#C650卧式车床PLC控制系统设计

1、C650 卧式车床 PLC 控制系统设计 1目的和要求 车床是一种使用极为广泛的金属切削机床 , 它的主运 动为主轴回转运动 ,刀架的移动为进给运动 , 车削加工 一般不要求反转 ,但加工螺纹时 ,为避免乱扣 ,需要反转 退刀,并保证工件的转速和刀具的移动速度之间具有 严格的比例关系 ,溜板箱和主轴箱之间通过齿轮传动 系统连接，用它能车削外圆、内孔端面螺纹定型表面 等，并可装上钻头绞刀等工具进行孔加工。C650 卧式车床是其中较为常见的一种 ,其原控制电路 为继电器控制 ,接触触点多，故障多。其属于中型车床， 功率为 30KW ，车身的最大回转半径为 1020mm ，最 大工件长度为 3000

2、mm 。操作人员维修任务较大 .针对 这种情况， 我们用 PLC 控制其继电器控制电路， 采用 了反接制动，为了减小制动电流，定字回路串入限流电阻 R, 为减轻工人劳动的劳动强度和节省辅助工作 时间，专门设置了一台 2.2KW 的拖动溜板箱的快速移 动电动机。这些功能克服了以上缺点，降低了设备故 障率，提高了设备使用效率 ,运行效果良好。该车床有三台电动机， M1为主电动机，推动主轴旋转， 并通过进给机构以实现进给运动； M2 为冷却泵电动 机，提供切削液； M3为快速移动电动机，拖动刀架快 速移动。2C650 卧式车床主电路设计主电动机 M1 ： KM1 、 KM2 两个接触器实现正反 转，

3、 FR1 作过载保护， R 为限流电阻， 电流表 PA 用来监视主电动机的绕组电流，由于主电动机功率很 大，故 PA 接入电流互感器 TA 回路。当主电动机 起动时，电流表 PA 被短接，只有当正常工作时，电 流表 PA 才指示绕组电流。 KM3 用于短接电阻冷却泵电机 M2 ： KM4 接触器控制冷却泵电动机的 起停， FR2 为 M2 的过载保护用热继电器。 快速电机 M3 ： KM5 接触器控制快速移动电动机 M3 的起停，由于 M3 点动短时运转，故不设置热继 电器。C650 卧式车床 PLC 改造 I/O 分配图如图1所示，为 C650 卧式车床 PLC 改造 I/O 分配图输入信号

4、输出信号代输入名称代输出号点编号点编名称号号SB1X0M1 切除电阻 RKMY0M1正转启动按钮运行接触器3M1反转启动按钮SB2X1M2 运 行 接 触 器KM4Y1SB3X2M3 运 行 接 触KMY2M2启动按钮器5SB4X3M1 正 转 接 触KMY3总停按钮器1M2停止按钮SB5X4M1 反 转 接 触KMY4器2M1点动按钮SB6X5电流表 A 短接KAY5中间继电器M3点动位置开关SQX6M1过载保护热继FRX7电器正 转 制 动 速 度继KS1X11电器常开触点正 转 制 动 速 度继电器常开触点KS2X12图1 C650卧式车床 PLC 改造 I/O 分配PLC 选型PLC

5、是20世纪 70年代以来以微处理器为核心， 综合计 算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种 新型工业自动控制，被广泛使用于各个领域，因为它 具有几个突出的特点：可靠性高，抗干扰强；编程简 单，易于掌握；功能完善，灵活方便；体积小，质量 轻，功耗低。在此次课程设计中我选用 FX2N-48MR ，因为它的编 程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计 中的 I/O 点数在 48以下，则用的是微型 PLC。其基本 单元中的输入点按照 X000 X007,X010 X017 这样的八进制进行编号，而输出点按照YOOOY007,Y010 Y017 这样的八进制进行编号， 内部继 电器可多次使

6、用，定时器将 1ms,10ms,100ms 等脉冲 进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。主控电路图设计C650 型卧式车床共有三台电动机 ,主轴电动机 M1 由 接触器 KM1、KM2、KM3 控制，冷却泵电动机 M2由 接触器 KM4 控制，快速移动电动机 M3由接触器 KM5 控制。其中主轴电动机 M1 可以正、反转控制，也可 以点动控制，还可以双向反接制动控制。图2. C650 主电路控制图主接线图设计图3. 卧式车床的主接线图3.梯形图的设计C650 卧式车床 PLC 梯形图3.1主轴电动机正转控制 按下主轴电动机正转启动按钮 SB1, 第一逻辑行中 X0 闭合， Y0接通并自锁，

7、 T0接通并开始计时；第 3逻辑 行 X0闭合，通用继电器 M1接通。第 2逻辑行 Y0常闭 触点闭合，通用继电器 M0接通；第 5逻辑行 M0,M1 常开触点闭合 Y3接通，主轴电动机正向启运转。 当主 轴电动机正向旋转速度达到一定值时， 第6逻辑行 X11 常开触点闭合，为主轴电动机正向旋反向制动作好准 备。 T0计时5秒后动作，第 9逻辑行 T0常开触闭合， 接通 Y5，电流表 A 开始监测主轴电动机的电流。3.2 主轴电动机反转控制 按下主轴电动机正转启动按钮 SB2 ，第2逻辑行中 X1 闭合， Y0接通并自锁， T0接通并开始计时；第 4逻辑 行 X1闭合，通继电器 M2常开触点闭

8、合， Y4接通,Y 4 接通，主轴电动机反向起动运转。当主轴电动机反向旋转速度达到一定值时，第5逻辑行 X12常开闭合， 为 主轴电动机反向制动做好准备。 T0 计时经过 5秒后动 作，第9逻辑行常开触点闭合接通 Y5，电流表 A 开始 监测主轴电动机的电流。、3.3 主轴电动机点动控制 按下主轴电动机点动控制按钮 SB6，第 5逻辑行常开 触点闭合， Y3 接通，主轴电动机串电阻 R 起动运行。主轴电动机正向启动运行反向制动停止控制 当 Y0、Y3、T0 、Y5闭合，主轴电动机正向运转时， 按下停止按钮 SB4 ，第第一逻辑行 X3 常闭触点断开， Y0、T0失电，第3逻辑行 X3常闭点断开

9、， M1失电； 而 第5逻辑行 M1 常开触点复位断开， Y3失电，主轴电动 机停止正转。同时， 第6逻辑行 X3 常开触点闭合，Y4接通，给主轴电动机通入反转电源，使之产生一个反转力矩制动主轴电动机的正向旋转，主轴电动机的 正转速度迅速下降。当正转速度下降至一定速度时， 速度继电器 KS1触点断开， X11 常开触点复位断开， Y4断电，完成主轴电动机的正向启动运行反向制动停 止过程。3.5主轴电动机反向启动正向制动停止控制当 Y0、Y4、T0 、Y5闭合，主轴电动机反向运转时， 按下停止按钮 SB4 ，第一逻辑行 X3常闭触点断开， Y0、T0失电，第 4逻辑行 X3常闭点断开， M2 失

10、电； 第6逻辑行 M2 常开触点复位断开， Y4失电，主轴电 动机停止反转。同时， 第5逻辑行 X3 常开触点闭合， Y3接通，给主轴电动机通入正转电源，使之产生一个 正转力矩制动主轴电动机的反向旋转，主轴电动机的 反转速度迅速下降。当反转速度下降至一定速度时， 速度继电器 KS2触点断开， X12 常开触点复位断开，Y3掉电，完成主轴电动机的反向启动运转正向制动停 止过程。冷却泵电动机控制 按下冷却泵电动机的启动按钮 SB3，第 7逻辑行 X2 常开触点闭合， Y1接通，冷却泵电动机启动运转。快速移动电动机控制按下位置开关 ST, 第8逻辑行 X6常开触点闭合， Y2 接 通，快速移动电动机

11、启动运行。其他辅助线路 监视主回路负载的电流表是通过电源互器接入的。为 防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击， 线路中采用一个时间继电器 。点动和制动时， 电流表 对电路进行监控。控制电路的电源采用了控制变压器TC 低压供电，这样使之更安全了。为了方便工作还 设置了工作照明灯4. 指令表 LD X0 OR X1 OR M0 ANI X3 AND X3 OUT Y0 OUT T0 K50 LD Y0 OUT M0 LD X0 OR M1 ANI X3OUT M1LD X1OR M2ANI X3OUT M2LD M0AND M1OR X5LD X3OR Y3AND X12ORBAND X7

12、ANI Y4OUT Y3LD M0AND M2LD X3OR Y4AND X11ORBAND X7ANI Y3OUT Y4LD X2OR Y1ANI X5AND X10OUT Y1LD X6OUT Y2LD T0OUT Y5END总结将以上设计好的 PLC 程序输入到 FX2N-48MR 主机 后，连接好输入输出分配和主电路，按照以上的步骤 进行调试，调试过程全部通过，完全满足车床的控制 要求；C650 卧式车床原继电器电路经三菱 FX2N 系列 PLC 改造后，虽然一次性投资较大，但改造后的设备 大大降低了运行的故障率，提高了设备运行的稳定性 和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成

13、本，并可避免因误操作而引起的事故，改造后的设备 经实际使用表明效果非常好。此课程，在“电机拖动”这门课程的基础上，对电动机的各种起动，制动，调速方法所对应的控制线路进行分析，研究。同时，也对电气控制，典型机床和重机 械控制线路进行了详细的分析和讲解。期间，我们认 识了各种元器件。（继电器，熔断器，主令电气等） 课程设计，让我们有很多的机会实际运用一下所学的 知识，在对电气原理图，安装图等的绘制和分析，对 PLC 编程和调试等过程中提高了我们的动手能力及解 决实际问题的能力。 在这次学习后，我对接触器控制、 PLC 程序控制两者 不同之处有了深刻的体会。接触器控制具有自动控制 方法简单、工作可靠、成本低等特点。大多是用于有 触点控制系统，适用于固定动作要求的控制设备，一 旦工作中发生程序变化、错误，就需要重新配线，比 较麻烦，不适用和较复杂和控制要求经常改变的场合。 PLC 程序控制是在计算机技术基础上发展起来的一种工