C650型卧式车床电气PLC控制

1、攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目C650型普通卧式车床电气及 PLC控制1、课程设计 专业课; 机电控制系统 的设计能力， 践能力。的目的程综合训练的目的是使学生通过对所学主要专业课的综合应用，基本掌握一般 E设计的设计方法及步骤。综合运用所学的基础知识和技能，进一步提高学生 培养学生创新意识和创新能力，提高控制系统分析设计的总体意识和项目实2、课程设计的内容和要求 包括原始数据、技术要求、工作要求等）试C650型普通卧式车床电气及 PLC控制。具体控制要求是：完成系统的软、件设计。设计结束后提交：1.4000 字左右的课程设计论文； 2.电气元件表；3.绘制的工作状 态图、控制原理图 若

2、为PLC程序，绘制PLC的接线图与梯形图及程序。）； 4.有机械设 计的完成设计分析计算及 CAD制图。3、主要参考文献1 张建明等.机电一体化系统设计北京：高等教育出版社，2002年 .2 赵先仲.机电系统设计.北京：机械工业出版社，2004年.3 吴圣庄.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，1993年.4、课程设计工作进度计划内容学时明确对控制系统的要求，进行工作过程分析8初步确定控制系统的形式。进行控制系统输入、输出参数的确定与米用 的安全保护措施48确定控制系统方案，拟订电气控制图16分析计算电气参数并选择适合的电器兀件8系统性能验算4绘制所需的各类图及编制技术文件20合计3周:旨

3、导教师 签字日期年月日教研室意见： 年月日学生 签字）： 接受任务时间：年月日目录前言2C650型普通卧式车床电气及PLC控制控设计任务书41 C650型普通卧式车床51.2 电气原理图说明 61.3 主轴电动机 M1 的各种控制流程图 92 PLC 选择和控制 112.1 PLC 的选择 :112.2 开关列表及所对应的 PLC 接线图 122.3 PLC 的程序设计 13总结18、八 、-前言在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照 逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离 散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。现 在PLC来控

4、制，它有以下优点：1. 实时性 因为控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度 快。基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联 锁保护。更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。2. 高可靠性所有的 I/O 输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器 内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms 各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。采用性能优良的开关电源。 对采用的元器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用

5、由双CPU勾成冗余系统或有三CPU勾成表决系统,以及实现电源模块冗余、 IO 模块冗余，使可靠性更进一步提高。3. 系统配置简单灵活控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。I/O 卡件种类丰富，可根据自控项目实现功能要求不同，而进行不同的配 置。满足控制项目需要前提下， I/O 卡件可灵活组合。4. 丰富的 I/O 卡件 控制器针对不同的工业自控项目的现场信号，如：交流或直流；开关量或 模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等 , 有相应的 I/O 模块与工业 现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁 线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多

6、种人 - 机对话的接口模块。 为了组成工业局 部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。5. 控制系统采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括 CPU电源，I/O等均采用模 块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的 需要自行组合。6. 价格优势 质优价廉，性价比高。7. 安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便 于用户了解运行情况和查找故障。因为采用模块化结构，因此

7、一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方 法，使系统迅速恢复运行。8. 控制器实现的功能逻辑控制定时控制计数控制顺序控制PID控制数据计算 通讯和联网 其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模 块，CRT模块。车床是最常见的一种机床 ,它的主运动为主轴回转运动 ,刀架的移动为进给 运动 ,车削加工一般不要求反转 ,但加工螺纹时 ,为避免乱扣 ,需要反转退刀 ,并保证 工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系 ,溜板箱与主轴箱之间通 过齿轮传动系统连接 ,C650卧式车床是其中较为常见的一种，其原控制电路为继电器控制，接触触点多 故障多操作人员维修任务较大

8、针对这种情况，我们用PLC控制改造其继电器控制 电路,克服了以上缺点 ,降低了设备故障率 ,提高了设备使用效率 ,运行效果良C650 型普通卧式车床电气及 PLC 控制控设计任务书根据C650型普通卧式车床电气原理图，计算输入、输出接口数。完成系统 的软、件设计、列出电气元件表、绘制工作状态图及控制原理图选择 PLC类型 。再根据所选PLC类型的编程说明书连接线路和设计设计控制程序或梯形图基本掌握一般机电控制系统设计的设计方法及步骤。综合运用所学的基础 知识和技能，进一步提高自己的设计能力，培养创新意识和创新能力，提高控 制系统分析设计的总体意识和项目实践能力。1 C650 型普通卧式车床1.

9、1 C650 型普通卧式车床接触器继电器控制电路的理图5日L35LJsirKM4LIP11*K1E/21?7E3J?卜©炽13-川 KT KM4L_w146168：3LjF pLIL=；L?:h0X£E快速移 动电动 机（ML -I_|9o丁 KM3-4L31O O O O1113lLfKV31曾3二_3 : .331：冷却泵 电动机FU1 主轴电动机L16K卜“4血F.M2图1.1电源主轴电动冷却泵快速移动主轴电动主轴电电流主轴 电动失压冷却 泵由快速移动开关机电动机电动机变压器机正动机启表保机反保护动机电动转动护转机1.2电气原理图说明：从上图中可以看出，C650型普通

10、卧式车床共有三台电动机。主轴电动机 M1 由接触器KM3、KM4、KM控制：冷却泵电动机M2由接触器KM1控制；快速移 动电动机M3由接触器KM2控制。其中主轴电动机M1可以正、反转控制，也可 以点动控制，还可以双向反接制动控制。（1）主电路组合开关QS将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，KR1为 M1电动机过载保护用热继电器。R为限流电阻，防止在点动时连续的起动电流 造成电动机的过载。通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器 KM1、KM2为M2、M3电动机 起动用接触器。KR2为M2电动机的过载保护，因快速电动

11、机 M3短时工作，所 以不设过载保护。（2）控制电路a主电动机的点动调整控制图1 2为点动环节的控制电路图。线路中 KM3为M1电动机的正转接触器，KM4为M1 电动机的反转用接触器，K为中间继电器。M1电动机的点动由点动按钮SB6控 制。按下SB6,接触器KM3得电吸合，它的主触点闭合，电动机的定子绕组经 限流电阻R和电源接通，电动机在较低速度下起动。松开按钮 SB6，KM3断电， 电动机停止转动。在点动过程中，中间继电器 K线圈不通电，KM3线圈不会自 锁。b、主电动机的正反转控制电路1-2 C650卧式车床点动控制线路3为主电动机正反控制电路。主电动机正转由正向起动按钮f I j /钮S

12、B1时，接触器图1SB1控制。按下按KM首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻短接，接触器 KM的辅助触点闭合使中间继电器_ 一接触器 KM4得电吸合n剤4的动合触点<15-21）K得血:它的辅助触点<21-KM4 主触制三相电源反接呷动1'和K的动合触点<5-K巳23）闭合，使 机在满民压下反转起动15）的闭合将K|M*线圈自锁25）分别串在对方接触器线圈的回路中，起到了电动机止转与反转的电气 t / . tt” 。KM4的动断触点 <7-11）, KM3的'动断触点 <23-气互锁作用。Ml * VJ 图占3 C650卧式车床反转控制线路<

13、;3）主轴电动机的反接制动控制卜C.650卧式车床采用了反接制动方式。当电动机的转速接近到零时，用速 度继电器的触点给出信号切断电动机的电源。图 4是C650卧；式车床止转、反转与反我们知道1 接制动的控制线路。，速度继电器与被控电动机是同轴连I/-1.：怦器的BV1闭合；电动机,点BV2闭合，当电动机正向旋转时，接触器.J1 VI Wl坳机止转时，L 反转时，速度继电器的反转动合触 KM3和KM继电器K都处于得电动作m状态，速度继电器的正转动合触点 BV1也是闭合的，这样就为电动机正转时的 反接制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮 SB4,接触器KM失电，其主 触点断开，电阻R串入主回路

14、。与些同时KM3也失电，断开了电动机的电源， 同时K失电，K的动断触点闭合。这样就使反转接触器 KM4的线圈也能过1-3-5- 17-23-25线路得电，电动机的电源反接，电机处于反接制动状态。当电动机的转速下 降到速度继电器的复位转速时，速度继电器 BV的正转动合触点BV1断开，切断 了接触器KM4的通电回路，电动机脱离电源停止。电动机反转时的制支与正转时的制动相似。当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点BV2是闭合的，这时按下停止按钮SB4,正转接触器线圈通 过1-3-5-17-7-11线路得电，正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机停止。<4)US _ 刀架的快速 程开关st后

15、却泵电动机，3图1-4 C650卧式车床正反与反接制动线路 刀架的快速移动和冷却泵控制电移'动是由转动动刀架手柄压动行程开关 ST来实现的。当手柄压动行 接孤器KM2得电吸合M3电动机转动带动刀架快速移动。丰起动与停止是通过M2为冷甬过铵钮 SB3和 SB5控制的。泸° 我班#主回路负载的电流表是通过电流互感器接入的。.为防止电动机起动 电流对电流表的 电，而Kt 的延时断开的动断触点尚未动作，电流互感器二次侧电流只流经该触 点构成闭合回路，此时电流流经此外，监视冲击，线路中采用一个时间继 一 T。当起动时,，电流表没有电流流过。尤起动大小。丄 KM4 |电流表，反映出负载电

16、流白TTKT延时断开的动断触点打开1.3主轴电动机M1的各种控制流程图按正转启动按钮SB1KM闭合 _ K闭合KT闭合 KM自锁KT保持KM3闭合经过一定时间动作，短接电流表触点断开主 轴 电 动 机M1正 “转va）主轴电动机M1正转控制流程图按正转启动按钮SB2KT保持KM4闭合KM自锁经过一定时间动作，短接电流表触点断开主轴电动机M1反转<b）主轴电动机M1正转控制流程图按点动按钮SB6 - KM3闭合 主轴电动机串电阻R降压运行<c）主轴电动机M1点动控制流程图M1达到120r/ m时电动机M1串电阻R反向运 转M1 达至 到 100r/mW速度继电器BV1触点断开. KM

17、4释放电动机M1停转KM3、KM、KT、K闭合，主轴电动机M1正转向运转速度继电器BV1触点闭合.按停止按钮SB4KM3、KM、KT、K失电释放 KM4闭合 M1达到120r/ m时<6主轴电动机M1正向运转反向制动控制流 程图KM4、KM、KT、K闭合，主轴电动机M1正转向运转速度继电器BV1触点闭合按停止按钮SB4KM4、KM、KT、K失电释放 . KM3闭合 速度继电器BV2触点断开电动机M1串电阻R反向运M1达到100r/mW转- KM3释放-电动机M1停转<6主轴电动机M1反向运转正向制动控制流程图图1.3从图1.1中还可以看出，冷却泵电动机M2由接触器KM1控制。当按下

18、冷却泵 电动机M2的启动按钮SB3时，接触器KM1闭合，冷却泵电动机M2启动运转； 当按下冷却泵电动机M2的停止按钮SB5时，冷却泵电动机M2就停止。快速移动电动机M3则由行程开关ST点动控制。2 PLC选择和控制2.1 PLC的选择:由图1.1可以算出输入点数为11,输出点数为6。所以选择PLC类型为S7- 200。关于S7-200的概述S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功 能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方

19、面：极高的可靠性极丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通讯能力丰富的扩展模块S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电 器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检 测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民 用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械 ，中央空调，电梯控制，运动系统。2.2开关列表及所对应的 PLC接线图根据第一节的图1.1可以列出输入/输出开关的列表如下所示:表2.2输入信号输出信号名称代号输入点 编号名称代号输出点 编号M1正转启动按钮

20、SB110.0M1切除电阻R运行接触 器KMQ0.1M1反转启动按钮SB210.1M2运行接触器KM1Q0.2M2启动按钮SB3I0.2M3运行接触器KM2Q0.3总停止按钮SB4I0.3M1正转接触器KM3Q0.4M2停止按钮SB5I0.4M1反转接触器KM4Q0.5M1点动按钮SB6I0.5电流表A短接中间继电器KQ0.6M3点动位置开关STI0.6M1过载保护热继 电器KR1I0.7M2过载保护热继 电器KR2I1.0正转制动速度继电 器常开触点BV111.1反转制动速度继电 器常开触点BV211.2开关所对应的PLC接线图:图2.22.3 PLC 的程序设计由第一节的电气控制原理图及电

21、气原理说明可以很清楚地理解其控制目的 ，所以根据第一节的电气图及PLC自身的特点，所以来设计PLC控制程序就比 较容易了。它主要是通过开关来控制主轴电动机的正反转、冷却泵电动机和快 速移动电动机。现由PLC来控制，其接线图如图2.2所示。 其梯形图如下所示：0.010.110.30JQC.OKM通电-1M0.0H30.0T37IN TON+50 PTIOOhe通电延时定时器通电QQ.O通用继电器K通电MC.1 通用继电器阳0.1通电TM0.2通用继电器hl .-.2通电MO.l IC-7 Q0.4 T T iKM通电 主轴电动机正转启动 主电动机反向制动点动MC.31。心Il.F*M0.2 I

22、Q.7H IHHT10.3HQ0.4T kIDEinQ )Q0.4 0.0KM通电 主轴电动机反转启动 主电动机正向制动Q0.110511.CUC.1KM通电快速移动 电动机启动10.6H卜QC.2KM通电冷却泵电 动机启动T37H I-Q0,5KT通电主轴正常工 作电灯亮对应程序如下：LDI0.0ORI0.1ORM0.0ANDNI0.3ANDI0.7OUTQ0.0TONT37 , +50LDQ0.0OUTM0.0LDI0.0ORM0.1ANDNI0.3OUTM0.1LDI0.1ORM0.2ANDNI0.3OUTM0.2LDM0.0ANDM0.1LDI0.5ORLDLDI0.3ORQ0.3AN

23、DI1.2ORLDANDI0.7ANDNQ0.4OUTQ0.3LDM0.0ANDM0.2LDI0.3ORQ0.4ANDI1.1ORLDANDI0.7ANDNQ0.3OUTQ0.4LDI0.2ORQ0.1ANDNI0.5ANDI1.0OUTQ0.1LDI0.6OUTQ0.2LDT37OUTPLC程序设计说明：Q0.5<1）主轴电动机正转控制：按下主轴电动机正转启动按钮SB1，第1逻辑行中的10.1闭合，Q0.0接通并自锁，T37接通并开始计时；第3逻辑行中的I0.0闭合，通用 继电器M0.1接通。第2逻辑行中的Q0.0常闭触点闭合，通用继电器 M0.0接通， 第5逻辑行中的M0.0、M0.

24、1常开触点闭合，Q0.3接通<因I0.7的常开触点在PLC 通电后即为闭合状态），主轴电动机正向启动运转。当主轴电动机正向旋转速度达到120r/min时，第6逻辑行中的11.1常开触点 闭合，为主轴电动机正向旋转反向制动作好准备。T37计时经过5s后动作，第9逻辑行中的T37常开触点闭合，接通Q0.5，电流 表A开始监测主轴电动机的电流。<2）主轴电动机反转控制：按下主轴电动机正转启动按钮SB2，第1逻辑行中的I0.1闭合，Q0.0接通并自锁，T37接通并开始计时；第4逻辑行中的I0.1闭合 ，通用继电器M0.2接通。第2逻辑行中的Q0.0常闭触点闭合，通用继电器 M0.0 接通，

25、第6逻辑行中的M0.0、M0.2常开触点闭合，Q0.4接通，主轴电动机反向 启动运转。当主轴电动机反向旋转速度达到120r/min时，第5逻辑行中的11.2常开触点 闭合，为主轴电动机反向旋转正向制动作好准备。T37计时经过5s后动作，第9逻辑行中的T37常开触点闭合，接通Q0.5，电流 表A开始监测主轴电动机的电流。<3）主轴电动机点动控制：按下主轴电动机点动按钮SB6,第5逻辑行中的10.5常开触点闭合，Q0.3接通，主轴电动机串电阻R启动运行。<4）主轴电动机正向启动运行反向制动停止控制：当Q0.0、Q0.3、T37、Q0.5闭合，主轴电动机正向运转时，按下停止按钮 SB4,第1逻辑行中的I0.3常闭 触点断开，Q0.0、T37失电，第3逻辑行中的I0.3常闭触点断开，M0.1失电；而 第5逻辑行中的M0.1常开触点复位断开，Q0.3失电，主轴电动机停止正转。同 时，第6逻辑行中的I0.3常开触点闭合，Q0.4接通