C5116A立式车床的PLC控制

1、知识是人类进步的阶梯论文题目：C5116A立式车床的 PLC控制目录一绪 论3.1.1 PLC的介绍3.1.2 C5116A单柱立式车床的概述31.3 本文的内容4.二系统控制过程分析5.2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程 52.2 C5116A型单柱立式车床的动作流程图 6三立式车床控制系统设计7.3.1 控制系统PLC的选型 7.3.2 系统I/O分配表8.3.3 系统的电路设计1.13.4 编写PLC梯形图1.73.5 系统调试22四总结23参考文献24致 谈日251.1 PLC的介绍PLC可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应 用而设计的。可编程控制器

2、称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。PLC以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，它将继续存在且壮大下去。并在越来 越多的行业中应用。1.2 C5116A单柱立式车床的概述C5116A单柱立式车床由立柱、工作台及底座、十六级变速箱、横梁、垂直 刀架、侧刀架、进给箱、横梁升降机构组成。该机床是万能型机床，它的控制的 核心是：1、对工作台(卡盘或主轴)的起动、停止、变速，采用 PLC控制；2、横梁的升降采用PLC控制；3、垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控制。图1-1 C51

3、16A型单柱立式车床1.3本文的内容本文主要内容是：1、分析C5116A型单柱立式车床的工作过程；2、选用PLC的型号及其各个功能模块；I/O 端口;3、设计控制系统的硬件连接电路，并且为系统分配4、利用PLC顺序控制设计法，编写PLC的梯形图;5、对梯形图程序进行调试。二系统控制过程分析2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程机床全部可动部位分别由七台三相交流电动机拖动， 分别是油泵电动机、工 作台（卡盘）旋转拖动电动机、横梁升降拖动电动机、垂直刀架的快速移动与进 给移动拖动电动机。1、工作台（卡盘）起动、停止的控制为避免工作台电动机起动时对车间供电电源的冲击， 控制线路采用Y A变 换

4、的降压起动。首先须起动油泵电动机，油泵正常转动后，信号灯 HL1亮，标 志机床液压和润滑系统正常，可以起动机床其它部位。工作台可实现正方向（顺 时针方向转动）点动，反方向（逆时针方向转动）点动，正方向（顺时针方向转 动）长动。点动为电动机处于 Y接状态，按下按钮时电动机运转，工作台转动， 不按时电动机停转，并处在自由停止状态，工作台就会慢慢停止下来。长动时电 动机进行Y A降压起动,即电动机先处于 Y接状态,10s后Y接接触器脱开, A接接触器吸合，电动机处于A接状态运转，工作台正常运转。工作台停止控制采用能耗制动，操作方式采用手动控制制动时间，即按压停 止按钮时间为电动机制动时间，松开按钮制

5、动被解除。此时如始终按压工作台电 动机停止按钮，电动机就一直处在制动状态，则工作台就会很快停下来，如按压 工作台电动机停止按钮瞬间后就松开， 则电动机就处在自由停车状态，则工作台 停止所用时间就会拖长。2、工作台（卡盘）变速的控制机床使用液压来实现工作台的变速，变速箱由油缸推动交换齿轮实现十六级 的变换。而推动齿轮的油缸工作所需的液压油由电磁阀的通断来控制。3、横梁升降的控制机床横梁可沿床身导轨作上下移动， 且根据行程要求设有终点限位开关，横 梁移动操作只作点动，且必须在工作台停止状态下才能作上下移动。由于横梁是 被液压油缸通过杠杆放大，将横梁牢固的夹紧在立柱上，因此如果要移动横梁， 必须首先

6、使其放松，且要放松到位才能运动。4、垂直刀架的控制垂直刀架的移动方式分为快速运动和进给运动两类， 它们分别由两台三相交 流电动机拖动，进给运动分为“I档”和档” ，而且必须在工作台正方向 长动过程中才能运动。刀架的运动方向分为上下左右，由十字开关选择。为在加 工过程中实现对工件的手动“赶工”，在操作上设有转换开关，需要赶紧刀时将此转换开关所控制的制动离合器断开， 即可实现一个方向由电动机拖动，另一 个方向用手搬动机械操作手柄完成。2.2 C5116A型单柱立式车床的动作流程图车床的动作流程图如图2-1所示图2-1车床的动作流程图三立式车床控制系统设计立式车床的控制的核心是对工作台(卡盘)的起动

7、、停止、变速，横梁的升 降两部分采用PLC控制；而对垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继 电器、接触器控制。3.1 控制系统PLC的选型对于本立式车床，根据系统所要实现的功能及控制要求，计算所需要的I/O点数。输入输出点数是 PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数 量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。1、PLC的输入点有:(1)急停按钮：用于紧急状态时停止整台机床的电源；(2)油泵的起动、停止按钮：用于控制油泵的起动、停止；(3)油泵过载保护装置：当油泵电机过载时，自动切断油泵的控制线路电源， 起到保护油泵的作用；(4)油压保护装置：当油压未达到设计的压力时，自动切断油泵

8、的控制线路 电源，要求操作者检查油量、油路后重新起动机床。(5)卡盘正方向点动、反方向点动、正方向长动、停止按钮：用于控制卡盘 电机的起动、停止；(6)卡盘电动机过载保护装置：当卡盘电动机过载时，自动切断卡盘电动机 的控制线路电源，起到保护电动机的作用；(7)卡盘变速起动按钮：用于起动的卡盘变速；(8)卡盘变速锁杆行程开关：用于检测变速是否完成；(9)卡盘变速信号指令：共4个，用于给出十六级变速各级对应的信号；(10)横梁上升、下降按钮：控制横梁上升、下降；(11)横梁上极限位、下极限位限位开关：当横梁到达上极限位或下极限位 时，自动切断横梁电动机的控制线路电源，使横梁不超程。2、PLC的输出

9、点有:油泵接触器线圈、卡盘电机正转接触器线圈、卡盘电机反转接触器线圈、卡 盘电机Y型联接接触器线圈、卡盘电机A型联接接触器线圈、卡盘电机能耗制 动（直流侧）接触器线圈、卡盘电机能耗制动（交流侧）接触器线圈、油泵信号灯、 卡盘变速信号灯、横梁电动机上升接触器线圈、横梁电动机下降接触器线圈、控 制变速箱各轴齿轮动作的电磁阀（4只）、控制变速锁杆动作电磁阀、控制横梁 夹紧液压放松电磁阀。计算结果得到，立式车床共需22个输入点和17个输出点。综合经济性能及 可靠性等几大因素，选用三菱公司高性能小型机的代表作 FX2N48MR为系统 主控机。它属继电器输出型，输入输出点数各（24V DC）为24,扩展模

10、块最大 I/O点数为32。可以根据需要配置I/O扩展单元。3.2 系统I/O分配表PLC程序的地址码分为输入部分、输出部分以及定义程序中各延时时间继电 器的作用三个部分，各部分具体如下：输入部分：表2 PLC程序输入部分地址码地址码受控制对象用途备注X000SB1急停按钮X001SB2油泵起动按钮X002SB3油泵停止按钮X003FR1油泵过载保护X004SL1油压保护X005SB4卡盘正方向点动按钮X006SB5卡盘反方向点动按钮X007SB6卡盘正方向长动按钮X010SB7卡盘停止按钮X011FR2卡盘电动机过载保护X012SB8卡盘变速起动按钮X013SQ1卡盘变速锁杆行程开关X014S

11、A-1卡盘变速信号I指令X015SA-2卡盘变速信号n指令X016SA-3卡盘变速信号出指令X017SA-4卡盘变速信号IV指令X020SB9横梁上升按钮X021SB10横梁下降按钮X022SQ2横梁上极限位限位开关X023SQ3横梁下极限位限位开关X024SQ4横梁夹紧液压放松到位开关X025FR3横梁电动机过载保护输出部分：表3 PLC程序输出部分地址码地址码控制对象用途备注丫000KM1油泵接触器线圈丫001KM2卡盘电机正转接触器线圈Y002KM3卡盘电机反转接触器线圈Y003KM4卡盘电机Y型联接接触器线圈Y004KM5卡盘电机A型联接接触器线圈Y005KM6卡盘电机能耗制动（直流侧

12、）接触器线圈Y006KM7卡盘电机能耗制动（交流侧）接触器线圈Y007HL1油泵信号灯Y010HL2卡盘变速信号灯Y011KA3中间继电器3控制变速I轴电磁阀YV3Y012KA4中间继电器4控制变速n轴电磁阀YV4Y013KA5中间继电器5控制变速出轴电磁阀YV5Y014KA6中间继电器6控制变速IV轴电磁阀YV6Y015KA2中间继电器2控制变速锁杆电磁阀YV1Y016KA7中间继电器7控制横梁夹紧液压放松电磁阀YV2Y017KM8横梁电动机上升接触器线圈Y020KM9横梁电动机下降接触器线圈（3）PLC程序中各延时时间继电器的作用：表4 PLC程序中各延时时间继电器的作用地址码控制对象用途

13、延时时间T0KT1卡盘电机Y-A型联接接触器线圈转换延时时间10sT1KT2卡盘电机Y型联接接触器线圈消弧时间1sT2KT3卡盘电机A型联接接触器线圈消弧时间1sT3KT4卡盘电机能耗制动（交流侧）接触器线圈延时接通时间1sT4KT5卡盘电机能耗制动（直流侧）接触器线圈消弧时间1sT5KT6卡盘电机最大能耗制动（直流侧）接触器线圈接能时间15sT6KT7下盘变速伺通接通时间1sT7KT8卡盘变速伺通断开时间3sT10KT9卡盘变速锁杆放松时间（电磁阀YV1接通时间）13sT11KT10机床油压加压延时时间10sT12KT11机床油压失压延时时间30s3.3 系统的电路设计1、工作台（卡盘）的起

14、动、停止电路工作台电动机采用 Y200L-4-B3 型，30KW, 50Hz, 380V,56.8A,1470r/min 的三 相异步电动机，而油泵电动机采用Y90L-4-B5 型，1.5KW, 50Hz,380M3.7A,1400r/min三相异步电动机。主电路电路图如图 3-1所示。控制方式采用 PLC控 制其PLC控制的系统电路图如图3-2所示。图3-1工作台电动机主电路电路图r-X f riTtXl'idlOvC-T0叫0NTJ 卜u1油至电姗接触器坡圄酬】融V-I n_1*卡盘电司机正转接触器线圈即？25+震 I卡看电打机反转楼触器绕图身（3阳TI-卡盘电酬U凄族接楼触春峻圈

15、E堀OOH删一KO Y4 I-卡宫电姗J型盛接聋触镭统圄酬E甲-.<1Y5 一-懈械直沆侧）翻藉蛙翻心K2I Y6 -,胃统前的1交流口屋蒯器线圈印iSZ1三 FX2n B"1油最信号灯正】讣nm,产35 YIJX6Yll却Y12二一UIQY13'_>1Xll交流”小紧急停止狡钳史： 油至鲍机前动1睡3瓦 油泵电动机停匕按钮3的 恻或保并加 油压保护SU卡盘上施点功按祀3明 卡盎反方向点动七遭都3 卡意:E方向W如拴相就5 卡置停止按钮537卡盍电动机过些保护FR2图3-2工作台（卡盘）电动机起动、停止的 PLC控制电路图2、工作台（卡盘）的变速电路工作台（卡盘）

16、的变速使用液压来实现变速，变速箱由变速油缸推动交换齿 轮实现十六级的变换，其十六级的各电磁阀的动作状态如下表 1所示，因而，其 PLC控制的系统电路图如图3-3。表1十六级变速各电磁阀的动作状态表电磁阀YV3YV4YV5YV65-+6.3+8-+10+-+12.5-+-+16+-+20-+25+-+32-+-40+-50-+-63+-+-80-+-100+-125-160+-注：“+”表示电磁阀接通，“-”表示电磁阀断开。图3-3工作台（卡盘）变速的PLC控制电路图3.、横梁升降电路横梁电动机采用 Y112M-6-B5 型 2.2KW, 50Hz, 380V, 5.6A, 940r/min 的

17、三相n.1OOM空流翼0VK¥1024V-Yl：2T12mi713：CNOOM工盘变速出动蝴£战卜上一K12FX2nY14卡什要遭喻阡行程不美¥5 1一匕K13?I5卡盘变速信号H2（xUKTIB卡费斐遭ri【指噂七MEY7卡春亨表言wim肾合Kit8M卡黑变是唱号p指金-illY200姬1叩叮 0 sgH卡提交遽信号打电工O1咨t段逮1柏电蕨偶m的中间堡电器踹 二H喧制【黜电碳谒仃如:中网期电器KM 匚一，虺出反建:出E电弦闭饰的中融上电展KAE一立制度烹委立电就团厂6才：二子月电锯工汇H楼制变速项圻甩应用仃】能中用地电相总上异步电动机。控制方式采用 PLC控制

18、，其PLC控制的系统电路图如下图3-5图3-4横梁升降电动机主电路电路图r>交流”训口墙梁上升枝物期”槌楚下降横钮狂山*将累上租眼网开美5翼1牌下极限砒开关5端嘏质紧诲.位开关5叼苗二区则吐就生户FR三rnifnT1DM 口卢打1 IJ也忏HZraTL38HFX2nCtdlK20TIMEMnsH22YIS圈3mcon燃¥20父魂】UV n校之峨圭w浪压 立松电每阳7V】期 巾司堡电第KiT里奥电W机二升 制耀注冰国槎臬电珈降图3-5横梁升降电动机PLC控制电路图4、垂直刀架电路垂直刀架的快速移动电动机采用Y90L-4-B5型1.5KW, 50Hz, 380V,3.7A,1400

19、r/min的三相异步电动机，而垂直刀架的进给运动电动机采用 YD100L1-6/4-B5 型，1.3/1.8KW, 50Hz, 380V,3.8/4.4A, 940/1440r/min 三相异步电 动机。控制方式采用传统的继电器、接触器控制，其继电器、接触器线圈动作的 控制电路图如图3-6，电磁阀线圈的控制电路图如图3-7,垂直刀架电磁阀线圈控知识是人类进步的阶梯制电路图如图3-8。图3-6垂直刀架电动机主电路电路图港田.仔 翟美择 转®选架&家费寺 门景:U口好时 口供 jfir E _0|_、5彳1£n.Rn.q T=;:-,-二 用有三印Ar宣 、等#垂 11

20、1 1X 一13 KHEVOEMSAEAa$触曰端，上图3-7垂直刀架电动机继电器、接触器线圈控制电路图诳皓退劲 至自言动水平遥动举宜制动水平制动4 匚3CCrlv合合合合 者驾宅驾匐 合动动劫动 高F-TFTF 动向向时向 -愣为4s方 给411：誉平 逑垂奎水 茶杂桀菜斐 刀71刀刀刃 直 4一£|一一|一一一| 宣 MJMJ.-huH-=EE- 国胃当考可 C1C2曲C4C4 Y VJ VJ Y V*1注 备3.4编写PLC梯形图编写梯形图程序，程序如下:I 3C0O1 如n勖白3TnOM TH由狼咫或由期停止袖Wit里班床袖.压度租 快制 第归用正舱酎时M-fXDCO疝聚楔城

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