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论文车床电气控制系 统毕业论文(定稿) 摘要车床是机械加工中使用最广泛的机床，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹等。 现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动相结合的控制技术。 电气控制技术起联接中枢作用，应用最为广泛。 用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。 本设计主要任务是将CA6140型普通车床改造为数控车床。 关键词车床、数控，PLC，机床改造，电气控制系统。 电力拖动控制、电力电子、检测、计算机和控制理论的发展，为机床电气控制系统不断发展提供了物质和科技条件。 20世纪40年代以前，机床的电气控制主要采用交流电动机拖动的继电器-接触器控制。 由于当时的交流电动机难以实现调速，只能通过皮带、齿轮等机械机构来实现有级变速，因而机床的机械结构比较复杂，同时还限制了加工精度的提高。 继电器-接触器控制系统可以实现机床的各种运动控制（如启动、制动、反转、变速等），并可实现逻辑控制、联锁控制、异地控制等，因而大大提高了机床的自动化水平，有助于减轻工人的劳动强度。 这种控制系统技术简单、易于掌握，至今仍被广泛采用。 继电器-接触器控制系统是由各种电器组成的，而这些电器的机械动作寿命是有限的，必须按时更换损坏的电器，以免影响系统的可靠性。 另外，根据加工工艺的要求，需要改变控制逻辑关系时，必须修改线路，重新安装配线，这对现代机床的控制要求是很不适应的。 20世纪40年代后，发电机-电动机、交磁放大机-电动机等直流调速系统，以其优良的调速性能，被广泛用于大型机床的主拖动和进给拖动系统中。 不仅提高了机床的加工性能，还简化了机床的传动机构。 近年来，由于电力电子器件及其变换技术的发展和矢量控制技术的应用，交流调速系统有了很大的发展，在调速性能上完全可以与直流调速系统相媲美，加之性能可靠、维护方便，因而在星带机床中逐步取代着直流调速系统。 在机床的控制方面，今年出现的可编程控制器（PLC）已广泛用于电气控制系统中。 可编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。 因此，可编程控制器正逐步取代着继电器接触器控制系统。 可以预料，随着科学季度的发展，机床PLC电气控制系统将继续向更高的方向发展，以不断提高机床的加工精度、生产效率和自动化水平。 第2章电气控制系统2.1电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。 为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。 这些设备要有以下功能1）自动控制功能。 高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。 2）保护功能。 电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。 3）监视功能。 电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行电气监视。 4）测量功能。 灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。 在设备操作与监视当中，传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在小型设备和就地局部控制的电路中仍有一定的应用范围。 这也都是电路实现微机自动化控制的基础。 2.2常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成。 1）电源供电回路。 供电回路的供电电源有AC380V和220V等多种。 2）保护回路。 保护(辅助)回路的工作电源有单相 220、36V或直流 220、24V等多种，对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护，由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成。 3）信号回路。 能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路，如不同颜色的信号灯，不同声响的音响设备等。 4）自动与手动问路。 电气设备为了提高工作效率，一般都设有自动环节，但在安装、调试及紧急事故的处理中，控制线路中还需要设置手动环节，通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换。 5）制动停车回路。 切断电路的供电电源，并采取某些制动措施，使电动机迅速停车的控制环节，如能耗制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等。 6）自锁及闭锁同路。 启动按钮松开后，线路保持通电，电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节，如接触器的动合触点串联在线圈电路中。 两台或两台以上的电气装置和组件，为了保证设备运行的安全与可靠，只能一台通电启动，另一台不能通电启动的保护环节，叫闭锁环节。 如两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。 第3章.c650普通我是车床的电气控制要求于控制特点3.1650普通车床的电力拖动控制要求与特点如下 (1)主轴电动机M1通常选用笼型异步电动机，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动。 电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转。 为加工调整方便，还具有正向点动功能。 (2)停车时和点动完毕均要反接制动。 为了防止在频繁点动时，大电流造成电动机过载以及限制反接制动电流，在点动和反接制动时主电路串接了限流电阻R。 (3)为了提高生产效率、减轻工人劳动强度，溜板箱的快速移动由电动机M3单独拖动。 根据使用需要，可随时手动控制起停。 (4)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泵电动机M2，提供冷却液。 由于可编程控制器(PLC)具有 (1)通用性、适应性强； (2)完善的故障自诊断能力且维修方便； (3)可靠性高及柔性强等优点，且小型PLC的价格目前亦很便宜。 因此，在普通车床的控制电路改造中发挥了及其重要的作用。 而且可编程控制器SYSMACCP1H是用于实现高速处理高功能的程序包型PLC。 配备与CS/CJ系列共通的体系结构，与以往产品CPM2A40点输入输出型为相同尺寸，但处理速度可达到约10倍的性能。 本文以c650车床的控制系统为例，详细说明使用欧姆龙产CP1H型PLC改造传统控制系统的设计过程。 第4章PLC控制电路4.1P LC机型选择、硬件连接及lO地址分配车床电气控制系统所需的I0点总数在256以下，属于型机的范围。 控制系统只需要逻辑运算等简单功能，主要用来实现条件控制和顺序控制。 为实现C650车床上述的电气控制要求，所以P LC可以选择欧姆龙公司的C P1H系列。 它的价格低，体积小，非常适用于单机自动化控制系统。 该机床的输入信号是开关量信号，输出是负载三相交流电动机接触器等。 根据表1可知，车床电气控制系统需要9个外部输人信号，5个输出信号。 P LC所具有的输入点和输出点一般要比所需冗余30，以便于系统的完善和今后的扩展预留。 所以本系统所需的输入点为12个，输出点为7个。 现选择欧姆龙公司C PI H系列的C P1H一40C DRA型P LC，24V直流24点输入继电器型交流16点输出。 4.2C650车床的PL C程序设计P LC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。 为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对车床电气控制系统进行编程。 梯形图与继电器接触器系统的原理图从本质上相一致，设计方法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基础上改绘。 4.3P LC梯形图控制分析 (1)车床正向工作及反接制动过程按下S B2，接通内部辅助继电器W20000，进入联锁程序，由内部辅助继电器接通K M3吸合短接电阻R，同时接通K M1，主电动机M1正转起动运行，开始车削加工。 要停车时，按下S B1，K M 1、KM3线圈失电，同时K M2吸合，主电动机M1串电阻反接制动，当速度接近零时，速度继电器正转常开触点K S1断开，K M2释放电动机M1停转。 反向工作过程与正向相同，如图4；其他工作过程如图5。 (2)刀架快速移动过程扳动进给操纵手柄压合位置开关Q，KM5吸合，M3起动运行，刀架向指定方向快速移动。 (3)主电动机正向点动过程按下S B4，使K M1吸合，M1电阻限流点动，松开S B4，K M1失电，M1停转，实现点动控制。 (4)冷却泵工作过程如果车削加工过程中，工件需要使冷却液时，按下S B6，KM4线圈得电，冷却泵电动机M2工，提供冷却液。 要停止，按下S B5即可。 第5章电动机正反转控制5.1结构控制流电源E由PLC内部提供，可直接将PLC电源端子接在开关上。 交流电源则是由外部供给。 利用PLC控制一台异步电动机的正反转。 输入端直黄按钮按下电机正转蓝按钮按下电机反转红按钮按下电机停止设计正反转控制过程机床的工作部件常需要作两个相反方向的运动，大都靠电动机正反转来实现。 其控制原理很简单，只要将三相电源中的任意两相对调，就可使电动机实现反转。 下面就按此原理设计正反转控制过程原理图。 1.利用接触器控制正反转线路，下图为电动机正反转按钮控制设计原理图。 在主电路中，两个接触器KM 1、KM2触点接法不同，故可改变电动机电源相序，从而改变电动机转向。 在控制电路中，SB 1、SB2分别正反转控制按钮，SB3为停止按钮。 动断触点KM 1、KM2为互锁触点，以避免SB 1、SB2同时同时按下可能造成的短路故障；电动机换向需先按下停止按钮SB3。 5.2.电动机正反转控制梯形图设计其中，X0为正转启动按钮，X1为反转启动按钮，X2停止按钮地址，Y0正转输出，Y1反转输出。 RD X1OR Y0AND.NOT X1AND.NOT X2AND.NOT Y1WRT Y0RD X1OR Y1AND.NOT X0AND.NOT X2AND.NOT Y0WRT Y1第6章结束语通过实践证明用P LC代替传统继电一接触器控制能达到很好的效果，不仅简化了控制线路，缩小了控制装置的体积，提高了系统工作的可靠性、通用性，而且增强了控制系统的功能，实现了C650车床的自动控制，生产效率得到了很大提高，并能很好地保证其加工精度。 我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗。 第7章致谢词参考文献1邹新宇。 数控编程M.清华大学出版社,xx年2陈子银、徐鲲鹏.数控加工技术M.北京理工大学出版社,xx年6余英良.数控加工编程及操作M.北京:高等教育出版社,xx