車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計【維修電工(高級)技師培訓(xùn)結(jié)業(yè)論文】

1、“金藍(lán)領(lǐng)”維修電工（高級）技師鑒定論文車床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要： 介紹三菱公司的 PLC 在普通車床 C650 改造中的應(yīng)用，給出 C650 車床電氣控制的軟、硬件設(shè)計，本系統(tǒng)既可以用于新型車床的開發(fā)也可以用于車床的數(shù)控改造。關(guān)鍵詞： PLC；梯形圖；車床隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今迅猛發(fā)展的社會的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，選擇了 C650 車床為改造對象，進(jìn)行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以 PLC 控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制

2、系統(tǒng)。改由 PLC 控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機床的各項性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。一、C650 型臥式車床簡介C650 臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 1020mm，最大工件長度為 30000mm，它主要由床身、主軸變速箱、尾座、進(jìn)給箱、絲桿、光桿、刀架和溜板箱等組成，如圖 1。圖 1 C650 臥式車床結(jié)構(gòu)圖1C650 車床由主軸運動和刀具進(jìn)給運動完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動均由三相異步

3、電動機拖動。車床有三種運動形式：車削加工的主運動是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，它承受車削加工時的主要切削功率；進(jìn)給運動是溜板帶動刀架的縱向或橫向運動；輔助運動為溜板箱的快速移動，尾座的移動和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運動由主電動機，經(jīng)傳動機構(gòu)實現(xiàn)。機床車削加工時，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機械變速方法。車床縱、橫兩個方向的進(jìn)給運動由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運動方式有手動與機動兩種。二、C650 臥式車床改造要求（1）主軸具有正

4、、反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點動功能。（2）主軸具有點動功能，點動時主軸電機為 Y 形接法。（3）主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動時采用 Y/起動。（4）主軸制動時采用 Y 接法。（5）冷卻泵電機起?？刂乒δ堋＃?）快進(jìn)電機點動功能并采用按鈕控制快進(jìn)電機點動。（7）照明電路改為 PLC 控制，有啟?？刂乒δ堋Ｈ?、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計任何一個控制系統(tǒng)的都是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成。而本次畢業(yè)設(shè)計要改造的對象 C650 臥式車床的傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，其輸入部分由所有行程開關(guān)、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。輸出部

5、分為控制各種負(fù)載的所有接2觸器線圈組成。邏輯部分由各種繼電器及其觸點組成實現(xiàn)邏輯控制。我們設(shè)計控制系統(tǒng)以 PLC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，輸入部分為車床控制控制系統(tǒng)的控制按鈕（SB1-SB9）,速度繼電器監(jiān)測主軸電動機正反轉(zhuǎn)的正反向常開觸點（KS1、KS2）,及熱繼電器常閉觸點（FR1、FR2）,輸出部分為機床控制系統(tǒng)的接觸器線圈（KM1-KM6）,中間繼電器線圈（KA），照明燈（HL）。1、PLC 系統(tǒng)設(shè)計（1）確定 PLC I/O 口地址表由系統(tǒng)改造要求可確定 I/O 地址表，如表&#

6、160;3-2 所示。表 3-2 I/O 地址表輸入輸出名稱SB1SB2SB3SB4SB5SB6功能作用總停M1 正轉(zhuǎn)啟動M1 反轉(zhuǎn)啟動M1 點動M2 啟動M2 停止I/O 口X0X1X2X3X4X5名稱KM1KM2KM3KM4KM5KM6功能作用控制 M1 正轉(zhuǎn)運行控制 M1 反轉(zhuǎn)運行控制 M1 形運行控制 M1 Y 形運行控制 M2 運行控制 M3 運行I/O&#

7、160;口Y0Y1Y2Y3Y4Y5SB7HL 照明X6KA電流表 A 短接中間繼 Y6電器3SB8SB9FR1FR2HL 熄滅M3 點動M1 過載保護(hù)M2 過載保護(hù)X7X10X11X12HL    車床照明           Y7KS1正 轉(zhuǎn) 制 動 速 度 繼 電 X13器常開觸點KS

8、2反 轉(zhuǎn) 制 動 速 度 繼 電 X14器常開觸點（2） PLC 選型本次設(shè)計考慮到共有輸入 13 個信號，輸出 8 個信號，又因控制程序不是很大及不需要遠(yuǎn)程控制與特殊要求，所以選用三菱 FX 系列的 FX2N-32MR-001,由表知輸入輸出總點數(shù)為 32，輸入點數(shù)為 16，輸出點數(shù)為 16，繼電器輸出，可以滿足本次設(shè)計的要求。（3）PLC 的 I/O 電氣接線圖由

9、 3.2.1 I/O 口分配表可以知道，輸入部分：按鈕 SB1 為整個控制系統(tǒng)的停止開關(guān)；按鈕 SB2、SB3 及 SB4 分別控制主軸電機 M1 的正反轉(zhuǎn)及點動控制；按鈕 SB5、SB6 分別控制冷卻泵電機的 M2 啟動與停止；按鈕 SB7、SB8 分別控制 HL 的照明于熄滅；按鈕 SB9 控制快進(jìn)電機的點動；熱繼電器常閉開關(guān) FR1，F(xiàn)R2 分別為 M

10、1、M2 的過載保護(hù)；速度繼電器 KS1、KS2 分別輔助主軸電機M1 的正反轉(zhuǎn)制動。輸出部分：KM1、KM2 接觸器分別控制主軸電機 M1 的正4反轉(zhuǎn)；KM3、KM4 接觸器分別控制主軸電機 M1 的、Y 運行；KM5、KM6 接觸器分別控制冷卻泵電機 M2、快進(jìn)電機 M3 的運行；HL 為車床照明。下圖為，PLC 的輸入、輸出 I/O 電氣接線圖，如圖 3-3。圖 3-3 

11、PLC I/O 電氣接線圖（4）程序設(shè)計5程序設(shè)計說明：（1）主軸電機正轉(zhuǎn)控制。如梯形圖第一邏輯行所示，X1 為主軸電機正轉(zhuǎn)啟動控制。當(dāng)按下控制按鈕 SB2，則對應(yīng)的 X1，接通輔助繼電器 M0 的線圈并自鎖；其位于第五邏輯行的常開觸點 M0 閉合，接通 Y0 線圈（X11 常開觸點在PLC 通電后即為閉合狀態(tài)）；位于第七邏輯行的常開觸點 Y0 閉合，接通 Y3 線圈。同時 T0 線圈得電開始計時，5S&#

12、160;后動作，位于第八邏輯行的常開觸點 T0 閉合，接通 Y2 線圈并自鎖，至此完成主軸電機的 Y/正轉(zhuǎn)啟動。在主軸電機完成 Y/正轉(zhuǎn)啟動的同時 T1 線圈得電開始計時，5S 后動作，其常開觸點閉合并接通 Y6 線圈，電流表 A 開始監(jiān)測主軸電機的電流。在主軸電機正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到 120r/min 時，第三邏輯行 X13 常開觸點閉合，為主軸電機正向旋轉(zhuǎn)反接制動做好準(zhǔn)備。（2） 主軸電機反轉(zhuǎn)控制。如梯形圖第二邏輯行所示

13、，X2 為主軸電機反轉(zhuǎn)啟動控制，當(dāng)按下控制按鈕 SB3，則對應(yīng)的 X2，接通輔助繼電器 M1 的線圈并自鎖；其位于第六邏輯行的常開觸點 M1 閉合，接通 Y1 線圈（X11 常開觸點在PLC 通電后即為閉合狀態(tài)）；位于第七邏輯行的常開觸點 Y1 閉合，接通 Y3 線圈。同時 T0 線圈得電開始計時，5S 后動作，位于第八邏輯行的常開觸點 T0 閉合，接通 Y2 線圈并自鎖，至此

14、此完成主軸電機的 Y/反轉(zhuǎn)啟動。6在主軸電機完成 Y/反轉(zhuǎn)啟動的同時 T1 開始計時，5S 后動作，T1 線圈得電，其常開觸點閉合并接通 Y6 線圈，電流表 A 開始監(jiān)測主軸電機的電流。在主軸電機反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到 120r/min 時，第三邏輯行 X14 常開觸點閉合，為主軸電機反向旋轉(zhuǎn)反接制動做好準(zhǔn)備。（3） 主軸電機的正向點動控制。如梯形圖第五邏輯行所示，X3 為主軸點動控制，當(dāng)按下 SB4，則對應(yīng)的 X3 

15、;閉合，接通 Y0 線圈（X11 常開觸點在 PLC通電后即為閉合狀態(tài)），其位于第七邏輯行的常開觸點 Y0 閉合，接通 Y3 線圈 ，主軸電機正轉(zhuǎn) Y 形點動，松開 SB4，則 Y0、Y3 失電，主軸電機停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)點動。（4） 主軸電機正轉(zhuǎn)停機反接制動控制。如梯形圖第三邏輯行所示，X0 為主軸停車制動控制（兼有冷卻泵、照明停止工作運行），主軸正轉(zhuǎn)運行時，當(dāng)按下 SB1，則輔助繼電器 M0 線圈、Y0

16、0;線圈、Y2 線圈、T0 線圈、T1 線圈、Y6線圈失電，他們的相應(yīng)觸點同時也恢復(fù)常態(tài)，切斷主軸電機正轉(zhuǎn)運行電源，主軸電機自然停機。與此同時，第三邏輯行輔助繼電器 M3 線圈得電（X13 已于正轉(zhuǎn)速度達(dá)到 120r/min 時閉合），其位于第六邏輯行的常開觸點 M3 閉合，接通Y1 線圈（X11 常開觸點在 PLC 通電后即為閉合狀態(tài)），其位于第七邏輯行的常開觸點 Y1 閉合，接通 Y3 線圈，則立即給主軸電機通入

17、反轉(zhuǎn) Y 形制動電源，使之產(chǎn)生一個反向力矩來制動主軸電機的正向旋轉(zhuǎn)，使主軸電機的正轉(zhuǎn)速度很快降下來。當(dāng)主軸電機正轉(zhuǎn)速度降到 100r/min 時，正轉(zhuǎn)時已閉合的 X13 觸點斷開，線圈 M3 失電、同時 Y1 線圈、Y3 線圈也失電，他們的相應(yīng)觸點恢復(fù)常態(tài)，及時切斷反接制動電源，主軸電機正轉(zhuǎn)停機而又防止了主軸電機反向起動，完成來主軸電機正轉(zhuǎn)運行的反接制動過程。（5） 主軸電機反轉(zhuǎn)停機反接制動控制。如梯形圖第三邏輯行所示，X0 為7主軸停車制動控制（兼有冷卻泵、照明停

18、止工作運行），主軸反轉(zhuǎn)運行時，當(dāng)按下 SB1 則輔助繼電器 M1 線圈、Y1 線圈、Y2 線圈、T0 線圈、T1 線圈、Y6 線圈失電，他們的相應(yīng)觸點同時也恢復(fù)常態(tài)，切斷主軸電機反轉(zhuǎn)運行電源，主軸電機自然停機。與此同時，第三邏輯行輔助繼電器 M4 線圈得電（X14 已于反轉(zhuǎn)速度達(dá)到 120r/min 時閉合），其位于第五邏輯行的常開觸點 M4 閉合，接通 Y0線圈（X11 常開觸點在 PLC 通電

19、后即為閉合狀態(tài)），其位于第七邏輯行的常開觸點 Y0 閉合，接通 Y3 線圈，則立即給主軸電機通入正轉(zhuǎn) Y 形制動電源，使之產(chǎn)生一個反向力矩來制動主軸電機的反向旋轉(zhuǎn)，使主軸電機的反轉(zhuǎn)速度很快降下來。當(dāng)主軸電機反轉(zhuǎn)速度降到 100r/min 時，反轉(zhuǎn)時已閉合的 X14 觸點斷開，線圈 M4 失電、同時 Y0 線圈、Y3 線圈也失電，他們的相應(yīng)觸點恢復(fù)常態(tài)，及時切斷反接制動電源，主軸電機反轉(zhuǎn)停機而又防止了主軸電機正向起動，完成來主軸電機反轉(zhuǎn)運行的反接制

20、動過程。（6） 冷卻泵電機控制。如梯形圖第十邏輯行所示，X4 為冷卻泵啟動控制，X5 為冷卻泵的停止運行控制。當(dāng)按下 SB5，則對應(yīng)的 X4 閉合，接通 Y4 線圈（X12常開觸點在 PLC 通電后即為閉合狀態(tài)），冷卻泵投入工作。當(dāng)需要冷卻泵停止工作時，按下 SB6，則對應(yīng)的 X4，斷開 Y4 得電通路，Y4 線圈失電，冷卻泵停止工作。（7） 快進(jìn)電機點動控制。如梯形圖所示， X10 為快進(jìn)電機點動控制，當(dāng)按下

21、60;SB9 時，則對應(yīng)的的 X10，接通 Y5 線圈，快進(jìn)電機點 動，當(dāng)復(fù)位 SB9，Y5 線圈失電斷開，快進(jìn)電機實現(xiàn)點動。（8）照明控制。如梯形圖所示，X6 為 HL 照明控制，X7 為 HL 熄滅控制。當(dāng)需要照明時，按下 SB7，則對應(yīng)的 X7 閉合并接通 Y7 線圈，HL 開始車床照明。8當(dāng)不需要照明時，按下 SB8，則對應(yīng)的 X7 失電，斷開 Y7 

22、;得電通路，Y7 線圈失電，HL 熄滅。2、系統(tǒng)調(diào)試（1）系統(tǒng)調(diào)試的準(zhǔn)備工作在調(diào)試前我們需要對線路進(jìn)行檢查，按照電氣接線圖檢查電源線是否可靠，主線路和控制線路連接是否正確，絕緣是否良好，各開關(guān)是否處于常態(tài)，插頭和各插接件是否全部插緊；在檢查完各部分正確無誤后，便可接上工作電源，開始通電檢查調(diào)試了。（2）硬件檢查合上供電的電源開關(guān)，用萬用表測量系統(tǒng)總電源開關(guān)進(jìn)線端的電壓，看一看電壓是否正常，有無斷相或三相電壓特別不平衡的現(xiàn)象。如果一切正常，便可合上總電源開關(guān) QS，并用萬用表測量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。有無斷相。用萬用表測量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況