1、摘要可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发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基础设备之一，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
2、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 PLC（Programmable Logic Controller）对C650 型车床的电器部分进行改造。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
3、特点。关键词：可编程控制器，C650 车床，梯形图，电气控制。目录第一章 引言随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发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，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
4、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：为了加工各种旋转表面，车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动。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动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；进
5、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，为避免乱扣，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
6、。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 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。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动动能，C65
7、0 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
8、。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. 有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。 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第二章 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 C
9、650 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，点动时也加入限流电阻 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 握式车床的主电路图。图 2-2 C650 卧式车床主电路2.2 交流控制电路设计 主电
10、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
11、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）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
12、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 KS1（1723）闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2（177）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 KS1（1723）也是闭合的，这样就为电动机正转时的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
13、，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 KS1（17-23）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 1-3-5-17-7-11 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。
