主运动是主轴通过卡盘或者鸡心夹头带动工件的旋转运动,它承受车削加工时的主要切削功率;进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动;辅助运动为溜板箱的快速移动,尾座的移动和工件的夹紧与放松。
主轴的旋转运动由主电动机,经传动机构实现。
机床车削加工时,要求车床主轴能在较大范围内变速。
通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度,采用机械变速方法。
车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴,经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得,其运动方式有手动与机动两种。
其工作过程过程如下:
(1)正常车削加工时一般不要求反转,但在加工螺纹时,为保证螺纹的加工质量,为避免乱扣,加工完毕后要求反转退刀,且工件旋转速度与刀具的移动速度之间保持严格的比例关系。
因此,C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮传动来连接,由同一台电动机拖动。
(2)C650卧式车床通过主电动机的正、反转来实现主轴的正、反转,当主轴反转时,刀架也跟着后退。
(3)电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上,用来监测电动机的负载情况。
(4)车削加工近似于恒功率负载,主电动机M1通常选用普通笼型异步电动机(功率为30KW),完成主轴运动和刀具进给运动的驱动。
M1电动机采用直接启动的方式,可正反两个方向旋转,为加工方便,还具有点动功能。
由于加工的工件比较大,加工时其转动惯量也比较大,需停车时不易立即停止转动,必须有停车制动动能,C650车床的正反停车采用速度继电器控制电源的反接制动,以提高生产效率。
(5)车削加工中,为防止刀具和工件的温度过高,延长刀具使用寿命,提高加工质量,车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2。
(6)C650卧式车床的床身较长,为了提高生产效率、减轻工人的劳动强度,专门设置了一台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。
电动机可根据使用需要,随时手动控制起停。
(7)C650在进行车削加工时,因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同,且使用的刀具也不同,所以要求切削速度也不同,这就要求主轴有较大的调速范围。
车床大多采用机械方法调速,变换主轴箱外的手柄位置,可改变主轴的转速。
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C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
1.2C650卧式车床改造主要内容
⑴主电动机M1采用全压空载直接启动。
⑵要求主电动机M1能实现正、反向连续运转。
停止时,由于工件转动惯量大,采用反接制动。
⑶为便于对刀操作,要求M1能实现单向点动控制,同时定子串入电阻获得低速点动。
⑷主轴启动之后,再启动冷却泵电动机.
⑸有必要的保护和联锁,有安全可靠的照明电路。
⑹原车床的工艺加工方法不变。
⑺不改变原控制系统电气操作方法和按钮、手柄等操作元件的功能。
2电气控制原理
C650卧式车床属于中型车床,为提高工作效率,该机床采用了反接制动。
为了减少制动电流,制动时在定子回路串入了限流电阻R图2-1是它的电气原理图
图2-1C650卧式车床电气原理图
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C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
2.1主电路设计
断路器QF将三相电源引入,FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器,FR1为M1电动机过载保护用热继电器。
为防止在连续点动时的启动电流造成电动机的过载,点动时也加入限流电阻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,接触器KM1、KM2为M2、M3电动机启动用接触器。
FR2为M2电动机的过载保护,因为快速电动机M3短时工作,所以不设计过载保护。
图2-2为C650卧式车床的主电路图。
图2-2C650卧式车床主电路
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C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
2.2交流控制电路设计
⑴主电动机的点动调整控制图2-3为点动环节的控制电路原理图。
电路中KM3为M1电动机的正转接触器,KM1为M1电动机的长动接触器,KA为中间继电器。
M1电动机的点动由点动按钮SB6控制。
按下按钮SB6,接触器KM3得电吸合,它的主触电闭合,电动机的定子绕组经限流电阻R与电源接通,电动机在较低速度下起动。
图2-3C650卧式车床点动控制电路
⑵主电动机的正反转控制电路图2-4为主电动机正反转控制电路。
主电动机正转由正向起动按钮SB1控制。
按下SB1时,接触器KM首先得电动作,它的主触点闭合将限
2-4C650图卧式车床正反转控制电路5
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
流电阻短接,接触器KM的辅助动合触点闭合使中间继电器KA得电,它的触点(13—7)闭合,使接触器KM3得电吸合。
KM3的主触点将三相电源接通,电动机在额定电压下正转起动。
KM3的动合触点(15—13)和KA的动合触点(5—15)的闭合将KM3线圈自锁。
反转起动时用反向启动按钮SB2,按下SB2,同样是接触器KM得电,然后接通接触器KM4和中间继电器KA,于是电动机在满压下反转起动。
KM3的动断辅助触点(23—25),KM4的动断辅助触点(7—14)分别串在对方接触器线圈的回路中,起到了电动机正转与反转的电气互锁作用。
⑶主电动机的反接制动控制C650卧式车床采用了反接制动方式。
当电动机的转速接近零时,用速度继电器的触点给出信号切断电动机的电源。
图2-5是C650卧式车床正反转与反接制动的控制电路图。
图2-5C650卧式车床正反转与反接制动控制电路
速度继电器与被控电动机是同轴连接的,当电动机正转时,速度继电器的正转常开触电KS1(17—23)闭合;电动机反转时,速度继电器的反转动合触点KS2(17—7)闭合。
当电动机正向旋转时,接触器KM3和KM,继电器KA都处于得电工作状态,速度继电器的正转动合触点KS1(17—23)也是闭合的,这样就为电动机正转时的反接制动做好了准备。
需要停车时,按下停止按钮SB4,接触器KM失电,其主触电断开,电阻R串入主回路。
与此同时KM3也失电,断开了电动机的电源,同时KA失电,KA的动断触点闭合。
在松开SB4后就使反转接触器KM4的线圈通过1-3-5-17-23-25电路得电,电动机的电源反接,电动6
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
机处于反接制动状态。
当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时,速度继电器KS的正转动合触点KS1(17-23)断开,切断了接触器KM4的通电回路,电动机脱离电源停止。
电动机的反接时的制动与正转时的制动相似。
当电动机反转时,速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的,这是按一下停止按钮SB4,在SB4松开后正转接触器线圈通过1-3-5-17-7-11电路得电,正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。
⑷刀架的快速移动和冷却泵的控制刀架的快速移动是由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KM2得电吸合,M3电动机转动带动刀架快速移动。
M2为冷却泵电动机,它的起动与停止是通过按钮SB3和SB5控制的。
2.3辅助电路分析
⑴照明电路和控制电源分析
TC为多绕组变压器,二次侧有两路,一路为110V,为控制电路提供电源;而另一路为36V(安全电压),供照明电路照明,SA为控制照明电路的开关,SA闭合时照明灯EL点亮,断开则熄灭。
⑵电流表保护电路分析
监视主回路负载的电流表是通过电流互感接入的。
为防止电动机起动电流对电流表的冲击,电路中采用一个时间继电器KT。
当起动时,KT线圈通电,而KT的延时断开的动断触点尚未动作,电流互感器二次电流只流经该触点构成闭合回路,电流表没有电流流过。
起动后,KT延时断开的动断触点打开,此时电流流经电流表,反映出负载电流的大小。
表2-1为电气元件符号及功能说明表。
表2-1电气元件符号及功能说明
序号
名称及用途
序号
M1
主电动机
SB1
主电动机正向启动按钮
M2
冷却泵电动机
SB2
主电动机反向启动按钮
M3
快速移动电动机
SB3
冷却泵电动机启动按钮
KM
短接限流电阻接触器
SB4
KM1
冷却泵电动机启动接触器
SB5
冷却泵电动机停止按钮
KM2
快移电动机启动接触器
SB6
主电动机正向点动按钮
KM3
主电动机正转接触器
TC
名称及用总停按控制变压
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C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
KM4
主电动机反转接触器
5FU1~
KA
中间继电器
FR1
主电机过载保护热继电器
KT
通电延时时间继电器
FR2
冷却泵电机保护热继电器
SQ
快移电动机点动行程开关
R
SA
开关
EL
KS
速度继电器
TA
A
电流表
QF
熔断限流电照明电流互感低压断路器
3系统元器件的概述与选择类型的简介3.1PLC
产品的处理速度大大提高,增加了许多特殊功能PLC年代末至80年代初,20世纪70它以面向工业控制为特点,而且可以对模拟量进行控制,使得PLC不仅可以进行逻辑控制,成功地取代了传统的继电器控制系统,PLC普通受到电气控制领域的欢迎。
特别是中小容量品种繁多,发展迅速。
在国内的市场PLC使控制系统的可靠性大大提高。
目前各国生产的系列、日本松下COMRON公司的上应用较多的PLC多为日本、德国和美国的产品,如日本公司的系列和美国ABB系列、日本三菱公司的FX系列、德国西门子公司的S7FP公司的07系列等。
系列是传统意义S7和C7等几大系列。
、西门子公司的最新PLC产品有SIMATICS7M7,它适用于各行各业,各种场合中的自PLCPLC是超小型化的PLC的产品,其中的S7-200
的强大功能使其无论单机运行,或连成网络都能实现S7-200动检测、监测及控制等。
PLC复杂的控制功能。
3.1.1PLC的特点PLC这使PLC是综合继电器接触器控制优点及计算机灵活方便的优点而制造和发展的、具有许多其他控制器无法相比的特点:
)可靠性强,抗干扰能力强(1生产厂商在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施,使他可以直接安装于工业现PLCIEC,其平均无故障时间大大超过了场而稳定可靠地工作。
目前各个生产厂商生产的PLC生产厂商还采用差异设计进一PLC万小时。
而且为了适应特殊场合需求,有的规定的10步提高其可靠性。
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C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
(2)通用性强,使用方便
由于PLC均为系列化生产,品种齐全,多数采用模块式的硬件结构,组合和扩展方便,用户可根据自己的需用灵活选用,以满足系统大小不同及功能繁简各异的空子系统要求。
(3)编程语言简单,易学,便于掌握。
PLC的编成可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言,直观易懂,深受现场电器技术人员的欢迎。
近年来又发展了面向对象的顺序控制流程图语言,也称功能图,使编成更加简单方便。
(4)采用模块化结构,使系统组合灵活方便
PLC的各个部件,均采用模块化设计、各模块之间可由机架和电缆连接。
系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行组合,使系统的性能价格更容易趋于合理。
(5)系统设计周期短。
由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配置适当的模块,而不要去设计具体的接口电路,这样大大的缩短了整个设计所花费的时间,加快了整个工程的进度。
(6)对生产工艺改变适应性强。
PLC的核心是微处理器,它实质上是一种工业控制计算机,其控制功能是通过软件编程来实现的。
当生产工艺发生变化时,不必改变PLC硬件设备,只需改变PLC中的程序。
这对现代化的小批量,多品种产品的生产尤其适合。
(7)安装简单,调试方便,维护工作量小。
PLC控制系统的安装接线工作量比继电器接触器控制系统少,只需将现场的各种设备与PLC相比的I/O端相连,而且PLC软件设计和调试太多可在实验室进行,模拟调试以后再将PLC控制系统安装到现场调试,这样既省时间又方便,由于PLC本身的可靠性高,又有完善的自诊断能力。
一旦发生故障可以根据报警信息迅速查明原因,这样即保证了工作效率又维护了生产的正常进行。
3.2PLC型号的选择
S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
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S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控
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