C650型卧式车床继电器控制线路的PLC改造Word文件下载.docx

C650型卧式车床继电器控制线路的PLC改造Word文件下载.docx

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C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。

C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。

进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。

为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有严格的比例关系。

因此，C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。

车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以C650车床可以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。

图1C650型卧式车床结构图

C650卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此，要配备一台冷却泵及电动机。

由于C650车床的床身较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台2.2kW的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。

一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围可达40倍以上。

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，为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法。

1.2C650卧式车床电力拖动特点及控制要求

（1）主电动机M1（功率为30kW）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，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。

（2）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。

（3）快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动控制起停。

满足上述控制要求的C650车床的电气原理如图2所示。

现要求改为PLC控制。

图2C650卧式车床的电气原理图

2编程元件地址分配表

根据控制要求对编程原件地址的分配如表1所示：

表1PLC控制系统I/O地址分配表

输入信号

输出信号

功能

输入端地址

输出端地址

总反向停止按钮SB1

I4.0

主电动机M1正转KM1

Q0.0

电动机M1点动按钮SB2

I4.3

主电动机M1反转KM2

Q0.1

电动机M1正向启动按钮SB3

I4.1

短接制动电阻KM3

Q0.2

电动机M1反向启动按钮SB4

I4.2

电动机M2起、停KM4

Q0.3

电动机M2停止按钮SB5

I4.4

电动机M3起、停KM5

Q0.4

电动机M2起动按钮SB6

I4.5

电动机M3起、停开关SQ

I4.6

热继电器FR1

I5.1

热继电器FR2

I5.2

速度继电器正转常开触头KS-1

I4.7

速度继电器反转常开触头KS-2

I5.0

3PLC外部接线图

C650卧式车床的PLC外部接线如图3所示。

图3PLC外部接线图

4控制程序

C650卧式车床控制系统梯形图程序如图4所示。

网络1：

网络2：

网络3：

网络4：

网络5：

网络6：

网络7：

图4C650卧式车床控制系统梯形图程序

5系统运行调试及S7-PLCSIM仿真

在STEP7中进行梯形图程序编程时，在STEP7中进行了S7-300PLC的硬件组态，并生成与编辑了符号表，在梯形图编程窗口写入梯形图程序，最后进行S7-PLCSIM仿真，以电动机M1的正向连续起动和停车时的反接制动为例说明仿真过程，根据符号表定义，电动机M1的正向连续起动按钮SB3的I/O地址I4.1，总停车按钮SB1的I/O地址为I4.0，速度继电器正向常开触头KS-1的I/O地址为I4.7，控制电机M1正向运转的KM1的I/O地址为Q0.0，控制电机M1反向运行的KM2的I/O地址为Q0.1，在系统调试仿真时当CPU处于RUN状态且上电自检正常时，点击I4.1的单选框，使之出现符号“√”，此时在Q0.0和Q0.2的单选框中出现符号“√”，说明电机M1已经正常正向连续起动，当电机M1正向连续起动后，速度继电器KS-1的常开触头就会闭合，此时，应点击I4.7的单选框使之出现符号“√”当停车时，按下停车点击I4.0的单选框使之出现符号“√”，此时Q0.0，Q0.2对应单选框的符号“√”消失，说明KM1、KM3已断开，点击I4.0单选框使符号“√”消失后Q4.2单选框出现符号“√”说明进行反接制动，当电机转速达到100转/分时，KS-1常开触头由闭合变为断开，反接制动结束，即点击I4.7单选框使符号“√”消失，此时Q0.1单选框的符号“√”消失。

图5为硬件组态，图7为生成和编辑符号表，图6为电动机M1点动仿真图，图8为电动机M1正向连动起动运行仿真图，图9为电动机M1正向运行停车时的反接制动仿真图，图10为电动机M1反向连动起动运行仿真图，图11为电动机M1反向运行停车时的反接制动仿真图，图12为电动机M2起动运行仿真图，图13为电动机M2停止运行仿真图，图14为电动机M3起动运行仿真图，图15为所有线圈失电时的仿真图。

图5硬件组态

图6电动机M1点动仿真图

图7生成和编辑符号表

图8电动机M1正向连动起动真图运行仿

图9电动机M1正向运行停车时的反接制动仿真图

图10电动机M1反向连动起动运行仿真图

图11电动机M1反向运行停车时的反接制动仿真图

图12电动机M2起动运行仿真图

图13电动机M2停止运行仿真图

图14电动机M3起动运行仿真图

图15所有线圈失电时的仿真图

6设计体会

本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。

通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。

同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。

本次课程设计，在老师的指导下，我们先根据其主电路图详加分析，画出顺序功能图，再根据顺序图画程序图。

在其当中我们还要画出I/O接线图及操作面板布置图。

更重要的是对STEP7编程软件的学习与应用，使我掌握了一门电气控制编程软件，这在以后的实际应用中时非常有用的。

此次设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习当中把我学到的用到我们现实的生活中去，学以致用，方能见成效。

7参考文献

［1］顾桂梅.电气控制与PLC应用项目教程.北京：

机械工业出版社,2010.12

［2］张广明.机电系统PLC控制技术.北京：

国防工业出版社,2007.3

［3］廖常初.PLC编程及应用（第2版）.北京：

机械工业出版社,2007.9

［4］龚仲华.S7-300/S7-400系列PLC应用技术.北京：

人民邮电出版社,2011.8