c650卧式车床控制系统的plc控制改造(结课论文)

XX大学题目C650卧式车床控制系统的PLC控制改造指导老师XXX学院机械电气工程学院专业XXX姓名XXX学号第1章C650车床的控制系统与控制要求11C650车床的控制要求C650车床由三台三相笼型异步电动机拖动，即主电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电动机M3。从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要是主电动机M1（30KW）由它完成主运动的驱动。要求直接起动连续运行方式并有点动功能以便调整；能正反转以满足螺纹加工需要；由于加工工件转动惯性大，停车时带有电气制动，此外，还要显示电动机的工作电流以监视切削状况。冷却电动机M2用以加工时提供冷却液，采用直接起动、单向运行、连续工作方式。快速移动电动机M3单向点动、短时工作方式。要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。12继电器电气线路的分析C650车床电气控制原理图如图11所示图11C650车床电气控制原理图121控制电路分析电源由控制变压器TC（380V/110V，36V）的接线和参数标注可知各接触器、继电器线圈电压等级为110V，而照明为36V安全电压由主令开关SA控制。主电动机M1控制接通电源QS。正向点动SB1KM1（无自保）M1串R正向点动（SB1表示按SB1并保持）正向起动SB2KM3,KT短接R,KAKM1自保M1全压正向起动当N120R/MIN时KS1KT延时到,起动完成转速达N,电流表A接入。正向停止制动SB0KM1，KM3，KT，KA（当KS1时）KM2M1串R反接制动N当N100R/MIN时KS1KM2。反向制动（接SB3）与停车制动（KS2）过程与正向类似。采用控制流程来表达电路的过程具有简单、一目了然的优点。其基本步骤是各自受控点动作后出现的控制结果（利用坐标标注检索可避免遗漏）。冷却泵电动机SQ6KM4（自保）M2起动。快速电动机SQ（刀架手柄压动）KM5M3起动。122整机线路联锁与保护由KM1与KM2各自的常闭触点串接于对方工作电路以实现正反转运行互锁。由FU及FU1FU6实现短路保护。由FR1与FR2实现M1与M2的过载保护（根据M1与M2额定电流分别整定）。KM1KM4等接触器采用按钮与自保控制方式，因此使M1与M2具有欠电压与零电压保护。第2章C650卧式车床改造为PLC控制的硬件设计21统计I/0的点数根据第1章的电路分析,统计I/0的点数如表21所示表21I/0点数的统计类型功能所占点数个M1的停止按钮1M1的点动按钮1M1的正转按钮1M1的反转按钮1M2的停止按钮1M2的启动按钮1M3的限位开关1M1的热继电器动合触电1M2的热继电器动合触电1速度继电器正转触点1输入设备速度继电器反转触点1M1的正转接触器1M1的反转接触器1M1的制动接触器1M2接触器1M3接触器1输出设备电流表接入中间继电器122I/0分配表根据所统计的I/O口与所选的PLC的型号可列出其I/O分配如表22所示表22PLCI/O分配表输入设备输出设备代号功能PLC输入继电器代号功能PLC输出继电器SB0M1的停止按钮X0KM1M1的正转接触器Y0SB1M1的点动按钮X1KM2M1的反转接触器Y1SB2M1的正转按钮X2KM3M1的制动接触器Y2SB3M1的反转按钮X3KM4M2接触器Y3SB4M2的停止按钮X4KM5M3接触器Y4SB5M2的启动按钮X5KA电流表接入中间继电器Y5SQM3的限位开关X6FR1M1的热继电器动合触电X7FR2M2的热继电器动合触电X10KS1速度继电器正转触X11点KS2速度继电器反转触点X1223PLC控制系统外部接线图的设计图21外部接线图第3章C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计31电动机M1正、反转控制梯形图的设计电动机M1由接触器KM1KM3控制，PLC中控制KM1KM3的输出继电器分别为Y0Y2。Y0Y2分别位于梯形图的第6、9、10梯级。在第Y06、Y19线圈电路中，分别串Y1、Y0的动断触点Y0，Y1实现互锁；还分别串联有定时继电器T1、T2的动合触点T1、T2，以控制Y0、Y1延时启动。在第5、第8梯级分别设计T1、T2的线圈电路，它们分别由辅助继电器M101、M102的动合触点M101、M102控制。在第4、第7梯级分别设计辅助继电器M101、M102线圈电路，除用动断触点M101、M102进行互锁外，还分别受输入继电器X2、X3的动合触点、动断触点控制。由I/O分配表可知，输入继电器X2、X3分别为启动按钮SB2、反转启动按钮SB3控制。由此可知，辅助继电器M101、M102分别为正转、反转启动辅助继电器。在第Y210线圈电路中，串接有M101、M102的动合触点M101、M102的并联支路，因此只有辅助继电器M101或M102得电，输出继电器Y2得电，才能使KM3得电吸合，短接电阻R。这样得到电动机正、反转控制梯形图如上图31所示。M1正反转控制的转换是由接触器KM1和KM2的主触点切换电源的相序实现的。在切换时，必须防止电源相间短路。例如，由正转变为反转时，当KM1主触点断开，产生瞬时电弧，KM1主触点仍为导通状态，如果此时KM2主触点闭合，就会使电源发生短路，要避免电源短路，必须在完全没有电弧的情况下使KM2主触点闭合。在继电器接触器控制中，通常采用KM1和KM2互锁的方法来避免电源的短路。PLC控制与继电器接触器控制不同，PLC在循环扫描进，执行程序的速度是非常快的，Y0和Y1触点切换是在毫秒级瞬间完成的，几乎没有时间延时。因而，必须采取防止电源短路的措施。在梯形图中，定时器T1与T2用来控制正、反转切换的延时时间（延时时间设定为05秒），待电弧熄灭之后，再接通反方向接触器。图31电动机的正反转控制梯形假定M1在正转，即Y0为接通，现在要反转，按反转按钮SB3，输入继电器X3得电，X3的动合触点闭合，使反向辅助继电器M102得电并自锁。与此同时，X3的动断点断触点断开，使M101失电，M101的动合触点5复位断开，使T1失电。T1的动合触点6断开，使Y0失电，接触器KM1失电释放，电动机正转停止运行。M102的动合触点8闭合，使T2得电，经05秒延时，其动合触点9闭合，使Y1接通，接触器KM2得电吸合，电动机反转。这样，Y0线圈失电后延时05秒，再接通Y1线圈，这样就防止了电源短路。电动机M1正转动作顺序如下所示2得电2闭合辅助101常开触点闭合开始计时101常闭触点断开得电继电器101得电1得电，3得电吸合主触点闭合短接电阻常闭触点断开互锁1记时到，1常开触点闭合0得电0常闭触点断开，互锁1得电吸合主触点闭合电动机正转启动运行转速大于2R/MIN时，速度继电器的正转触点按下正转启动按钮2为反接制动作准备1闭合，M1反转的工作过程与正转的工作过程相同，不再赘述。32电动机M1正转点动控制及反接制动控制的设计图32为M1的点动及反接制动控制梯形图。这里使用了MC（主控指令）和MCR（主控复位指令）。点动控制是在接触器KM2和KM3不动作（即输出继电器Y1和Y2的动断触点Y13、Y23闭合）的情况下，按点动按钮SB1，输入继电器X1得电，其动合触点X11、X13闭合，使辅助继电器M1031和M1003得电，而且M103自锁。由于未按下停止按钮SB，X0未得电，热继电器FR未动作，X7未得电，因此它们的动断触点X02，X72闭合，使辅助继电器M22得电，其动合触点M23闭合，则执行MCMCR之间的主控程序。由于M100得电，其动合触点M1006闭合，输出继电器Y06得电，使KM1动作，电动机M1串电阻R正向运转。松开SB1，即X1的动合触点X13断开，M1033和Y06失电（由于M100、Y0均无自锁），KM1的主触点切断正相序电源。由于电动机的惯性作用，速度继电器正转动合触点KS1仍闭合，X11仍得电，X1113仍闭合，另外由于Y06失电，其动断触点Y09Y013复位闭合。由于辅助继电器M1031得电并自锁，其动合触点M10313闭合，启动定时器T313，通过定时器T3延时05秒，其动合触点T39闭合，使Y19得电，KM2得电，电动机M1定子绕组串入电阻R进行反接制动；当M1转速接近零时，动合触点KS1断开，X11失电，X1113断开，T313失电，T39断开，使Y19失电，制动结束。由此可见，点动结束时，自动进入反接制动。图32M1的点动及反转控制梯形电动机M1的点动运行动作顺序如下按下正转点动按钮11得电1常开触点闭合辅助继电器103得电103常开触点闭合，为3得电作准备常开触点闭合110得电110常开触点闭合100得电100常开触点闭合0得电0常闭触点断开接触器1得电吸合主触点闭合电动机正转启动运行转速大于2R/MIN时，速度继电器的正转触点1闭合，为反接制动作准备电动机点动停车反接制动控制动作顺序如下所示松开正转点动按钮11失电的常开触点断开辅助继电器100失电100常开触点断开失电接触器1失电释放主触点断开电动机正转停止运行由于电动机有惯性，正转刚停机时，速度继电器的正转触点1闭合0常闭触点闭合3得电，开始延时延时时间到，3常开触点闭合1得电接触器2得电吸合主触点闭合电动机反转启动，进行反接制动转速低于R/MIN时，速度继电器的正转触点1断开3失电3常开触点断开1失电接触器2失电主触点闭合电动机停转，反接制动结束33电动机M1的正、反转运行的反接制动的设计按动一下停止按钮SB0，X0失电，X02断开，M22失电，M23断开，不执行MCN0MCRN0之间的程序；同时X01闭合，使M103线圈导通并自锁。假设停车之前电动机M1为正转，速度继电器正转动合触点KS1仍闭合，X11仍得电，X01仍闭合。当松开停止按钮SB时，X0失电，X02又闭合，M22得电，M23闭合，执行MCN0MCRN0之间的程序，这时定时器T313，延时05秒，T39闭合，Y19得电，使电动机M1定子绕组串入电阻R进行反接制动；当电动机M1的转速接近零时，速度继电器正转动合触点KS1（X11）断开，Y1失电，制动结束。反转时的反接制动类同正转，不同的是采用KS2（X12）、T4和Y0来控制。在反接制动中接入辅助继电器M103，在梯形图中若没有M103的话，当车床合上电源开关后，如果有人用手转动卡盘的话，则速度继电器的动合触点闭合，那么就有可能使电动机M1突然转动起来，可能发生人身事故。为防止这种事故，引入通用辅助继电器M103。电动机M1正转停止的动作顺序如下按下停止按钮0得电常开触点闭合辅助继电器103得电103常开触点闭合，自锁常闭触点断开110失电110常闭触点断开不执行与之间的程序0失电1失电主触点断开电动机脱离正转电源电动机惯性运行转速大于2R/MIN时，速度继电器的正转触点闭合，为反转制动作准备电动机M1正转停止反接制动动作顺序如下松开正转停止按钮0失电常闭触点断开常开触点闭合辅助继电器110得电110常开触点闭合，接通间的主控电路由于103仍闭合，103常开触点闭合，常开触点已闭合，11常闭触点仍保持闭合因此3得电，开始计时计时时间到，常开触点闭合得电得电吸合主触点闭合电动机反转启动，进行反接制动转速低于R/MIN时，速度继电器的正转触点1断开11失电T3失电3常开触点断开失电2失电主触点断开电动机停转，反接制动结束34梯形图根据以上的各模块的设计,可得整体的梯形图如图33所示图33C650车床梯形图35语句表LDX0M1停止ORX1M1点动LDM103正反转反接制动停车控制ANIM101ANIM102ORBOUTM103LDIX0执行MC指令ANIX7M1启动或停车MCN0M2LDX1M1正转点动控制ANIY1ANIY2OUTM100LDX2正转启动辅助继电器ORM101ANIX3ANIM102OUTM101LDM101OUTT1K5正转延时控制LDT1M1正转ORM100M1点动ORT4M1反接制动ANIY1OUTY0LDX3ORM102ANIX2ANIM101OUTM102反转启动辅助继电器LDM102反转延时控制OUTT2K5LDT2反转ORT3ANIY0OUTY1LDM101ORM102OUTY2短接电阻RLDM101ORM102OUTT5K5LDT5电流表控制OUTY5LDM103正转反接制动ANIM101ANX11ANIY0OUTT3K5LDM103反转反接制动ANIM102ANX12ANIY1OUTT4K5NCRN0主控结束LDX5M2控制ORY3ANIX4ANIX10OUTY3LDX6M3控制OUTY4END程序结束第4章心得体会通过这次车床控制系统的PLC改造,在系统全面总结以前所学知识的同时,又学到了新的知识。不仅锻炼了思考能力，也提高了总结、归纳、综合运用的能力，对可编程控制器有了更深一步的理解。C650车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹。采用传统的继电器接触器控制，其技术落后,可靠性差,工作效率低,故障诊断和排除困难,已严重影响了企业的生产效率，而可编程控制器是在继电器控制和计算机控制基础上开发的工业自动化控制装置,是一种数字运算操作的电子系统,专门为在工业环境下应用设计的,它具有可靠性高、设计施工周期短、维修方便,价格也很便宜等优点。因而用PLC改造其继电器接触器成了一种必然的选择。本设计主要是用程序的设