c650卧式车床plcfx2n课程设计报告书

1、 . . . 1 / 18摘 要本次设计介绍了C650卧式车床电气控制系统的工作原理与其运动形式，编写了PLC控制梯形图程序和指令表程序。利用PLC控制系统，实现了车床的降压启动、正转反转、反接制动、点动控制、刀架快速移动、冷却泵工作等一些列功能。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。改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查，节省大量的继电器元件,机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。关键词:PLC；卧式车床；继电器目 录第一章 C650 车床的

2、主要结构与控制要求.31.1 C650 型卧式车床的主要结构31.2 C650 控制要求31.3 各器件的选择.41.3.1 电动机的选择41.3.2 交流接触器和中间继电器的选择4 . . . 2 / 181.3.3 保护电器的选择51.3.4 控制电器的选择6第二章 C650 车床控制元件配置.72.1 I/O 接线图与运行方式82.2 I/O 地址的分配82.3 I/O 接线图102.4C650 车床 PLC 控制梯形图.102.5 流程图.14第三章 C650 卧式车床 PLC 控制分析.153.1 电动机正反转控制153.2 主电动机电动控制163.3 主电动机反接制动163.4 主

3、电路工作电流监视163.5 冷却与快速电动机控制17第五章 结束语18参考文献19 . . . 3 / 18第一章 C650 车床的主要结构与控制要求1.1 C650 车床的主要结构图 1-1 c650 的卧式车床结构图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 1-1 所示。C650 车床车床由三台三相笼型异步电动机拖动，即主电动机 M1、冷却电动机 M2和刀架快速移动电动机 M3。1.2 c650 车床控制要求从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要

4、是：主电动机 M1（30KW）：由它完成主运动的驱动。要求：降压起动连续运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，采用直接起动、单向运行、连续工作方式。 . . . 4 / 18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。1.3 各电器元件的选择 电动机是生产机械电力拖动系统的拖动元件，选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构形式、而动电压等。1.3.1 电动机功率的选择选择电动机功率的依据是负载功率。功率选

5、的过大，设备投资将造成浪费，同时由于电动机欠在运行，使之寿命降低，运行费用也会提高；相反，功率选的过小，电动机过载运行，使之寿命降低。选用功率 p=30kw 的主电动机。在本设计中，我们选择:(1) Y2-200L-4 型号的三相异步电动机作为主轴电动机 M1，额定功率为30kw，额定电流 57.2A(2) 快速移动电动机选用 Y2-90L-2，额定功率 2.2kw，额定电流为 4.69A；(3) 冷却泵电动机选用 Y2-801-2，额定功率 0.75kw，额定电流为 1.78A。交流电动机额定电压应与电网电压一致。本设计中采用 380v 额定电压（1）笼型异步电动机有关电阻的计算，在电动机减

6、压启动方式中，定子回路的限流电阻可按下式近似计算：式中，为 Rst -1 =0.35 每项启动限流电阻值；为电动机额定电流；为不加电阻时，电动机启动电流与额定电流之比，可有手册查出；为加入启动限流电阻后，电动机的起动电流与额定电流之比，可根据需要选择。1.3.2 交流接触器和中间继电器的选择 接触器接触器是工业电气中用按钮或其他方式来控制其通断的自动开关。交流接触器由电磁线圈，静衔铁，动衔铁，静触点，动触点、灭弧装置和固定支架等部分组成。其原理是当接触器的电磁线圈通入交流电时，会产生很强的磁场使装在线圈中心的 . . . 5 / 18静衔铁吸动动衔铁，当两组衔铁合拢时，安装在动衔铁上的动触点也

7、随之与静触点闭合，使电气线路接通。当断开电磁线圈中的电流时，磁场消失，接触器在弹簧的作用下恢复到断开的状态。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。主电动机 M1 的主触点额定电流：=65.8A（K 为比例系数，一般取 11.4，在这里选取 1.2）交流接触器主触点的额定电压一般按高于电路的额定电压来确定，因此我们可以选择 CDC1-105，线圈电压为 380v 的交流接触器。同样我们可以求出冷却泵交流接触器额定电流为 0.33A，快速移动电动机交流接触器额定电流为 4.8A。我们选择 CJ20-6.3,线圈电压同样为 380v。 时间继电器本设计中利用时间继电器实现电

8、动机的减压启动。此外，电路中采用时间继电器来防止电动机起动电流对电流表的冲击。我们选择通电延时型时间继电器，JS7G-2A,其工作电压为 380v，最大延时 180s1.3.3 保护电器的选择 熔断器熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。熔断器的熔体串接于被保护的电路中，熔断器以自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现短路保护与过载保护。FU1：=（1.52.5）*=85.8A143AFU2：=（1.52.5）*+=8.8A13.5A 热继电器 . . . 6 / 18热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质，等因素。星形接法的电动机

9、可选用两相或三相结构的热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置三相结构的热继电器。热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的 0.951.05 倍。*=54.34A60A在这里可以选择额定电流为 53A85A 的 JR36-150 作为 FR1，额定电流为 3.2A5A的 JR36-20 作为 FR2。（3）断路器断路器的额定电流应不小于电路的计算电流。我们可以选择额定电流为 100A 的DZ15-100 的三级断路器。（4）变压器匝数比T1 匝数比 K1=3.45T2 匝数比 K2=60T3 匝数比 K3=10.51.3.4 控制电器选择（1） 控制按钮控制按钮在控制电路中常用作

10、远距离手动控制接触器、继电器等有电磁线圈的电路，也可用于电器连锁等电路中。目前常用的按钮有 LA10、LA18、LA19、LA20 等系列产品。各电气元件的型号与规格、用途和数量如下表所示：代号名 称型 号 与 规 格用 途数量M1三相交流异步电动机Y2-200L-4 30KW 380V 57.2A主电动机1 . . . 7 / 18M2三相交流异步电动机Y2-801-2 0.75kw380v 1.78A冷却泵电动机1M3三相交流异步电动机Y2-90L-22.2kw 380V 4.69A快速移动电动机1FU1熔断器JR36-150 150A主电动机短路保护1FU2熔断器RL1-15 15AM2

11、、M3 短路保护1KM1交流接触器CDC1-105 线圈电压 380VM1 正转接触器1KM2交流接触器CDC1-105 线圈电压 380VM1 反转接触器1KM3交流接触器CJ20-6.3 线圈电压 380VM1 长动接触器1KM4交流接触器CJ20-6.3 线圈电压 380V控制 M21KM5交流接触器CDC1-105 线圈电压 380V控制 M31FR1热继电器JR10-60 53A85AM1 过载保护1FR2热继电器JR36-203.2A5AM2 过载保护1SB按钮LA19-11 红色M1 关断1SB1按钮LA19-11 灰色M1 点动1SB2按钮LA19-11 黑色M1 正转1SB3

12、按钮LA19-11 黑色M1 反转1SB4按钮LA19-11 红色M2 停止1SB5按钮LA19-11 绿色M2 起动1QF断路器DZ15-100保护电动机1SA按钮LA19-11 灰色机床照明1KS1速度继电器LA2 红色正转触头1KS2速度继电器LA19-11J 红色反转触头1TA电流互感器LQG-0.5 100/5A电流监视1R限流电阻1起、制动限流3第二章第二章 c650c650 车床控制元件配置车床控制元件配置21 c650 车床结构图与运行方式 . . . 8 / 18电源主电动机冷却汞电动机快速移动电动机1 12 23 34 45 5图 3-1 是 C650 车床的主电路，配置三

13、台电动机 M1、M2、M3。主电动机 M1 由停止按钮 SB、点动按钮 SB1、正转按钮 SB2、反转按钮 SB3、热继电器常开触头 FR1、速度继电器正转触头 KS1、速度继电器反转触头 KS2、正转接触器主触头 KM1、反转接触器主触头 KM2、制动接触器主触头 KM3 等控制。 冷却泵电动机 M2 由停止按钮 SB4、起动按钮 SB5、热继电器常开触头 FR1、接触器主触头 KM4 等控制；快移电动机 M3 由限位开关 SQ、接触器主触头 KM5 控制；电流表 A 由中间继电器触头 KA 控制。2.2 I/O 地址的分配电气控制元件 PLC 控制的 I/O 配置见下表，C650 车床 P

14、LC 控制 I/O 接线见图 3-2。 . . . 9 / 18表表 C650C650 车床车床 PLCPLC 控制元件配置表控制元件配置表电气控制元件电气控制元件符号符号功能功能PLCPLC 编程编程元件元件电气控制电气控制元件符号元件符号功能功能PLCPLC 编程编程元件元件SBM1 停止按钮 X0KS1速度继电器正转触头 X11SB1M1 点动按钮 X1KS2速度继电器反转触头 X12SB2M1 正转按钮 X2KM1M1 正转接触器主触头 Y0SB3M1 反转按钮 X3KM2M1 反转接触器主触头 Y1SB4M2 停止按钮 X4KM3M1 制动接触器主触头 Y2SB5M2 起动按钮 X5

15、KM4M2 接触器主触头 Y3SQM3 限位开关 X6KM5M3 接触器主触头 Y4FR1M1 热继电器常开触头 X7KA电流表中间继电器触头 Y5FR2M2 热继电器常开触头 X10Hl1 主电动机起停指示灯 Y10 SA机床照明灯X13EL机床照明灯Y14 . . . 10 / 182.3 I/O 接线图图图 2-22-2 C650C650 车床车床 PLCPLC 控制控制 I/OI/O 接线图接线图2.4 c650 车床 PLC 控制梯形图图 2-3 是 C650 车床 PLC 控制梯形图，编程时使用了 MC 主控指令和 MCR 主控复位指令。车床上电后，由于停止按钮 SB、热继电器 F

16、R 未动作，所以第 4 支路的X0、X7 闭合，M110 通电，导致第 5 支路 M110 闭合，程序执行 MC 主控指令至 MCR 主控复位指令之间的主控程序。 . . . 11 / 18 . . . 12 / 18图图 2.32.3 . . . 13 / 182.5 PLC 控制系统流程图开始选择运动方式长动电动机转动方向Y电动机正传电动机反转制动制动计时0.5秒计时0.5秒YY反接制动反接制动YY转速小于100r/min转速小于100r/min点动结束YY冷却汞电机开？停止YNNNNNNNNY快速移动电动机停止YNYNN . . . 14 / 18第三章第三章 C650C650 卧式车床

17、卧式车床 PLCPLC 控制分析控制分析3.13.1、主电动机正反转控制、主电动机正反转控制 1.1.正转控制正转控制 按下主电机正转按钮 SB2，第 6 支路 X2 闭合，由于 X3、M102 均未动作，所以M101 通电并通过第 7 支路的 M101 自锁。引起以下 3 个结果： 第 8 支路 M101 闭合，T1 开始 0.5S 计时；第 12 支路 M101 辅助常闭触头断开，使反转起动辅助继电器 M102 断电，实现正转与反转的互锁。 第 9 支路的 M101 闭合，Y0 通电，主电路中 KM1 吸合，使电阻 R 串入电路，降压起动。 当第 8 支路 T1 延时 0.5S 到达后，导

18、致第 17 支路 T1 闭合，Y2 通电，主电路中KM3 吸合。电动机 M1 正向起动运行。 2.T12.T1 的延时作用的延时作用 T1 延时 5S 确保了主电路中 KM1 先吸合，使电阻 R 串入电路，然后再接通 KM1；以实现电动机的降压起动。电动机 M1 起动后，转速上升，当转速升至 100r/min 时，速度继电器的正转触头 KS1 闭合，第 22 支路的 X11 闭合，为正转反接制动作好准备。 3.3.反转控制与反转控制与 T2T2 延时延时 按下 SB3，电动机 M1 将反向起动运行，通过 T2 延时 5S 的作用确保主电路中KM2 先吸合，使串电阻 R 接入电路，然后再接通 K

19、M2。3.23.2、主电动机点动控制、主电动机点动控制按下正转点动按钮 SB1，第 2 支路和第 5 支路的 X1 均闭合，通过第 2 支路的 X1使第 1 支路的 M103 通电，并通过第 3 支路的 M103 自锁。同时第 22 支路的 M103 也闭合，为 T3 通电作好准备。 车床一旦上电，第 5 支路的 M110 立即闭合，此时因本支路中的 X1 闭合，所以M100 通电，使第 10 支路 M100 闭合，第 9 支路 Y0 通电，第 22 支路的常闭辅助触头Y0 断开。 车床电气控制主电路中因第 9 支路 Y0 通电，接触器主触头 KM1 吸合，主电动机 . . . 15 / 18

20、M1 正转起动升速，转速大于 100r/min 后，速度继电器的正转触头 KS1 保持闭合。同时第 22 支路的 X11 闭合，为反接制动作好准备。3.3. 3 3、主电动机反接制动、主电动机反接制动 1.1.主电动机断电主电动机断电 按下停止按钮 SB，第 4 支路 X0 断开，M110 断电，使第 5 支路的常开触头 M110断开，不再执行 MC 至 MCR 之间的主控电路，第 9 支路的 Y0 因之断电。 主电路中 KM1 断开，主电动机 M1 断电降速，但只要主电动机 M1 转速大于100r/min，速度继电器的正转触头 KS1 仍闭合，而第 1 支路的 M103 因自锁而通电。 按下

21、停上按钮 SB 会使第 9 支路的常闭辅助触头 X0 断开，Y0 断电，电气控制主电路中受 Y0 控制的主触头 KM1 将断开。 2.2.进入反接制动状态进入反接制动状态 松开停止按钮 SB，使 SB 由按下状态切换成未按下状态，则第 4 支路 X0 恢复闭合，M110 通电，第 5 支路的 M110 闭合，接通并执行 MC 至 MCR 之间的主控电路。 第 1 支路中的常闭辅助触头 X0 也恢复闭合，所以 M103 通电，此时第 22 支路的M103 保持闭合。由于主电动机 M1 转速大于 100r/min，KS1 处于闭合状态，第 22 支路的 X11 保持闭合，导致 T3 通电，计时开始

22、。 当 T3 计时时间到达后，第 16 支路的 T3 闭合，使第 15 支路的 Y1 通电，主电路中 KM2 闭合，电动机 M1 进入反接制动状态，主电动机 M1 迅速降速。 3.T33.T3 延时的作用延时的作用 T3 延时 0.5S 作用体现在电气控制主电路中，KM1 主触头先断开，0.5S 后 KM2 主触头再闭合，杜绝了 KM1 与 KM2 瞬时的同时接通状态，有助于避免电动机绕组烧损。 4.M14.M1 停转停转 当主电动机 M1 降速至 100r/min 以下时，速度继电器的正转触头 KS1 断开，使22 支路的 X11 断开，T3 失电，导致第 16 支路的 T3 断开，Y1 断

23、电，主电路中 KM2 断开，反接制动结束，主电动机 M1 停转。 5.5.反转停止进入反接制动反转停止进入反接制动 若起动时按下 SB3，主电路中主触头 KM3、KM2 间隔 0.5S 先后接通，电动机 M1将反向起动运行。之后松开停止按钮 SB，将进入反转停止反接制动过程。 . . . 16 / 183.43.4、主电路工作电流监视、主电路工作电流监视 主电动机正反转起动过程中，因辅助继电器 M101、M102 中必有一个通电，所以第 19 支路的 T5 通电，10S 计时开始。计时到达后，第 21 支路的 T5 闭合，导致 Y5通电，主电路中的常闭触头 KT 断开，交流电流表 A 进行工作电流监视，从而使 A 避开较大的起动工作电流。3.53.5、冷却与快速电动机控制、冷却与快速电动机控制 冷却泵电动机 M2、快速移动电动机 M3 均为单向运转，控制较为简单。当按下冷却泵电动机起动按钮 SB5 时，第 25 支路的 X5 闭合，Y3 通电并自锁，冷却泵电动机M2 起动；而按下停止按钮 SB4 时，第 25 支路的 X4 断开，Y3 断电，冷却泵电动机 M2断电停