【正文】 C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造畢業(yè)論文目 錄前 言 1第一章 C650臥式車床的改造介紹 2 C650型臥式車床簡(jiǎn)介 2 C650臥式車床改造主要內(nèi)容 3 C650臥式車床改造要求 4第2章 總體方案設(shè)計(jì) 5 方案的提出與比較 5 方案的選擇與論證 6 PLC介紹 6 C650改造方案的選擇 8 PLC控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較 8第三章 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)工作流程分析 10 PLC I/O 分配表 10 PLC的選擇 11 PLC的I/O電氣接線圖 13第四章 C650臥式車床控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 15 15 主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制分析 15 主電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制分析 15 主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析 16 快速電動(dòng)機(jī)與冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制分析 16 輔助電路分析 17 照明電路和控制電源分析 17 電流表保護(hù)電路 17 電動(dòng)機(jī)選擇 17 系統(tǒng)元器件的選擇 18 交流接觸器的選擇 18 中間繼電器的選擇 18 保護(hù)電器的選擇 18 控制開關(guān)電器的選擇 19 速度繼電器選擇 20第五章 C650車床PLC控制的軟件設(shè)計(jì) 21 程序設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)總程序 24第六章 系統(tǒng)調(diào)試 29總 結(jié) 30參考文獻(xiàn) 31附錄1系統(tǒng)主要元件清單 32附錄2 C650臥式車床PLC控制原理圖 34 前 言更新改造舊機(jī)床是最近幾年發(fā)展起來的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，該設(shè)計(jì)是對(duì)C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造的研究設(shè)計(jì)。采用連線少、體積小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系統(tǒng)，來代替電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制邏輯，配以合適的數(shù)控系統(tǒng)，可使機(jī)床控制功能更加豐富，自動(dòng)化水平大大提高。今天繼電器已應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。他們比以往的產(chǎn)品具有更高的可靠性。但是，這也隨之帶來一些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)具有使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。目前采用繼電器控制的舊式普通機(jī)床設(shè)備仍在企業(yè)中廣泛使用，特別是工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)這些設(shè)備的使用效率還較高，在企業(yè)中仍然起著較大的作用。由于這些設(shè)備使用多年后故障率高、維修量大、可靠性差；其精度、效率、自動(dòng)化程度都已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)需要等原因，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)以PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)，改造后的系統(tǒng)將提高工作性能，并且達(dá)到車床的控制要求，實(shí)現(xiàn)車床啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、刀架快速移動(dòng)、冷卻泵等一系列功能，系統(tǒng)改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)將大大的簡(jiǎn)化，并且維修方便、易于檢查，節(jié)省大量的空間，且機(jī)床的各項(xiàng)性能將有很大的改善，工作效率將有明顯的提高及整個(gè)控制系統(tǒng)將整體可在觸摸屏上操作，使控制直觀、簡(jiǎn)單化。為企業(yè)提高提高整體效率和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。由于我的水平有限，時(shí)間倉促，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。第一章 C650臥式車床的改造介紹 C650型臥式車床簡(jiǎn)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(zhǎng)度為30000mm，它主要由床身、主軸變速箱、尾座、進(jìn)給箱、絲桿、光桿、刀架和溜板箱等組成，如圖11。圖11 C650臥式車床結(jié)構(gòu)圖C650車床由主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動(dòng)均由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。車床有三種運(yùn)動(dòng)形式：車削加工的主運(yùn)動(dòng)是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它承受車削加工時(shí)的主要切削功率；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀架的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為溜板箱的快速移動(dòng)，尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床車削加工時(shí)，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(jī)械變速方法。車床縱、橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸變速箱的輸出軸，經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，其運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩種。其工作過程過程如下：（1） 正常車削加工時(shí)一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時(shí)，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(dòng)速度之間保持嚴(yán)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(dòng)來連接，由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。（2） C650臥式車床通過主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)主軸的正、反轉(zhuǎn)，當(dāng)主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)機(jī)M1的動(dòng)力回路上，用來監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況。（4） 車削加工近似于恒功率負(fù)載，主電動(dòng)機(jī)M1通常選用普通籠型異步電動(dòng)機(jī)（功率為30KW），完成主軸運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。M1電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，為加工方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有停車制動(dòng)動(dòng)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(dòng)，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(zhǎng)刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量，車床附有一臺(tái)單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2。（6） C650臥式車床的床身較長(zhǎng)，為了提高生產(chǎn)效率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制起停。（7） C650在進(jìn)行車削加工時(shí)，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(jī)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。 C650臥式車床改造主要內(nèi)容(1) 主電動(dòng)機(jī)M1采用全壓空載直接啟動(dòng)。(2) 要求主電動(dòng)機(jī)M1能實(shí)現(xiàn)正、反向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止時(shí)，由于工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，采用反接制動(dòng)。（3) 為便于對(duì)刀操作，要求M1能實(shí)現(xiàn)單向點(diǎn)動(dòng)控制，同時(shí)定子串入電阻獲得低(4) 主軸啟動(dòng)之后，再啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)。（5）有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。（6）原車床的工藝速點(diǎn)動(dòng)。加工方法不變。（7）不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。 C650臥式車床改造要求（1） 原車床的工藝加工方法不變。（2） 改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。（3） 改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC與 觸摸屏屏編程實(shí)現(xiàn)。（4） 有完善的限位保護(hù)、電機(jī)過流保護(hù)等保護(hù)功能。（5） 原有控制功能不變的情況下，把主軸電機(jī)起動(dòng)改為Y/△起動(dòng)、取消降壓電阻。具體要求如下：① 主軸具有正、反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能。② 主軸具有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)主軸電機(jī)為Y形接法。③ 主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)采用Y/△起動(dòng)。④ 主軸制動(dòng)時(shí)采用Y接法。⑤ 冷卻泵電機(jī)起?？刂乒δ?。⑥ 快進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)功能，并改用按鈕控制點(diǎn)動(dòng)。⑦ 照明電路改為PLC控制，有啟?？刂乒δ堋Ｒ虼?，可得改造后的系統(tǒng)主電路圖，見圖12。圖12 系統(tǒng)主電路圖第2章 總體方案設(shè)計(jì) 方案的提出與比較從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。對(duì)于一個(gè)企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中贏得生存，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新日新月異的發(fā)展，要求在最短時(shí)間生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低價(jià)的新產(chǎn)品。采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機(jī)床，已顯得越來越重要。因此，逐步提高數(shù)控機(jī)床的占有比，己經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。提高機(jī)床數(shù)控化率有兩個(gè)途徑:一是購買新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。這對(duì)于我國(guó)一個(gè)機(jī)床擁有量極大(其中大部分機(jī)床役齡較長(zhǎng))，而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國(guó)家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑。采用數(shù)控技術(shù)改造舊機(jī)床主要有下述適應(yīng)性和特點(diǎn):(1) 減少投資、交貨期短同購置新相比，一般可以節(jié)省60%80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動(dòng)交換裝置、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝等過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往使改造成本提高23倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50%左右。(2) 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限由于機(jī)床本身的特點(diǎn)，它與汽車等類機(jī)電產(chǎn)品不同，機(jī)床所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄鐵構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件。而鑄鐵件年代愈久，自然時(shí)效愈充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得精度比新鑄件更穩(wěn)定。從另一方面來說，這些鑄鐵件的重復(fù)使用，即節(jié)約了社會(huì)資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時(shí)對(duì)環(huán)保的影響。但舊機(jī)床的改造，由于受到原機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改進(jìn)。(3) 熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修購新設(shè)備時(shí)，事先不能全面了解機(jī)床結(jié)構(gòu)性能，以致很難預(yù)計(jì)是否能完全適合其加工要求。改造則不然，由于舊設(shè)備已多年使用，機(jī)床操作者和維修人員已對(duì)其機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)了解透徹，對(duì)機(jī)床的加工能力能較準(zhǔn)確地估算。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)，可根據(jù)企業(yè)自身的技術(shù)力量和有關(guān)條件，采用自己改造或委托專業(yè)改造公司，并派原設(shè)備維修技術(shù)人員參加相結(jié)合的方法進(jìn)行。這樣，既可在數(shù)控改造過程中，培養(yǎng)提高相關(guān)人員的數(shù)控技術(shù)水平和有關(guān)專業(yè)知識(shí)，又便于合理選擇更換原機(jī)床設(shè)備中的部份元器件，更主要的通過改造，大大提高了企業(yè)自身對(duì)數(shù)控機(jī)床維修的技術(shù)力量，并且也大大縮短了對(duì)數(shù)控機(jī)床在操作使用和維修方面的培訓(xùn)時(shí)間，機(jī)床一旦改造調(diào)試完畢