毕业设计C650卧式车床PLC电气控制系统

1、毕 业 设 计（论 文）毕业设计题目： C650普通车床的PLC电气控制系统 学生姓名： 学 号： 系别： 机电工程系 专业： 机电一体化技术 指导教师： 专业技术职务： 讲师 重庆机电职业技术学院教务处二一一年七月毕 业 设 计（论文） 任 务 书 学生姓名：学号： 年 级：专业： 班 级：系部：毕业设计论文题目：C650普通车床的PLC电气控制系统完成日期：2011年9月20日 设计地点：重庆机电职业技术学院壁山校区指导教师：系部负责人：发任务书日期： 2011年 7 月 1 日毕业设计（论文）任务内容一、设计内容：1对本课题的总体介绍：传统的自动控制系统由继电器接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。C650普通车床示意图如下所示。C650卧式车床属中型车床，加工工件:回转半径最大可达1020mm，长度可达3000mm。工艺过程：为了加工各种旋转表面，车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动。

2、进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。2主要内容：2.1主电动机M1采用全压空载直接启动。2.2要求主电动机M1能实现正、反向连续运转。停止时，由于工件转动惯量大，采用反接制动。2.3.为便于对刀操作，要求M1能实现单向点动控制，同时定子串入电阻获得低速点动。2.4.主轴启动之后，再启动冷却泵电动机.2.5.有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。3. 对完成课题内容的具体要求：3.1.编制电气控制总体方案说明；3.2. 设计电气控制原理图；(1) 主电路设计；(2) 交流控制电路设计；(3) 主要器件参数计算；(4) PLC控制电路设计：包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计；(5) PLC控制程序设计：系统控制流程图和PLC控制梯形图程序；用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。二、时间安排与要求：序号日期（起止日期）设计（论文）工作进度17月2日7月15日收集相关资料及有关专利文献。27月16日7月31日编制电气控制总体方案。38月1日8月15日PLC硬件配置电路。48月16日8月31日PLC状态转移图。

3、PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。59月1日9月20日毕业论文撰写。三、其他需要说明的的事项：毕业设计（论文）撰写内容与格式要求必须严格按照学院教务处规定的格式执行(分别详见附件2和3)。在设计过程中,同学们要以严谨的科学态度，求实创新的精神,独立地保质保量完成毕业设计任务。注：任务书由指导教师填写摘要可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富。它的功能主要是：控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。在系统构成时，可由一台计算机与多

4、台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。本次设计的内容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）对C650型车床的电器部分进行改造。首先我对本设计进行总体的分析，使自己有一个大致的总体概念，然后仔细分析C650车床，对车床主运动和进给运动还有其它的辅助运动，进行分析。最后根据控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。因此使C650车床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。关键词：可编程控制器，C650车床，梯形图，电气控制。目录1 引言11.1 C650型普通卧式车床简介11.2 C650卧式车床改造主要内容32 电气控制原理32.1 主电路设计42.2 交流控制电路设计52.3 辅助电路分析73 系统元器件的概述与选择83.1 PLC 类型的简介83.1.1 PLC的特点83.2 PLC型号的选择93.3 电动机选择103.4 其它元器件的选择113.4.1 交流接触器的选择113.4.2 中间继电器的选择113.4.3 保护电器的

5、选择123.4.4 控制开关电器的选择123.4.5 速度继电器选择134 PLC控制电路设计144.1 PLC的硬件电路框图144.2 车床控制PLC输入/输出接口分配表及电气原理图144.2.1 车床控制PLC输入/输出接口分配表（表4-1）144.2.2 PLC控制原理电路设计155 C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计165.1 S7200PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN的介绍165.2 梯形图的设计165.2.1 机床工作指示灯开关控制的梯形图设计165.2.2 电动机M1正、反转控制梯形图的设计175.2.3 电动机M1正转点动控制的设计185.2.4 电动机M1的正、反转运行的反接制动的设计185.2.5 快速移动电动机的控制设计205.2.6 冷却泵电动机的控制设计205.2.7 梯形图中的其它控制设计205.3 梯形图215.4 C650卧式车床程序表226 调试236.1 硬件检查236.2 系统综合调试236.3 M1的正转点动调试246.4 M1的正转调试256.5 M1的反转调试266.6 M1的反接制动调试286.7 M2的起动调试296

6、.8 M2的停止调试296.9 M3的起动调试29总结31致谢32参考文献33C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造1 引言随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展的社会的现代化生产要求，于是我们在选毕业设计课题之际，一切从实际出发，选定了毕业设计课题车床PLC控制系统设计。我们选定了C650车床为改造对象，进行传统控制系统的改造，以PLC控制系统取代之前的传统控制系统。改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化，并且维修方便，易于检查，节省了大量空间，机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。1.1 C650型普通卧式车床简介C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为30000mm。它主要由床身、光杆、丝杆、尾座、刀架、主轴变速箱、进给箱、和溜板箱等组成，如图1-1。图1-1 C650卧式车床结构图工艺过程：为了加工各种旋转表面，车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动。进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧

7、与放松。C650型卧式车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工，车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相异步电动机拖动。车床有三种运动形式：车削加工的主运动是主轴通过卡盘或者鸡心夹头带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动；辅助运动为溜板箱的快速移动，尾座的移动和工件的夹紧与放松。主轴的旋转运动由主电动机，经传动机构实现。机床车削加工时，要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度，采用机械变速方法。车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴，经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得，其运动方式有手动与机动两种。其工作过程过程如下：(1) 正常车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为保证螺纹的加工质量，为避免乱扣，加工完毕后要求反转退刀，且工件旋转速度与刀具的移动速度之间保持严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮传动来连接，由同一台电动机拖动。(2) C650卧式车床通过主电动机的正、反转来实现主轴的正、反转，当主轴反转

8、时，刀架也跟着后退。(3) 电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，用来监测电动机的负载情况。(4) 车削加工近似于恒功率负载，主电动机M1通常选用普通笼型异步电动机（功率为30KW），完成主轴运动和刀具进给运动的驱动。M1电动机采用直接启动的方式，可正反两个方向旋转，为加工方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动动能，C650车床的正反停车采用速度继电器控制电源的反接制动，以提高生产效率。(5) 车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2。(6) C650卧式车床的床身较长，为了提高生产效率、减轻工人的劳动强度，专门设置了一台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。(7) C650在进行车削加工时，因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可改变主轴的转速。1.2 C650卧式车床改造主要内容 主电动机M1采用全压空载直接启动。 要求主电动机M1能实现正、反向连续运转。停止时，由于工件转动惯量大，采用反接制动。 为便于对刀操作，要求M1能实现单向点动控制，同时定子串入电阻获得低速点动。 主轴启动之后，再启动冷却泵电动机. 有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。 原车床的工艺加工方法不变。 不改变原控制系统电气操作方法和按钮、手柄等操作元件的功能。2 电气控制原理C650卧式车床属于中型车床，为提高工作效率，该机床采用了反接制动。为了减少制动电流，制动时在定子回路串入了限流电阻R图2-1是它的电气原理图图2-1 C650卧式车床电气原理图2.1 主电路设计断路器QF将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1电动机过载保护用热继电器。为防止在连续点动时的启动电流造成电动机的过载，点动时也加入限流电阻R。通过互感器TA接入电流表A

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