c616车床plc电气改进设计

1、目录一 绪论·················································

2、······················51 普通车床改造的意义和前景·························

3、83;·······················52 PLC控制系统与电气控制系统的比较 ·······················

4、·················63 电气系统改造为PLC控制的意义······························

5、···············7二 C616型普通车床的电气控制线路分析·······························

6、83;··········71 主电路分析······································&

7、#183;··························72、控制电路分析·····················

8、3;···········································8三三菱PLC的选型·····

9、·········································9四PLC设计········

10、;··················································

11、;·········11五元器件选择·······································

12、83;························12六电气元件布置图设计·······················

13、83;·································13七安装接线图···············&

14、#183;···············································14八梯形图设计程序

15、83;·················································

16、83;········15九心得体会········································&#

17、183;·························16十参考资料·······················&

18、#183;··········································16一、设计题目 C616型普通车 床继电器控制系统的PLC改进设计二、设计步骤1、了

19、解和熟悉 c616型普通车 床的工艺过程和机械动作情况，根据已知的继电器电气原理图分析和掌握控制系统的工作原理（了解被控对象）。2、根据 c616型普通车 电气原理图统计PLC的输入信号和输出信号，并确定这些信号的性质（开关量还是模拟量，直流量还是交流量，电压的大小等等）。3、根据系统复杂程度、I/O点数以及所需存储器的容量等因素确定所需要的PLC型号。4、主要元器件型号的选择（原来的不能使用的）。5、通过列表给输入/输出信号分配元件号。表中体现各信号的意义和符号。此步既为设计硬件接线图作好了准备，也为设计梯形图作好了准备。6、设计PLC的外部硬件接线图及其它电气原理图。7、电器元件布置图。8

20、、电气安装接线图。9、设计梯形图程序。 三、设计任务书1、 绘制 c616型普通车 的继电器电气原理图，并分析控制系统的工作原理。2、系统改造的现实意义。3、PLC的选型。4、元器件型号的选择。5、系统主电路和PLC接线图及其它电气原理图的设计。6、梯形图程序的设计。7、电器元件布置图。8、电气安装接线图的设计。9、心得体会（新增功能介绍，此即创新点）。10、参考资料。说 明1、为了避免抄袭现象的出现，特做如下规定： 学号班级PLC机床 JZ150混凝土搅拌机12号（欧姆龙型）3 4号（松下型号）5 6号（三菱型号）78号（西门子型号）Z35型摇臂钻床910号（欧姆龙型）1112号（松下型号）

21、13 14号（三菱型号）1516号（西门子型号）CA6140型普通卧式车床1718号（欧姆龙型）19 20号（松下型号）2122号（三菱型号）2324号（西门子型号）C616型普通车床25 26号（欧姆龙型）27 28号（松下型号）2930号（三菱型号）3132号（西门子型号）M7120型平面磨床3334号（欧姆龙型）35 36号（松下型号）37 38号（三菱型号）3940号（西门子型号） 1、在PLC的选型这一步，必须详尽阐述自己所选PLC的优缺点，以优点为主。不能因为我规定，所以你选它！2、机床和PLC型号完全一样的同学，在编程方法以及编程指令的应用上必须有所区别，否则后果自负。完全一样的

22、，全部重作，否则不及格。3、所有图形符号和文字符号必须符合国标规定。JZ150混凝土搅拌机P176C616型普通车床P112Z35型摇臂钻床P134M7120型平面磨床P127CA6140型普通卧式车床P114一、绪论1.1 普通机床改造的意义和前景从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、

23、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。国内近几年才有较多的用户使用数控机床，大多数用户当前最关心的还是怎样用好、维护好数控机床，机床改造还处于起步阶段。改造旧机床是一项高新技术，风险大，承担者必须具备比较全面的知识和经验，不仅要熟悉各种类型的机床和不同类型的数控及

24、驱动系统，还要熟悉用户的使用要求和机床的优缺点。因此，实施设备改造的技术难度非常高。随着科学生产力的发展，机床设备数控化率的提高已是衡量一个国家机械制造业现代化水平的重要标志。据最近有关资料表明，我国机床总量为380余万台，其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率还不到3%，而一些发达国家早己达到20%以上。因此，我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，设备陈旧，技术水平落后，严重地影响了生产力的发展。对于一个企业要想在竞争激烈的市场中赢得生存，适应当前产品更新日新月异的发展，要求在最短时间生产出优质、高产、低价的新产品。采用先进的工艺设备，包括采用数控机床，已显得越来越重要。因

25、此，逐步提高数控机床的占有比，己经成为我国制造技术发展的总趋势。提高机床数控化率有两个途径:一是购买新的数控机床;二是对旧机床进行数控改造。这对于我国一个机床拥有量极大(其中大部分机床役龄较长)，而当前经济财力又不足的发展中国家来说，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控化率，是一个极其有效和实用的途径.即使在发达的工业国家，在大量制造数控机床的同时，也在组建维修改造专业公司，专门从事旧机床的维修和数控化改造，尤其在美国、日本和德国等发达国家机床工业处于不景气的今天，它们的机床改造却是为新的经济增长行业，生意盎然，处在黄金时代。用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控

26、改造的新行业。在美国，机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有:Bertsche工程公司、Ayton机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、us设备公司等。美国得宝公司己在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。由于机床本身的特点，以及相应技术的不断发展进步，机床改造仍是一个“永恒”的课题，并且正在向着更高层次发展。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新行业。结合我国机床业

27、的实际和当前相关新技术的发展，采用数控技术改造旧机床主要有下述适应性和特点:(1) 减少投资、交货期短同购置新相比，一般可以节省60%-80%的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、刀具自动交换装置、托盘自动交换装置的制作与安装等过于费工、费钱，往往使改造成本提高2-3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。(2) 机械性能稳定可靠，但结构受限由于机床本身的特点，它与汽车等类机电产品不同，机床所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而不是焊接构件。而铸铁件年代愈久，自然时效愈充分，内应

28、力的消除使得精度比新铸件更稳定。从另一方面来说，这些铸铁件的重复使用，即节约了社会资源，又减少了铸铁件生产时对环保的影响.但旧机床的改造，由于受到原机床机械结构的限制，不宜做突破性的改进。(3) 熟悉了解设备结构性能，便于操作维修购新设备时，事先不能全面了解机床结构性能，以致很难预计是否能完全适合其加工要求。改造则不然，由于旧设备已多年使用，机床操作者和维修人员已对其机械性能和 结构了解透彻，对机床的加工能力能较准确地估算。机床数控改造时，可根据企业自身的技术力量和有关条件，采用自己改造或委托专业改造公司，并派原设备维修技术人员参加相结合的方法进行。这样，既可在数控改造过程中，培养提高相关人员

29、的数控技术水平和有关专业知识，又便于合理选择更换原机床设备中的部份元器件，更主要的通过改造，大大提高了企业自身对数控机床维修的技术力量，并且也大大缩短了对数控机床在操作使用和维修方面的培训时间，机床一旦改造调试完毕，就可很快投入正常全负荷运转，见效甚快 。(4) 可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基，同时工夹具、样板及外围设备也能再利用。以加工中心为例子，工艺装备的费用一般要占整个机床售价的10%以上。(5) 可更好地因地制宜，合理删选功能购买现成的通用数控机床，往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一专用的特殊功能。如向机床制造厂提

30、出特殊订货，增加某些专用功能，往往费用大、交货期长。而采用改造的方案，就可灵活选取所要的功能，并可根据生产加工要求，采用组合的方法，增添某些部件，设计改造成专用数控机床。(6) 可及时采用最新技术、充分利用社会资源由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的社会资源来支持机械方面的改造。如可随意采购各种尺寸的滚珠丝杠副，而且交货期短:采用贴塑导轨新技术，不仅可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低五至十几倍来防止爬行，还使得刮研极为容易。这种塑料导轨带和粘结剂，国内己有多家厂生产，可敞开供应。此外，国产数控系统还具有导轨精度自动补偿的功能，最终可以获得高于导轨实际具有精度。1.2 P

31、LC控制系统与电气控制系统的比较PLC控制系统与电气控制系统的比较主要有以下优点：（1） 控制方法电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电气控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑时以程序的方式存放在存储器中的，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓的“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的PLC系统的灵活性和可扩展性也较

32、好。（2） 工作方式在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序按一定顺序循环执行，所以各继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。（3） 控制速度继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作效率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC时通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。（4） 定时和计数控制电气控制系统采用时间继

33、电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电气控制系统一般不具备计数功能。（5） 可靠性和可维护性由于电气控制系统使用了大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，寿命长、可靠性高。PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场的

34、调试和维护提供了方便。1.3电气系统改造为PLC控制的意义传统的继电器接触器控制系统由于其结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定的范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中曾占主导地位，但是继电器接触器控制有着明显的缺点：设备体积大、寿命短、可靠性差、动作速度慢、功能少、程序不可变；因此对于程序固定，控制过程不太复杂的系统还是适合的。但是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，所以当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制柜就要改接或更改，通用性和灵活性较差。但可编程序控制器（PC）以其完善的功能，很强的通用性，体积少及高可靠性等特点在各工矿企业得到广泛的应用。在工厂自动化系统中，P

35、C被广泛采用为核心的控制器件。它既可组成功能齐全的自控系统控制整个工厂的运行，亦可单独使用作单机自动控制。它还是继电器控制柜的理想替代物。在生产工艺控制、过程控制、机床控制、组合机床自动控制等场合，PC占有举足轻重的地位。特别是在数控机床及大量的机床改造和老设备改造中，PC应用极广。二、C616型普通车床的电气控制线路分析    1主电路分析    C616型车床主电路中有三台电动机，即主轴电动机M1、润滑泵电动机M2、机床配件冷却泵电动机M3，其中主轴电动机M1可正、反转动。车床由接触器KMl控制其正转电源的通断，接触器KM2控制其

36、反转电源的通断，熔断器FUl为主轴电动机M1的短路保护，热继电器FRl为主轴电动机M1的过载保护。机床配件熔断器FU2为润滑泵电动机M2和冷却泵电动机M3及控制电路的总短路保护。润滑泵电动机M2为单向正转运行，它提供给机床润滑系统润滑油，由接触器KM3控制其电源的通断，热继电器FR2为其过载保护。冷却泵电动机M3由手动转换开关QS2控制其电源的通断，热继电器FR3为其过载保护。三相电源由电源总开关QSl引入。    2控制电路分析    控制电路各电器直接接在380V的电源上。手动操作转换开关SAl用来控制主轴电动机M1的正、反转及停

37、止，它有三对触点SAl1、SAl2、SAl3。车床在正常情况下，即SAl处于“零”位置时，SAl1闭合，SAl2、SAl3断开；当将SAl1的操作手柄扳到“正转”位置时，SAl2接通，SAl1、SAl3断开，机床配件将SAl1的操作手柄扳到“反转”位置时，SAl3接通，SAl1、SAl2断开。    (1)主轴电动机M1、润滑泵电动机M2的控制  将手动操作转换开关SAl扳到“零”位置，合上电源开关QSl，接触器KM3得电闭合，润滑泵电动机M3启动运行。KM3闭合后，其常开触点接通了6号线到7号线接触器KMl线圈和接触器KM2线圈的通路，为主轴

38、电动机正、反转启动运行做好了准备。同时中间继电器KA得电闭合并自锁(USl号线到1号线)。当将手动操作转换开关SAl扳到“正转”位置时，车床SAl2接通，SAl1、SAl3断开，机床配件主轴电动机M1的正转接触器KMl得电闭合。其得电通路为：    U51一KA一1号线+SAl23号线一KM2常闭触点一5号线一KMl线圈一7号线一KM3常开触点一6号线一FR34号线一FR22号线一FRIV52。主轴电动机MI正转启动运行。将手动操作转换开关SAl扳向“反转”位置时，SAl3接通，SAl1、SAl2断开，KMl失电释放，KM2得电闭合，车床其得电通路为： 

39、   U5lKA一1号线一SAl311号线一KMl常闭触点一13号线一KM2线圈一7号线一KM3常开触点一6号线一FR34号线一FR22号线一FRl一V52。主轴电动机M1反转启动运行。机床配件将手动操作转换开关SAl扳回“零”位置时，主轴电动机MI停止。断开QSl、接触器KM3和中间继电器KA失电，润滑泵电动机停止。在以上主轴电动机M1正、反转的控制过程中，SAl始终只能有一对触点闭合，从而保证了主轴电动机M1的正、反转接触器KMl、KM2在任何时候都不会同时闭合。同时在接触器KMl和KM2的线圈回路中互相串入了对方的常闭触点，组成了典型的接触器联锁正、反转控制电路，使控

40、制电路具有很高的可靠性。车床中间继电器KA在电路中起欠压和零压保护作用。    (2)冷却泵电动机M3的控制  冷却泵电动机M3的启动与停止由手动转换开关QS2操作。机床配件当手动闭合QS2时，冷却泵电动机M3启动运行；手动断开QS2时，冷却泵电动机M3停转。    (3)机床工作照明、信号指示电路  合上电源总开关QSl时，380V电源加在变压器TC的初级绕组上，经降压后，6V电压作为电源指示灯HL的电源，车床36V电压作为机床工作照明电源。当机床需要工作照明时，合上SA2，机床工作照明灯EL亮。动作序列图1）用

41、带有“”或“”作为上角标的线圈的文字符号来表示元件线圈的失电或得电状态。2）用带有“+”或“-”作为上角标的文字符号来表示元件触点的闭和或断开状态.下面用“动作序列图”来分析控制系统的工作原理：主轴电动机M1启动操作：SB3+或SB4+KM1KM1+主触头吸合，M1启动. KM1+辅助常开触点吸合，自锁.冷却泵电动机启动操作：SB6+KM2KM2+主触头吸合，M2启动. KM2+辅助常开触点吸合，自锁.快速进给电动机点操作：SB7+KM3KM3+主触头吸合，M3启动.主轴电动机M1停止操作：SB1-或SB2-KM1KM1-主触头释放脱开，M1停止运转. KM2KM2-主触头释放脱开，M2 停止

42、运转.冷却泵电动机停止操作：SB5-KM2KM2-主触头释放脱开，M2 停止运转.电路原理图三三菱PLC的选型因每种品牌配置不一样，所以它的选型方式也有所差异，下面着重介绍大家常用的大众品牌三菱plc的选型方法，大家可以做一个参考来选择使用三菱plc。 (一)分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对三菱PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 (二)如何确定三菱plc的输入/输出设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如：接触器、电磁阀

43、、信号指示灯及其它执行器等)，从而确定与三菱PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 (三)如何选择三菱PLC 三菱 PLC选择包括对三菱PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章第二节。 (四)三菱plc分配I/O点并设计三菱PLC外围硬件线路 1.分配I/O点 画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步中进行。 2.设计PLC外围硬件线路 画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 (五)三菱plc程序设

44、计 1. 程序设计 根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计三菱PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容： 1)三菱PLC初始化程序。在三菱PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 2)三菱PLC检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。 3)三菱PLC保护和连锁程序。保护

45、和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。 2. 三菱PLC程序模拟调试 程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 1)硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。 2)软件模拟法是在三菱PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控

46、功能。 (六)三菱plc硬件实施 硬件实施方面主要是进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。主要内容有： 1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。 2)设计系统各部分之间的电气互连图。 3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此三菱PLC控制系统的设计周期可大大缩短。 (七)三菱plc联机调试 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从三菱PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。 全部调试完毕后，交付试运行。经过

47、一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。三菱plc优点三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。  FX1N系列:  是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。  FX2N系列:  是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵

48、活性和控制能力。  FX3U:  是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱PLC,可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。  FX1NC  FX2NCFX3UC三菱PLC:  在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本，并大大节省了时间。  Q系列三菱PLC:  三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU，高性能型CPU，过程控制CPU,运动控制CPU,冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速发展