毕业设计c650卧式车床plc电气控制系统.docx
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1、毕业设计c650卧式车床plc电气控制系统【完整版】(文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载)四川理工学院继续教育学院毕业论文 题 目 C650卧式车床PLC电气控制系统设计教学点(班) 龙井直属班 专 业 机械设计与制造 年 级 2021级 姓 名 龚康捷 指导教师 黄 波 定稿日期: 2021 年 05 月 09 日四川理工学院成人教育学院毕业设计论文任务书学生姓名龚康捷专业班级机械设计与制造2021级设计论文题目C650卧式车床PLC电气控制系统设计接受任务日期 2021年03月10日完成任务日期 2021年05月09日指导教师签名黄波 指导教师单位四川理工学院设计
2、(论文)内容目标l.通过毕业设计实践教学环节,使学生所学根底理论、专业知识和根本技能得到稳固、深化和提高,并有针对性地对学生进行研究方法的系统、全面的训练。2.培养学生综合运用所学理论与方法分析和解决实际问题的能力,得到独立思考、独立工作能力的培养和提高;3.加强学生文献检索、调研、综合分析、报告编写能力、书面及口头表达能力的培养。4.使学生掌握工程设计及论文撰写的程序、方法和技术标准。5.培养学生树立严谨求实的科学态度和勇于探索、团结协作的工作作风。设计(论文)要求1、培养学生树立良好的职业道德和团结协作精神;培养学生实事求是的科学态度和严谨求实的工作作风。勤于思考,勤于实践,刻苦钻研,勇于
3、创新,充分发挥个人的主动性和创造性,保质保量完成任务书规定的任务。2、要求学生学会文献资料检索和查阅的方法、步骤,学会对文献资料的筛选与应用。3、要求学生根据选定课题的特点拟定调研提纲,独立完成调研任务。4、.在教师指导下,完成对论文资料的收集、调研、分析与总结、观点提炼、得出结论。参考资料1 方承远.工厂电气控制技术.M北京:机械工业出版社,20032 史国生.控制与可编程控制器技术.M北京:化学工业出版社,20053 廖常初.可程控制器的编程方法与工程应用.M重庆:重庆大学出版社,20014 江志锋.编程控制器原理与应用.M西安:西安电子科技大学出版社,20045 丁炜.编程控制器在工业控
4、制中的应用.M杭州:化学工业出版社,20046 郑凤翼.郑丹丹.赵春江. 图解PLC控制系统梯形图和语句表.M北京:人民邮电出版社,20067 张运刚.宋小春.郭武强.从入门到精通-三菱FX2N PLC技术与应用.M 北京:人民邮电出版社,20078 漆汉宏.PLC电气控制技术. M北京:机械工业出版社,2006四川理工学院成人教育学院毕业设计论文指导记录学生姓名龚康捷专业机械设计与制造论文题目 C650卧式车床PLC电气控制系统设计接受任务日期 2021年03月10日完成任务日期 2021年05月09日指导时间指导内容指导教师签字3月21日见面会交代如何进行写作3月29日审查毕业论文的选题与
5、提纲4月11日审查手写的毕业论文初稿4月22日审查毕业论文修改稿4月29日审查毕业论文定稿5月21日,。 进行毕业论文辩论辅导与论文袋的收取摘要可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的根底上,逐渐开展起来的以微处理器为核心,集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体,以工业自动化控制为目标的新型控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的根底设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用
6、环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富。它的功能主要是:控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。在系统构成时,可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制的分布式控制网络,以便完成较大规模的复杂控制。本次设计的内容主要是利用PLCProgrammable Logic Controller对C650型车床的电器局部进行改造。首先我对本设计进行总体的分析,使自己有一个大致的总体概念,然后仔细分析C650车床,对车床主运动和进给运动还有其它的辅助运动,进行分析。最后根据控制电路的线路图,编译PLC的梯形图,编译通过后,利用PLC实验台
7、进行实验仿真。因此使C650车床在完成原有的功能特点外,还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。关键词:可编程控制器,C650车床,梯形图,电气控制。目录1 引言11.1 C650型普通卧式车床简介11.2 C650卧式车床改造主要内容32 电气控制原理32.1 主电路设计42.2 交流控制电路设计52.3 辅助电路分析73 系统元器件的概述与选择83.1 PLC 类型的简介83.1.1 PLC的特点83.2 PLC型号的选择93.3 电动机选择103.4 其它元器件的选择113.4.1 交流接触器的选择113.4.2 中间继电器的选择113.4.3 保护电器的选择123.4.4
8、 控制开关电器的选择123.4.5 速度继电器选择134 PLC控制电路设计144.1 PLC的硬件电路框图144.2 车床控制PLC输入/输出接口分配表及电气原理图144.2.1 车床控制PLC输入/输出接口分配表表4-1144.2.2 PLC控制原理电路设计155 C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计165.1 S7200PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN的介绍165.2 梯形图的设计165.2.1 机床工作指示灯开关控制的梯形图设计165.2.2 电动机M1正、反转控制梯形图的设计175.2.3 电动机M1正转点动控制的设计185.2.4 电动机M1的正、反转运行的反接
9、制动的设计185.2.5 快速移动电动机的控制设计205.2.6 冷却泵电动机的控制设计205.2.7 梯形图中的其它控制设计205.3 梯形图215.4 C650卧式车床程序表226 调试236.1 硬件检查236.2 系统综合调试236.3 M1的正转点动调试246.4 M1的正转调试256.5 M1的反转调试266.6 M1的反接制动调试286.7 M2的起动调试296.8 M2的停止调试296.9 M3的起动调试29总结31致谢32参考文献331 引言随着社会生产力的开展,传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛开展的社会的现代化生产要求,于是我们在选毕业设计课题之际,一切从实际出发,
10、选定了毕业设计课题车床PLC控制系统设计。我们选定了C650车床为改造对象,进行传统控制系统的改造,以PLC控制系统取代之前的传统控制系统。改由PLC控制后,其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查,节省了大量空间,机床的各项性能有了很大的改善,工作效率有了明显提高。1.1 C650型普通卧式车床简介C650卧式车床属于中型车床,可加工的最大工件回转直径为1020mm,最大工件长度为30000mm。它主要由床身、光杆、丝杆、尾座、刀架、主轴变速箱、进给箱、和溜板箱等组成,如图1-1。图1-1 C650卧式车床结构图工艺过程:为了加工各种旋转外表,车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助
11、运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带开工件作旋转运动。进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。C650型卧式车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工,车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相异步电动机拖动。车床有三种运动形式:车削加工的主运动是主轴通过卡盘或者鸡心夹头带开工件的旋转运动,它承受车削加工时的主要切削功率;进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动;辅助运动为溜板箱的快速移动,尾座的移动和工件的夹紧与放松。主轴的旋转运动由主电动机,经传动机构实现。机床车削加工时,要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度
12、要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度,采用机械变速方法。车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴,经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得,其运动方式有手动与机动两种。其工作过程过程如下:(1) 正常车削加工时一般不要求反转,但在加工螺纹时,为保证螺纹的加工质量,为防止乱扣,加工完毕后要求反转退刀,且工件旋转速度与刀具的移动速度之间保持严格的比例关系。因此,C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮传动来连接,由同一台电动机拖动。(2) C650卧式车床通过主电动机的正、反转来实现主轴的正、反转,当主轴反转时,刀架也跟着后退。(3) 电流表A经电流互感器TA接在主电动机
13、M1的动力回路上,用来监测电动机的负载情况。(4) 车削加工近似于恒功率负载,主电动机M1通常选用普通笼型异步电动机功率为30KW,完成主轴运动和刀具进给运动的驱动。M1电动机采用直接启动的方式,可正反两个方向旋转,为加工方便,还具有点动功能。由于加工的工件比拟大,加工时其转动惯量也比拟大,需停车时不易立即停止转动,必须有停车制动动能,C650车床的正反停车采用速度继电器控制电源的反接制动,以提高生产效率。(5) 车削加工中,为防止刀具和工件的温度过高,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的冷却泵电动机M2。(6) C650卧式车床的床身较长,为了提高生产效率、减轻工人的劳动
14、强度,专门设置了一台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要,随时手动控制起停。(7) C650在进行车削加工时,因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同,且使用的刀具也不同,所以要求切削速度也不同,这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速,变换主轴箱外的手柄位置,可改变主轴的转速。1.2 C650卧式车床改造主要内容 主电动机M1采用全压空载直接启动。 要求主电动机M1能实现正、反向连续运转。停止时,由于工件转动惯量大,采用反接制动。 为便于对刀操作,要求M1能实现单向点动控制,同时定子串入电阻获得低速点动。 主轴启动之后,再启动冷却泵电动机
15、. 有必要的保护和联锁,有平安可靠的照明电路。 原车床的工艺加工方法不变。 不改变原控制系统电气操作方法和按钮、手柄等操作元件的功能。2 电气控制原理C650卧式车床属于中型车床,为提高工作效率,该机床采用了反接制动。为了减少制动电流,制动时在定子回路串入了限流电阻R图2-1是它的电气原理图图2-1 C650卧式车床电气原理图2.1 主电路设计断路器QF将三相电源引入,FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器,FR1为M1电动机过载保护用热继电器。为防止在连续点动时的启动电流造成电动机的过载,点动时也参加限流电阻R。通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。熔断器FU2为M2、M3电动
16、机的短路保护,接触器KM1、KM2为M2、M3电动机启动用接触器。FR2为M2电动机的过载保护,因为快速电动机M3短时工作,所以不设计过载保护。图2-2为C650卧式车床的主电路图。图2-2 C650卧式车床主电路2.2 交流控制电路设计 主电动机的点动调整控制 图2-3为点动环节的控制电路原理图。电路中KM3为M1电动机的正转接触器,KM1为M1电动机的长动接触器,KA为中间继电器。M1电动机的点动由点动按钮SB6控制。按下按钮SB6,接触器KM3得电吸合,它的主触电闭合,电动机的定子绕组经限流电阻R与电源接通,电动机在较低速度下起动。图2-3 C650卧式车床点动控制电路 主电动机的正反转
17、控制电路 图2-4为主电动机正反转控制电路。主电动机正转由正向起动按钮SB1控制。按下SB1时,接触器KM首先得电动作,它的主触点闭合将限图2-4 C650卧式车床正反转控制电路流电阻短接,接触器KM的辅助动合触点闭合使中间继电器KA得电,它的触点137闭合,使接触器KM3得电吸合。KM3的主触点将三相电源接通,电动机在额定电压下正转起动。KM3的动合触点1513和KA的动合触点515的闭合将KM3线圈自锁。反转起动时用反向启动按钮SB2,按下SB2,同样是接触器KM得电,然后接通接触器KM4和中间继电器KA,于是电动机在满压下反转起动。KM3的动断辅助触点2325,KM4的动断辅助触点714
18、分别串在对方接触器线圈的回路中,起到了电动机正转与反转的电气互锁作用。 主电动机的反接制动控制 C650卧式车床采用了反接制动方式。当电动机的转速接近零时,用速度继电器的触点给出信号切断电动机的电源。图2-5是C650卧式车床正反转与反接制动的控制电路图。图2-5 C650卧式车床正反转与反接制动控制电路速度继电器与被控电动机是同轴连接的,当电动机正转时,速度继电器的正转常开触电KS11723闭合;电动机反转时,速度继电器的反转动合触点KS2177闭合。当电动机正向旋转时,接触器KM3和KM,继电器KA都处于得电工作状态,速度继电器的正转动合触点KS11723也是闭合的,这样就为电动机正转时的
19、反接制动做好了准备。需要停车时,按下停止按钮SB4,接触器KM失电,其主触电断开,电阻R串入主回路。与此同时KM3也失电,断开了电动机的电源,同时KA失电,KA的动断触点闭合。在松开SB4后就使反转接触器KM4的线圈通过1-3-5-17-23-25电路得电,电动机的电源反接,电动机处于反接制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时,速度继电器KS的正转动合触点KS117-23断开,切断了接触器KM4的通电回路,电动机脱离电源停止。电动机的反接时的制动与正转时的制动相似。当电动机反转时,速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的,这是按一下停止按钮SB4,在SB4松开后正转接触器线圈通过1
20、-3-5-17-7-11电路得电,正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。 刀架的快速移动和冷却泵的控制 刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动限位开关SQ来实现的。当手柄压动SQ后,接触器KM2得电吸合,M3电动机转动带动刀架快速移动。M2为冷却泵电动机,它的起动与停止是通过按钮SB3和SB5控制的。2.3 辅助电路分析 照明电路和控制电源分析 TC为多绕组变压器,二次侧有两路,一路为110V,为控制电路提供电源;而另一路为36V平安电压,供照明电路照明,SA为控制照明电路的开关,SA闭合时照明灯EL点亮,断开那么熄灭。 电流表保护电路分析监视主回路负载的电流表是通过电流互感接入的。为
21、防止电动机起动电流对电流表的冲击,电路中采用一个时间继电器KT。当起动时,KT线圈通电,而KT的延时断开的动断触点尚未动作,电流互感器二次电流只流经该触点构成闭合回路,电流表没有电流流过。起动后,KT延时断开的动断触点翻开,此时电流流经电流表,反映出负载电流的大小。表2-1 为电气元件符号及功能说明表。表2-1 电气元件符号及功能说明序号名称及用途序号名称及用途M1主电动机SB1主电动机正向启动按钮M2冷却泵电动机SB2主电动机反向启动按钮M3快速移动电动机SB3冷却泵电动机启动按钮KM短接限流电阻接触器SB4总停按钮KM1冷却泵电动机启动接触器SB5冷却泵电动机停止按钮KM2快移电动机启动接
22、触器SB6主电动机正向点动按钮KM3主电动机正转接触器TC控制变压器KM4主电动机反转接触器FU15熔断器KA中间继电器FR1主电机过载保护热继电器KT通电延时时间继电器FR2冷却泵电机保护热继电器SQ快移电动机点动行程开关R限流电阻SA开关EL照明灯KS速度继电器TA电流互感器A电流表QF低压断路器3 系统元器件的概述与选择 3.1 PLC 类型的简介20世纪70年代末至80年代初,PLC产品的处理速度大大提高,增加了许多特殊功能使得PLC不仅可以进行逻辑控制,而且可以对模拟量进行控制,它以面向工业控制为特点,普通受到电气控制领域的欢送。特别是中小容量PLC成功地取代了传统的继电器控制系统,
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