【正文】 650臥式車床改造為PLC控制的軟件設(shè)計 16 S7－200PLC編程軟件STEP 7Micro/WIN的介紹 16 梯形圖的設(shè)計 16 機(jī)床工作指示燈開關(guān)控制的梯形圖設(shè)計 16 電動機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)控制梯形圖的設(shè)計 17 電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動控制的設(shè)計 18 電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的反接制動的設(shè)計 18 快速移動電動機(jī)的控制設(shè)計 20 冷卻泵電動機(jī)的控制設(shè)計 20 梯形圖中的其它控制設(shè)計 20 梯形圖 21 C650臥式車床程序表 22六、 調(diào)試 23 硬件檢查 23 系統(tǒng)綜合調(diào)試 23 M1的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動調(diào)試 24 M1的正轉(zhuǎn)調(diào)試 25 M1的反轉(zhuǎn)調(diào)試 26 M1的反接制動調(diào)試 28 M2的起動調(diào)試 29 M2的停止調(diào)試 29 M3的起動調(diào)試 29總結(jié) 31致謝 32參考文獻(xiàn) 33C650臥式車床的控制系統(tǒng)的PLC控制改造1概述隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今迅猛發(fā)展的社會的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，于是我們在選畢業(yè)設(shè)計課題之際，一切從實(shí)際出發(fā)，選定了畢業(yè)設(shè)計課題——車床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。它主要由床身、光桿、絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成，如圖11。主運(yùn)動是主軸通過卡盤或頂尖帶動工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。輔助運(yùn)動是指刀架的快速移動及工件的加緊與放松。車床有三種運(yùn)動形式：車削加工的主運(yùn)動是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它承受車削加工時的主要切削功率；進(jìn)給運(yùn)動是溜板帶動刀架的縱向或橫向運(yùn)動；輔助運(yùn)動為溜板箱的快速移動，尾座的移動和工件的夾緊與放松。機(jī)床車削加工時，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。車床縱、橫兩個方向的進(jìn)給運(yùn)動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)動方式有手動與機(jī)動兩種。因此，C650臥式車床溜板箱與主軸變速箱之間通過齒輪傳動來連接，由同一臺電動機(jī)拖動。(3) 電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動機(jī)M1的動力回路上，用來監(jiān)測電動機(jī)的負(fù)載情況。M1電動機(jī)采用直接啟動的方式，可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，為加工方便，還具有點(diǎn)動功能。(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，車床附有一臺單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動機(jī)M2。電動機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。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。⑵ 要求主電動機(jī)M1能實(shí)現(xiàn)正、反向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。⑶ 為便于對刀操作，要求M1能實(shí)現(xiàn)單向點(diǎn)動控制，同時定子串入電阻獲得低速點(diǎn)動。⑹ 原車床的工藝加工方法不變。2 電氣控制原理C650臥式車床屬于中型車床，為提高工作效率，該機(jī)床采用了反接制動。為防止在連續(xù)點(diǎn)動時的啟動電流造成電動機(jī)的過載，點(diǎn)動時也加入限流電阻R。熔斷器FU2為MM3電動機(jī)的短路保護(hù)，接觸器KMKM2為MM3電動機(jī)啟動用接觸器。圖22為C650臥式車床的主電路圖。電路中KM3為M1電動機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM1為M1電動機(jī)的長動接觸器，KA為中間繼電器。按下按鈕SB6，接觸器KM3得電吸合，它的主觸電閉合，電動機(jī)的定子繞組經(jīng)限流電阻R與電源接通，電動機(jī)在較低速度下起動。主電動機(jī)正轉(zhuǎn)由正向起動按鈕SB1控制。KM3的主觸點(diǎn)將三相電源接通，電動機(jī)在額定電壓下正轉(zhuǎn)起動。反轉(zhuǎn)起動時用反向啟動按鈕SB2，按下SB2，同樣是接觸器KM得電，然后接通接觸器KM4和中間繼電器KA，于是電動機(jī)在滿壓下反轉(zhuǎn)起動。⑶ 主電動機(jī)的反接制動控制 C650臥式車床采用了反接制動方式。圖25是C650臥式車床正反轉(zhuǎn)與反接制動的控制電路圖。當(dāng)電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時，接觸器KM3和KM，繼電器KA都處于得電工作狀態(tài)，速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)KS1（17—23）也是閉合的，這樣就為電動機(jī)正轉(zhuǎn)時的反接制動做好了準(zhǔn)備。與此同時KM3也失電，斷開了電動機(jī)的電源，同時KA失電，KA的動斷觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器KS的正轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)KS1（1723）斷開，切斷了接觸器KM4的通電回路，電動機(jī)脫離電源停止。當(dāng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點(diǎn)KS2是閉合的，這是按一下停止按鈕SB4，在SB4松開后正轉(zhuǎn)接觸器線圈通過13517711電路得電，正轉(zhuǎn)接觸器KM3吸合將電源反接使電動機(jī)制動后停止。當(dāng)手柄壓動SQ后，接觸器KM2得電吸合，M3電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動刀架快速移動。 輔助電路分析⑴ 照明電路和控制電源分析 TC為多繞組變壓器，二次側(cè)有兩路，一路為110V，為控制電路提供電源；而另一路為36V（安全電壓），供照明電路照明，SA為控制照明電路的開關(guān)，SA閉合時照明燈EL點(diǎn)亮，斷開則熄滅。為防止電動機(jī)起動電流對電流表的沖擊，電路中采用一個時間繼電器KT。起動后，KT延時斷開的動斷觸點(diǎn)打開，此時電流流經(jīng)電流表，反映出負(fù)載電流的大小。表21 電氣元件符號及功能說明序號名稱及用途序號名稱及用途M1主電動機(jī)SB1主電動機(jī)正向啟動按鈕M2冷卻泵電動機(jī)SB2主電動機(jī)反向啟動按鈕M3快速移動電動機(jī)SB3冷卻泵電動機(jī)啟動按鈕KM短接限流電阻接觸器SB4總停按鈕KM1冷卻泵電動機(jī)啟動接觸器SB5冷卻泵電動機(jī)停止按鈕KM2快移電動機(jī)啟動接觸器SB6主電動機(jī)正向點(diǎn)動按鈕KM3主電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器TC控制變壓器KM4主電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器FU1～5熔斷器KA中間繼電器FR1主電機(jī)過載保護(hù)熱繼電器KT通電延時時間繼電器FR2冷卻泵電機(jī)保護(hù)熱繼電器SQ快移電動機(jī)點(diǎn)動行程開關(guān)R限流電阻SA開關(guān)EL照明燈KS速度繼電器TA電流互感器A電流表QF低壓斷路器3 系統(tǒng)元器件的概述與選擇 PLC 類型的簡介20世紀(jì)70年代末至80年代初，PLC產(chǎn)品的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能使得PLC不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對模擬量進(jìn)行控制，它以面向工業(yè)控制為特點(diǎn)，普通受到電氣控制領(lǐng)域的歡迎。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展迅速。西門子公司的最新PLC產(chǎn)品有SIMATIC SM7和C7等幾大系列。S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。目前各個生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時間大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時。（2）通用性強(qiáng)，使用方便由于PLC均為系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需用靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡各異的空子系統(tǒng)要求。PLC的編成可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電器技術(shù)人員的歡迎。（4）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便PLC的各個部件，均采用模塊化設(shè)計、各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。（5）系統(tǒng)設(shè)計周期短。（6）對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序。（7）安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。一旦發(fā)生故障可以根據(jù)報警信息迅速查明原因，這樣即保證了工作效率又維護(hù)了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。S7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如表31所示在選用PLC上，考慮到只是對C650型車床做電器部分的改造，輸出端口需要6個，輸入端口需要13個。而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。我們決定選用SIMATIC S7200 系列的S7—224CN 作為本次設(shè)計的PLC。電動機(jī)亦保留原有主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快進(jìn)電機(jī)，詳見表32。在功能上除了能自動切換外，還具有刀開關(guān)類手動開關(guān)所不能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離操作功能和失壓（或欠壓）保護(hù)功能。交流接觸器由電磁機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、輔助觸點(diǎn)及基座等部分組成。當(dāng)斷開電磁線圈中的電流時，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開的狀態(tài) 。在這次控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計中，采用了CJ20系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控制電流的1～, 在此控制主軸電機(jī)的KMKMKM，選取交流接觸器型號為：CJ20—63，線圈電壓220V；控制冷卻泵電機(jī)KM1和控制快進(jìn)電機(jī)的KM2選取交流接觸器型號為：CJ20—10，線圈電壓220V。 它用于在控制電路中傳遞中間信號。所以，它只能用于控制電路中。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。常用的中間繼電器型號有JZJZ14等。 保護(hù)電器的選擇 （1）熔斷器熔斷器在電路中主要作短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)，用于保護(hù)線路。一般電氣控制線路中常用螺旋式熔斷器，其常用的產(chǎn)品有RLRLRL7和RL8系列產(chǎn)品，～。（2）熱繼電器熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器，具有與電動機(jī)容許過載特性相近的反時限保護(hù)特性。也常與接觸器配合成電池啟動器。選型原則：應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對象的使用條件、工作環(huán)境、啟動情況、負(fù)載性質(zhì)，電動機(jī)的形式以及電動機(jī)允許的過載能力等加以考慮。通常熱繼電器選取的額定電流應(yīng)為大于或等于電動機(jī)額定電流。主軸電機(jī)電路熱繼電器選取型號為：JR3663,整定電流為：