【正文】 ords】C650 horizontal；relay；PLC。國外舊機床改造費用大約為同類型新機床價格的60倍，盡管費用較高，但由于機床改造后使用效果好，所以仍然受到機床用戶的歡迎。據最近有關資料表明，我國機床總量為380余萬臺，即我國機床數控化率還不到3，而一些發(fā)達國家早己達到20以上。對于一個企業(yè)要想在競爭激烈的市場中贏得生存，適應當前產品更新日新月異的發(fā)展，要求在最短時間生產出優(yōu)質、高產、低價的新產品。這對于我國一個機床擁有量極大其中大部分機床役齡較長，而當前經濟財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機床改造來提高設備的先進性和數控化率，在大量制造數控機床的同時，也在組建維修改造專業(yè)公司，專門從事舊機床的維修和數控化改造，尤其在美國、日本和德國等發(fā)達國家機床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是為新的經濟增長行業(yè)，生意盎然，處在黃金時代。 因此，我選擇對經典的C650臥式車床電氣控制系統(tǒng)進行關于PLC的改造，由于我們的水平有限，時間倉促，設計中難免有錯誤和不足之處，懇請老師批評指正。主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身 ，如圖1所示。主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件。進給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構，調整其變速機構，可得到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設置的，在進行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲杠?！　×锇逑洌菏擒嚧策M給運動的操縱箱，內裝有將光杠和絲杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構，通過光杠傳動實現刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。尾架：裝夾錐柄工具加工、輔助加工工件的裝置。工作過程和其它類型的車床基本一致。車床必須具備下列運動。工件的旋轉運動。 車床通常以工件的旋轉運動作為主運動，用n(r／min)表示。(2)進給運動方向可以是平行于工件的軸線或垂直于工件軸線，也可以是與中心線成一定角度或做曲線運動。主運動和進給運動是形成被加工表面形狀所必需的運動，稱為機床的表面成形運動。臥式車床上的切入運動通常與進給運動的方向相垂直，且由工人手動操縱刀架來實現。機床中除了成形運動、切入運動和分度運動等直接影響加工表面和質量的運動外，還有輔助運動(為成形運動創(chuàng)造條件的運動稱為輔助運動)。但作為工業(yè)標準設備，PLC 具有一定的共性，它們都是通過輸入接口，接收工業(yè)設備或生產過程的各類輸入信號（如從操作按鈕、行程開關等送來的開關量或有由位器、傳感器、變送器等提供的模擬量），并將其轉換成其能夠接受和處理的數據，運行用戶控制程序，將產生的結果通過輸出接口轉換成外圍設備所需要的控制信號，去驅動控制對象（如接觸器、電磁閥、調節(jié)閥、指示燈、調速裝置等），進而控制工業(yè)設備或生產過程。但是由于它是靠硬連線邏輯構成的系統(tǒng)，接線復雜，所以當生產工藝或對象改變時，原有的接線和控制柜就要改接或更改，通用性和靈活性較差。在工廠自動化系統(tǒng)中，PLC 被廣泛采用為核心的控制器件。它還是繼電器控制柜的理想替代物。 C650 車床的控制要求 從車削工藝要求出發(fā)，對各電動機的控制要求主要是：電動機 M1（30KW）：由它完成主運動的驅動。 冷卻電動機 M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運行、連續(xù)工作方式。 要求有局部照明和必要的電氣保護與聯鎖。為此，車床溜板箱與主軸之間通過齒輪來連接，所以刀架移動和主軸旋轉都 是由一臺電動機來拖動,而刀具的進給是通過交換齒輪箱傳給進給箱的配合來實現的。車床主軸旋轉方向可通過改變主軸電機轉向 及用機械手柄（離合器）來控制。 主軸應能迅速停車 迅速停車可以縮短輔助時間，提高工作效率，為使迅速停車，電動機必須采 取制動。車削時的刀具及工件應進行冷卻 由于加工時的刀具及工件的溫度相當高， 應設有專用電動機拖動冷卻泵工作。為滿足工作要求，機床應設有專用照明裝置。圖12 C650車床電氣控制原理圖 PLC 控制系統(tǒng)的設計基本要求 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設備連接而成的，用以完成預期的控制目的與相應的控制要求。根據生產的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動作（動作順序，必需的保護和聯鎖等），操作方式（手動，自動，點動，連續(xù)等）。 進行 PLC 控制系統(tǒng)配置的設計，主要為 PLC 的選擇，PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經濟性能指標起著重要的作用。 選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、行程開關等） 輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等），這些設備屬于一般的電器元件。 聯機調試。二、 總體方案設計C650 臥式車床的控制方式及其優(yōu)缺點C650 臥式車床的控制方式是將接觸器、繼電器、定時器、其他電器及其觸點按一定邏輯關系連接的繼電接觸器控制系統(tǒng)，其具有結構簡單、價格便宜、便于掌握的特點，在一定范圍內滿足控制要求，此控制方式在工業(yè)控制中比較常見。 為了解決繼電接觸器控制系統(tǒng)的這一缺點，尋求一種比繼電接觸器更可靠、功能更齊全、相應速度更快的新型工業(yè)控制器勢在必行。從被控制對象維護簡單和控制器性價比高、綜合成本低這幾個主要原則出發(fā)，可編程控制器（PLC）是最佳的選擇PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較主要有以下優(yōu)點： （1） 控制方法 電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯等組成控制 邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能較為困難。而 PLC 采用了計算機技術，其控制邏輯時以程序的方式存放在存儲器中的，要改變控制邏輯 只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。 （2） 工作方式 在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸 合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱 為并行工作方式。 （3） 控制速度 繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現控制，工作效率低，機械觸點還會出現抖動 問題。 （4） 定時和計數控制 電氣控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受 環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。 （5） 可靠性和可維護性 由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，存在機械磨損、電弧燒傷等問題，壽命短， 系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給 操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現場的調試和維護提供了方便。但是由于它是靠硬 連線邏輯構成的系統(tǒng)，接線復雜，所以當生產工藝或對象改變時，原有的接線和控制柜就 要改接或更改，通用性和靈活性較差。在工廠自動化系統(tǒng)中，PC 被廣泛采用為核心的控制器件。它還是繼電器控制柜的理想替代物。特別是在數控機床及大量的機床改造和老設備改造中，PLC 應用極廣。該車床由主軸運動 和刀具進給運動完成切削加工。PLC的優(yōu)點：（1）可靠性 Plc不需要大量的活動元件和連線電子元件。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 例如：冗余的設計。 Plc 有較高的易操作性。 Plc 是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。編程出錯率大大降低。程序的輸入直接可接顯示，更 改程序的操作也可以直接根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序尋找， 然后進行更改。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。 Plc 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。 （3）靈活性 Plc 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述 編程語言。 操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。 系統(tǒng)總體設計C650車床電氣控制原理圖如圖21所示。類 型功能所占點數(個)輸入設備M1的停止按鈕1M1的點動按鈕1M1的正轉按鈕1M1的反轉按鈕1M2的停止按鈕1M2的啟動按鈕1M3的限位開關1M1的熱繼電器動合觸電1M2的熱繼電器動合觸電1速度繼電器正轉觸點1速度繼電器反轉觸點1輸出設備M1的正轉接觸器1M1的反轉接觸器1M1的制動接觸器1M2接觸器1M3接觸器1電流表接入中間繼電器1表21 I/O點數統(tǒng)計三、控制系統(tǒng)的總體設計 系統(tǒng)工作流程分析C650臥式車床工作流程圖如圖31所示。如表31所示。 PLC輸入輸出線路設計 PLC輸入輸出線路設計如圖32所示。Y0～Y2分別位于梯形圖的第10梯級。在第第8梯級分別設計TT2的線圈電路，它們分別由輔助繼電器M10M102的動合觸點M10M102控制。由I/O分配表可知，輸入繼電器XX3分別為啟動按鈕SB反轉啟動按鈕SB3控制。在第Y2［10］線圈電路中，串接有M10M102的動合觸點M10M102的并聯支路，因此只有輔助繼電器M101或M102得電，輸出繼電器Y2得電，才能使KM3得電吸合，短接電阻R。M1正反轉控制的轉換是由接觸器KM1和KM2的主觸點切換電源的相序實現的。例如，由正轉變?yōu)榉崔D時，當KM1主觸點斷開，產生瞬時電弧，KM1主觸點仍為導通狀態(tài)，如果此時KM2主觸點閉合，就會使電源發(fā)生短路，要避免電源短路，必須在完全沒有電弧的情況下使KM2主觸點閉合。PLC控制與繼電器接觸器控制不同，PLC在循環(huán)掃描進，執(zhí)行程序的速度是非?？斓?，Y0和Y1觸點切換是在毫秒級瞬間完成的，幾乎沒有時間延時。在梯形圖中，定時器T1與T2用來控制正、反轉切換的延時時間（），待電弧熄滅之后，再接