【正文】 （1） C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 資料檢索任務(wù)、畢業(yè)論文（設(shè)計）的主要任務(wù)、目標(biāo)及具體要求（有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要提出主要技術(shù)指標(biāo)要求）根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝控制要求（詳見《電氣控制與可編程序控制器技術(shù)》第三章相關(guān)內(nèi)容），設(shè)計一套電氣自動控制系統(tǒng)。本任務(wù)書須與學(xué)生的畢業(yè)論文（設(shè)計）一并裝訂存檔。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。本次設(shè)計的內(nèi)容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）對C650型車床的電器部分進(jìn)行改造。關(guān)鍵詞：可編程控制器，C650車床，梯形圖，電氣控制。 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。進(jìn)給運(yùn)動是溜板帶動刀架的縱向和橫向的直線運(yùn)動。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由主電動機(jī)，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。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。(4) 車削加工近似于恒功率負(fù)載，主電動機(jī)M1通常選用普通籠型異步電動機(jī)（功率為30KW），完成主軸運(yùn)動和刀具進(jìn)給運(yùn)動的驅(qū)動。(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(qiáng)度。 C650臥式車床改造主要內(nèi)容⑴ 主電動機(jī)M1采用全壓空載直接啟動。⑷ 主軸啟動之后，再啟動冷卻泵電動機(jī).⑸ 有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。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 主電路設(shè)計斷路器QF將三相電源引入，F(xiàn)U1為主電動機(jī)M1的短路保護(hù)用熔斷器，F(xiàn)R1為M1電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器。FR2為M2電動機(jī)的過載保護(hù)，因?yàn)榭焖匐妱訖C(jī)M3短時工作，所以不設(shè)計過載保護(hù)。M1電動機(jī)的點(diǎn)動由點(diǎn)動按鈕SB6控制。按下SB1時，接觸器KM首先得電動作，它的主觸點(diǎn)閉合將限圖24 C650臥式車床正反轉(zhuǎn)控制電路流電阻短接，接觸器KM的輔助動合觸點(diǎn)閉合使中間繼電器KA得電，它的觸點(diǎn)（13—7）閉合，使接觸器KM3得電吸合。KM3的動斷輔助觸點(diǎn)（23—25），KM4的動斷輔助觸點(diǎn)（7—14）分別串在對方接觸器線圈的回路中，起到了電動機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣互鎖作用。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(jī)是同軸連接的，當(dāng)電動機(jī)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(jī)反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)KS2（17—7）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(jī)的電源反接，電動機(jī)處于反接制動狀態(tài)。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(shí)現(xiàn)的。⑵ 電流表保護(hù)電路分析監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電流互感接入的。表21 為電氣元件符號及功能說明表。在國內(nèi)的市場上應(yīng)用較多的PLC多為日本、德國和美國的產(chǎn)品，如日本OMRON公司的C系列、日本松下公司的FP系列、日本三菱公司的FX系列、德國西門子公司的S7系列和美國ABB公司的07系列等。 PLC的特點(diǎn)PLC是綜合繼電器接觸器控制優(yōu)點(diǎn)及計算機(jī)靈活方便的優(yōu)點(diǎn)而制造和發(fā)展的、這使PLC具有許多其他控制器無法相比的特點(diǎn)：（1）可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)PLC生產(chǎn)廠商在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使他可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠地工作。（3）編程語言簡單，易學(xué)，便于掌握。系統(tǒng)的功能和規(guī)模可根據(jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價格更容易趨于合理。PLC的核心是微處理器，它實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，其控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的。PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相比的I/O端相連，而且PLC軟件設(shè)計和調(diào)試太多可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，模擬調(diào)試以后再將PLC控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場調(diào)試，這樣既省時間又方便，由于PLC本身的 可靠性高，又有完善的自診斷能力。因此S7200系列具有極高的性能/價格比。S7200系列PLC可提供5個不同的基本型號的8種CPU可供使用。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。表32 主軸電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表參數(shù)主軸電機(jī)冷卻泵電機(jī)快進(jìn)電機(jī)型 號Y255M6Y26312Y90L2額定電壓AC 380V 50HzAC 380V 50HzAC 380V 50Hz額定電流（A）額定功率（KW）30額定轉(zhuǎn)速98027302840功率因數(shù)絕緣等級BEE 其它元器件的選擇 交流接觸器的選擇交流接觸器是一種頻繁應(yīng)用于工業(yè)電氣控制，并用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動切換電器。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線路接通。 中間繼電器的選擇中間繼電器用于繼電保護(hù)與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。本次設(shè)計選擇的中間繼電器型號為JZ744。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號為:RL1100/、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號分別為：RL115/RL115/。三相異步電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時間較長，則會加快電動機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱訖C(jī)，因此，在電動機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置熱繼電器保護(hù)?！?。其動靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時，每層的動觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。（2）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)（簡稱按鈕）又稱控制按鈕，是一種接通或斷開小電流電路的手動開關(guān)電器，一般不直接去控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出啟動或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動器等電器線圈電流的接通或斷開，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖31所示?；\型繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子隨轉(zhuǎn)子向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向偏擺，定子柄推動相應(yīng)觸頭動作。機(jī)床上常用的速度繼電器有JY1型、JFZ0型兩種。主要由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）接口、電源及外圍編程設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。下圖為，PLC的輸入、輸出I/O電氣接線圖，如圖42。STEP7Micro/； SP1；Toolbox（包括Uss協(xié)議指令：變頻通信用，TP070：觸摸屏的組態(tài)軟件Tp Designer ）工具箱；以及Microwin Chinese（ SP1和Tp Designer的專用漢化`工具）等編程軟件。在第Y1［10］、Y3［21］線圈電路中，分別串YY1的動斷觸點(diǎn)，線圈Y0， Y1實(shí)現(xiàn)互鎖使電動機(jī)無法在正轉(zhuǎn)過程中直接切換為反轉(zhuǎn)或直接在反轉(zhuǎn)過程中直接切換為正轉(zhuǎn)；在第10梯級和第19梯級中都串如了中間繼電器KA（Y006）并用中間繼電器KA對啟動按鈕X2和X7進(jìn)行自鎖。圖52 主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形圖M1正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器KM3和KM4的主觸點(diǎn)控制的，在主電機(jī)M1通電正轉(zhuǎn)時在第21梯級上面串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)Y1打開，所以此時無法直接切換完成電機(jī)的反轉(zhuǎn)，此時若想切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向必須先按下SB4（X3）總停車按鈕，在按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2（X7）完成電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換。圖56 電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制梯形圖 電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動的設(shè)計由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速過高，在切斷電源之后如果使其正常停止花費(fèi)的時間太長，使機(jī)床無法也充分使用，為了使主電機(jī)能夠快速停下來創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，在本次畢業(yè)設(shè)計中添加了速度繼電器。例如：要使主電動機(jī)M1快速停車，在電機(jī)正傳運(yùn)行時按下SB4（X3）所用元器件全部恢復(fù)到最初狀態(tài)。圖58 快速移動電機(jī)的控制梯形圖 冷卻泵電動機(jī)的控制設(shè)計冷卻泵電動機(jī)Y4為一長動電機(jī)所以在梯形圖中添加有自鎖，并為其設(shè)有熱繼電器FR2（X14）做過載保護(hù)，設(shè)置的啟動按鈕為SB3（X11），停車按鈕為SB5（X12）如圖59所示。圖511 C650臥式車床梯形圖 C650臥式車床程序表0 LD X000 1 OR Y000 2 ANI X001 3 OUT Y000 4 LD X002 5 OR Y006 6 ANI X003 7 OUT Y002 8 LD Y002 9 OUT Y006 10 LD X002 11 OR Y001 12 AND Y006 13 OR X005 14 LDI Y006 15 AND X010 16 ORB17 ANI Y003 18 ANI