【正文】 C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的改造畢業(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 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 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 14 15 15 主電動機點動控制分析 15 主電動機的正反轉(zhuǎn)控制分析 15 主電動機反接制動分析 16 快速電動機與冷卻泵電動機控制分析 16 輔助電路分析 17 照明電路和控制電源分析 17 電流表保護電路 17 電動機選擇 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 21 程序設(shè)計 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 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 言更新改造舊機床是最近幾年發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，該設(shè)計是對C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造的研究設(shè)計。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)，可使機床控制功能更加豐富，自動化水平大大提高。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)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產(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，對一個具有使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時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，如果有簡單的改動，也需要花費大量時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床設(shè)備仍在企業(yè)中廣泛使用，特別是工業(yè)欠發(fā)達地區(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，并且達到車床的控制要求，實現(xiàn)車床啟動、正反轉(zhuǎn)、反接制動、刀架快速移動、冷卻泵等一系列功能，系統(tǒng)改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)將大大的簡化，并且維修方便、易于檢查，節(jié)省大量的空間，且機床的各項性能將有很大的改善，工作效率將有明顯的提高及整個控制系統(tǒng)將整體可在觸摸屏上操作，使控制直觀、簡單化。為企業(yè)提高提高整體效率和增強競爭實力。由于我的水平有限，時間倉促，設(shè)計中難免有錯誤和不足之處，懇請老師批評指正。作者： 2014年11月21日第一章 C650臥式車床的改造介紹 C650型臥式車床簡介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、主軸變速箱、尾座、進給箱、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(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(dāng)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(fù)載情況。（4） 車削加工近似于恒功率負(fù)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。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。 C650臥式車床改造主要內(nèi)容(1) 主電動機M1采用全壓空載直接啟動。(2) 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。（3) 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(4) 主軸啟動之后，再啟動冷卻泵電動機。（5）有必要的保護和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。（6）原車床的工藝速點動。加工方法不變。（7）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。 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。（3） 改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC與 觸摸屏屏編程實現(xiàn)。（4） 有完善的限位保護、電機過流保護等保護功能。（5） 原有控制功能不變的情況下，把主軸電機起動改為Y/△起動、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)點動功能。② 主軸具有點動功能，點動時主軸電機為Y形接法。③ 主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動時采用Y/△起動。④ 主軸制動時采用Y接法。⑤ 冷卻泵電機起?？刂乒δ?。⑥ 快進電機點動功能，并改用按鈕控制點動。⑦ 照明電路改為PLC控制，有啟停控制功能。因此，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 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)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個國家機械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。對于一個企業(yè)要想在競爭激烈的市場中贏得生存，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新日新月異的發(fā)展，要求在最短時間生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低價的新產(chǎn)品。采用先進的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機床，已顯得越來越重要。因此，逐步提高數(shù)控機床的占有比，己經(jīng)成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。提高機床數(shù)控化率有兩個途徑:一是購買新的數(shù)控機床；二是對舊機床進行數(shù)控改造。這對于我國一個機床擁有量極大(其中大部分機床役齡較長)，而當(dāng)前經(jīng)濟財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機床改造來提高設(shè)備的先進性和數(shù)控化率，是一個極其有效和實用的途徑。采用數(shù)控技術(shù)改造舊機床主要有下述適應(yīng)性和特點:(1) 減少投資、交貨期短同購置新相比，一般可以節(jié)省60%80%的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝等過于費工、費錢，往往使改造成本提高23倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。(2) 機械性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限由于機床本身的特點，它與汽車等類機電產(chǎn)品不同，機床所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄鐵構(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)約了社會資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時對環(huán)保的影響。但舊機床的改造，由于受到原機床機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改進。(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，事先不能全面了解機床結(jié)構(gòu)性能，以致很難預(yù)計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，機床操作者和維修人員已對其機械性能和結(jié)構(gòu)了解透徹，對機床的加工能力能較準(zhǔn)確地估算。機床數(shù)控改造時，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，又便于合理選擇更換原機床設(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)自身對數(shù)控機床維修的技術(shù)力量，并且也大大縮短了對數(shù)控機床在操作使用和維修方面的培訓(xùn)時