【正文】 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。改造后的機(jī)床在實(shí)現(xiàn)機(jī)床原有功能的基礎(chǔ)上還增加了自動(dòng)加工、自動(dòng)換刀等多種功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 課題名稱 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造摘 要更新改造舊機(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臥式車床的控制系統(tǒng)的PLC控制改造的研究設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：數(shù)控改造；繼電器；PLC；梯形圖Research and Design for C650 horizontal type lathe Reconstruction on PLC ControlABSTRACTRetrofitting obsolete old machine tools is an industry developed in the recent years, this design makes a reconstruction towards Research and Design for C650 horizontal type lathe Reconstruction on PLC ControlMy purpose is to use the state of PLC memorizer unit to replace the relay mechanical touch in series or parallel connection in electric control system, Systems controlled by PLC have few line connected and small cubage, little power cost and high control speed as well as precision, and that PLC have count function, which the electric control system don’t have monly. This design on the principle of the number of I/O spot in object controlled and high performance to price ratio and low prehensive cost. PLC’s address distribution and PLC control edited by ladder diagram is mainly designed. On the basis of carrying out machine tools’ intrinsic functions, other functions such as automatic machining and automatic tool change is added after reconstruction.Keywords: digital control reconstruction。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。改造舊機(jī)床是一項(xiàng)高新技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)大，承擔(dān)者必須具備比較全面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不僅要熟悉各種類型的機(jī)床和不同類型的數(shù)控及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還要熟悉用戶的使用要求和機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，我國機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。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。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大限工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。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。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。(5) 可更好地因地制宜，合理刪選功能購買現(xiàn)成的通用數(shù)控機(jī)床，往往對(duì)一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一專用的特殊功能。如可隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副，而且交貨期短:采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，不僅可使傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行，還使得刮研極為容易。是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC 只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。PLC的 CPU 內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1，程序從起始步起，依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理， 16 位為一個(gè)模擬量。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS 要低很多。PLC 在實(shí)際中用的很多。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的 PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性也較好。而 PLC 時(shí)通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。而 PLC 大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，壽命長、可靠性高。但可編程序控制器（PC）以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體積少及高可靠性等特點(diǎn)在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)工藝控制、過程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動(dòng)控制等場(chǎng)合，PC 占有舉足輕重的地位。PC 出現(xiàn)后就受到普遍的重視,其應(yīng)用發(fā)展也十分的迅速 ,原因在于現(xiàn)有的各種控制方式相比,它有一系列受用戶歡迎的特點(diǎn),主要是:,抗干擾能力強(qiáng) 在惡劣的 工業(yè)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性提出很高的要求。、易于掌握 這是 PC 優(yōu)于微機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。4．功能強(qiáng)，通用性好 現(xiàn)代 PC 具備很強(qiáng)的信息處理功能和輸出控制能力，它既可以對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制又可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。其結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。C650 車床車床由三臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即主電動(dòng)機(jī) M冷卻電動(dòng)機(jī) M2 和刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī) M3：?jiǎn)蜗螯c(diǎn)動(dòng)、短時(shí)工作方式。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。③串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器 KM3 的主觸點(diǎn)控制限流電阻 R 的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過載而串入了限流電阻 R，以保證電路設(shè)備正常工作。為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。反向制動(dòng) （接 SB3）與停車制動(dòng)（ KS2+）過程與正向類似。快速電動(dòng)機(jī) SQ+（刀架手柄壓動(dòng)） →KM5 +→M3 起動(dòng)。KM1～KM4 等接觸器采用按鈕與自保控制方式，因此使 M1 與 M2 具有欠電壓與零電壓保護(hù)。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路, 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器, 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放用戶程序執(zhí)行過程中使用 NO/OFF 狀態(tài)量或數(shù)值量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。、輸出單元（I/O 單元） I/O 口單元稱為 I/O 接口電路，PLC 程序執(zhí)行過程中需要用的各種開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等各種外部設(shè)備或設(shè)定量，都通過輸入電路進(jìn)入 PLC。不同的是，PC 產(chǎn)品的 I/O 單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和制造的。在 PLC 內(nèi)部電源容量允許前提下，有源輸入器件可采用 PLC 輸出電源，否則必須外設(shè)電源。 圖 24V 輸入接口電路(2).輸出接口電路為適應(yīng)不同負(fù)載需求，各類 PLC 的輸出有三種方式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。外部負(fù)載直接與 PLC 輸出端子相聯(lián)，輸出電路的負(fù)載電源由用戶根據(jù)負(fù)載要求自行分配。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意各類 PLC 輸出端子的輸出電流不能超出其額定值，同時(shí)還要注意輸出電流與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，例如 FX2 型PLC 繼電器輸出的負(fù)載能力在電源電壓 250V 以下時(shí)，電阻性負(fù)載為 2A/點(diǎn)；感性負(fù)載為 80VA/點(diǎn)，燈負(fù)載為 100W/點(diǎn)。PLC 內(nèi)部有一個(gè)高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對(duì) CPU、I/O 單元供電，還可以為外部傳感器提供 DC24V 電源。表32 一般技術(shù)指標(biāo)環(huán)境溫度 0～55℃環(huán)境濕度 35%～85%RH（不結(jié)露）抗震 JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 10～55Hz （最大 2g）3 軸方向各 2h抗沖擊 JIS C0912 標(biāo)準(zhǔn) 10g 3 軸方向各 3 個(gè)抗噪音干擾 用噪音仿真器產(chǎn)生電壓為 1000Vpp,噪音脈沖寬度為1μs,頻率為 30～100Hz 噪音，在此噪音干擾下 PLC 正常工作耐壓 1500AC 1min絕緣電壓 5M 以上，500V DC接地 第 3 種接地，不能接地時(shí)，亦可浮空使用環(huán)境 禁止腐蝕性氣體，嚴(yán)禁塵埃性能技術(shù)指標(biāo)標(biāo)志某種 PLC 在硬件和軟件反面所具備功能。表 33 輸入技術(shù)指標(biāo)輸入電壓 24V DC 隔離 光電耦合輸出電流 7mA 響應(yīng)時(shí)間 10ms表 34 輸出技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目 繼電器輸出 SSR 輸出 晶體管輸出外部電源 250V AC，30V DC 85～242V AC 5～30V DC電阻負(fù)載 2A/點(diǎn) ，點(diǎn)，感性負(fù)載 80VA 15VA/100V AC 30VA/240V AC12W/24V DC最大負(fù)載燈負(fù)載 100W 30W 開路漏電流 ____ 1mA/100V AC 最小負(fù)載 ____ ____響 OFFNO 約 10ms 1ms 以下 以下應(yīng)時(shí)間NOOFF 約 10ms 最大 10 ms 以下隔離方式 繼電器隔離 光電晶閘管隔離 晶體管隔離表 35 電源技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目 FX16M FX24M FX32M FX32EFX48MFX48EFX64M FX80M電源電壓 （100～240V）+10%15%AC 50/60Hz(120/240V 電源系統(tǒng))瞬間斷電允許時(shí)間 對(duì)于 10ms 以下的瞬間斷電控制動(dòng)作不受影響電源熔絲 250V 2A，　5mm*20mm 250V 5A,5mm*20mm電力消耗/VA30 35 40 50 60 70傳感器無擴(kuò)展模塊電源有擴(kuò)展模塊24V DC 250mA 以下24V DC 100mA 以下（擴(kuò)展 16點(diǎn)時(shí)）24V DC 400 mA 以下 24V DV 150 mA（擴(kuò)展 32 點(diǎn)時(shí)） I/0 分配表根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的 I/O 口與所選的 PLC 的型號(hào)可列出其 I/O 分配如表 36 所示:表 36 PLC I/O 分配表輸入設(shè)備 輸出設(shè)備代號(hào) 功能PLC 輸入繼電器 代號(hào) 功能PLC 輸出繼電器SB0 M1 的停止按鈕 X0 KM1 M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 Y0SB1 M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 X1 KM2 M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 Y1SB2 M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 X2 KM3 M1 的制動(dòng)接觸器 Y2SB3 M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 X3 KM4 M2 接觸器 Y3SB4 M2 的停止按鈕 X4 KM5 M3 接觸器 Y4SB5 M2 的啟動(dòng)按鈕 X5 KA 電流表接入中間繼電器Y5SQ M3 的限位開關(guān) X6FR1 M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電X7FR2 M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電X10KS1 速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)X11KS2 速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)X12 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計(jì)圖 33 外部接線圖第 4 章 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的軟件設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī) M1 正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī) M1 由接觸器 KM1～KM3 控制，PLC 中控制 KM1～KM3 的輸出繼電器分別為 Y0～Y2。在第 第 7 梯級(jí)分別設(shè)計(jì)輔助繼電器 M10M102 線圈電路，除用動(dòng)斷觸點(diǎn)◎M10◎M102 進(jìn)行互鎖外，還分別受輸入繼電器 XX3 的動(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)斷觸點(diǎn)控制。這樣得到電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖如上圖 所示。在繼電器接觸器控制中，通常采用 KM1 和 KM2互鎖的方法來避免電源的短路。圖 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制梯形假定 M1 在正轉(zhuǎn)，即 Y0 為接通，現(xiàn)在要反轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕 SB3，輸入繼電器 X3 得電，X3 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使反向輔助繼電器 M102 得電并自鎖。這樣，Y0 線圈失電