1、1柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：用 PLC 改造 C650 卧式车床的电气控制系统姓名 王东东 学号 20100103002 专业 机电一体休技术 2 班 年级 三年级 指导教师 完成时间 2柳州职业技术学院毕业设计（论文）任 务 书机电工程系 系（部） 2010 机电一体化技术 专业 2 班学生 王东东 学号 20100103002 一、毕业设计（论文）题目： 用 PLC 改造 C650 卧式车床的电气控制系统二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2012 年 7 月 5 日起至 2012 年 9 月 30 日 止 三、毕业设计（论文）进行地点： 四、任务书的内容：车床是一种应用极
2、为广泛的机床，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥表面、成型回转表面等） ，回转体的端面、螺纹等。车床的类型很多、主要有卧式车床、立式车床、转塔车床和仿形车床等。C650 型卧式车床主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成，如图 1 所示。1-进给箱；2-挂轮箱；3-主轴变速箱；4-溜板与刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-丝杆； 8-光杆；9-床身；图 1 C650 型卧式车床示意图1、运动形式3 主运动：安装在主轴箱中的主轴带动工件的旋转运动。 进给运动：溜板箱带动溜板和刀架直线运动。刀具安装在刀架上，与溜板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动，主轴的传
3、动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，使得需停车时不易立即停止转动，因而必须有停车制动的功能。较好的停车制动是采用电气制动。在加工的过程中，还需提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动。2、控制要求 主电动机 M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。 电动机 M2 拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动停止方式，并且为连续工作状态。 快速运动电动机 M3，电动机可根据使用
4、需要，随时手动控制启停。 主电动机和冷却泵电动机部分应具有短路和过载保护。 具有局部安全照明装置。设计要求：选用西门子 7S-200 系列的 PLC 对 C650 型卧式车床的电气控制系统进行改造设计。给定参数：主电动机 30kW；冷却泵电动机 2. 2kW；快进电动机 0.125kW。其余参数由学生自己设定。目的：（1）通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造（继电器接触器控制、PLC 控制）的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。（2 ）
5、提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。（3 ）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。（4 ）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。任务：（1）收集 C650 型卧式车床的相关资料，分析其工作过程。（2 ）技术参数的设定。（3 ）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。（4 ）选择 PLC 型号，设计 PLC 控制系统输入输出接线图、梯形图。（5 ）完成电气元件计算选择、列出元件清单。（6 ）设计机床电气接线施工方案。 工
6、作日程安排：（1）准备阶段：（7 月 5 日7 月 6 日）学生在指导教师指导下确定论文题目（2）毕业设计阶段：（7 月 7 日9 月 11 日）学生在指导教师的指导下，进行电气控制电路的设计。初步完成后，指导老师审阅，4并修改。（3）编写设计说明书阶段：（9 月 12 日9 月 15 日） （4）修改说明书阶段（9 月 16 日9 月 24 日）学生根据指导教师提出的意见和建议，对说明书作出必要的补充修改，并于 9 月 3 日前交全部设计终稿。（5） 答辩准备阶段（9 月 25 日9 月 26 日）指导教师审定设计，推荐合格的学生参加答辩，学生准备答辩资料。（6）论文答辩阶段（9 月 27
7、日9 月 30 日）毕业设计分组答辩。设计（论文）要求： 要求每个学生设定不同的工艺要求及技术参数独立完成设计。（1）画出电气控制原理图，分析电气控制电路工作过程。（2）画出 PLC 控制输入输出接线图、梯形图，写出程序清单。（3）完成电气元件选择、列出元件清单。（4）绘制电器元件安装位置图和电气接线示意图。（5）编写设计说明书（不少于 7000 字）及进行毕业答辩。主要参考文献：（1） 机床电气控制技术 机械工业出版社 齐占庆 王振臣 主编（2） 可编程控制器应用技术 中国电力出版社 张永飞 主编（3） PLC 开发与应用实例详解 北京航空航天大学出版社 吴作明 主编（4 ） 机床电气控制线
8、路图识图技巧 机械工业出版社 贺哲荣 主编（5 ） 低压电器产品样本 机械工业出版社 机械工业部 编（6） 常用低压电器手册 化学工业出版社 杨国福 主编（7 ） 机床电器与可编程控制器 机械工业出版社 姚永刚 主编学生开始执行任务书日期 年 月 日 学生送交毕业设计（论文）日期： 年 月 日指导教师签名： 5年 月 日教研室主任签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日6柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：用 PLC 改造 C650 卧式车床的电气控制系统姓名 王东东 学号 20100103002 专业 机电一体化技术 年级 三年级 指导教师 杨达飞 完成时间 2012.11.16 7目 录
9、一、引言 .8二、概述 .92.1 C650 型卧式普通车床的简单介绍 .92.2 C650 型卧式普通车床的特点及控制要求 .102.3 C650 型卧式普通车床的缺点 .112.4 S7-200PLC 的简单介绍 .122.5 用 S7-200PLC 改造 C650 车床的优点 .12三、C650 普通机床电气原理图 .14四、机床电气控制原理分析 .154.1 主电路分析 .154.2 控制电路分析 .16五、PLC 控制 I/O点数统计及 PLC型号选择 .17六、C650 型普通车床 PLC外部接线图 .18七、PLC 控制梯形图及语句表 .19八、电器元件计算选择 .24九、电器元
10、件清单 .25十、电器元件安装位置图 .26十一、电柜外电器元件接线图示意图 .26十一、电柜外电器元件接线图示意图 .27十二、电柜内电器元件接线图示意图 .28十三、操作面板按钮安装示意图 .29十四、安装调试及操作说明 .308用 PLC 改造 C650 卧式车床的电气控制系统 一、引言更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，该设计是对 C650 卧式车床的控制系统的 PLC 控制改造的研究设计。 采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的 PLC 控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控系统，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。今
11、天继电器已应用到工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有 更高的可靠性。但是，这也随之带来一些问题。如绝大多数控制继电器 都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点 容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者， 对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重 的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时 也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如 果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调 试。 目前采用继电器控制的旧式普通机床设备仍在企业中广泛使用，特 别是在一些工业欠发达地区，这
12、些设备的使用率还比较高，在企业中仍 然起着较大的作用。由于这些设备使用多年后故障率高、维修量大、可 靠性差； 其精度、 效率、 自动化程度都已不能满足当前生产需要等原因，严重影响了正常的生产。9二、概述2.1 C650 型卧式普通车床的简单介绍C650 卧式车床是机械加工中用得最广泛的一种车床，可以完成切削外圆、内圆、端面、螺纹、倒角、切断及割断槽等加工，并可以装上钻头或绞刀进行钻孔和铰孔等加工。C650 卧式普通车床属中型车床，加工工件回转直径最大可达 1020mm,长度可达 3000mm。C650 型卧式车床主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成，如图所示
13、。C650 车床型号的意义：1.主轴变速箱 2.溜板与刀架 3.尾座 4.床身 5.丝杠 6.光杠 7.溜板箱 8.进给箱 9.挂轮箱C 6 50类代号（车床类）组代号（落地及卧式车床组）主参数折算值102.2 C650 型卧式普通车床的特点及控制要求C650车床的运动特点：1、主运动：安装在主轴箱中的主轴带动工件的旋转运动。2、进给运动：溜板箱带动溜板和刀架直线运动。3、刀具安装在刀架上，与溜板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动，主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，使得需停车时不易立即停止转动，因而必须有停车制动的功能。较好的停车制动
14、是采用电气制动。在加工的过程中，还需提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动。C650车床的线路特点：1、主轴的正反转通过电机正反装形式予以实现，未采用传统的机械齿轮箱进行正反转，这样大大缩小了设备体积和质量，同时也降低了机械部分的故障率，但同时也对电气回路提出了更高的要求。2、主电动机的制动采用了电气反接制动形式，速度继电器为该功能提供必要的速度信号。3、接触器之间有连锁保护，确保 KM1、KM2 接触器不会同时闭合，引发短路故障。4、控制回路与主回路之间用控制变压器进行电气隔离，提高设备安全性。5、模拟设备的电动机功率均按照比例进行减小，不易产生过载，提高了安全性，同时也保证了设备可以长期稳定运行，但因此会缩减排故中的过载故障，也造成电动机过载后热继电器难以动作。 C650车床的控制要求：1、主电动机 M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。
