【正文】 控制系統(tǒng)首先要對控制要求進(jìn)行分析，選擇 最佳的系統(tǒng)方案，然后對系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇，比如：交流接觸器；中間繼電器；保護(hù)電器等。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。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。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 3 (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)測電動(dòng)機(jī)的負(fù)載 情況。 (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(tái)單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2，功率為 。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。用 PLC 控制改造其繼電器控制電路 , 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小，降低了設(shè)備故障率 , 提車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 4 高了設(shè)備使用效率 , 運(yùn)行效果良好。 PLC 是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的，一般而言， 無須任何保護(hù)措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。 C650 型臥式車床發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計(jì)民生的一些重要行業(yè) (IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些 行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高，車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 5 加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。 2. 高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。 CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計(jì)， 可以對整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。 4. 功能復(fù)合化 功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。從車削加工工藝出發(fā) ,對各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制要求如下： (1)主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M1,允許在空載下直接起動(dòng)。 (2)冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2,用于在車削加工時(shí) ,供出冷卻液 ,對工件與刀具進(jìn)行冷卻。 R 為限流電阻，當(dāng)主軸點(diǎn)動(dòng)時(shí)，限制啟動(dòng)電流，在停車反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，又起限制過大的反向制動(dòng)電流的作用。 KM KM2 為控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器， KM3 用于短接電阻 R 的接觸器，由它們的主觸頭相互組合控制主軸電機(jī)M1。 主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制分析 如圖 21， SB2 為控制主電動(dòng)機(jī)的按鈕開關(guān)，當(dāng)按下 SB2 且不松手時(shí)，接觸器 KM1線圈通電， KM1 主觸點(diǎn)閉合接通電路，這時(shí)接觸器 KM3 線圈沒有接通，電網(wǎng)電壓經(jīng)限流電阻接入主電動(dòng)機(jī) M1，從而減少了起動(dòng)電流。所以，在非頻繁點(diǎn)動(dòng)的一般工 作時(shí)，仍然采用了全壓直接啟動(dòng)。 與此同時(shí)， KM1 的常開輔助觸點(diǎn)（ 1315）閉合，與之前閉合的兩個(gè) KA 常開觸點(diǎn)（ 71 913）形成自鎖通路，當(dāng) SB3 松開后，從而 KM1 保持通電。 主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)分析 如圖 21， C650 臥式車床采用反接制動(dòng)方式進(jìn)行停車制動(dòng)，使用速度繼電器 KS（ 3 區(qū)）進(jìn)行檢測與控制。 反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)過程與正轉(zhuǎn)停車制動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)過程相似，則不在作詳細(xì)分析。 SB SB6 按鈕開關(guān)分別為冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的停止、啟動(dòng)開關(guān)，控制接觸器 KM4線圈電路的通斷，達(dá)到控制冷卻泵 M2 的通斷運(yùn)行。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 11 第三章 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC 的選型 PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對整個(gè)控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負(fù)載和交流負(fù)載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源時(shí)要選用橋式全波整流電源。不應(yīng)單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC ，內(nèi)存容量也 能滿足。它的價(jià)格低，體積小，非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng) . 該機(jī)床的輸入信號(hào) 是開關(guān)量信號(hào)，輸出是負(fù)載三相交流電動(dòng)機(jī)接觸器等?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的 S7 200 系列的 CPU224 型 PLC ， 24V 直流 14 點(diǎn)輸入。要停車時(shí)，按下 SB1， 、 釋放，松開 SB1， 動(dòng)作， KM2 吸合，主電動(dòng)機(jī) M1串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近于零時(shí)，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸頭 KS1 斷開， KM2 釋放電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn)。 冷卻泵工作過程為按下開關(guān) SB6， 動(dòng)作 KM4 線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2 工作，停止時(shí)按下 SB5 即可。如果一切正常，便可合上總電源 開關(guān) SB1，并用萬用表測量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。 系統(tǒng)綜合調(diào)試 將編寫好的 PLC 程序進(jìn)行編譯，下載至 PLC，由于控制系統(tǒng)運(yùn)行電壓是在 220V，為了保證安全只好先在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分步模擬，觀察各步的動(dòng)作都正確無誤后，按照 PLC控制系統(tǒng)接線圖在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上整體模擬，輸出部分（接觸器，電動(dòng)機(jī)，快速移動(dòng)刀架）用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的指示 燈代替 , 觀察輸出端點(diǎn)指示燈在一個(gè)工作循環(huán)里的狀態(tài)變化，并與工藝過程對照。下圖為仿真 結(jié)果 ： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 20 圖 51為主 電動(dòng)機(jī) 正轉(zhuǎn) 圖 52為 主電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 21 第六章 結(jié)論 本設(shè)計(jì)具有性能可靠，外圍電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)思路清晰，程序簡單明了。 PLC 又設(shè)有串行接口，方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來了很大方便。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 22 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) .西安：西安科技大學(xué) 出版社 , ［ 2］ 林春方 .可編程控制器及其應(yīng)用 .上海： 上海交通大學(xué)出版社 , ［ 3］ 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 (第 2 版 ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , ［ 4］ 曹輝 .可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用 .北京： 電子工 業(yè)出版社 ,2021 ［ 5］ 機(jī)床電路圖大全編寫組 .機(jī)床電路圖大全（上冊） .北京：機(jī)械工業(yè) 出版社 , ［ 6］ 齊占慶 .機(jī)床電氣自動(dòng)控制 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 7］ 黎亞元 .機(jī)床電氣自動(dòng)控制 .重慶： 重慶大學(xué)出版社， ［ 8］ 王士蘭 .PLC 技術(shù)及運(yùn)用 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 9］ 方宗達(dá) .電氣控制與 PLC 運(yùn)用 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 10］夏國偉 .機(jī)床電氣與維修 .西安： 陜西科學(xué)技術(shù)出版社， ［ 11］ 鄧星鐘 .機(jī)電傳動(dòng)控制 .武漢：華中科 技大學(xué)出版社， ［ 12］路林吉 .江龍康等 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .北京： 清華大學(xué)出版社 ,2021