【正文】 運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng))。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是形成被加工表面形狀所必需的運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)床的表面成形運(yùn)動(dòng)。(2)車床必須具備下列運(yùn)動(dòng)。尾架：裝夾錐柄工具加工、輔助加工工件的裝置。絲杠是專門用來(lái)車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。 因此，我選擇對(duì)經(jīng)典的C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)于PLC的改造，由于我們的水平有限，時(shí)間倉(cāng)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。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。國(guó)外舊機(jī)床改造費(fèi)用大約為同類型新機(jī)床價(jià)格的60倍，盡管費(fèi)用較高，但由于機(jī)床改造后使用效果好，所以仍然受到機(jī)床用戶的歡迎。此次設(shè)計(jì)從被控隊(duì)象的I/O點(diǎn)數(shù)和性價(jià)比高、綜合成本低這幾個(gè)主要原則出發(fā)，主要進(jìn)行了控制裝置選型，PLC的地址分配和用梯形圖編輯的PLC控制程序設(shè)計(jì)。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有時(shí)需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個(gè)要求一般是通過(guò)改變主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向或采用離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造摘 要 車床是機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。有的為了提高效率，刀架的快速運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。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。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。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(lái)越重要。 作者：張?jiān)? 2012年8月9日一、 項(xiàng)目介紹 概述C650車床用的是通過(guò)電器設(shè)備控制液壓系統(tǒng)，再有液壓系統(tǒng)操縱離合器、剎車器，以控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止運(yùn)動(dòng)。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。同學(xué)們要結(jié)合溜板箱的內(nèi)容區(qū)分光杠與絲杠的區(qū)別。如：鉆頭、頂尖等床身：車床的主要部分。(1)刀具的移動(dòng)。 這是車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，常用貝mm／r)表示。此外，機(jī)床上還有一些其他運(yùn)動(dòng)，如切入運(yùn)動(dòng)和分度運(yùn)動(dòng)。 PLC 簡(jiǎn)介 PLC Programmable Logic Controller（可編程控制器），是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它具有可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、維修方便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，其種類繁多，不同廠家的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，且有一定的區(qū)別。 但可編程序控制器（PLC）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(guò)程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動(dòng)控制等場(chǎng)合，占有舉足輕重的地位?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī) M3：?jiǎn)蜗螯c(diǎn)動(dòng)、短時(shí)工作方式。主軸能正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn) 車削加工一般只需要單向旋轉(zhuǎn)，但在車削螺紋時(shí)為避免亂扣，要求主軸反轉(zhuǎn) 來(lái)退刀，因此要求主軸能正反旋轉(zhuǎn)。車床主軸電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式有兩種，一種是機(jī)械制動(dòng)（例如機(jī)械摩擦的 離合器制動(dòng)），另一種是電氣制動(dòng)（例如能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)），C650 臥式車床 主軸電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式用反接制動(dòng)。C650車床主電路控制系統(tǒng)原理圖如圖12所示。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點(diǎn)數(shù)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 I/O 初步分配，繪制I/O 接線圖 程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表程序，控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。但這種控制方式存在著設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、功能少而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，缺乏通用性和靈活性。 另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而 PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循 環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作 方式稱為串行工作方式。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)鐘 脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時(shí)值，修改 方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。 方案的選擇與論證電氣系統(tǒng)改造為 PLC 控制的意義 傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定的范 圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主導(dǎo)地位，但是繼電器—接觸器控制有著明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動(dòng)作速度慢、功能少、程序不可變；因此對(duì)于程序固定，控制過(guò)程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。 它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個(gè)工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動(dòng)控制。方案的選擇C650普通車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。它的連線打打減少。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言。 Plc 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。 以上特點(diǎn)使用 plc 控制系統(tǒng)具有可靠性高， 程序設(shè)計(jì)方便靈活， 抗干擾能力強(qiáng)， 運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)今后 plc 控制系統(tǒng)還會(huì)得到更廣泛的使用。圖31 C650臥式車床工作流程示意圖 I/O信號(hào)分析根據(jù)前面的介紹可分析I/O信號(hào)。圖32 PLC輸入輸出線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖四、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序流程分析電動(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)控制梯形圖如圖41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(lái)避免電源的短路。 圖41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，再接通Y1線圈，這樣就防止了電源短路。點(diǎn)動(dòng)控制是在接觸器KM2和KM3不動(dòng)作（即輸出繼電器Y1和Y2的動(dòng)斷觸點(diǎn)◎Y1［3］、◎Y2［3］閉合）的情況下，按點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器X1得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)X1［1］、X1［3］閉合，使輔助繼電器M103［1］和M100［3］得電，而且M103自鎖。由于電動(dòng)機(jī)的慣性作用，速度繼電器正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS1仍閉合，X11仍得電，X11［13］仍閉合，另外由于Y0［6］失電，其動(dòng)斷觸點(diǎn)◎Y0［9］◎Y0［13］復(fù)位閉合。假設(shè)停車之前電動(dòng)機(jī)M1為正轉(zhuǎn)，速度繼電器正轉(zhuǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)KS1仍閉合，X11仍得電，X0［1］仍閉合。為防止這種事故，引入通用輔助繼電器M103。其生產(chǎn)方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用十分廣泛。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有CJX8(B系列)CJ1CJCJT1(CJ10)、CJX1(3TB、3TF系列)、CJSMC等系列產(chǎn)品。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過(guò)大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過(guò)小電流。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國(guó)標(biāo)是KA。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)通過(guò)它的電流小于規(guī)定值時(shí)，其熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，起電氣連接作用；當(dāng)通過(guò)它的電流超過(guò)規(guī)定值（電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)）一定時(shí)間后，其熔體自動(dòng)熔斷并切斷電路，從而起到保護(hù)作用。主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。一般原則是使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，并盡可能地接近，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)瞬間[(5～6)Ie]不受影響。（1）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱組合開(kāi)關(guān)，一般用于電氣設(shè)備中非頻繁的通斷電路、換接電源和負(fù)載、測(cè)量三相電壓以及直接控制小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。常用的產(chǎn)品有：HZHZ10和HZ15等系列。速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。浮動(dòng)的定子與轉(zhuǎn)子同心，而且能獨(dú)自偏擺，定子由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反作用力矩，定子返回原來(lái)位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為JY1型速度繼電器500V、2A。其結(jié)構(gòu)如下圖:由圖可見(jiàn)， PLC的硬件是由主機(jī)（基本單元）、I/O擴(kuò)展模塊以及各種外部設(shè)備組成，通過(guò)各自的端口聯(lián)成一個(gè)整體。用戶存儲(chǔ)器內(nèi)容由用戶根據(jù)控制需要可讀可寫，可任意修改、刪除。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過(guò)輸出電路送到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能。通用計(jì)算機(jī)則要求擁護(hù)根據(jù)使用條件自行開(kāi)發(fā)，其可靠性、抗干擾能力往往達(dá)不到系統(tǒng)要求。當(dāng)輸入信號(hào)為模擬量時(shí)，信號(hào)必須經(jīng)過(guò)專用的模擬量輸入模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)輸入電路進(jìn)行PLC。繼電器輸出最常用，適用交直流負(fù)載，其特點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，但動(dòng)作頻率和響應(yīng)速度慢。輸出電路僅是提供輸出通道。4. 電源單元