普通卧室车床的控制系统电气化改造Word文件下载.docx
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第一章C650卧式车床简介…………………………………………………………2
一、C650卧式车床的主要结构………………………………………………2
二、C650卧式车床的控制要求………………………………………………2
三、C650卧式车床的控制方式及其优缺点……………………………………3
四、继电器电气线路的分析………………………………………………4
第二章PLC简介……………………………………………………………………6
一、PLC基本组成……………………………………………………………6
二、PLC的工作原理…………………………………………………………10
三、PLC的特点……………………………………………………………11
四、电气系统改造为PLC控制的意义………………………………………12
第三章C650卧式车床改造为PLC控制的硬件设计……………………………13
一、统计I/0的点数……………………………………………………13
二、I/0分配表…………………………………………………………14
三、PLC控制系统外部接线图的设计…………………………………15
第四章C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计……………………………15
一、电动机M1正、反转控制梯形图的设计……………………………15
二、电动机M1正转点动控制及反接制动控制的设计…………………18
三、电动机M1的正、反转运行的反接制动的设计……………………20
四、梯形图………………………………………………………………22
五、语句表………………………………………………………………23
第五章调试…………………………………………………………………………26
一、M1的正转点动调试…………………………………………………27
二、M1正转调试…………………………………………………………28
三、反转调试……………………………………………………………29
四、反转制动调试………………………………………………………30
五、M2的起动调试………………………………………………………31
六、M2的停止调试………………………………………………………31
七、M3的起动调试………………………………………………………31
总结…………………………………………………………………………………32
致谢…………………………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………………3
概述
面对我国经济近年来的快速发展,机械制造工业的壮大,在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。
制造装备的改进,使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化,尤其是金属切削机械产品,其在今天机械产品的地位越来越重要。
传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障诊断和排除困难,已严重影响企业的生产效率。
因此,更新改造旧机床等制造装备很有必要。
更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业,在国外已形成一定规模和市场,涌现出了许多专门从事机床改造的公司。
国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%,尽管费用较高,但由于机床改造后使用效果好,所以仍然受到机床用户的欢迎。
此次更新改造设计是对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、体积少、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,配合合适的数控装置,可使机床控制功能更加丰富,自动化水平大大提高。
此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低,这几个主要原则出发,主要进行了控制装置选型,PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。
第一章C650卧式车床简介
一、C650卧式车床的主要结构
普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面,并可以通过尾架进行钻孔、绞孔、攻螺纹等加工。
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。
其结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成,如图1所示。
车床有两种运动,一是轴卡盘带动工件的旋转运动,称为主运动(切削运动),另一种四溜板刀架顶针带动刀具的直线运动,称为进给运动。
两种运动由同一电动机带动并通过各自的变速箱调节主轴转速或进给速度。
此外,为提高效率、减轻劳动强度、便于对刀和减小辅助工时,C650卧式车床的刀架还能够快速移动,称为辅助运动。
C650卧式车床由三台三相笼型异步电机拖动,即主电机M1、冷却电机M2和刀架快速移动电机M3。
二、C650卧式车床的控制要求
1.轴转速和进给速度可调
车削加工时,由于工件的材料、尺寸、工艺要求、加工方式、冷却条件及刀具种类不同,切削速度应不同,因此要求主轴转速能在相当大的范围内进行调节;
加工螺纹时,要求保证工件的旋转速度与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,为此,车床溜板箱与主轴之间通过齿轮来连接,所以刀架移动和主轴旋转都是由一台电动机来拖动,而刀具的进给是通过交换齿轮箱传给进给箱的配合来实现的。
2.主轴能正反两个方向旋转
车削加工一般只需要单向旋转,但在车削螺纹时为避免乱扣,要求主轴反转来退刀,因此要求主轴能正反旋转。
车床主轴旋转方向可通过改变主轴电机转向以及用机械手柄(离合器)来控制。
3.主轴以及各电动机启动应平稳
为满足此要求,一般功率较小的电动机(如:
冷却泵电动机M2功率是2.2kW、刀架快速移动电机M3功率是0.125kW)可直接启动,功率较大的电动机(如:
主轴电动机M1功率是30kW)一般用降压启动,但若电动机在空载或轻载情况下启动,虽然功率较大,仍可直接启动。
4.主轴应能迅速停车
迅速停车可以缩短辅助时间,提高工作效率,为使迅速停车,电动机必须采取制动。
车床主轴电动机的制动方式有两种,一种是机械制动(例如机械摩擦的离合器制动),另一种是电气制动(例如能耗制动和反接制动),C650卧式车床主轴电动机的制动方式用反接制动。
5.车削时的刀具及工件应进行冷却
由于加工时的刀具及工件的温度相当高,应设有专用电动机拖动冷却泵工作。
6.机床电路应有必要的保护及照明电路
为防止机床电路发生漏电、过载、短路等故障,主电路、控制电路应装上自动空气开关、漏电开关以及热继电器等电气元件,电路的相应环节具有联锁功能,机床外壳要接地。
为满足工作要求,机床应设有专用照明装置。
对各电动机的控制要求主要是:
主电机M1(30kW):
由它完成主运动的驱动。
要求:
直接启动连续运行方式并有点动功能以便调整,能正反转以满足螺纹加工需要,由于加工工件转动惯性大,停车时带有电气制动,此外,还要显示电动机的工作电流以监视切削状况。
冷却电动机M2:
用以加工时提供冷却液,采用直接启动、单向运行、连续工作方式。
快速移动电动机M3:
单向点动、短时工作方式;
要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。
三、C650卧式车床的控制方式及其优缺点
C650卧式车床的控制方式是将接触器、继电器、定时器、其他电器及其触点按一定逻辑关系连接的机电接触器控制系统,其具有结构简单、价格便宜、便于掌握的特点,在一定范围内满足控制要求,此控制方式在工业控制中比较常见。
但这种控制方式存在着设备体积大、动作速度慢、功能少而固定、可靠性差、难于实现复杂的控制的缺点,特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统,接线复杂,当生产工艺改变时,原有的接线和控制盘就要更换,缺乏通用性和灵活性。
为了解决机电接触器控制系统的这一缺点,寻求一种比机电接触器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器势在必行。
此新型工业控制器应该既有电接触器简单易懂、使用方便、价格低的特点又有功能完善、通用性好、灵活性好的优点。
从被控制对象维护简单和控制器性价比高、综合成本低这几个主要原则出发,可编程控制器(PLC)是最佳的选择。
四、继电器电气线路的分析
C650车床电气控制原理图如图2所示:
图2C650车床电气控制原理图
1)主电路分析
该机床共配置三台电动机M1、M2和M3。
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,采用直接启动方式,可正反两个方向旋转,并可进行正反两个旋转方向的电气制动停车。
为加工调整方便,还具有点动功能。
电动机M1控制电路分为四个部分:
①由正转控制接触器KM1和反转控制接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转电路。
②电流表PA经电流互感器TA接在主电动机M1主运动上,以监视电动机绕组工作电流变化。
为防止电流表被启动电流冲击损坏,利用时间继电器KT的动断触头,在启动的短时间内将电流表暂时短接。
③串联电阻限流控制部分,接触器KM3的主触点控制限流电阻R的接入和切除,在进行点动调整时,为防止连续的启动电流造成电动机过载而串入了限流电阻R,以保证电路设备正常工作。
④速度继电器KS的速度检测部分与电动机的主轴相联,在停车制动过程中,当主电动机转速接近零时,其动合触头可将控制电路中反接制动的相应电路切断,完成停车制动。
电动机M2提供切削液,采用直接启动停止方式,为连续工作状态,由接触器KM4的主触点控制其主电路的接通与断开。
快速移动电动机M3由交流接触器KM5控制,根据使用需要,可随时手动控制启停。
为保证主电路的正常运行,主电路中还设置了采用熔断器的短路保护环节和采用热继电器的电动机过载保护环节。
2)控制电路分析
电源:
由控制变压器TC(380V/110V,36V)的接线和参数标注可知各接触器、继电器线圈电压等级为~110V,而照明为~36V安全电压由主令开关SA控制。
主电动机M1控制:
接通电源QS+。
正向点动SB1+→KM1+(无自保)→M1串R正向点动(SB1+表示按SB1并保持)
正向起动SB2+→KM3+,KT+→短接R,KA+→KM1+(自保)→M1全压正向起动(当n≥120r/min时)→KS-1+(KT延时到,起动完成)→转速达n,电流表A接入
正向停止制动SB0+→KM1-,KM3-,KT-,KA-(当KS-1+时)KM2+→M1串R反接制动n↓↓(当n≤100r/min时)KS-1-→KM2-。
反向制动(接SB3)与停车制动(KS-2+)过程与正向类似。
采用控制流程来表达电路的过程具有简单、一目了然的优点。
其基本步骤是:
各自受控点动作后出现的控制结果(利用坐标标注检索可避免遗漏)。
冷却泵电动机SQ6+→KM4+(自保)→M2起动。
快速电动机SQ+(刀架手柄压动)→KM5+→M3起动。
3)整机线路联锁与保护
由KM1与KM2各自的常闭触点串接于对方工作电路以实现正反转运行互锁。
由FU及FU1~FU6实现短路保护。
由FR1与FR2实现M1与M2的过载保护(根据M1与M2额定电流分别整定)。
KM1~KM4等接触器采用按钮与自保控制方式,因此使M1与M2具有欠电压与零电
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