臥式車(chē)床PLC改造

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1、柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：用PLC改造C650臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng) 姓名 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 專(zhuān)業(yè) 機(jī)電一體休技術(shù)2班 年級(jí) 三年級(jí) 指引教師 完畢時(shí)間 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 任 務(wù) 書(shū) 機(jī)電工程系 系（部） 機(jī)電一體化技術(shù) 專(zhuān)業(yè) 2 班學(xué)生 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 一

2、、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 用PLC改造C650臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：7月5日起至9月30日 止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： 四、任務(wù)書(shū)的內(nèi)容： 車(chē)床是一種應(yīng)用極為廣泛的機(jī)床，重要用于加工多種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、成型回轉(zhuǎn)表面等），回轉(zhuǎn)體的端面、螺紋等。車(chē)床的類(lèi)型諸多、重要有臥式車(chē)床、立式車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床和仿形車(chē)床等。C650型臥式車(chē)床重要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿和絲桿等部分構(gòu)成，如圖1所

3、示。 1-進(jìn)給箱；2-掛輪箱；3-主軸變速箱；4-溜板與刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-絲桿； 8-光桿；9-床身； 圖1 C650型臥式車(chē)床示意圖 1、運(yùn)動(dòng)形式 n 主運(yùn)動(dòng)：安裝在主軸箱中的主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 n 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：溜板箱帶動(dòng)溜板和刀架直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 刀具安裝在刀架上，與溜板一起隨溜板箱沿主軸軸線(xiàn)方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給移動(dòng)，主軸的傳動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，使得需停車(chē)時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而必須有停車(chē)制動(dòng)的功能。較好的停車(chē)制動(dòng)是采用電氣制動(dòng)。在加工的過(guò)程中，還需提供切削液，并且為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，規(guī)

4、定帶動(dòng)刀架移動(dòng)的溜板箱可以迅速移動(dòng)。 2、控制規(guī)定 n 主電動(dòng)機(jī)M1，完畢主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車(chē)制動(dòng)。為加工調(diào)節(jié)以便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。 n 電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供切削液，采用直接啟動(dòng)停止方式，并且為持續(xù)工作狀態(tài)。 n 迅速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3，電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。 n 主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)部分應(yīng)具有短路和過(guò)載保護(hù)。 n 具有局部安全照明裝置。 設(shè)計(jì)規(guī)定：選用西門(mén)子7S-200系列的PLC對(duì)C650型臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù)：主電動(dòng)機(jī)30kW

5、；冷卻泵電動(dòng)機(jī)2. 2kW；快進(jìn)電動(dòng)機(jī)0.125kW。其他參數(shù)由學(xué)生自己設(shè)定。 目的： （1）通過(guò)本設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握根據(jù)一般機(jī)床的加工工藝規(guī)定進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造（繼電器——接觸器控制、PLC控制）的基本措施進(jìn)一步鞏固電氣控制技術(shù)與可編程控制器的理論和應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析控制規(guī)定、設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)的能力，為將來(lái)從事機(jī)電設(shè)備電氣控制設(shè)計(jì)、維修和管理打下基本。 （2）提高學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，認(rèn)真思考、用于開(kāi)拓、用于實(shí)踐的基本素質(zhì)。 （3）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完畢課題的工作能力和解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。 （4）對(duì)學(xué)生的知識(shí)面、掌握知識(shí)的深度、運(yùn)用

6、理論結(jié)合實(shí)際去解決問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?jì)算機(jī)運(yùn)用水平、書(shū)面及口頭體現(xiàn)能力進(jìn)行綜合考核。 任務(wù)： （1）收集C650型臥式車(chē)床的有關(guān)資料，分析其工作過(guò)程。 （2）技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。 （3）設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，分析電氣控制電路工作過(guò)程。 （4）選擇PLC型號(hào)，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)輸入輸出接線(xiàn)圖、梯形圖。 （5）完畢電氣元件計(jì)算選擇、列出元件清單。 （6）設(shè)計(jì)機(jī)床電氣接線(xiàn)施工方案。

7、 工作日程安排： （1）準(zhǔn)備階段：（7月5日～7月6日） 學(xué)生在指引教師指引下擬定論文題目 （2）畢業(yè)設(shè)計(jì)階段：（7月7日～9月11日） 學(xué)生在指引教師的指引下，進(jìn)行電氣控制電路的設(shè)計(jì)。初步完畢后，指引教師審視，并修改。 （3）編寫(xiě)設(shè)計(jì)闡明書(shū)階段：（9月12日～9月15日） （4）修改闡明書(shū)階段（9月16日～9月24日） 學(xué)生根據(jù)指引教師提出的意見(jiàn)和建議，對(duì)闡明書(shū)作出必要的補(bǔ)充修改，并于9月3日前交所有設(shè)計(jì)終稿。 （5） 答辯準(zhǔn)備階段（9月25日～9月26日） 指引教師審定設(shè)計(jì)，推薦合格的學(xué)生參與答辯，學(xué)

8、生準(zhǔn)備答辯資料。 （6）論文答辯階段（9月27日～9月30日） 畢業(yè)設(shè)計(jì)分組答辯。 設(shè)計(jì)（論文）規(guī)定： 規(guī)定每個(gè)學(xué)生設(shè)定不同的工藝規(guī)定及技術(shù)參數(shù)獨(dú)立完畢設(shè)計(jì)。 （1）畫(huà)出電氣控制原理圖，分析電氣控制電路工作過(guò)程。 （2）畫(huà)出PLC控制輸入輸出接線(xiàn)圖、梯形圖，寫(xiě)出程序清單。 （3）完畢電氣元件選擇、列出元件清單。 （4）繪制電器元件安裝位置圖和電氣接線(xiàn)示意圖。 （5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)闡明書(shū)（不少于7000字）及進(jìn)行畢業(yè)答辯。 重要參照文獻(xiàn)： （1）《機(jī)床電氣控制技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 齊

9、占慶 王振臣 主編 （2）《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 中國(guó)電力出版社 張永飛 主編 （3）《PLC開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例詳解》 北京航空航天大學(xué)出版社 吳作明 主編 （4）《機(jī)床電氣控制線(xiàn)路圖識(shí)圖技巧》 機(jī)械工業(yè)出版社 賀哲榮 主編 （5）《低壓電器產(chǎn)品樣本》 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)部 編 （6）《常用低壓電器手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 楊國(guó)福

10、 主編 （7）《機(jī)床電器與可編程控制器》 機(jī)械工業(yè)出版社 姚永剛 主編 學(xué)生開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)書(shū)日期 年 月 日 學(xué)生送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日期： 年 月 日 指引教師簽名： 年 月 日 教研室主任簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日

11、 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：用PLC改造C650臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng) 姓名 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 專(zhuān)業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年級(jí) 三年級(jí) 指引教師 楊達(dá)飛 完畢時(shí)間 .11.16 目 錄 一、引言 8 二、概述 9 2.1 C650型臥式一般車(chē)床的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 9 2.2 C65

12、0型臥式一般車(chē)床的特點(diǎn)及控制規(guī)定 10 2.3 C650型臥式一般車(chē)床的缺陷 11 2.4 S7-200PLC的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 12 2.5 用S7-200PLC改造C650車(chē)床的長(zhǎng)處 12 三、C650一般機(jī)床電氣原理圖 14 四、機(jī)床電氣控制原理分析 15 4.1主電路分析 15 4.2控制電路分析 16 五、PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)記錄及PLC型號(hào)選擇 17 六、C650型一般車(chē)床PLC外部接線(xiàn)圖 18 七、PLC控制梯形圖及語(yǔ)句表 19 八、電器元件計(jì)算選擇 24 九、電器元件清單 25 十、電器元件安裝位置圖 26 十一、電柜外電器元件接線(xiàn)圖示意圖 26 十一、電

13、柜外電器元件接線(xiàn)圖示意圖 27 十二、電柜內(nèi)電器元件接線(xiàn)圖示意圖 28 十三、操作面板按鈕安裝示意圖 29 十四、安裝調(diào)試及操作闡明 30 用PLC改造C650臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng) 一、引言 更新改造舊機(jī)床是近來(lái)幾年發(fā)展起來(lái)的一種新興產(chǎn)業(yè)，該設(shè)計(jì)是對(duì)C650臥式車(chē)床的控制系統(tǒng)的PLC控制改造的研究設(shè)計(jì)。 采用連線(xiàn)少、體積小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系統(tǒng)，來(lái)替代電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制邏輯，配以合適的數(shù)控系統(tǒng)，可使機(jī)床控制功能更加豐富，自動(dòng)化水平大大提高。 今天繼電器已應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。她

14、們比以往的產(chǎn)品具有 更高的可靠性。但是，這也隨之帶來(lái)某些問(wèn)題。如絕大多數(shù)控制繼電器 都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。并且繼電器的觸點(diǎn) 容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者， 對(duì)一種具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重 的。在全負(fù)荷運(yùn)載的狀況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同步 也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線(xiàn)、安裝，如 果有簡(jiǎn)樸的改動(dòng)，也需要耗費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào) 試。 目前采用繼電器控制的舊式一般機(jī)床設(shè)備仍在公司中廣泛使用，特 別是在某些工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，這些設(shè)備的使用率還比較高，在公司中仍 然

15、起著較大的作用。由于這些設(shè)備使用近年后故障率高、維修量大、可 靠性差； 其精度、 效率、 自動(dòng)化限度都已不能滿(mǎn)足目前生產(chǎn)需要等因素， 嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。 二、概述 2.1 C650型臥式一般車(chē)床的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 C650臥式車(chē)床是機(jī)械加工中用得最廣泛的一種車(chē)床，可以完畢切削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、倒角、切斷及割斷槽等加工，并可以裝上鉆頭或絞刀進(jìn)行鉆孔和鉸孔等加工。C650臥式一般車(chē)床屬中型車(chē)床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá)1020mm,長(zhǎng)度可達(dá)3000mm。 C650型臥式車(chē)床重要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿和絲桿等部分構(gòu)成，如圖所

16、示。 1.主軸變速箱 2.溜板與刀架 3.尾座 4.床身 5.絲杠 6.光杠 7.溜板箱 8.進(jìn)給箱 9.掛輪箱 C650車(chē)床型號(hào)的意義： C 6 50 類(lèi)代號(hào)（車(chē)床類(lèi)） 組代號(hào)（落地及臥式車(chē)床組） 主參數(shù)折算值 2.2 C650型臥式一般車(chē)床的特點(diǎn)及控制規(guī)定 C650車(chē)床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)： 1、主運(yùn)動(dòng)：安裝在主軸箱中的主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：溜板箱帶動(dòng)溜板和刀架直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 3、刀具安裝在刀架上，與溜板一起隨溜板箱沿主軸軸線(xiàn)方向

17、實(shí)現(xiàn)進(jìn)給移動(dòng)，主軸的傳動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大，使得需停車(chē)時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而必須有停車(chē)制動(dòng)的功能。較好的停車(chē)制動(dòng)是采用電氣制動(dòng)。在加工的過(guò)程中，還需提供切削液，并且為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，規(guī)定帶動(dòng)刀架移動(dòng)的溜板箱可以迅速移動(dòng)。 C650車(chē)床的線(xiàn)路特點(diǎn)： 1、主軸的正反轉(zhuǎn)通過(guò)電機(jī)正反裝形式予以實(shí)現(xiàn)，未采用老式的機(jī)械齒輪箱進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，這樣大大縮小了設(shè)備體積和質(zhì)量，同步也減少了機(jī)械部分的故障率，但同步也對(duì)電氣回路提出了更高的規(guī)定。 2、主電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)采用了電氣反接制動(dòng)形式，速度繼電器為該功能提供必要的速度信號(hào)。 3

18、、接觸器之間有連鎖保護(hù)，保證KM1、KM2接觸器不會(huì)同步閉合，引起短路故障。 4、控制回路與主回路之間用控制變壓器進(jìn)行電氣隔離，提高設(shè)備安全性。 5、模擬設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率均按照比例進(jìn)行減小，不易產(chǎn)生過(guò)載，提高了安全性，同步也保證了設(shè)備可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，但因此會(huì)縮減排故中的過(guò)載故障，也導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)載后熱繼電器難以動(dòng)作。 C650車(chē)床的控制規(guī)定： 1、主電動(dòng)機(jī)M1，完畢主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車(chē)制動(dòng)。為加工調(diào)節(jié)以便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。 2、電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵，在加工時(shí)提供切削液，采

19、用直接啟動(dòng)停止方式，并且為持續(xù)工作狀態(tài)。 3、迅速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3，電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要，隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。 主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)部分應(yīng)具有短路和過(guò)載保護(hù)。 4、具有局部安全照明裝置。 設(shè)計(jì)規(guī)定：選用西門(mén)子7S-200系列的PLC對(duì)C650型臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù)：主電動(dòng)機(jī)30kW；冷卻泵電動(dòng)機(jī)2. 2kW；快進(jìn)電動(dòng)機(jī)0.125kW。 2.3 C650型臥式一般車(chē)床的缺陷 20世紀(jì)40年代此前，車(chē)床的電氣控制重要采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的繼電器-接觸器控制。由于當(dāng)時(shí)的交流電動(dòng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，只能通過(guò)皮帶、齒輪等機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)既有級(jí)變速，因而車(chē)床的機(jī)械構(gòu)造比較復(fù)雜，

20、同步還限制了加工精度的提高。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多種運(yùn)動(dòng)控制（如啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、變速等），并可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、聯(lián)鎖控制、異地控制等，因而大大提高了機(jī)床的自動(dòng)化水平，有助于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種控制系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)樸、易于掌握，至今仍被廣泛采用。 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是由多種電器構(gòu)成的，而這些電器的機(jī)械動(dòng)作壽命是有限的，必須準(zhǔn)時(shí)更換損壞的電器，以免影響系統(tǒng)的可靠性。此外，根據(jù)加工工藝的規(guī)定，需要變化控制邏輯關(guān)系時(shí)，必須修改線(xiàn)路，重新安裝配線(xiàn)，這對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的控制規(guī)定是很不適應(yīng)的。 因此，在機(jī)床的控制規(guī)定上我們要保證其工作的精確性及可靠性，而單純的繼電器-接觸器等機(jī)械動(dòng)作形勢(shì)的電

21、器在車(chē)床的運(yùn)用勢(shì)必會(huì)影響機(jī)床工作的持續(xù)性和可靠性。 因此，我們需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行有效的改造。 2.4 S7-200PLC的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定期、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向顧客的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制多種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)頒布的PLC原則草案對(duì)PLC做了如下定義： “PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序、計(jì)

22、時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字或模擬形式的輸入和輸出，控制多種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)當(dāng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一種整體，易于擴(kuò)展功能的原則而設(shè)計(jì)?！? S7-200 是一種小型的可編程序控制器，由于其具有很強(qiáng)的抗干擾能力和良好的可靠性，因此被廣泛用于各行各業(yè)，多種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)營(yíng)中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。 2.5 用S7-200PLC改造C650車(chē)床的長(zhǎng)處 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 相對(duì)于使用繼電器線(xiàn)路擁有無(wú)法比擬

23、的優(yōu)勢(shì): 1、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)可供顧客使用的編程元件， 有很強(qiáng)的 功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相似功能的繼電器相比，具有 很高的性能價(jià)格比。 可編程序控制器可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)， 實(shí)現(xiàn)分散控制， 集中管理。 2、硬件配套齊全，顧客使用以便，適應(yīng)性強(qiáng)，可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)原則化，系列化，模塊化，配備有品種齊。 3、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 老式的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。 由于觸點(diǎn)接觸不良，容易浮現(xiàn)故障，PLC 用軟件替代大量的中間繼電器 和時(shí)間繼電器， 僅剩余與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件， 接線(xiàn)可大為減

24、少， 是繼電器控制系統(tǒng)的 1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致的故障大為減 少。 4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間 繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線(xiàn)工作量大大減少。 5、編程措施簡(jiǎn)樸 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和 體現(xiàn)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂， 熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖 語(yǔ)言，并用來(lái)編制顧客程序。 6、維修工作量少，維修以便。 三、C650

25、一般機(jī)床電氣原理圖 四、機(jī)床電氣控制原理分析 4.1主電路分析 1）、主軸電動(dòng)機(jī)電路 電源引入與故障保護(hù) 三相交流電源L1、L2、L3經(jīng)QS開(kāi)關(guān)引入C650車(chē)床主電路，主電動(dòng)機(jī)電路中，F(xiàn)U1熔斷器為短路保護(hù)環(huán)節(jié)，F(xiàn)R1是熱繼電器加熱元件，對(duì)電動(dòng)機(jī)M1起過(guò)載保護(hù)作用。 主電機(jī)的正反轉(zhuǎn) KM1與KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識(shí)分析可知，KM1主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開(kāi)時(shí)，三相交流電源分別接入電動(dòng)機(jī)的U1、V1、W1三相交流繞組中，M1主電機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM1主觸頭斷開(kāi)，KM2主觸頭閉合時(shí)，三相交流電源分別接入電動(dòng)機(jī)的

26、W1、 V1、U1三相交流繞組中，與正轉(zhuǎn)時(shí)相比，W1與U1進(jìn)行了換線(xiàn)，導(dǎo)致電機(jī)反轉(zhuǎn)。 主電機(jī)全壓與減壓狀態(tài) 當(dāng)KM3主觸頭斷開(kāi)時(shí)，三相交流電源電流經(jīng)限流電阻R而進(jìn)入電動(dòng)機(jī)繞組，電動(dòng)機(jī)繞組電壓將減小（體目前車(chē)床電動(dòng)及停車(chē)制動(dòng)時(shí)）。當(dāng)KM3主觸頭閉合時(shí)，則電源電流不經(jīng)限流電阻直接接入電動(dòng)機(jī)繞組中，主電動(dòng)機(jī)處在全壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（重要體目前車(chē)床起動(dòng)時(shí)） 繞組電流監(jiān)控 電流表PA在電機(jī)M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用，通過(guò)TA線(xiàn)圈空套在繞組一相的接線(xiàn)上，當(dāng)該接線(xiàn)有電流流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生感應(yīng)電流，用過(guò)這一感應(yīng)電流間接顯示電動(dòng)機(jī)繞組中目前電流值。其控制原理是當(dāng)KT常閉延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，TA產(chǎn)生的感

27、應(yīng)電流不通過(guò)PA電流表，而一旦KT觸頭斷開(kāi)，PA電流表就可檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)繞組中的電流。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控 KS是KM1主電動(dòng)機(jī)主軸同軸安裝的速度繼電器檢測(cè)元件，根據(jù)主電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對(duì)速度繼電器觸頭的閉合與斷開(kāi)進(jìn)行控制。 2）、冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路 冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路中FU2熔斷器起短路保護(hù)作用，F(xiàn)R2熱繼電器則起過(guò)載保護(hù)作用。當(dāng)KM4主觸頭斷開(kāi)時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)不供液；而KM4主觸頭一旦閉合，M2將起動(dòng)供液。 3）快移電動(dòng)機(jī)電路 快移電動(dòng)機(jī)電路中FU2熔斷器起短路保護(hù)作用。KM5主觸頭閉合時(shí)，快移電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)，而KM5主觸頭斷開(kāi)，快移電動(dòng)機(jī)M3停止。 主電路通過(guò)T

28、C變壓器和照明電路建立聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓380v，二次側(cè)有36v、110v兩種供電電源，其中36v給照明線(xiàn)路供電，而110v給車(chē)床控制線(xiàn)路供電。 4.2控制電路分析 1）、主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 按下SB4，使KM1線(xiàn)圈通電，根據(jù)原態(tài)支路常斷現(xiàn)象，其他所有線(xiàn)圈均處在斷電狀態(tài)。因此主電路中為KM1主觸頭閉合，由QS隔離開(kāi)關(guān)引入的三相交流電源將經(jīng)KM1主觸頭、限流電阻R接入主電機(jī)M1的三相繞組中，主電動(dòng)機(jī)M1串電阻減壓起動(dòng)。一旦松開(kāi)SB4，KM1線(xiàn)圈斷電，電動(dòng)機(jī)M1斷電停轉(zhuǎn)。SB4是主電動(dòng)機(jī)M1的點(diǎn)動(dòng)控制按鈕。 2）、主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制 按下SB1，KM3和KT線(xiàn)圈同步

29、通電，并通過(guò)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM3閉合而使KA線(xiàn)圈通電，KA線(xiàn)圈通電又導(dǎo)致KA常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，使KM1主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動(dòng)。繞組電流監(jiān)視電路中，因KT線(xiàn)圈通電后延時(shí)開(kāi)始，但由于延時(shí)時(shí)間尚未達(dá)到，因此KT常閉延時(shí)斷開(kāi)觸頭保持閉合，感應(yīng)電流經(jīng)KT觸頭短路，導(dǎo)致A電流表中沒(méi)有電流通過(guò)，避免了全壓起動(dòng)初期繞組電流過(guò)大而損壞A電流表。KT線(xiàn)圈延時(shí)時(shí)間達(dá)到時(shí)，電動(dòng)機(jī)已經(jīng)接近額定轉(zhuǎn)速，繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開(kāi)，感應(yīng)電流流入PA電流表將繞組中電流值顯示在PA表上。 3）、主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制 按下SB2，KM3和KT線(xiàn)圈同步通電，并通過(guò)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM3閉合而使KA

30、線(xiàn)圈通電，與正轉(zhuǎn)控制相類(lèi)似，KA線(xiàn)圈通電，導(dǎo)致KM2線(xiàn)圈通電。主電路中KM2、KM3主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)全壓反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1線(xiàn)圈所在支路與KM2線(xiàn)圈所在支路通過(guò)KM2與KM1常閉觸頭實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。 4）、主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制 正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制 KS-2是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸頭，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，KS-2閉合并保持。制動(dòng)時(shí)按下SB6，控制線(xiàn)路中線(xiàn)路中所有電磁線(xiàn)圈都將斷電，主電路中KM1、KM2、KM3主觸頭所有斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)降速，但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，需較長(zhǎng)時(shí)間才干降為零速。 一旦松開(kāi)SB6，則使KM2線(xiàn)圈通電。主電路中KM2主觸頭閉合，三相電源電流經(jīng)KM2使U1\W

31、1兩相換接，再經(jīng)限流電阻R接入繞組中，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與正轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩先抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)。 在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速，再?gòu)念~定轉(zhuǎn)速制動(dòng)至停車(chē)的過(guò)程中，KS-1反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生動(dòng)作，保持常開(kāi)狀態(tài)。 反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制 KS-2在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動(dòng)相類(lèi)似，按下SB6，電動(dòng)機(jī)斷電降速。一旦松開(kāi)SB6，則使線(xiàn)圈KM1通電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與反轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消使電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)。 5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起停控制 按下SB3，使線(xiàn)圈KM4通電，并通過(guò)KM4常開(kāi)輔助觸頭對(duì)SB3自鎖，主電路中KM4主觸頭閉合，冷

32、卻泵電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)并保持。按下SB5，KM4線(xiàn)圈斷電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。 6）、快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 行程開(kāi)關(guān)由車(chē)床上的刀架柄控制。轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄，行程開(kāi)關(guān)SQ將被壓下而閉合，使KM5線(xiàn)圈通電。主電路中KM5主觸頭閉合，驅(qū)動(dòng)刀架快移的電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)。反向轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄復(fù)位，SQ行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則電動(dòng)機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。 7）、照明電路 燈開(kāi)關(guān)SA置于閉合位置是，EL燈亮。SA置于斷開(kāi)位置時(shí)，EL燈滅。 五、PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)記錄及PLC型號(hào)選擇 C650臥式車(chē)床PLC輸入/輸出分派表 輸入 輸出 輸入繼電器 輸入元件 作用 備注

33、 輸出繼電器 輸出元件 作用 備注 I0.0 SB1 正轉(zhuǎn)啟動(dòng) Q0.0 KM1 主軸正轉(zhuǎn)控制 I0.1 SB2 反轉(zhuǎn)啟動(dòng) Q0.1 KM2 主軸反轉(zhuǎn)控制 I0.2 SB4 點(diǎn)動(dòng)控制 Q0.2 KM3 主軸全壓?jiǎn)?dòng) I0.3 SB5 停車(chē) Q0.3 KM4 冷卻液控制 I0.4 SB3 冷卻液開(kāi)/關(guān) 單個(gè)開(kāi)關(guān) Q0.4 KM5 迅速移動(dòng)控制 I0.5 SQ 迅速移動(dòng) Q0.5 KA 電流表保護(hù) 替代KT I0.6 KS1 正轉(zhuǎn)停車(chē)制動(dòng) I0.7

34、 KS2 反轉(zhuǎn)停車(chē)制動(dòng) I1.0 FR1 M1過(guò)載保護(hù) I1.1 FR2 M2過(guò)載保護(hù) 通過(guò)記錄，使用到的PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為：輸入10點(diǎn)；輸出6點(diǎn)。因此，為選擇經(jīng)濟(jì)合適的PLC型號(hào)，選擇西門(mén)子PLC-200 CPU224　AC/DC/RLY（本機(jī)I/O數(shù)字量：14入/10出）的PLC。 六、C650型一般車(chē)床PLC外部接線(xiàn)圖 七、PLC控制梯形圖及語(yǔ)句表 梯形圖： 語(yǔ)句表：

35、 八、電器元件計(jì)算選擇 1、電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)電流,因此， M1的線(xiàn)電流為： M2的線(xiàn)電流為： M3的線(xiàn)電流為： 2、接觸器 1）主觸點(diǎn)的額定電壓 K的取值為1.0～1.4 2）吸引線(xiàn)圈的額定電壓 3）輔助觸點(diǎn)的數(shù)量 3、熱繼電器 根據(jù)公式計(jì)算： M1的熱繼電器的整定值為： M2的熱繼電器的整定值為： 4、熔斷器 FU1:主軸電機(jī)M1是單臺(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的因此根據(jù)公式：， FU2：冷卻液電機(jī)M2也是單臺(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的，因此， FU3: 為照明電路負(fù)載較平穩(wěn)，無(wú)尖峰電流，熔體額定電流 F

36、U4: 由于CPU224的觸點(diǎn)不能超過(guò)2A的限制電流，因此每個(gè)接觸器的工作電流不能超過(guò)2A，該電路 FU: 總電電阻為FU=FU1+FU2+FU3+FU4=200A 符號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 備注 M1 主電動(dòng)機(jī) Y200L-4 1 M2 冷卻泵電動(dòng)機(jī) Y100L1-4 1 M3 快移電動(dòng)機(jī) Y80M1-4 1 KM1 主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM2 主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM3 短接限流電阻接觸器 CJT1-10/220V 1

37、 KM4 冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM5 快移電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器 CJT1-10/220V 1 KA 中間繼電器 DZY-208 220V 1 SQ 快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)行程開(kāi)關(guān) XZ-5/101 1 SA 照明燈開(kāi)關(guān) XB2-BD33C/ZB2-BE101C（102C) 1 KS 速度繼電器 JY1-2A-500V 1 PA 電流表 85L1 0-30A 1 FU 熔斷器 RT36-2 200A 3 FU1 熔斷器 RT 175A 3 FU2 熔斷器 R

38、T 14A 3 FU3 熔斷器 RT 19 8.5*31.5 2A 1 FU4 熔斷器 RT 12A 1 SB1 主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕 LA128 LA16-Y-11綠 1 綠色 SB2 主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕 LA128 LA16-Y-11黑 1 黑色 SB3 冷卻液?jiǎn)?dòng)/停止按鈕 LA128 LA16-Y-11白 1 白色 SB4 點(diǎn)動(dòng)按鈕 LA128 LA16-Y-11黑 1 黑色 SB6 停止按鈕 LA128 LA16-Y-11紅 1 紅色 TC 控制變壓器 BK-100VA 1 FR1 主電動(dòng)機(jī)過(guò)載

39、保護(hù)熱繼電器 JR20-63L 55-71A 1 FR2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)熱繼電器 NR2-11.5/Z 0.1-10A 1 R 限流電阻 DK-DKLGW 50RJ 3 EL 照明燈 BLJCW06-BB-36 60W 1 TA 電流互感器 MR-28 1 QS 隔離刀開(kāi)關(guān) HD11F-200A/38 1 九、電器元件清單 十、電器元件安裝位置圖 十一、電柜外電器元件接線(xiàn)圖示意圖 十一、電柜外電器元件接線(xiàn)圖示意圖 十二、電柜內(nèi)電器元件接線(xiàn)圖示意圖 十三、操作面板按鈕安裝示意圖

40、 十四、安裝調(diào)試及操作闡明 操作闡明： 合上QS隔離開(kāi)關(guān)，引入電源。 SB1：主軸電機(jī)正向起動(dòng)按鈕，按下此按鈕，KM1、KM3吸合，主軸電機(jī)M1正向運(yùn)營(yíng)，5s后KA吸合，電流表工作。 SB2：主軸電機(jī)反向起動(dòng)按鈕，按下此按鈕，KM2、KM3吸合，主軸電機(jī)M1反向運(yùn)營(yíng)，，5s后KA吸合，電流表工作。 SB3：冷卻泵電機(jī)停止按鈕，按一次此按鈕，KM4吸合，冷卻泵電機(jī)M2正向運(yùn)營(yíng)。再按一次此按扭，KM4釋放，冷卻泵電機(jī)M2停止運(yùn)營(yíng)。 SB4：主軸電機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕，按下此按鈕，KM1吸合，主軸電機(jī)M1作低速正轉(zhuǎn)。 SB5：停止按鈕，在主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)及冷卻泵電機(jī)運(yùn)營(yíng)的時(shí)候，按

41、下此按鈕，所有接觸器、繼電器釋放，M1、M2、M3均停止運(yùn)營(yíng)。 SQ：進(jìn)給電機(jī)起動(dòng)控制，壓合此行程開(kāi)關(guān)，KM5吸合，進(jìn)給電機(jī)M3正向支運(yùn)營(yíng)，松開(kāi)此行程開(kāi)關(guān)，KM5釋放，進(jìn)給電機(jī)M3停止運(yùn)營(yíng)。 SA：照明控制開(kāi)關(guān)，合上SA開(kāi)關(guān)，EL照明燈亮，斷開(kāi)SA開(kāi)關(guān)，照明燈熄滅。 參照文獻(xiàn)：《SIMATIC S7 PLC原理及應(yīng)用》 主編：龍志文 《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》 主編：趙春生 《機(jī)床電器與可編程序控制器》 主編：姚永剛 《低壓電器產(chǎn)品樣本》 主編：機(jī)械工業(yè)部