【正文】 比較常見(jiàn)。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求，如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序，必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等），操作方式（手動(dòng)，自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，連續(xù)等）。 主軸應(yīng)能迅速停車(chē) 迅速停車(chē)可以縮短輔助時(shí)間，提高工作效率，為使迅速停車(chē)，電動(dòng)機(jī)必須采 取制動(dòng)。 冷卻電動(dòng)機(jī) M2：用以加工時(shí)提供冷卻液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行、連續(xù)工作方式。但是由于它是靠硬連線(xiàn)邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線(xiàn)復(fù)雜，所以當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線(xiàn)和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。 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(chēng)為機(jī)床的表面成形運(yùn)動(dòng)。車(chē)床必須具備下列運(yùn)動(dòng)。絲杠是專(zhuān)門(mén)用來(lái)車(chē)削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車(chē)削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。 因此，我選擇對(duì)經(jīng)典的 C650 臥式車(chē)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。國(guó)外舊機(jī)床改造費(fèi)用大約為同類(lèi)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(hù)的歡迎。為滿(mǎn)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。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) 。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。 作者： 張?jiān)? 2021 年 8 月 9 日 一、 項(xiàng)目介紹 概述 C650 車(chē)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(chē)器，以控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止運(yùn)動(dòng)。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。 (1) 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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)。 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。 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3：?jiǎn)蜗螯c(diǎn)動(dòng)、短時(shí)工作方式。車(chē)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(chē)床 主軸電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式用反接制動(dòng)。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)。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(xiàn)邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)， 接線(xiàn)復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，原有的接線(xiàn)和控制盤(pán)就要更換，缺乏通用性和靈活性。而 PLC 的用戶(hù)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(chēng)為串行工作 方式。 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(mǎn)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。 方案的選擇 C650 普通車(chē)床屬于中型車(chē)床，用于切削工件外圓、內(nèi)孔和端面等。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。 Plc 有多種程序設(shè) 計(jì)語(yǔ)言可供使用。 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 32 PLC 輸入輸出線(xiàn)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。 這樣得到電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖 如圖 41 所示。 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。 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。假設(shè)停車(chē)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。其生產(chǎn)方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用十分廣泛。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。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(xiàn)，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。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。常用的產(chǎn)品有： HZ HZ10 和 HZ15 等系列。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。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。用戶(hù)存儲(chǔ)器內(nèi)容由用戶(hù)根據(jù)控制需要可讀可寫(xiě)，可任意修改、刪除。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。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。 4. 電源單元 PLC 對(duì)供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。因此我把 M1 的熱繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn) FRM2 的熱繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn) FR2 和速度繼電器的正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) KS速度繼電器的反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) KS2 分別用兩個(gè)按鈕和兩個(gè)開(kāi)關(guān)代替。 6. 遙控運(yùn)行 /停止 程序參數(shù)下載到 PLC 后，在編程界面點(diǎn)擊“ PLC”→ “遙控運(yùn)行 /停止”，在彈出的遙控運(yùn)行 /停止命令窗口中選擇“運(yùn)行”或“停止”。 因而用 PLC 改造其繼電 器 接觸器成了一種必然的選擇。平時(shí)，游老師還在百忙之中抽出時(shí)間為我們輔導(dǎo)。 感謝老師耐心的講解，感謝同學(xué)們的支持和幫助。詳細(xì)介紹了電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制及其反接制動(dòng)控制、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動(dòng)控制等的設(shè)計(jì)。進(jìn)行程序運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控界面 。 調(diào)試軟件的操作如下所述： 1. 打開(kāi)編程軟件 點(diǎn)擊“開(kāi)始”→ “所有程序”→ “ MELSECF FX Applications”→ “FXGP_WIN C” 。也有用直流 24V 供電。晶閘管輸出使用交流負(fù)載，響應(yīng)速度快，帶載能力不大。外部輸入器件可以是無(wú)源觸點(diǎn)，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、主令開(kāi)關(guān)等，也可以是有源器件，如各類(lèi)傳感器、集電極開(kāi)路的晶體管接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等。他在 PLC 技術(shù)指標(biāo)中的內(nèi)存容量系指用戶(hù)存儲(chǔ)器容量，是 PC 等級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)；系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于固化 PLC 生產(chǎn)廠(chǎng)家編寫(xiě)的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上他決定該種 PC 的 性能和質(zhì)量，用戶(hù)無(wú)法更改或調(diào)用。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。籠型繞組切割磁力線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)方向偏擺，定子柄推動(dòng)相應(yīng)觸頭動(dòng)作。 （ 2）按鈕開(kāi)關(guān)盒 按鈕開(kāi)關(guān)（簡(jiǎn)稱(chēng)按鈕）又稱(chēng)控制按鈕，是一種接通或斷開(kāi)小電流電路的手動(dòng)開(kāi)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(dòng)或停止“命令”以遠(yuǎn)距離控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等電器線(xiàn)圈電流的接通或斷開(kāi)，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。整定電流一般為電?dòng)機(jī)額定電流的 ～ 倍（或按經(jīng)驗(yàn)公式整定， 2 PN 整定， PN為電動(dòng)機(jī)功率 ） 。則主軸電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)為 :RL1100/、快進(jìn)電機(jī)電路熔斷器選取型號(hào)分別為： RL115/ RL115/ RL115/2。它一般是沒(méi)有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線(xiàn)圈通入交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)使裝在線(xiàn)圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，當(dāng)兩組銜鐵合攏時(shí)，安裝在動(dòng)銜鐵上的動(dòng)觸點(diǎn)也隨之與靜觸點(diǎn)閉合，使電氣線(xiàn)路接通。 反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)類(lèi)同正轉(zhuǎn)，不同的是采用 KS2（ X12）、 T4 和 Y0 來(lái)控制。由于 M100得電，其動(dòng)合觸點(diǎn) M100［ 6］閉合，輸出繼電器 Y0［ 6］得電，使 KM1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī) M1 串電阻 R 正向運(yùn)轉(zhuǎn)。 T1 的動(dòng)合觸點(diǎn)［ 6］斷開(kāi)，使 Y0 失電，接觸器 KM1 失電釋放，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)停止運(yùn)行。在切換時(shí)，必須防止電源相間短路。 在第 Y0［ 6］、 Y1［ 9］線(xiàn)圈電路中，分別串 Y Y0 的動(dòng)斷觸點(diǎn)◎ Y0，◎ Y1實(shí)現(xiàn)互鎖；還分別串聯(lián)有定時(shí)繼電器 T T2 的動(dòng)合觸點(diǎn) T T2，以控制 Y0、Y1 延時(shí)啟動(dòng)。 圖 21 C650 臥式車(chē)床電氣控制原理圖 統(tǒng)計(jì) I/O 點(diǎn)數(shù) ，見(jiàn)表 21。容易 掌握和理解。它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般 不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。主軸由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，進(jìn)給是由主軸運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪傳 給進(jìn)給箱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為減少輔助工作時(shí)間，刀架由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀 架的快速移動(dòng)，另外用一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵，用以實(shí)現(xiàn)切削時(shí)刀具的冷卻，其具 體的改造方案為： 原車(chē)床的工藝加工方法不變； 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上 ,不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法； 電氣控制系統(tǒng)控制元件包括 ( 按鈕 . 行程開(kāi)關(guān) . 熱繼電器 . 接觸器 )，作用與原電 氣線(xiàn)路相同； 主軸和進(jìn)給起動(dòng) . 制動(dòng) . 低速 . 高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變； 改造原繼電器控制中的硬件接線(xiàn)，改為 PLC 編程實(shí)現(xiàn)。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。而 PLC 時(shí)通過(guò) 程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)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(wèn)題。此新型工業(yè)控制器應(yīng)該既有電接觸器簡(jiǎn)單易懂、使用方便、價(jià)格低的特點(diǎn)又有功能完善、通用性好、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇 、 I/O 模塊的選擇等。 機(jī)床各電 路應(yīng)有必要的保護(hù)及照明等電路 為防止機(jī)床電路發(fā)生漏電、過(guò)載、短路等故障，主電路、控制電路應(yīng)裝上自 動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、漏電開(kāi)關(guān)及熱繼電器等電氣元件，電路的相應(yīng)環(huán)節(jié)具有聯(lián)鎖功能， 機(jī)床外殼要接地。 C650 車(chē)床的控制具體要求 軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度可調(diào) , 車(chē)削加工時(shí)，由于工件的材料、尺寸、工藝要求、加工方式、冷卻條件及刀 具種類(lèi)不同， 切削速度應(yīng)不同， 因此要求主軸轉(zhuǎn)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)； 加工螺紋時(shí)， 要求保證工件的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動(dòng)速度之間具有嚴(yán)格的比例關(guān) 系。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個(gè)工廠(chǎng)的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動(dòng)控制。為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié) 省空行程，