最新基于plc的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 05:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 件長度500mm，刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑140mm，外型尺寸1100 mm580 mm580 mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、床鞍、卡盤、刀架、絲杠和尾架等組成。其中，床身是一個整體的鑄件。刀架通過床鞍安置在床身的導(dǎo)軌上。CK9930數(shù)控車床的運動形式有：⑴ 主運動：工件的旋轉(zhuǎn)運動，是主軸通過卡盤帶動工件旋轉(zhuǎn)的運動形式。⑵ 進(jìn)給運動：刀架的橫向或縱向的直線運動。 車床對電氣控制的要求車床工藝范圍廣，因而它的調(diào)速范圍大、運動多。其對電氣控制的要求有：①為適應(yīng)各種工件加工工藝的要求，主軸應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)速，采用交流電動機(jī)驅(qū)動的齒輪變速系統(tǒng)。②由于采用齒輪變速，為防止出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，要求主軸系統(tǒng)變速時作低速斷續(xù)沖動。③要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。④電路應(yīng)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖的措施。 車床的電氣控制電路分析CK9930數(shù)控車床的電氣原理圖如圖31所示。 圖31 CK9930數(shù)控車床電氣原理圖 主電路分析將三相電源經(jīng)空氣斷路器Q1和Q2引入，單相電容運轉(zhuǎn)主軸電動機(jī)M1用接觸器KM3和KM4形成的互鎖電路控制正反轉(zhuǎn)。變壓器T1為X軸、Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器提供AC55V供電電源；變壓器T2為強電控制電路提供AC220V電源；變壓器T3和整流電路為弱電控制電路和主控電路板提供DC24V供電電源。（1）啟動過程啟動時，合上Q1，引入三相電源。按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電吸合，則KM1的主觸頭閉合，電動機(jī)接通電源直接啟動運行。與此同時，在超程解除（X33）有效狀況下閉合繼電器RA2，且使X31有效（控制器收到主電路接通信號），則繼電器RA1通電，RA1的觸點閉合，接觸器KM2線圈通電吸合，KM2的主觸頭閉合，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器供電，且主軸電機(jī)也通電。在控制面板上采用的是旋鈕開關(guān)，撥到“開” 的位置后能一直保持接通狀態(tài)，從而使得KM1能夠持續(xù)閉合，為控制電路供電。（2）主軸正反轉(zhuǎn) 該車床采用兩個接觸器KM3和KM4來實現(xiàn)對電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。在電路中，為了防止兩個接觸器同時動作而造成短路，將實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的KM3和KM4進(jìn)行互鎖。所以，電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路實際上是由互鎖的兩個方向相反的單向運行線路組成的。其具體的控制過程如下：繼電器RA3閉合，RA3常閉觸點斷開。接觸器KM3閉合，KM4由互鎖電路斷開（即使RA4誤動作也不會閉合），主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。繼電器RA4閉合，RA4常閉觸點斷開。接觸器KM4閉合，KM3由互鎖電路斷開（即使RA4誤動作也不會閉合），主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)。正如上面所指出的那樣，在該正反轉(zhuǎn)控制電路中，兩個接觸器的常閉觸頭KM3和KM4互鎖。所以在進(jìn)行電動機(jī)的換向操作時，必須先按下停止按鈕才能反向啟動。（3）停止過程按下急停按鈕SB1，則繼電器RA2斷電，RA2的輔助觸點斷開，從而使得與之串聯(lián)在一起的繼電器RA1斷電，RA1的輔助觸點斷開。與RA1的觸點串聯(lián)的接觸器KM2線圈斷電，同時接觸器KM1的觸頭也斷開。KM2線圈斷電使步進(jìn)電機(jī)斷電。KM2的觸頭也會隨KM2線圈的斷電而斷開，則主軸控制電路斷電。KM1觸頭的斷開也會使控制電路斷電。另外，若是行程開關(guān)接通，也會使繼電器RA2斷電，同理，整個控制電路也將會斷電。補充：若為按下急停，X30有效，單片機(jī)控制電路無法正常啟動；若為行程開關(guān)接通（206為高電平），X30無效，單片機(jī)控制電路可以正常啟動，認(rèn)知超程錯誤。第4章 PLC控制程序的設(shè)計 PLC程序設(shè)計方法 PLC的編程語言國際電工委員會（IEC）于1994年5月公布了可編程序控制器語言標(biāo)準(zhǔn)(IEC611313),詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言：⑴ 順序功能圖(Seouential function chart)；⑵ 梯形圖(Ladder diagram)；⑶ 功能塊圖(Function block diagram)；⑷ 指令表(Instruction list)；⑸ 結(jié)構(gòu)文本(Structured text)。該標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言——梯形圖（LD）和功能塊圖（FBD），還有兩種文字語言——指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（ST），順序功能圖（SFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。[8]其中，梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，有PLC第一編程語言之稱。梯形圖采用類似于繼電器觸點、線圈的圖形符號，容易理解和掌握。梯形圖常被稱為程序，梯形圖的設(shè)計稱為編程。梯形圖也很適合于開關(guān)量邏輯控制。本文也采用梯形圖進(jìn)行程序的編制。 PLC程序設(shè)計步驟圖41所示為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的一般步驟。0圖41 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的一般步驟 PLC程序的模塊化設(shè)計由于車床的操作過程復(fù)雜，機(jī)加工控制對象每一工作循環(huán)周期的控制關(guān)系比較復(fù)雜，因此，如果將各種控制程序“混合”在一起設(shè)計，則各程序間必然會相互“牽連”，從而使設(shè)計的難度成倍增大。為此作者決定在PLC用戶程序程序設(shè)計中，采用模塊化設(shè)計思想，即對系統(tǒng)按照控制功能進(jìn)行模塊劃分，將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計，依次對各控制功能的模塊設(shè)計梯形圖。這樣，使得每一部分的程序都可以單獨設(shè)計和修改，也就是說設(shè)計和修改某一部分程序時，不必?fù)?dān)心會對另一部分程序造成影響。程序結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試，還可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。本次設(shè)計中，綜合車床的特點，在開發(fā)該機(jī)床的PLC控制程序的過程中將PLC程序劃分為7個模塊，即公用程序模塊、主軸模塊、坐標(biāo)軸控制模塊、潤滑控制模塊、自動換刀模塊、報警模塊和冷卻控制模塊。 輸入輸出分配接下來就是編制I/O分配表。I/O分配表是設(shè)計梯形圖程序的基礎(chǔ)資料之一，也是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時必須首先完成的工作，會給PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便。在編制I/O分配表時，同類型的輸入點或輸出點盡量集中在一起,連續(xù)分配。本次程序開發(fā)所用I/O分配見表41所示。表41 輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配一覽表 輸入端 輸出端輸入設(shè)備 輸入端子號 輸 出 輸出端子號旋鈕開關(guān) X0—X13 循環(huán)啟動 Y0 循環(huán)啟動按鈕 X14 進(jìn)給保持 Y1進(jìn)給保持按鈕 X15 單 段 Y2單段按鈕 X16 機(jī)床鎖住 Y3機(jī)床鎖住按鈕 X17 快 進(jìn) Y4主軸正轉(zhuǎn)按鈕 X20 主軸正轉(zhuǎn) Y5主軸反轉(zhuǎn)按鈕 X21 主軸反轉(zhuǎn) Y6主軸停按鈕 X22 主軸停 Y7X向退按鈕 X23 X向退 Y10 X向進(jìn)按鈕 X24 X向進(jìn) Y11Z向退按鈕 X25 Z向退 Y12Z向進(jìn)按鈕 X26 Z向進(jìn) Y13快進(jìn)按鈕 X27 NC報警 Y14急停按鈕 X30
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