【正文】 .............. 24 M1 的正轉(zhuǎn)調(diào)試 .......................................................... 25 M1 的反轉(zhuǎn)調(diào)試 .......................................................... 26 M1 的反接制動調(diào)試 ...................................................... 28 M2 的起動調(diào)試 .......................................................... 29 M2 的停止調(diào)試 .......................................................... 29 M3 的起動調(diào)試 .......................................................... 29 總結(jié) ....................................................................... 31 致謝 ....................................................................... 32 參考文獻 .................................................................. 333 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 1 1 引言 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當今迅猛發(fā)展的社會的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，于是我們在選畢業(yè)設(shè)計課題之際，一切從實際出發(fā)，選定了畢業(yè)設(shè)計課題 —— 車床 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。我們選定了 C650車床為改造對象，進行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以 PLC控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。改由 PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機床的各項性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。 C650型普通臥式車床簡介 C650 臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 1020mm，最大工件長度為 30000mm。它主要由床身、光桿、絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進給箱、和溜板箱等組成，如圖 11。 圖 11 C650 臥式車床結(jié)構(gòu)圖 工藝過程：為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面，車床具有切削運動 (主運動和進給運動 )和輔助運動。主運動是主軸通過卡盤或頂尖帶動工件作旋轉(zhuǎn)運動。進給運動是溜板帶動刀架的縱向和橫向的直線運動。輔助運動是指刀架的快速移動及工件的加緊與放松。 C650 型臥式車床由主軸運動和刀具進給運動完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動均由三相四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 2 異步電動機拖動。車床有三種運動形 式：車削加工的主運動是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，它承受車削加工時的主要切削功率；進給運動是溜板帶動刀架的縱向或橫向運動；輔助運動為溜板箱的快速移動，尾座的移動和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運動由主電動機，經(jīng)傳動機構(gòu)實現(xiàn)。機床車削加工時，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。通常根據(jù)被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機械變速方法。車床縱、橫兩個方向的進給運動由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運動方式有手動與機動兩 種。其工作過程過程如下： (1) 正常車削加工時一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時，為保證螺紋的加工質(zhì)量，為避免亂扣，加工完畢后要求反轉(zhuǎn)退刀，且工件旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動速度之間保持嚴格的比例關(guān)系。因此， C650 臥式車床溜板箱與主軸變速箱之間通過齒輪傳動來連接，由同一臺電動機拖動。 (2) C650 臥式車床通過主電動機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn)，當主軸反轉(zhuǎn)時，刀架也跟著后退。 (3) 電流表 A 經(jīng)電流互感器 TA 接在主電動機 M1 的動力回路上，用來監(jiān)測電動機的負載情況。 (4) 車削加工近似于恒功率負載，主電動機 M1 通常選用普通籠型異步電動機（功率為30KW），完成主軸運動和刀具進給運動的驅(qū)動。 M1 電動機采用直接啟動的方式，可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，為加工方便，還具有點動功能。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，需停車時不易立即停止轉(zhuǎn)動，必須有停車制動動能， C650 車床的正反停車采用速度繼電器控制電源的反接制動，以提高生產(chǎn)效率。 (5) 車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高，延長刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量，車床附有一臺單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動機 M2。 (6) C650 臥式車床的床身較長，為了提高生產(chǎn)效率、減輕 工人的勞動強度，專門設(shè)置了一臺功率為 的電動機來拖動溜板箱快速移動。電動機可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。 (7) C650 在進行車削加工時，因被加工的工件材料、形狀、大小、性質(zhì)及工藝要求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調(diào)速范圍。車床大多采用機械方法調(diào)速，變換主軸箱外的手柄位置，可改變主軸的轉(zhuǎn)速。 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 3 C650 臥式車床改造主要內(nèi)容 ⑴ 主電動機 M1 采用全壓空載直接啟動。 ⑵ 要求主電動機 M1 能實現(xiàn) 正、反向連續(xù)運轉(zhuǎn)。停止時，由于工件轉(zhuǎn)動慣量大，采用反接制動。 ⑶ 為便于對刀操作，要求 M1 能實現(xiàn)單向點動控制，同時定子串入電阻獲得低速點動。 ⑷ 主軸啟動之后，再啟動冷卻泵電動機 . ⑸ 有必要的保護和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。 ⑹ 原車床的工藝加工方法不變。 ⑺ 不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。 2 電氣控制原理 C650 臥式車床屬于中型車床，為提高工作效率，該機床采用了反接制動。為了減少制動電流，制動時在定子回路串入了限流電阻 R 圖 21 是它的電氣原理圖 圖 21 C650 臥式車床電氣原理圖 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 4 主電路設(shè)計 斷路器 QF 將三相電源引入， FU1 為主電動機 M1 的短路保護用熔斷器， FR1 為 M1 電動機過載保護用熱繼電器。為防止在連續(xù)點動時的啟動電流造成電動機的過載，點動時也加入限流電阻 R。通過互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動機繞組的電流。熔斷器 FU2 為M M3 電動機的短路保護，接觸器 KM KM2 為 M M3 電動機啟動用接觸器。 FR2 為 M2電動機的過載保護，因為快速電動機 M3 短時工作，所以不設(shè)計過載保護。圖 22 為 C650臥式車床的主電路圖。 圖 22 C650 臥式車床主電路 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 5 交流控制電路設(shè)計 ⑴ 主電動機的點動調(diào)整控制 圖 23 為點動環(huán)節(jié)的控制電路原理圖。電路中 KM3 為M1 電動機的正轉(zhuǎn)接觸器， KM1 為 M1 電動機的長動接觸器， KA 為中間繼電器。 M1 電動機的點動由點動按鈕 SB6 控制。按下按鈕 SB6，接觸器 KM3 得電吸合，它的主觸電閉合，電動機的定子繞組經(jīng)限流電阻 R 與電源接通，電動機在較低速度下起動。 圖 23 C650 臥式車床點動控制電路 ⑵ 主電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路 圖 24 為主電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。主電動機正轉(zhuǎn)由正向起動按鈕 SB1 控制。按下 SB1 時，接觸器 KM 首先得電動作，它的主觸點閉合將限 圖 24 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)控制電路 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 6 流電阻短接，接觸器 KM 的輔助動合觸點閉合使中間繼電器 KA 得電，它的觸點（ 13— 7）閉合，使接觸器 KM3 得電吸合。 KM3 的主觸點將三相電源接通，電動機在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動。 KM3 的動合觸點（ 15— 13）和 KA 的動合觸點（ 5— 15）的閉合將 KM3 線圈自鎖。反轉(zhuǎn)起動時用反向啟動按鈕 SB2，按下 SB2，同樣是接觸器 KM 得電，然后接通接觸器 KM4 和中間繼電器 KA，于是電動機在滿壓下反轉(zhuǎn)起動。 KM3 的動斷輔助觸點（ 23— 25）， KM4 的動斷輔助觸點（ 7— 14）分別串在對方接觸器線圈的回路中，起到了電動機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。 ⑶ 主電動機的反接制動控制 C650 臥式車床采用了反接制動方式。當電動機的 轉(zhuǎn)速接近零時，用速度繼電器的觸點給出信號切斷電動機的電源。圖 25 是 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動的控制電路圖。 圖 25 C650 臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動控制電路 速度繼電器與被控電動機是同軸連接的，當電動機正轉(zhuǎn)時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸電 KS1（ 17— 23）閉合；電動機反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點 KS2（ 17— 7）閉合。當電動機正向旋轉(zhuǎn)時，接觸器 KM3 和 KM，繼電器 KA 都處于得電工作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點 KS1（ 17— 23）也是閉合的，這樣就為電動機正轉(zhuǎn)時的反接制動做好了準備。需要停車時，按下停止按鈕 SB4，接觸器 KM 失電，其主觸電斷開，電阻 R 串入主回路。與此同時 KM3 也失電，斷開了電動機的電源，同時 KA 失電， KA 的動斷觸點閉合。在松開 SB4后就使反轉(zhuǎn)接觸器 KM4 的線圈通過 135172325 電路得電，電動機的電源反接，電動四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床 PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 7 機處于反接制動狀態(tài)。當電動機的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器 KS的正轉(zhuǎn)動合觸點 KS1（ 1723）斷開，切斷了接觸器 KM4 的通電回路，電動機脫離電源停止。 電動機的反接時的制動與正轉(zhuǎn) 時的制動相似。當電動機反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點 KS2 是閉合的，這是按一下停止按鈕 SB4，在 SB4 松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈通過13517711 電路得電，正轉(zhuǎn)接觸器 KM3 吸合將電源反接使電動機制動后停止。 ⑷ 刀架的快速移動和冷卻泵的控制 刀架的快速移動是由轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動限位開關(guān) SQ 來實現(xiàn)的。當手柄壓動 SQ 后，接觸器 KM2 得電吸合， M3 電動機轉(zhuǎn)動帶動刀架快速移動。 M2 為冷卻泵電動機，它的起動與停止是通過按鈕 SB3 和 SB5 控制的。 輔助電路分析 ⑴ 照明電路和控制電源分析 TC 為多繞組變壓器，二次側(cè)有兩路，一路為 110V，為控制電路提供電源；而另一路為 36V（安全電壓），供照明電路照明， SA 為控制照明電路的開關(guān)， SA 閉合時照明燈 EL 點亮，斷開則熄滅。 ⑵ 電流表保護電路分析 監(jiān)視主回路負載的電流表是通過電流互感接入的。為防止電動機起動電流對電流表的沖擊，電路中采用一個時間繼電器 KT。當起動時， KT 線圈通電，而 KT 的延時斷開的動斷觸點尚未動作，電流互感器二次電流只流經(jīng)該觸點構(gòu)成閉合回路，電流表沒有電流流過。起動后， KT 延時斷開的動斷觸點打開，此時電流流經(jīng)電流表，反映出負載電流的大小。表21 為電氣元件符號及功能說明表。 表 21 電氣元件符號及功能說明 序號 名稱及用途 序號 名稱及用途 M1 主電動機 SB1 主電動機正向啟動按鈕 M2 冷卻泵電動機 SB2 主電動機反向啟動按鈕 M3 快速移動電動機 SB3 冷卻泵電動機啟動按鈕 KM 短接限流電阻接觸器 SB4 總停按鈕 KM1 冷卻泵電動機啟動接觸器 SB5 冷卻泵電動機停止按鈕 KM2 快移電動機啟動接觸器 SB6 主電動機正向點動按鈕 KM3 主電動機正轉(zhuǎn)接觸器 TC 控制變壓器 四川理工學院成人高等教育 C650臥式車床