基于PLC的卧式车床-电气控制系统设计

基于可编程控制器的卧式车床电气控制系统设计18电气控制技术课程设计报告电气控制技术课程设计报告设计题目：基于可编程控制器的卧式车床电气控制系统设计姓氏：学校：学校：理工学院：技术学院：电气工程专业及其自动化班：班1班日期2012年12月26日201年1月6日， 3讲师：安徽农业大学机电工程系2/18卧式车床电气控制系统设计基于PLC的电气控制系统设计卧式车床电气控制技术课程设计任务1。 设计主题：基于PLC 2的卧式车床电气控制系统设计。设计要求：根据机床工作的实际情况，按照安全、可靠、经济、合理和控制电路简单的基本要求。选择用户输入设备、输出设备和执行电器；可编程逻辑控制器选择；分配输入输出点，绘制输入输出连接图；设计控制程序；制作电气部件的详细清单；最后，根据要求写设计报告并绘制设计图纸。3.设计依据：主要技术参数和阻力控制要求：1。最大切削工件的外径为300毫米2。主拖动电机需要直接启动，点动串联电阻，并前后旋转。3.切割需要冷却液。4.刀架可由电机驱动快速移动。5.必要的照明和信号指示。4.设计任务：要求在规定的时间内完成以下工作量：4.1设计内容包括：1。分析和控制要求。2.选择用户输入设备、输出设备和执行电器。3.可编程逻辑控制器选择。4.分配输入输出点，绘制输入输出连接图。5.设计控制程序。6.绘制电气位置图和电气接线图。7.制作电气元件清单。4.2设计图纸：1份可编程控制器控制电路原理图(输入/输出接线图)、1份电器位置图和1份电气接线图(A4图纸)。5.编写课程设计报告的要求：5.1设计报告的格式：封面、目录、正文、参考文献等。目录和参考资料应放在单独的一页上。参考文件的书写请参考电气控制技术课程设计指导的参考书写规范。课文中的字数不应少于4000。5.2设计报告的编写内容：根据任务书4.1中列出的设计内容逐一编写。基于PLC 3/的卧式车床电控系统设计18目录简介1.1卧式车床简介1.2可编程控制器在电气控制系统中的应用2分析控制要求2车床结构2.1简介和控制要求2.2主电机的点动调节控制2.3主电机的正反转控制电路2.4主轴电机的反向连接制动控制2.5刀架的快速移动和冷却泵控制 3选择用户输入设备、输出设备。 实施电器3.1主要电气部件的选择3.2电动机的选择3.3交流接触器和中间继电器的选择3.4保护电器的选择3.5控制电器的选择6设计控制程序.基于可编程控制器的卧式车床电气控制系统的设计卧式车床电气控制系统4/18 1简介1.1卧式车床简介卧式车床卧式车床是一种用于加工工件外圆、内孔和端面的中型车床。车床通过主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。主轴由三相异步电机驱动，主轴通过卡盘带动工件旋转；在进给运动中，滑板带动刀架作直线的垂直和水平运动，其中垂直运动是指相对于操作者的向左或向右运动，水平运动是指相对于操作者的向前或向后运动；辅助运动，包括刀架的快速运动、工件的夹紧和松开等。工作过程如下：1 .正常加工时，一般不需要反转，但螺纹加工时需要反转退刀，工件的转速和刀具的进给速度应保持严格的比例关系。因此，主轴的旋转和滑动盒的运动由同一电机驱动。主电机M1(功率：20kW)通过直接启动可以正反两个方向旋转，便于加工和调整，还具有点动功能。由于待加工工件尺寸大，加工过程中转动惯量大，停车时必须有停车制动功能。本设计中，由速度继电器控制的电源反接制动。2.马达M2拖动冷却泵。车削时，刀具和工件的温度较高，需要冷却泵电机来实现刀具和工件的冷却。冷却泵电机M2单向旋转，采用直接启停方式，并与主电机有必要的联锁保护。3.快速移动马达M3。为了减轻工人的劳动强度，节省辅助工作时间，采用M3驱动刀架和滑动箱快速移动。电机可根据需要随时手动控制启动和停止。4.使用电流表检测电机负载。5.在车削过程中，由于被加工工件的材料、性能、形状、尺寸和工艺要求不同，以及刀具的类型不同，要求切削速度不同，这就要求主轴有较大的速度调节范围。车床大多采用机械方法来调节速度。改变主轴箱外手柄的位置可以改变主轴的转速。1.2可编程控制器在电气控制系统中的应用可编程控制器在电气控制系统中的应用可编程控制器是先进工业化国家常用的标准工业控制设备。它是现代工业自动化控制中最重要的先进控制技术。可编程逻辑控制器是专为工业环境应用而设计的数字操作电子系统。它使用可编程存储器存储逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出来控制各种机械或生产过程。可编程控制器是微机技术和传统继电器触点控制技术相结合的产物。它克服了继电器触点控制系统中机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分发挥了微处理器的优势。采用可编程控制器对其继电器控制电路进行控制和改造，具有可靠性高、逻辑功能强、体积小的优点，降低了设备的故障率，提高了设备的使用效率，运行效果良好。可编程控制器是为工业生产的自动控制而设计的。一般来说，它可以直接在工业环境中使用，没有任何保护措施。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强，或者安装使用不当时，可能会造成程序错误或计算错误，导致输入错误和输出错误，从而导致设备失控和误操作，无法保证可编程控制器的正常运行。要提高可编程控制器控制系统的可靠性，一方面，制造商应提高可编程控制器的抗干扰能力；另一方面，在卧式车床PLC电气控制系统设计的基础上，通过5/18卧式车床电气控制系统设计，重视设计、安装、使用和维护，与各方合作，减少和消除干扰对PLC的影响。在新的时代，可编程控制器将有更大的发展，产品的种类将更加丰富，规格将更加齐全。通过完善的人机界面、完备的通信设备和成熟的现场总线通信能力，可编程控制器将更好地适应各种工业控制场合的需要。作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，PLC将在我国电厂电气自动化建设中发挥越来越重要的作用。2分析和控制要求分析和控制要求2.1车床结构介绍和控制要求车床结构介绍和控制要求主轴电机：用于主轴的正反转运动和刀具的步进进给运动，主轴和进给的转速通过手柄操作机械变速箱来改变。要求：由于惯性力矩过大，主轴采用电动驻车制动。(2)快速移动电机实现车厢车厢的快速移动，减少辅助工作时间。驱动电机的电气控制要求：主轴电机(30kW): 正反转电动反转连接制动器正向点动。快速移动电机(2.2千瓦):点动控制。冷却泵电机(0.125千瓦):启停控制。(提供冷却液)。2.2主电机的点动调节控制主电机的点动调节控制电路。KM3是M1电机的正向旋转接触器，KM3是M1电机的长动接触器，KA是中间继电器。M1电机的点动由点动按钮SB2控制。当按下按钮SB2时，接触器KM1被电吸引，其主触点闭合，电机定子绕组的限流电阻R与电源连接启动后，KT延迟至A投入运行，以检测运行电流。2.4主轴电机反向制动控制主轴电机反向制动控制按下停止按钮SB1KM1、KT、KM3，KA线圈断电，松开SB1KM2线圈通电M1系列R反向连接n100r/min KM2线圈断电，拆除反向电源，M1停止旋转。2.5冷却泵控制和刀架冷却泵的快速移动控制和刀架M2(冷却泵)的快速移动：SB5、SB6和KM4形成启停控制回路：M3(快速移动):刀架机械手控制刀架托架的步进移动和快速移动。按下操作手柄的点动按钮，按下位置开关SQKM5线圈通电电机M3点动。基于PLC 6/18的卧式车床电气控制系统设计3用户输入设备、输出设备的选择、用户输入设备、输出设备的选择、电器主要电气元件的选择3.1主要电气元件的选择任何继电器系统都有三个部分，即输入部分、逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、模式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的控制电路，实现一定的逻辑功能，输出部分包括各种负载的接触器线圈。在本控制系统设计中，用可编程控制器代替继电器控制系统的逻辑电路部分。在车床的电气控制系统中，所有触点、行程开关、控制按钮(SB1SB6)等。是系统的输入信号。接触器线圈(KM1-KM5)是系统的输出信号。3.2电机的选择车床控制系统运行中电机选型的原则是在满足工作机械对驱动系统要求的前提下，所选电机应结构简单、运行可靠、维护方便、价格尽可能低。因此，在选择电机类型时，如果机械工作对拖动系统要求不高，应优先选用三相交流异步电动机。三相交流异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场(定子绕组中三相电流产生的组合磁场)和转子电流(转子绕组中的电流)之间的相互作用。3.2.1电机容量选择的原则在控制系统的运行中，电机的选择主要是容量的选择。如果选择电机容量小，一方面，机械设备的能力不能充分发挥，降低了生产效率；另一方面，电动机经常在过载情况下运行，这将导致过早损坏，同时，它难以启动并且不能承受冲击负载和其他故障。如果选择大容量的电机，不仅会增加设备投资成本，而且会降低运行效率和功率因数，因为电机通常在轻负载下运行。电机容量的选择应基于以下三个原则。发热：电机运行时，必须保证电机的实际最高温度等于或略低于电机绝对最大边缘允许的最高工作温度，即最大值过载能力：电机运行时，必须有一定的过载能力。特别是在短期运行中，由于电机的热惯性较大，短期内电机仍能承受高于额定功率的负载功率，所以此时决定电机容量的主要因素不是热量而是电机的过载能力。也就是说，所选电机的最大转矩TL max必须大于运行期间可能出现的最大负载转矩，即(一般为0.8) (3.1) maxmax lmnttmmax/ntt起动能力：由于鼠笼式异步电机的起动转矩一般较小，为了使电机可靠起动，(3.2)lstn tt/stn TT基于PLC的卧式车床电气控制系统设计卧式车床电气控制系统设计7/18 3.2.2电机类型的选择。 电压和速度除了正确选择电机的容量外，还必须根据生产机械、技术经济指标和工作环境等要求，正确选择电机的型号、电压和速度。3.3交流接触器和中间继电器的选择(1)交流接触器和中间继电器的选择(1)接触器接触器是一种自动开关，在工业用电中使用按钮或其他方式来控制其开关。交流接触器由电磁线圈、静衔铁、动衔铁、静触头、动触头、灭弧装置和固定支架组成。其原理是当交流电被引入接触器的电磁线圈时，会产生一个强磁场，使安装在线圈中心的静态电枢吸收运动的电枢。当两组电枢闭合在一起时，安