【正文】 ...................................18 結論 ............…… ............…… .………….…………………… ..… .…… ...… ..… .……… ...19 致謝 ......................……… ………… .………………… … ..…… .………… ...…………… .20 車床的 PLC 控制設計 IV 參考文獻 ......................…………….………………… ..… .… ..……………… .………… .21 附錄 ......................………………… ..………… … .… ..… ...…………………… .……… 22 車床的 PLC 控制設計 –1– 1 前言 C650 型臥式車床簡介 C650 普通車床屬于中型車床，用于切削工件外圓、內孔和端面等。主軸由三相異步電動機拖動， 主軸通過卡盤帶動工件的旋轉運動 ； 進給運動 ， 溜板 帶動刀架的縱向和橫向直線運動，其中縱向運動是指相對操作者向左或向右的運動，橫向運動是指相對于操作者向前或向后的運動 ；輔助運動，包括刀架的快速移動、工件的夾緊與松開等 。主電動機 M1（功率為 20kW），采用直接起動的方式，可正反兩個方向旋轉，為加工調整方便，還具有點動功能。 2．電動機 M2 拖動冷卻泵。冷卻泵電動機 M2 單向旋轉，采用直接起動、停止方式，且與主電動機有必要的 聯鎖保護 。為減輕工人的勞動強度和節(jié)省輔助工作時間，利用 M3 帶動刀架和溜板箱快速移動。 4．采用電流表檢測電動機負載情況。車床大多采用機械方法調速，變換主軸箱外的手柄位置，可以改變主軸的轉速。 現代工業(yè)生產中，中 小批量零件的生產占產品 數量的比例越來越高，零件的復雜性和精度要求迅速提高 ， 傳統的普通磨床已經越來越難以適應現代化生產的要求，制造業(yè)的競爭已從早期降低勞動力成本、產品成本，提高企業(yè)整體效率和質量的 競爭 ，發(fā)展到全面 滿足顧客要求 、 積極開發(fā)新產品的 競爭 ，將面臨知識 — 技術 — 產品的更新周期越來越短，產品批量越來越小，而對質 量、性能的要求更高，同時社會對環(huán)境保車床的 PLC 控制設計 –2– 護、綠色制造的意識不斷加強 ， 因此敏捷先進的制造技術將成為企業(yè)贏得 競 爭和生存、發(fā)展的主要手段。 20 世紀 70 年代以前，電氣自動控制的任務基本上是由繼電器控制系統來完成。但是，該類控制系統的缺點也十分明顯，它采用固定的硬件接線方式來完成各種邏輯控制，靈活性差；另外機械性觸點的工作頻率低，易損壞，因此可靠性較差。在控制方法上，主要是從手動到自動控制；在控制功能上，是從簡單的控制設備到復雜的控制系統；在操作方式上，由笨重到輕巧；在控制原理上，從有觸點的繼電接觸式控制系統到以計算機為核心的“軟”控制系統。PLC 以軟件手段實現了各種控制功能，與繼電器控制系統相比，靈活性大大提高；與普通的計算機相比，又具有可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、組合靈活、擴展方便、體積小等突出優(yōu)點，因而在機床電氣控制系統中得到廣泛的應用。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 用 PLC 控制改造其繼電器控制電路 , 可靠性高、邏輯功能強、體積小，降低了設備故障率 , 提高了設備使用效率 , 運行效果良好。為此，對火電廠輔助車間自動控制水平提出了更高的要求。 PLC 是一種專為工業(yè)生產自動化控制設計的，一般而言，無須任何保護措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。要提高 PLC 控制系統可靠性，一方面生產廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對 PLC 的影響。 C650 型臥式車床 發(fā)展趨勢 數控技術的 應用不但給傳統制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè) (IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。 1. 高速、高精密化 高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。為滿足這個復雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展 ，加工精度也在不斷地提高。 數控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的轉動慣量，提高了主軸動態(tài)響應速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉時皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。 車床的 PLC 控制設計 –4– 直線電機驅動速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應特性和跟隨精度。 直線滾動導軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復定位精度。 2. 高可靠性 數控機床的可靠性是數控機床產品質量的一項關鍵性指標 。 3. 數控車床設計 CAD 化、結構設計模塊化 。 CAD 不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，可以對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。采用 CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計 的一次成功率，從而縮短試制周 期，降低設計成本，提高市場競爭能力 。 4. 功能復合化 功能復合化的目的是進一步提高機床的生產效率，使用于非加工輔助時間減至最少。寶雞機床廠已經研制成功的 CX25Y 數控車銑復合中心，該機床同時具有 X、 Z 軸以及 C 軸和 Y 軸。該機床還配置有強動力刀架和副主軸。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。因比 PLC 控制系統設計的基本內容應包括 : ⑴ 了解設備電器的工作原理。根據控制要求確定系統控制方案 ，進行系統的總體設計 。選擇 PLC， 應包括機型的選擇 、 I/O 模塊的選擇等。 ⑷ 根據控制要求基本確定 I/O 點數和模擬量通道數，進行 I/O 初步分配，繪制I/O 接線圖 ⑸ 程序設計主要包括繪制控制系統流程圖、設計梯形圖、語句表程序，控制程序是控制整個系統工作的核心條件，是保證系統工作正常，安全、可靠的關鍵。按照控制電路原理圖連接硬件，將編寫好的控制程序下載至 PLC，進行軟硬件聯調， 如 果 不滿足 控制系統的 要求， 再 返回修改程序或檢查接線，直到滿足 控制系統的 要求為止。設計前應深入現場進行調查研究，搜集資料，并 擬定電氣控制方案。 ⑶ 保證控制系統安全可靠。 3 系統硬件設計 主要電氣的選擇 車床的 PLC 控制設計 –6– 任何一種繼電器 系統都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點組成的實現一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負載的接觸器線圈。在車床 的電氣 控制 系統，所有 觸頭 ，行程開關， 控制按鈕 （ SB1～ SB6） 等為系統的輸入信號；接觸器線圈（ KM1KM5），為系統的輸出信號 。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動銜鐵，靜觸點，動觸點、滅弧裝置和固定支架等部分組成。當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到斷開的狀態(tài)。在這次控制系統硬件的設計中，采用了 CJ10 系列的交流接觸器，其額定電流應在控制電流的 ～ 倍之間 ,各接觸器型號見附錄 Ⅰ 。常用的繼電器型號有 JZ JZ14 等。熔斷器的熔體串接于被保護的電路中，熔斷器以自身產生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路， 實現短路保護及過載保護。熱繼電器勢利用一種電流熱 效 應原理工作的電器，它具有與電動機容許過載特性相近的反時限動作特性，主要與接觸器配合使用，用 于 對三相異步電動機的過負荷和斷相保護。 熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動機的過載保護，使用中應考慮電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質，等因素。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機額定電流的 ～ 倍。一般用于各種配電裝置的遠距離控制，也可作為電器測量儀表的轉向開關或用作小容量 電動機的啟動、制動、調速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉換開關。 ⑵ 控制按鈕 控制按鈕在控制電路中常用作遠距離手動控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。 C650 臥式車床的主要結構和運動形式 C650臥式車床 屬于中型車床，床身的最大工件回轉半徑為 1020mm，最大工件長度為 3000mm。為了減少制動電流，制動時在定子回路串入了限流電阻 R。 對車床的電氣控制要求是，車床加工工件時，首先由主軸上的夾頭夾緊工件，然后由主電動機驅動旋轉，待冷卻液噴流到加工位置后，再進刀進行切削加工。由此可見，車床的運動車床的 PLC 控制設計 –8– 主要有兩種：主運動和進給運動。 KM1 控制 主電動機正轉， KM2 控制主電動機反轉， KM3 控制主電動機 Y 啟動運行， KM4 控制主電動機Δ啟動運行。進給運動有步進電機 M3 拖動刀架快速