【正文】 圖 43 C650 車床梯形圖 五、控制系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì) 主電路的設(shè)計(jì)及元件選型 電動(dòng)機(jī)的選擇如表 51 所示 參數(shù) 主軸電機(jī) 快進(jìn)電機(jī) 冷卻泵電機(jī) 型 號(hào) Y255M6 Y90L2 Y26312 額定電壓 AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz 額定電流 額定功率 30KW 額定轉(zhuǎn)速 980 2840 2730 功率因數(shù) 連接方式 Y/△ Y Y 絕緣等級(jí) B E E 表 51 電動(dòng)機(jī)、快進(jìn)電機(jī)、冷卻泵電機(jī)參數(shù)表 系統(tǒng)元器件的選擇 壓交流 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(dòng) 切換電器 。 中間繼電器 用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 本次設(shè)計(jì)選擇的 中間繼電器型號(hào) 為 JZ744。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)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(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至?xí)龤щ妱?dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置熱繼電器保護(hù)。其動(dòng)靜觸 頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。速度繼電器的結(jié)構(gòu)如圖所示。 機(jī)床上常用的速度繼電器有 JY1 型、 JFZ0 型兩種。每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。所以 PLC 與通用計(jì)算機(jī) I/O 電路有著類似的作用，即電平變換、速度匹配、驅(qū)動(dòng)功率放大、信號(hào)隔離等。圖 53 是一個(gè)直流 24V 輸入連路的內(nèi)部原理線路，由裝在 PLC 面板上的來顯示某一輸入點(diǎn)是否有信號(hào)輸入。每 48 點(diǎn)共一個(gè) COM 端子，各組相互隔離。實(shí)驗(yàn)箱中有正反轉(zhuǎn)模塊、交通燈模塊、電梯模塊、混料罐模塊和物料傳輸模塊。 5. 程序的下載 對(duì) PLC 操作前，首先使用編程通信轉(zhuǎn)換接口電纜 SC09 將編程電腦的串口和平 PLC 的 RS422 編程接口連接好，在下載程序參數(shù)前把 PLC的 RUM/STOP 開關(guān)扳到 STOP 位置。 C650 車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋。 致謝 本設(shè)計(jì)是在游中國(guó)老師的指導(dǎo)下完成的。 參考文獻(xiàn) [1] 方承遠(yuǎn) .工廠電氣控制技術(shù) .[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 史國(guó)生 .控制與可編程控制器技術(shù) .[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [3] 廖常初 .可程控制器的編程方法與工程應(yīng)用 .[M]重慶：重慶大學(xué)出版社， 2021 [4] 江志鋒 .編程控制器原理與應(yīng)用 .[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [5] 丁煒 .編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用 .[M]杭州：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [6] 鄭鳳翼 .鄭丹丹 .趙春江 . 圖解 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖和語句表 .[M]北京：人民郵電出版社， 2021 [7] 張運(yùn)剛 .宋小春 .郭武強(qiáng) .從入門到精通 三菱 FX2N PLC 技術(shù)與應(yīng)用 .[M] 北京：人民郵電出版社， 2021 附錄 1： 系統(tǒng)主要元器件清單 代號(hào) 名稱 型號(hào)規(guī)格 用途 數(shù)量 PLC FX2N32MR001 系統(tǒng)控制 1 M1 三相異步電動(dòng)機(jī) Y255M6 30KW 380V 980r/min 主軸電動(dòng)機(jī) 1 M2 三相異步電動(dòng)機(jī) Y26312 380V 2730r/min 冷卻泵電動(dòng)機(jī) 1 M3 三相異步電動(dòng)機(jī) Y90L2 380V 2840r/min 快進(jìn)電動(dòng)機(jī) 1 KM1 交流接觸器 CJ2063 線圈電壓 220V 控制主軸電機(jī)正轉(zhuǎn) 1 KM2 交流接觸器 CJ2063 線圈電壓 220V 控制主軸電機(jī)反轉(zhuǎn) 1 KM3 交流接觸器 CJ2063 線圈電壓 220V 控制主軸電機(jī)△形運(yùn)行 1 KM4 交流接觸器 CJ2063 線圈電壓 220V 控制主軸電機(jī) Y形運(yùn)行 1 KM5 交流接觸器 CJ1010 線圈電壓 220V 控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 1 KM6 交流接觸器 CJ1010 線圈電壓 220V 控制快進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 1 KA 中間繼電器 JZ744 線圈電壓 220V 用于控制接入電流表控制 1 FR1 熱繼電器 JR3663 整定電流 60A 用于主軸電動(dòng)機(jī)的過載及斷相保 護(hù) 1 FR2 熱繼電器 用于冷卻泵電動(dòng)機(jī)的過載及斷相 保護(hù) 1 FU1 熔斷器 RL100/100. 用于主軸電動(dòng)機(jī)短路 3 FU2 熔斷器 RL15/2 用于冷卻泵電動(dòng)機(jī)短路保護(hù) 3 FU3 熔斷器 RL15/6 用于快進(jìn)電動(dòng)機(jī)短路保護(hù) 3 FU4 熔斷器 RL15/2 PLC短路保護(hù) 1 SB19 按鈕盒 LA43H 用于控制電路的按鈕控制 4 KS 速度繼電器 JY1 500V 2A 用于主軸電機(jī)反接制動(dòng)控制 1 。用文字、圖表、動(dòng)作的順序的標(biāo)示的形式展現(xiàn)出來，增加了可讀性。不僅鍛煉了思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)用的能力，是畢業(yè)前對(duì)所學(xué)的知識(shí)的回顧和檢驗(yàn)。 3. 輸入程序 把所設(shè)計(jì)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中。 控制柜面板圖如圖 54 所示。輸出電路僅是提供輸出通道。當(dāng)輸入信號(hào)為模擬量時(shí)，信號(hào)必須經(jīng)過專用的模擬量輸入模塊進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后通過輸入電路進(jìn)行 PLC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過輸出電路送到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能。 其結(jié)構(gòu)如下圖 : 1—— 轉(zhuǎn)子 2—— 電動(dòng)機(jī)軸 3—— 定子 4—— 籠型繞組 5—— 定子柄 6—— 動(dòng)觸頭 7—— 反力彈簧 8—— 靜觸 頭 圖 硬件基本組成的簡(jiǎn)化框圖 由圖可見， 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，通過各自的端口聯(lián)成一個(gè)整體。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，定子返回原來位置，對(duì)應(yīng)的觸頭恢復(fù)原始狀態(tài)。 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。 （ 1）轉(zhuǎn)換開關(guān) 轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(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)。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是 K，老國(guó)標(biāo)是 KA。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號(hào)有 CJX8(B 系列 )CJ1 CJCJT1(CJ10)、 CJX1(3TB、 3TF 系列 )、 CJ SMC 等 系列 產(chǎn)品 。為防止這種事故，引入通用輔助繼電器 M103。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。這樣， Y0 線圈失電后延時(shí) 秒，再接通 Y1 線圈，這樣就防止了電源短路。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。 在第 第 7 梯級(jí)分別設(shè)計(jì)輔助繼電器 M10 M102 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 X X3 的動(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)斷觸點(diǎn)控制。 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)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言。它的連線打打減少。 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。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。 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。 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。 C650 車床主電路控制系統(tǒng)原理圖如圖 12 所示。 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) 來退刀，因此要求主軸能正反旋轉(zhuǎn)。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，占有舉足輕重的地位。 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。 這是車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，常用貝 mm／ r)表示。如：鉆頭、頂尖等 床身：車床的主要部分。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。采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機(jī)床，已顯得越來越重要。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 。 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。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)。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。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。 尾架：裝夾錐柄工具加工、輔助加工工件的裝置。 (2) 刀具的移動(dòng)。機(jī)床中除了成形運(yùn)動(dòng)、切入運(yùn)動(dòng)和分度運(yùn)動(dòng)等直接影響加工表面和質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)外，還有輔助運(yùn)動(dòng) (為成形運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造條件的運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng) )。它還是繼電器控制柜的理想替代物。 為此，車床溜板箱與主軸之間通過齒輪來連接，所 以刀架移動(dòng)和主軸旋轉(zhuǎn)都 是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng) ,而刀具的進(jìn)給是通過交換齒輪箱傳給進(jìn)給箱的配合來實(shí)現(xiàn)的。為滿足工作要求，機(jī)床應(yīng)設(shè)有專用照明裝置。 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)等） 輸出設(shè)