【正文】 型車床的電器部分進行改造。最后根據控制電路的線路圖，編譯 PLC 的梯形圖，編譯通過后，利用 PLC 實驗臺進行實驗仿真。 關鍵詞 ： 可編程控制器， C650 車床，梯形圖，電氣控制。我們選定了 C650車床為改造對象，進行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以 PLC控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。 1． 1 C650型普通臥式車床簡介 C650 臥式車床屬于中 型車床，可加工的最大工件回轉直徑為 1020mm，最大工件長度為 30000mm。 圖 11 C650 臥式車床結構圖 工藝過程：為了加工各種旋轉表面，車床具有切削運動 (主運動和進給運動 )和輔助運動。進給運動是溜板帶動刀架的縱向和橫向的直線運動。 C650 型臥式車床由主軸運動和刀具進給運動完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、刀架快速移動均 由三相C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 2 異步電動機拖動。主軸的旋轉運動由主電動機，經傳動機構實現。通常根據被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選擇切削速度，采用機械變速方法。其工作過程過程如下： (1) 正常車削加工時一般不要求反轉，但在加工螺紋時，為保證螺紋的加工質量，為避免亂扣，加工完畢后要求反轉退刀，且工件旋轉速度與刀具的移動速度之間保持嚴格的比例關系。 (2) C650 臥式車床通過主電動機的正、反轉來實現主軸的正、反轉，當主軸反轉時，刀架也跟著后退。 (4) 車削加工近似于恒功率負載，主電動機 M1 通常選用普通籠型異步電動機（功率為30KW），完成主軸運動和刀具進給運動的驅動。由于加工的工件比較大，加工時其轉動慣量也比較大，需停車時不易立即停止轉動，必須有停車制動動能， C650 車床的正反停車采用速度繼電器控制電源的反接制動，以提高生產效率。 (6) C650 臥式車 床的床身較長，為了提高生產效率、減輕工人的勞動強度，專門設置了一臺功率為 的電動機來拖動溜板箱快速移動。 (7) C650 在進行車削加工時，因被加工的工件材料、形狀、大小、性質及工藝要求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，這就要求主軸有較大的調速范圍。 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 3 C650 臥式車床改造主要內容 ⑴ 主電動機 M1 采用全壓空載直接啟動。停止時，由于工件轉動慣量大，采用反接制動。 ⑷ 主軸啟動之后，再啟動冷卻泵電動機 . ⑸ 有必要的保護和聯鎖，有安全可靠的照明電路。 ⑺ 不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法和按鈕、手柄等操作元件的功能。為了減少制動電流，制動時在定子回路串入了限流電阻 R 圖 21 是它的電氣原理圖 圖 21 C650 臥式車床電氣原理圖 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 4 2． 1 主電路設計 斷路器 QF 將三相電源引入， FU1 為主電動機 M1 的短路保護用熔斷器， FR1 為 M1 電動機過載保護用熱繼電器。通過互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動機繞組的電流。 FR2 為 M2電動機的過載保護，因為快速電動機 M3 短時工作，所以不設計過載保護。 圖 22 C650 臥式車床主電路 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 5 2． 2 交流控制電路設計 ⑴ 主電動機的點動調整控制 圖 23 為點動環(huán)節(jié)的控制電路原理圖。 M1 電動機的點動由點動按鈕 SB6 控制。 圖 23 C650 臥式車床點動控制電路 ⑵ 主電動機的正反轉控制電路 圖 24 為主電動機正反轉控制電路。按下 SB1 時，接觸器 KM 首先得電動作，它的主觸點閉合將限 圖 24 C650 臥式車床正反轉控制電路 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 6 流電阻短接，接觸器 KM 的輔助動合觸點閉合使中間繼電器 KA 得電，它的觸點（ 13— 7）閉合，使接觸器 KM3 得電吸合。 KM3 的動合觸點（ 15— 13）和 KA 的動合觸點（ 5— 15）的閉合將 KM3 線圈自鎖。 KM3 的動斷輔助觸點（ 23— 25）， KM4 的動斷輔助觸點（ 7— 14）分別串在對方接觸器線圈的回路中，起到了電動機正轉與反轉的電氣互鎖作用。當電動機的轉速接近零時，用速度繼電器的觸點給出信 號切斷電動機的電源。 圖 25 C650 臥式車床正反轉與反接制動控制電路 速度繼電器與被控電動機是同軸連接的，當電動機正轉時，速度繼電器的正轉常開觸電 KS1（ 17— 23）閉合；電動機反轉時，速度繼電器的反轉動合觸點 KS2（ 17— 7）閉合。需要停車時，按下停止按鈕 SB4，接觸器 KM 失電 ，其主觸電斷開，電阻 R 串入主回路。在松開 SB4后就使反轉接觸器 KM4 的線圈通過 135172325 電路得電，電動機的電源反接，電動C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 7 機處于反接制動狀態(tài)。 電動機的反接時的制動與正轉時的制動相似。 ⑷ 刀架的快速移動和冷卻泵的控制 刀架的快速移動是由轉動刀架手柄壓動限位開關 SQ 來實現的。 M2 為冷卻泵電動機，它的起動與停止是通過按鈕 SB3 和 SB5 控制的。 ⑵ 電流表保護電路 分析 監(jiān)視主回路負載的電流表是通過電流互感接入的。當起動時， KT 線圈通電，而 KT 的延時斷開的動斷觸點尚未動作，電流互感器二次電流只流經該觸點構成閉合回路，電流表沒有電流流過。 表21 為電 氣元件符號及功能說明表。特別是中小容量 PLC 成功地取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。在國內的市場上應用較多的 PLC 多為日本、德國和美國的產品，如日本 OMRON 公司的 C 系列、日本松下公司的 FP 系列、日本三菱公司的 FX 系列、德國西門子公司的 S7 系列和美國 ABB 公司的07 系列等。 S7 系列是傳統(tǒng)意義的 PLC 產品， 其中的 S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及 控制等。 PLC 的特點 PLC 是綜合繼電器接觸器控制優(yōu)點及計算機靈活方便的優(yōu)點而制造和發(fā)展的、這使 PLC具有許多其他控制器無法相比的特點： （ 1）可靠性強，抗干擾能力強 PLC 生產廠商在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使他可以直接安裝于工業(yè)現場而穩(wěn)定可靠地工作。而且為了適應特殊場合需求，有的 PLC 生產廠商還采用差異設計進一步提高其 可靠性。 （ 3）編程語言簡單，易學，便于掌握。近年來又發(fā)展了面向對象的順序控制流程圖語言，也稱功能圖，使編成更加簡單方便。系統(tǒng) 的功能和規(guī)?？筛鶕脩舻膶嶋H需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價格更容易趨于合理。 由于系統(tǒng)硬件的設計任務僅僅是根據對象的控制要求配置適當的模塊，而不要去設計具體的接口電路，這樣大大的縮短了整個設計所花費的時間，加快了整個工程的進度。 PLC 的核心是微處理器，它實質上是一種工業(yè)控制計算機，其控制功能是通過軟件編程來實現的。這對現代化的小批量，多品種產品的生產尤其適合。 PLC 控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少，只需將現場的各種設備與 PLC 相比的 I/O 端相連，而且 PLC 軟件設計和調試太多可在實驗室進行，模擬調試以后再將 PLC 控制系統(tǒng)安裝到現場調試，這樣既省時間又方便，由于 PLC 本身的 可靠性高，又有完善的自診斷能力。 PLC 型號的選擇 S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此S7200 系列具有極高的性能 /價格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。 S7200 系列 PLC 可提供 5 個不同的基本型號的 8 種 CPU 可供使用。改造后的程序只 143 字節(jié)，內容小于 4 千字節(jié)。因此，考慮到經濟，實用，穩(wěn)定等方面因素。 表 31 S7200 CN系列 PLC CPU模塊的技術規(guī)范及特性 描述 CPU221 CPU222CN CPU224CN CPU224XP CN CPU226CN 尺寸（ mm） 90 80 62 80 62 140 80 62 196 80 62 數字量 I/O 6 輸入 /4 輸出 8 輸入 /6 輸出 14 輸入 /10 輸出 24 輸入 /16 輸出 模擬量 I/O 無 2 輸入 /1 輸出 無 擴展 I/O 模塊 無 2 7 數字 I/O 映像 256（ 128 輸入 /128 輸出） 電容后備 50h（ 40℃時最少 8h） 100h（ 40℃時最少 70h） 數據存儲器 2KB 8KB 10KB 程序存儲器 4KB 8KB/12KB 12KB/16KB 16KB/24KB 模擬電位器 1 個 8 位分辨率 2 個 8 位分辨率 執(zhí)行速度 每條布爾運算指令 通信接口 1 個 RS485 接口 2 個 RS485 接口 卡選項 存儲器、電池和實時時鐘 存儲器、電池（實時時鐘內置） 高速計數器 單相 兩相 4 個 30kHZ 2 個 20kHZ 6 個 30kHZ 4 個 20kHZ 4 個 30kHZ， 2 個200kHZ 3 個，每個 20kHZ，1 個 100kkZ 6 個 30kHZ 4 個 20kHZ 脈沖輸出（ DC） 2 個 20kHZ 2 個 100kHZ 2 個 20kHZ 電動機選擇 本次畢業(yè)設計使用 PLC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的邏輯控制線路部分，其余基本無變化。 表 32 主軸電機 、 快進電機 、 冷卻泵電機參數表 參數 主軸電機 冷卻泵電機 快進電機 C650 臥式車床的控制系統(tǒng)的 PLC 控制改造 11 型 號 Y255M6 Y26312 Y90L2 額定電壓 AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz AC 380V 50Hz 額定電流（ A） 額定功率（ KW） 30 額定轉速 980 2730 2840 功率因數 絕緣等級 B E E 其它元器件的選擇 交流 接觸器的選擇 交流接觸器是一種頻繁應用于工業(yè)電氣控制，并用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動切換電器。其生產方便，價格低廉，應用十分廣泛。其原理是當接觸器的電磁線圈通入交流電時，會產生很強的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點也隨之與靜觸點閉合，使電氣線路接通。 在工業(yè)電氣中，常用交流接觸器的型號有 CJX8(B 系列 )CJ1 CJ CJT1(CJ10)、CJX1(3TB、 3TF 系列 )、 CJ SMC 等系列產品。 中間繼電器的選擇 中間繼電器用于繼電保護與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點的數量及容量。中間繼電器的結構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大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。它一般是沒有主觸點的，因為過載能力比較小。新國標對中間繼電器的定義是 K，老國標是 KA。本次設計選擇的中間繼電器型號為 JZ744。熔斷器的熔體串接于被保護的電路中，當通過它的電流小于規(guī)定值時，其熔體相當于一根導線，起電氣連接作用；當通過它的電流超過規(guī)定值（電