CA立式车床的PLC控制

1、论文题目：C5116A立式车床的PLC控制PLC的介绍PLC可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业 环境应用而设计的。可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。PLC 以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，它将继续存在且壮 大下去。并在越来越多的行业中应用。1.2 C5116A单柱立式车床的概述C5116A单柱立式车床由立柱、工作台及底座、十六级变速箱、横梁、 垂直刀架、侧刀架、进给箱、横梁升降机构组成。该机床是万能型机床， 它的控制的核心是：1、对工作台(卡盘或主轴

2、)的起动、停止、变速，釆用PLC控制；2、横梁的升降釆用PLC控制；3、垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控图1-1 C5116A型单柱立式车床本文的内容本文主要内容是：1、分析C5U6A型单柱立式车床的工作过程；2、选用PLC的型号及其各个功能模块；3、设计控制系统的硬件连接电路，并且为系统分配I/O端口;4、利用PLC顺序控制设计法，编写PLC的梯形图；5对梯形图程序进行调试。二系统控制过程分析2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程机床全部可动部位分别由七台三相交流电动机拖动，分別是油泵电动 机、工作台（卡盘）旋转拖动电动机、横梁升降拖动电动机、垂直刀架的 快速移

3、动与进给移动拖动电动机。1、工作台（卡盘）起动、停止的控制为避免工作台电动机起动时对车间供电电源的冲击，控制线路采用Y 一A变换的降压起动。首先须起动油泵电动机，油泵正常转动后，信号灯 HL1亮，标志机床液压和润滑系统正常，可以起动机床其它部位。工作台 可实现正方向（顺时针方向转动）点动，反方向（逆时针方向转动）点动, 正方向（顺时针方向转动）长动。点动为电动机处于Y接状态，按下按钮 时电动机运转，工作台转动，不按时电动机停转，并处在自由停止状态， 工作台就会慢慢停止下来。长动时电动机进行Y-A降压起动，即电动机 先处于Y接状态，10s后Y接接触器脱开，A接接触器吸合，电动机处于 A接状态运转

4、，工作台正常运转。工作台停止控制采用能耗制动，操作方式采用手动控制制动时间，即 按压停止按钮时间为电动机制动时间，松开按钮制动被解除。此时如始终 按压工作台电动机停上按钮，电动机就一直处在制动状态，则工作台就会 很快停下来，如按压工作台电动机停止按钮瞬间后就松开，则电动机就处 在自由停车状态，则工作台停止所用时间就会拖长。2、工作台（卡盘）变速的控制机床使用液压来实现工作台的变速，变速箱由油缸推动交换齿轮实现 十六级的变换。而推动齿轮的油缸工作所需的液压油由电磁阀的通断来控 制。3、横梁升降的控制机床横梁可沿床身导轨作上下移动，且根据行程要求设有终点限位开 关，横梁移动操作只作点动，且必须在工

5、作台停止状态下才能作上下移动。 由于横梁是被液压油缸通过杠杆放大，将横梁牢固的夹紧在立柱上，因此 如果要移动横梁，必须首先使其放松，且要放松到位才能运动。4、垂直刀架的控制垂直刀架的移动方式分为快速运动和进给运动两类，它们分别由两台 三相交流电动机拖动，进给运动分为“I档”和“ II档”，而且必须在 工作台正方向长动过程中才能运动。刀架的运动方向分为上下左右，由十 字开关选择。为在加工过程中实现对工件的手动“赶工”，在操作上设 有转换开关，需要赶紧刀时将此转换开关所控制的制动离合器断开，即可 实现一个方向由电动机拖动，另一个方向用手搬动机械操作手柄完成。2.2 C5116A型单柱立式车床的动作

6、流程图车床的动作流程图如图2-1所示。图2-1车床的动作流程图三立式车床控制系统设计立式车床的控制的核心是对工作台（卡盘）的起动、停止、变速，横 梁的升降两部分采用PLC控制；而对垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采 用传统的继电器、接触器控制。控制系统PLC的选型对于本立式车床，根据系统所要实现的功能及控制要求，计算所需要 的I/O点数。输入输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信 号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。1、PLC的输入点有：（1）急停按钮：用于紧急状态时停止整台机床的电源；（2）油泵的起动、停止按钮：用于控制油泵的起动、停止；（3）油泵过载保护装置：当油泵

7、电机过载时，自动切断油泵的控制线 路电源，起到保护油泵的作用；（4）油压保护装置：当油压未达到设计的压力时，动切断油泵的控 制线路电源，要求操作者检查油量、油路后重新起动机床。（5）卡盘正方向点动、反方向点动、正方向长动、停止按钮：用于控 制卡盘电机的起动、停止；（6）卡盘电动机过载保护装置：当卡盘电动机过载时，白动切断卡盘 电动机的控制线路电源，起到保护电动机的作用；（7）卡盘变速起动按钮：用于起动的卡盘变速；（8）卡盘变速锁杆行程开关：用于检测变速是否完成;（9）卡盘变速信号指令：共4个，用于给出十六级变速各级对应的信号；（10）横梁上升、下降按钮：控制横梁上升、下降；（11）横梁上极限位

8、、下极限位限位开关：当横梁到达上极限位或下 极限位时，白动切断横梁电动机的控制线路电源，使横梁不超程。2、PLC的输出点有：油泵接触器线圈、卡盘电机正转接触器线圈、卡盘电机反转接触器线 圈、卡盘电机Y型联接接触器线圈、卡盘电机A型联接接触器线圈、卡盘 电机能耗制动（直流侧）接触器线圈、卡盘电机能耗制动（交流侧）接触器线 圈、油泵信号灯、卡盘变速信号灯、横梁电动机上升接触器线圈、横梁电 动机下降接触器线圈、控制变速箱各轴齿轮动作的电磁阀（4只）、控制变 速锁杆动作电磁阀、控制横梁夹紧液压放松电磁阀。计算结果得到，立式车床共需22个输入点和17个输出点。综合经济 性能及可靠性等儿大因素，选用三菱公

9、司高性能小型机的代表作FX2N- 48MR为系统主控机。它属继电器输出型，输入输出点数各（24V DC）为 24,扩展模块最大I/O点数为32o可以根据需要配置I/O扩展单元。系统I/O分配表PLC程序的地址码分为输入部分、输出部分以及定义程序中各延时时 间继电器的作用三个部分，各部分具体如下：（1）输入部分:表2 PLC程序输入部分地址码地址码受控制对彖用途备注xoooSB1急停按钮X001SB2油泵起动按钮X002SB3油泵停止按钮X003FR1油泵过载保护X004SL1油压保护X005SB4卡盘正方向点动按钮X006SB5卡盘反方向点动按钮X007SB6卡盘正方向长动按钮X010SB7卡

10、盘停止按钮X011FR2卡盘电动机过载保护X012SB8卡盘变速起动按钮X013SQ1卡盘变速锁杆行程开关X014SA-1卡盘变速信号I指令X015SA-2卡盘变速信号II指令X016SA-3卡盘变速信号III指令X017SA-4卡盘变速信号IV指令X020SB9横梁上升按钮X021SB10横梁下降按钮X022SQ2横梁上极限位限位开关X023SQ3横梁下极限位限位开关X024SQ4横梁夹紧液压放松到位开关X025FR3横梁电动机过载保护(2)输出部分:表3 PLC程序输出部分地址码地址控用途备注码制对象YOOOKM1油泵接触器线圈YOO1KM2卡盘电机正转接触器线圈Y002KM3卡盘电机反转

11、接触器线圈Y003KM4卡盘电机Y型联接接触器线圈Y004KM5卡盘电机型联接接触器线圈Y005KM6卡盘电机能耗制动（直流侧）接触器线圈Y006KM7卡盘电机能耗制动（交流侧）接触器线圈YOO7HL1油泵信号灯YO1OHL2卡盘变速信号灯YOUKA3中间继电器3控制变速I轴电磁阀YV3Y012KA4中间继电器4控制变速II轴电磁阀YV4Y013KA5中间继电器5控制变速III轴电磁阀YV5Y014KA6中间继电器6控制变速IV轴电磁阀YV6Y015KA2中间继电器2控制变速锁杆电磁阀YV1Y016KA7中间继电器7控制横梁夹紧液压放松电磁阀YV2Y017KM8横梁电动机上升接触器线圈Y020

12、KM9横梁电动机下降接触器线圈PLC程序中各延时时间继电器的作用:表4 PLC程序中各延时时间继电器的作用地址码控制对彖用途延时时间TOKT1卡盘电机Y A型联接接触器线圈转换延时时间10sT1KT2卡盘电机Y型联接接触器线圈消弧时间IsT2KT3卡盘电机A型联接接触器线圈消弧时间IsT3KT4卡盘电机能耗制动（交流侧）接触Is器线圈延时接通时间T4KT5卡盘电机能耗制动（直流侧）接触器线圈消弧时间IsT5KT6卡盘电机最大能耗制动（直流侧）接触器线圈接能时间15sT6KT7卡盘变速伺通接通时间IsT7KT8卡盘变速伺通断开时间3sT10KT9卡盘变速锁杆放松时间（电磁阀YV1接通时间）13s

13、T11KT10机床油压加压延时时间10sT12KT11机床油压失压延时时间30s系统的电路设计1、工作台（卡盘）的起动、停止电路工作台电动机釆用 Y200L-4-B3 型,30KW,50Hz,380V, 56. 8A, 1470r/min的三相异步电动机，而油泵电动机采用Y90L-4-B5型，50Hz, 380V, 3. 7A, 1400r/min三相异步电动机。主电路电路图如图3-1所示。控制方式采用PLC控制其PLC控制的系统电路图如图3-2所示。图3-1工作台电动机主电路电路图交流220Y紧急停止按钮SB】油泵电动机起动1 逾遊 油泵场停止技超遊 油泵it载保护FR1油压保护SL1卡盘正

14、方向点动按ISS列 卡盘反方向点动按紀SB5 卡盘正方向长动按ISS跖 卡盘停止技钮SB7 卡盘电动机过载保护FR2图3-2工作台（卡盘）电动机起动、停止的PLC控制电路图2、工作台（卡盘）的变速电路工作台（卡盘）的变速使用液压来实现变速，变速箱由变速油缸推动交换齿轮实现十六级的变换，其十六级的各电磁阀的动作状态如下表1所 示，因而，其PLC控制的系统电路图如图3-3。表1十六级变速各电磁阀的动作状态表rh 砒 frvlVV?VV4WhYVAS+8+10+16+20+2F+32+40+SO+63+80+100+12S160+-注：“+”表示电磁阀接通”表示电磁阀断开。交流220V卡盘变速总轴丑

15、S丸卡盘我速篌号】指令卡盘变速酚杆行程开关SQ1卡盘变連信寻时需 卡盘变逵信号ni指今 卡盘变速信号1?指令埶i】ov0YWl TO YVq TV5 76 YV2图3-3工作台（卡盘）变速的PLC控制电路图3、横梁升降电路横梁电动机采用 Y112M-6-B5 型，50Hz, 380V, 5. 6A, 940r/min 的三相异步电动机。控制方式采用PLC控制，其PLC控制的系统电路图如下图3-5 o图3-4横梁升降电动机主电路电路图交J?220V g24V-Y12Y13X22T16n?X25横梁上升技裁5B9横冤下降按ifiSBlO辭上极限限包开关SQ2 解下机眼限程开关SQ3 槪夷紧液压到位

16、开关S昶 一 嶺梁巨潮慰保护FR3 COJI noCOJ1Y20CDBY14T15K23K24COHX20 xiT24Y+务 110Yo控制餘夫姿液应 应松电極冏71的 中间继电尋XA7图3-5横梁升降电动机PLC控制电路图4、垂直刀架电路垂直刀架的快速移动电动机采用Y90L-4-B5型，50Hz, 380V, 3. 7A,1400r/min的三相异步电动机，而垂直刀架的进给运动电动机釆用YD100L1-6/4-B5 型，50Hz, 380V, 4. 4A, 940/1440r/min 三相异步电动机。控制方式采用传统的继电器、接触器控制，其继电器、接触器线圈动作的控制电路图如图3-6,电磁阀

17、线圈的控制电路图如图3-7,垂直刀架电磁阀线圈控制电路图如图3-8-图3-6垂直刀架电动机主电路电路图进给进给SB1r.-isE.A?1KI5灿4m3i关 线开 器关择 臂幵选 线向器iH下 方專移、上 拴轨动总动问 刀喪刀给功 宜K进运 舍nlr;目至4寻吕 Tn njn nr11刀刀15刀刀KplIOIJiliEf4Hil0 2 3 41A 1 IX 1 KWEHKMQI备1档图3-7垂宜刀架电动机继电器、接触器线圈控制电路图进给运动 垂宜运动水平运动垂宜制动 水平制动C5L-ZKA87015 KA70115、K1U、khuknKA7 nKA8KA77 mio4：A7抵87KMllKR13

18、直流24VSA6 -YC4C4YC5C3YC3C2C1YC1YC207合合合合 合动动动动 离运动向.冋冋向 运方、方、万方 给直書平 逬垂木垂木 nRDu n 0nLlvg 力刁FT?力R力FT7 刀刀刀刀刀 一a直宜直直 Lffg二F-Lg- 一 谨議議 c c c c C Y Y Y Y Y 注图3-8垂直刀架电磁阀线圈控制电路图编写PLC梯形图编写梯形图程序，程序如下:系统调试PLC程序编好之后，先将编好的程序在电脑上进行仿真，在确定无误 之后，再将程序下载到PLC中，进行调试，如果相关控制运行状态发生了 变化，可先检查I/O开关量的电路连线是否正确。检查无误后在进行调试, 调试无误后，立式车床的安装调试就完成可以正常使用。调试过程中，把系统整体分为儿个部分进行调试：一、油泵控制（0至14）；二、卡盘控制（18至157）,卡盘控制细分为：1、卡盘Y控制（18至93）, 2、卡盘制动控制 （101至109）； 3、卡盘变速控制（114至157）；三、横梁控制（16