C534J1型双柱立式车床PLC系统控制设计毕业设计论文.docx
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C534J1型双柱立式车床PLC系统控制设计毕业设计论文
毕业设计论文
C534J1型双柱立式车床PLC系统控制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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涉密论文按学校规定处理。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要：
本文介绍了用可编程序控制器来对双柱立式车床控制系统进行现代化改造，简要叙述了双柱立式车床的工作原理及用PLC进行改造设计的方法和设计步骤，并给出PLC编程程序梯形图。
PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化，并且维修方便,易于检查。
节省大量的继电器元件，使机床的工作效率更高。
关键词：
PLC,双柱立式车床,控制
ControlofC534J1typedoublecolumnverticallathePLCsystem
Abstract:
Thispaperintroducesaprogrammablecontrollerisusedtodoublecolumnverticallathecontrolsystemmodernization,brieflydescribestheworkingprincipleofdoublecolumnverticallatheandmethodofthedesignandthedesignprocedureofPLC,andgivesthePLCprogrammingladderdiagram.PLCcontrolfeaturesoftheoriginalmachinecontrolgreatlysimplified,andtherepairisconvenient,easytocheck.Savealotofrelayelement,makethemachineworkefficiencyishigher.
Keywords:
PLC,doublecolumnverticallathe,control
1绪论......................................................．．．．．．．1
1.1本文的选题意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2C534J1型双柱立式车床的简介................................．1
2C534J1型双柱立式车床的控制系统分析...............................2
2.1C534J1型立式车床基本情况.............．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
2.2C534J1型双柱立式车床的电气原理图及电路分析.........．．．．．．．．2
2.2.1工作台主拖动电气控制电路分析.................．．．．．．．．．．2
2.2.2横粱升降控制电路分析.................．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.3刀架移动控制电路分析...............．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3C534J1型双柱立式车床PLC控制系统设计.........................．．．11
3.1PLC的基本组成及分类..................................．．．．．．11
3.2PLC的基本工作原理..................................．．．．．．.．11
3.3PLC与继电器控制系统、微机区别.............................．．11
3.4PLC控制系统设计的要点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.5PLC控制的I\O设备的分配........................．．．．．．．．．．．．13
3.6PLC外部接线图.......................................．．．．．．．16
3.7PLC梯形图设计．．．．．................................．．．．．．．．18
3.8C534J1型双柱立式车床西门子S7-200型PLC调试．．．．．．.．23
4电器元件的选型..............................................．．．．28
4.1交流电动机的选择......................................．．．．．．28
4.2控制变压器的选择.................................．．．．．．．．．．．28
4.3断路器QF的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
4.4接触器KM的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
4.5时间继电器KT的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
4.6中间继电器K的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
4.7熔断器FU的选择.......................................．．．．．．30
4.8电动机电缆的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
5总结...........................................................．32
参考文献......................................................．．．．33
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
1绪论
1.1本文的选题意义
利用PLC的高可靠性、高抗干扰，寿命长、维修量少、查找外部线路简单的特点改造传统继电器控制系统是很好的方法。
用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理，既能较好地实现原工艺要求，简化线路，又提高了可靠性和机床的运行率。
PLC控制程序它是机床厂根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件，PLC程序中包含了机床动作的执行过程，以及执行动作所需的条件，它表明了指令信号、检测元件与执行元件之间的全部逻辑关系。
借助PLC程序，维修人员可以迅速找到故障原因，它是数控机床维修过程中使用最多、最重要的资料在某些系统（如FANUC系统、SXEMENS802D等）中，利用数控系统的显示器可以直接对PLC程序进行动态检测和观察，它为维修提供了极大的便利，因此，在维修中定要熟练掌握这方面的操作和使用技能。
1.2C534J1型双柱立式车床的简介
C534J1型立式车床是一种双柱立式车床，具有两个刀架，一般应用于冶金行业车制各种大型工件。
可用于内外圆柱面、圆锥面、端面、内孔、切槽、切断等加工。
C534J1型立式车床是一种自动化程度要求较高的机电设备，它通常采用继电器逻辑控制方式，传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于控制触点多，电控系统故障率高，检修周期长。
立式机床使用年月久后，电气控制系统线路老化，继电器故障频繁，检修困难【1】。
2C534J1型立式车床控制系统
2.1C534J1型立式车床基本情况
C534JX型双柱立式车床的主要运动部件有圆形工作台、横粱和刀架。
如图2.1所示。
工作台下面有圆形导轨，工作台围绕垂直轴心旋转。
立柱上装有横粱，横梁可以沿立柱上下移动，并在机床加工时被夹紧在立桂上。
横粱上装置刀架，刀架能够沿横粱左右快速移动或进图2.1C534J1型双柱立式车床示意图
给移动。
刀架上装有滑枕，滑枕沿刀架可以快速移动或进给移动。
2.2C534J1型双柱立式车床的电气原理图及电路分析
2.2.1工作台主拖动电气控制电路
工作台主拖动电气控制电路原理图如图2.2所示．工作台起动时为避免过大的机械冲击，用液压装置将工作台稍微抬起，以减少导轨摩擦，便于起动。
工作台电动机为绕线式感应电动机，采用转子两级电阻起动，停车时反接制动。
工作台主拖动电气控制电路与其他的控制电路之间具有连锁关系。
在下列情况下，工作台主电动机不能起动：
①轴变速鞘内齿轮没有完全啮合；②润滑系统工作不正常，特别是当工柞台导轨油量不足时；③工作台导轨温度超过60℃；④横粱在升降或未夹紧时【2】。
工作台起动的条件：
先起动油泵电动机一供给润滑油一油量足够时一水银开关SL触点闭台．KA5线圈得电吸合一使控制电路电源接通。
图2.2立式车床工作台主拖动电气控制电路原理图
（一）
图2.2立式车床工作台主拖动电气控制电路原理图
（二）
（1）工作台起动和制动。
①起动。
接通控制电路电源后，指示灯H2亮，说明润滑正常。
在横粱夹紧时．压下SQ1。
在齿轮啮台正常时，限位开关SQ3、SQ4复位，同时指示灯H1亮，以示齿轮啮合良好。
当工作台导轨油温过高达50℃时。
水银接触温度计ST1将KA11接通，报警灯H3亮，表示导轨温度过高；当温度达到60℃时，水银接触温度计ST2将KA12接通，使工作台自动停止工作【3】。
按下起动按钮SB6．接触器KMl1、中间继电器KA13线圈得电吸合自锁，工作台电动机M1起动，同时使KTX，KT2得电，KTl延时3-4s后动作，使KMX线圈得电吸合KT2延时7-8S后动作，使KMZ线圈得电吸台，实现逐级切除Ml电机转子串电阻．完成平稳起动。
在油泵电动机M7起动时，电磁铁YA9得电推动油压阀，油压使得工作台略有抬起。
当工作台起动结束，KM2吸合后，使YA9失电，工作台下降到正常位置。
反转时，按下SB11后动作过辊与正转时类似。
②制动。
主拖动电动机采用反接制动．当M1电机转速高于135～150r／mXn时，速度继电器SR的触点SR-l闭台，使KA3吸合，为反接制动做好准备。
按下停止按钮SB16时，切断KM11、KA13线圈电源，电机M1失电；同时KM1、KM2失电，又使转子电路外接电阻接入电路。
在按下SB16时，也使KT4得电。
当放开SBl6时，KT4失电，其动断触点延时闭台，使KMl2得电，电机M1反接制动，当电机转速降到40r/mXn以下时．SR-1触点复位断开，使KA3失电，从而切断KMl2电源，电机Ml自由停车。
③为了在安装工件或对刀时能够转动工作台，电路中设置有点动控制。
点动控制由按钮SBlO、SBl5完成，点动时仍有反接制动停车。
（2）工作台转速调节。
工作台转速调节由主变建箱和辅助变建箱配合调节，共有18种转速。
变速箱中的齿轮换接由电磁铁控制液压装置完成。
工作台变速时，主电机应轻微转动，便于齿轮啮台。
工作台调速步骤如下：
按下调节器手柄，使箭头指向所需转速，再按下起动按钮SB6（SB11），主电机Ml起动，随即按下停车按钮SB16{SB16应一直按着不放），使工作台自动停车．转速逐渐降低，当降至相当低时，按下变速按钮SB51，电磁铁YA8失电，YA7得电，液压装置将推动齿轮换接。
如变速完成，齿轮未啮合好，则应按上面步骤重复操作一次。
在上述操作中，如果按钮SBl6放开。
工作台便会在反接制动下迅速停车，不便于齿轮的换接【4】。
2.2.2横粱升降控制电路
横粱升降控制电路如图2.3所示。
立车切削工作时，横粱应夹紧在立柱上。
横粱在移动时，应先放松夹紧装置，在移动结束后，再将横絷夹紧。
而在横梁下降时，为消除丝杆和螺母间的空隙，下降结束后应再使横粱回升一下。
横粱升降电路能自动完成放松、上升、夹紧和放松、下降、回升和夹紧的工作程序。
图2.3横粱升降控制电路
在横粱上升时，接上升按钮SB52．KA4吸台（因SQ2未被压下），KM61得电，夹紧电机M6正转，夹紧装置放松。
放松到一定程度，压下SQ2，KM61失电，KM51得电，升降电机M5正转，横粱上升。
松开按钮SB52．KA4失电．KM51失电．M5停转，横粱上升停止。
由于KA4释放，使KM62噬台，夹紧电机M6反转，将横梁夹紧。
横粱夹紧到一定程度时，夹紧电机M6负载增加，使夹紧电流上升到一定值，电流继电器KA动作，KM62失电．横粱夹紧停止。
横梁下降时，接下降按钮SB53，横粱放松和下降过程与上升时相同，但KM52得电的同时，断电延时继电器KT3也得电，为KM51接通横粱回升作准备。
当横粱下降到位，松开按钮SB53．KA4，KM52、KT3失电。
因KT3断电延时，使KM51得电，升降电机M5正转．横梁回升，KT3动台触点延时打开，KM5断电，M5失电横梁回升停止，同时KM62得电，夹紧电机M6反转，将横粱夹紧，横粱夹紧到一定程度时，夹紧电机M6负载增加，使夹紧电流上升到一定值，电流继电器KA动作，KM62失电，横粱夹紧停止。
为防止夹紧电机M6起动时电流过大而使KA误动作，在电路中设置了行程开关SQ1，该行程开关只有当横粱被夹紧时才被压住，这样，即使M6起动时KA动作，也不会使KM62失电。
同时，SQ1还有另外一个作用，就是与工作台连锁。
横粱放松时，SQ1未被压住，工作台不能起动。
由干横粱升降，夹紧都是短时工作，电动机工作在点动状态，SQl5、SQ16为上、下限位开关。
2.2.3刀架移动控制电路分析
刀架移动控制电路原理图【5】如图2.4所示。
刀架在横粱上可水平方向移动，滑枕又可沿刀架上下移动。
刀架和滑枕都有进给移动、快速移动和低速调整移动三种工作方式。
用十字开关SA1作为刀架进给方向选择，SA5作为三种工作方式变换的转换开关。
刀架的工作方式、进给方向和进给速度都用电磁离合器控制。
左右刀架的控制电路完全相同，这里只分析左刀架控制电路的工作原理。
图2.4立式车床刀架移动电气控制线路原理图
（一）
图2.4立式车床刀架移动电气控制线路原理图
（二）
1）刀架进给控制。
工作台起动后．可令刀架作进给运动，将转换开关SA5放在“进给”位置，再用十字开关SA1选择进给方向，如滑枕向上运动，此时KA14和KA6吸合，使K2-HL得电。
查线跟踪可以看到，电磁离合器YC29、YC2-L得电。
YC29得电后接通刀架垂直方向传动机构，YC2-L得电使水平方向的进给机构刹车，刀架不能在水平方向移动。
这时，再按下接钮SB27，KM81得电，电机M8正转，滑枕向上进给。
同样，当SA1选定滑枕向下位置时，按下SB27，则KM82吸台．M8反转，滑枕向下进给，将SA1置中间，进给电机M8停止。
切削刀具装在滑枕下端。
刀架水平进给时。
如SAl置刀架于中心位置，KA9得电，K2-LR吸台，电磁离台器YC28，YC2-S得电。
YC28得电接通刀架水平进给传动机构，YC2-S得电将滑枕刹车。
再按下SB27，KM81得电。
M8正转。
刀架向离开中心方向移动。
同样，如SAl置刀架向中心位置，按下SB27，则KM82得电，M8反转，刀架向中心方向移动。
2）刀架快速移动控制。
刀架快速移动为点动控制。
将SA1放在所需方向上，SA5转至“快速”位置，KA20吸合，接通KA21．使电磁离合器YC2-F、YC2l相继得电，接通刀架快速移动转动机构。
再按下SB27，KM81或KM82得电，电机M8正转或反转，刀架便在设定的方向快速移动，由于KA14来吸合，KM81或KM82无自锁，实现点动控制。
3）刀架调整移动控制。
这种工作方式也称低速调整移动，用于精确对刀，故以点动方式进行。
SAl放在所需方向，SA5置空挡，“进给”“快速”均断开。
接下SB27，KM8l或KM82得电，电机M8正转或反转，刀絮随之移动。
4）刀架进给速度控制。
左右刀架备有一个进给调速器，它的手轮有12个位置，即可得到l2种进给速度。
手轮在每个位置时，都有两对触点接通，使两个继电器动作，继电器再接通两个电磁离台器电路，控制进给传动机构，获得所需耍的进给速度。
图228中的SA2即为调速器，C534J1型立式车球左刀架调速器动作情况见表2.1。
从表中可以看出，如调速器手轮转到各挡位置时，调速器上的触点、继电器和电磁离台器的工作状态。
由于电磁离合器的线圈电磁很大，在断开电路时，触点间将产生强烈的火花。
为了减弱断开时火花的强度，可在电磁离合器线圈两端并联一个放电电阻。
表2.1C534J1型立式车床左刀架调速器动作情况表
电磁离合器
调速器
触点
速度级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
Ⅹ
Ⅺ
Ⅻ
YC23
SA-1
+
YC22
SA-2
+
YC21
SA-3
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