基于PLC的车床电气控制系统设计样本.doc

烟台工程职业技术学院

机电工程 系 机电一体化技术 专业 08 级

毕业设计（论文）

题 目：基于PLC电气线路控制

烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)
诚 信 承 诺 书

本人慎重承诺：
我所撰写设计（论文）《PLC在CW6140机床改造中应用》是在教师指引下自主完毕，没有抄袭或抄袭她人论文或成果。如有抄袭、抄袭，本人乐意为由此引起后果承担相应责任。
毕业论文（设计）研究成果归属学校所有。

学生(签名)：
11月25日

目 录
摘 要 1
一 引言 2
二 C650 普通卧式车床电气控制规定与控制特点 3
三 C650 车床电气控制系统主电路 10
四 PLC 控制电路 16
4. 1 　 PLC 机型选取、硬件连接及 I/ O 地址分派
4. 2 　 C650 车床 PLC 程序设计PLC 程序
4. 3 　 PLC 梯形图控制分析

结束语 18
致 谢 19
参 考 文 献 19

摘要 ：简介了西门子公司 PLC 在普通车床 C650 改造中应用 . 给出了 C650 车床电气控制软、硬件设计 ，本系统既可以用于新型车床开发也可以用于车床数控改造 .
核心词 ：PLC；梯形图 ；车床
1 　引言
普通车床是应用非常广泛金属切削工具,当前采用老式继电器控制普通车床在中小型公司仍大量使用. 由于继电器系统接线复杂,故障诊断与排除困难,并存在着固有缺陷. 由于它是运用布线构成各种逻辑来实现控制,需要大量机械触点,因而可靠性不高;当变化生产流程时要变化大量硬件接线,甚至重新设计系统,要耗费大量人力物力,耗费诸多时间. 因而导致了这些公司生产率低下,效益差,反过来这些公司又没有足够资金购买新数控车床. 因而,当务之急就是对这些普通车床进行技术改造,以提高公司设备运用率,提高产品质量和产量. 由于可编程控制器(PLC)具备：①通用性、适应性强；②完善故障自诊断能力且维修以便；③可靠性高及柔性强等长处,且小型PLC价格当前亦很便宜. 因而,在普通车床控制电路改造中发挥了及其重要作用. 本文以C650 车床控制系统为例,详细阐明采用PLC改造老式控制系统设计过程.
2 　 C650 普通卧式车床电气控制规定与控制特点
C650 普通车床电力拖动控制规定与特点如下 :
(1)主轴电动机 M1 普通选用笼型异步电动机 ，完毕主轴主运动和刀具进给运动驱动 . 电动机采用直接起动方式起动 ，可正反两个方向旋转 . 为加工调节以便 ，还具备正向点动功能 .
(2)停车时和点动完毕均要反接制动 . 为了防止在频繁点动时 ，大电流导致电动机过载以及限制反接制动电流 ，在点动和反接制动时主电路串接了限流电阻 R.
(3)为了提高生产效率、减轻工人劳动强度 ，溜板箱迅速移动由电动机 M3 单独拖动 . 依照使用需要 ，可随时手动控制起停2
(4)车削加工中,为防止刀具和工件温度过高、延长刀具使用寿命、提高加工质量,车床附有一台单方向旋转冷却泵电动机M2 ,提供冷却液.

3 　 C650 车床电气控制系统主电路
C650 车床主电路图如图 1 所示 . 主电路中有三台电动机 . 主电动机 M1 、冷却泵电动机 M2 和迅速移动电动机 M3. 主电动机电路接线分为三某些 ，第一某些由交流接触器 KM1 和 KM2 两组主触点构成电动机正反转接线 ；第二某些为电流表 A 经电流互感器 TA 接在主电动机 M1 动力回路上 ，运用一时间继电器 KT 延时动合触点 ，在起动短时间内将电流表暂时短接 ；第三某些线路通过交流接触器 KM3 主触点控制限流电阻 R 接入和切除 . 电动机 M2 由交流接触器
KM4 主触点控制其接通与断开 ；电动机 M3 由交流接触器 KM5 控制 .

图 1 　 C650 车床主电路图
4 　 PLC 控制电路
4. 1 　 PLC 机型选取、硬件连接及 I/ O 地址分派
车床电气控制系统所需 I/ O 点总数在 256如下,属于小型机范畴. 控制系统只需要逻辑运算等简朴功能. 重要用来实现条件控制和顺序控制. 为实现C650 车床上述电气控制规定,因此PLC可以选取西门子公司S7 - 200 系列
3. 它价格低,体积小,非常合用于单机自动化控制系统. 该机床输入信号是开关量信号,输出是负载三相交流电动机接触器等. 依照表1 可知,车床电气控制系统需要9 个外部输入信号,5 个输出信号. PLC所具备输入点和输出点普通要比所需冗余30 %,以便于系统完善和此后扩展预留. 因此本系统所需输入点为12 个,输出点为7 个. 现选取西门子公司生产S7 - 200 系列CPU224 型PLC ,24V直流14 点输入,继电器型交流10 点输出. I/ O地址分派如表1 所示，PLC控制外部接线图如图2 所示.
表 1 　 I/ O 地址分派
输入元件
地址编号
输出元件
地址编号
反接制动按钮 SB1 0.
0.0
主电动机 M1 正转 KM1
0.0
主轴电动机 M1 正转按钮 SB2
0.1
主电动机 M1 反转 KM2
0.1
主轴电动机 M1 反转按钮 SB3
0.2
KM3
0.2
主轴电动机 M1 点动按钮 SB4
0.3
冷却泵电动机 M2 起、停 KM4
0.3
冷却泵电动机 M2 停止按钮 SB5
0.4
迅速电动机 M3 起、停 KM5
0.4
冷却泵电动机 M2 起动按钮 SB6
0.5

迅速电动机 M3 起、停位置开关 SQ
0.6

速度继电器正转常开触头 KS1
0.7

速度继电器正转常开触头 KS2
1.0

图 2 　 C650 车床 PLC 控制外部接线图

4. 2 　 C650 车床 PLC 程序设计PLC 程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表达 . 为了与继电器 - 接触器系统相承办 ，采用梯形图形式对车床电气控制系统进行编程 . 梯形图与继电器 -接触器系统原理图从本质上相一致 ，设计办法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基本上改绘 . 车床电气控制系统PLC 程序如图 3 所示 .
图3　 C650 车床 PLC 控制外部接线图
4. 3 　 PLC 梯形图控制分析
(1)车床正向工作及反接制动过程 ：按下 SB2 ，M10. 0 接通 ，Q0. 2 动作 ，KM3 吸合短接电阻 R ，同步 M11. 1 动作 ,Q0. 0 动作 ,KM1 吸合 ，主电动机 M1 正转起动运营 ，开始车削加工 . 要停车时 ，按下 SB1 ，Q0. 0 、Q0. 2释放 ，松开 SB1 ，Q0. 1 动作 ，KM2 吸合 ，主电动机 M1 串电阻反接制动 ，当速度接近零时 ,速度继电器正转常开触点 KS1 断开 ，KM2 释放电动机 M1 停转 . 反向工作过程与正向相似 .
(2)刀架迅速移动过程 ：扳动进给操纵手柄压合位置开关 SQ ,Q0. 4 动作 ，KM5 吸合 ,M3 起动运营 ，刀架向指定方向迅速移动 .
(3)主电动机正向点动过程 ：按下 SB4 ,Q0. 0 动作 ，使 KM1 吸合 ，M1 串电阻限流点
动 ，松开 SB4 ,Q0. 0 断开 ,M1 停转 ，实现点动控制.
(4)冷却泵工作过程:如果车削加工过程中,工件需要使用冷却液时,按下SB6 ，Q0. 3
动作，KM4 线圈得电，冷却泵电动机M2 工作,提供冷却液. 要停止，按下SB5 即可.

5 　结束语
通过实践证明用PLC代替老式继电- 接触器控制能达到较好效果,不但简化了控制线路,缩小了控制装置体积,提高了系统工作可靠性、通用性,并且增强了控制系统功能,实现了C650 车床自动控制,生产效率得到了很大提高,并能较好地保证其加工精度.

致 谢
三年学习生活转眼就要过去了，回忆这三年学习生活感触诸多。一方面感谢我指引教师高学民教师，每走一步，都无不包括她悉心指引与勉励。从开展课题到当前，都无不凝聚着高教师心血和汗水。高教师严谨治学态度、一丝不苟工作作风、细致敏锐洞察力、开阔思路、忘我工作精神都给我留下了深刻印象，尚有对我谆谆教诲都将让我受益终身。我还要特别感谢我父母，感谢她们近年来对我培养、支持。是她们无私资助，不断勉励支持，才使我顺利地完毕学业，顺利地走上工作岗位。我为有这样父母而骄傲。没有她们，就不会有我今天，再次对她们致以衷心感谢！在这里我还要特别地感谢所有爱我人。我获得每一点成绩，均有她们在背后为我付出。在这里我非常衷心向所有爱我人致以感谢！

参 考 文 献

[ 参　考　文　献 ]
1 　齐占庆 . 机床电气控制技术 M. 北京 ：机械工业出版社 ,1999.
2 　韩顺杰 ，吕树清 . 电气控制技术 M. 北京 ：北京大学出版社 ,.
3 　齐宁宁 ，丁国富 . 基于 PLC 车床电气控制系统设计 J . 机电一体化 ,