臥式車床PLC改造
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1、柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目:用PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng) 姓名 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 專業(yè) 機(jī)電一體休技術(shù)2班 年級(jí) 三年級(jí) 指引教師 完畢時(shí)間 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 任 務(wù) 書 機(jī)電工程系 系(部) 機(jī)電一體化技術(shù) 專業(yè) 2 班學(xué)生 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 一
2、、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目: 用PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作規(guī)定進(jìn)行的日期:7月5日起至9月30日 止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)行地點(diǎn): 四、任務(wù)書的內(nèi)容: 車床是一種應(yīng)用極為廣泛的機(jī)床,重要用于加工多種回轉(zhuǎn)表面(內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、成型回轉(zhuǎn)表面等),回轉(zhuǎn)體的端面、螺紋等。車床的類型諸多、重要有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床和仿形車床等。C650型臥式車床重要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿和絲桿等部分構(gòu)成,如圖1所
3、示。 1-進(jìn)給箱;2-掛輪箱;3-主軸變速箱;4-溜板與刀架;5-溜板箱;6-尾架;7-絲桿; 8-光桿;9-床身; 圖1 C650型臥式車床示意圖 1、運(yùn)動(dòng)形式 n 主運(yùn)動(dòng):安裝在主軸箱中的主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 n 進(jìn)給運(yùn)動(dòng):溜板箱帶動(dòng)溜板和刀架直線運(yùn)動(dòng)。 刀具安裝在刀架上,與溜板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給移動(dòng),主軸的傳動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大,加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大,使得需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),因而必須有停車制動(dòng)的功能。較好的停車制動(dòng)是采用電氣制動(dòng)。在加工的過程中,還需提供切削液,并且為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間,規(guī)
4、定帶動(dòng)刀架移動(dòng)的溜板箱可以迅速移動(dòng)。 2、控制規(guī)定 n 主電動(dòng)機(jī)M1,完畢主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng),可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn),并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車制動(dòng)。為加工調(diào)節(jié)以便,還具有點(diǎn)動(dòng)功能。 n 電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵,在加工時(shí)提供切削液,采用直接啟動(dòng)停止方式,并且為持續(xù)工作狀態(tài)。 n 迅速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3,電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要,隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。 n 主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)部分應(yīng)具有短路和過載保護(hù)。 n 具有局部安全照明裝置。 設(shè)計(jì)規(guī)定:選用西門子7S-200系列的PLC對(duì)C650型臥式車床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù):主電動(dòng)機(jī)30kW
5、;冷卻泵電動(dòng)機(jī)2. 2kW;快進(jìn)電動(dòng)機(jī)0.125kW。其他參數(shù)由學(xué)生自己設(shè)定。 目的: (1)通過本設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握根據(jù)一般機(jī)床的加工工藝規(guī)定進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造(繼電器——接觸器控制、PLC控制)的基本措施進(jìn)一步鞏固電氣控制技術(shù)與可編程控制器的理論和應(yīng)用知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析控制規(guī)定、設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)的能力,為將來從事機(jī)電設(shè)備電氣控制設(shè)計(jì)、維修和管理打下基本。 (2)提高學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍,認(rèn)真思考、用于開拓、用于實(shí)踐的基本素質(zhì)。 (3)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完畢課題的工作能力和解決生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力。 (4)對(duì)學(xué)生的知識(shí)面、掌握知識(shí)的深度、運(yùn)用
6、理論結(jié)合實(shí)際去解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?jì)算機(jī)運(yùn)用水平、書面及口頭體現(xiàn)能力進(jìn)行綜合考核。 任務(wù): (1)收集C650型臥式車床的有關(guān)資料,分析其工作過程。 (2)技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。 (3)設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng),分析電氣控制電路工作過程。 (4)選擇PLC型號(hào),設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)輸入輸出接線圖、梯形圖。 (5)完畢電氣元件計(jì)算選擇、列出元件清單。 (6)設(shè)計(jì)機(jī)床電氣接線施工方案。
7、 工作日程安排: (1)準(zhǔn)備階段:(7月5日~7月6日) 學(xué)生在指引教師指引下擬定論文題目 (2)畢業(yè)設(shè)計(jì)階段:(7月7日~9月11日) 學(xué)生在指引教師的指引下,進(jìn)行電氣控制電路的設(shè)計(jì)。初步完畢后,指引教師審視,并修改。 (3)編寫設(shè)計(jì)闡明書階段:(9月12日~9月15日) (4)修改闡明書階段(9月16日~9月24日) 學(xué)生根據(jù)指引教師提出的意見和建議,對(duì)闡明書作出必要的補(bǔ)充修改,并于9月3日前交所有設(shè)計(jì)終稿。 (5) 答辯準(zhǔn)備階段(9月25日~9月26日) 指引教師審定設(shè)計(jì),推薦合格的學(xué)生參與答辯,學(xué)
8、生準(zhǔn)備答辯資料。 (6)論文答辯階段(9月27日~9月30日) 畢業(yè)設(shè)計(jì)分組答辯。 設(shè)計(jì)(論文)規(guī)定: 規(guī)定每個(gè)學(xué)生設(shè)定不同的工藝規(guī)定及技術(shù)參數(shù)獨(dú)立完畢設(shè)計(jì)。 (1)畫出電氣控制原理圖,分析電氣控制電路工作過程。 (2)畫出PLC控制輸入輸出接線圖、梯形圖,寫出程序清單。 (3)完畢電氣元件選擇、列出元件清單。 (4)繪制電器元件安裝位置圖和電氣接線示意圖。 (5)編寫設(shè)計(jì)闡明書(不少于7000字)及進(jìn)行畢業(yè)答辯。 重要參照文獻(xiàn): (1)《機(jī)床電氣控制技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 齊
9、占慶 王振臣 主編 (2)《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 中國(guó)電力出版社 張永飛 主編 (3)《PLC開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例詳解》 北京航空航天大學(xué)出版社 吳作明 主編 (4)《機(jī)床電氣控制線路圖識(shí)圖技巧》 機(jī)械工業(yè)出版社 賀哲榮 主編 (5)《低壓電器產(chǎn)品樣本》 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)部 編 (6)《常用低壓電器手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 楊國(guó)福
10、 主編 (7)《機(jī)床電器與可編程控制器》 機(jī)械工業(yè)出版社 姚永剛 主編 學(xué)生開始執(zhí)行任務(wù)書日期 年 月 日 學(xué)生送交畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)日期: 年 月 日 指引教師簽名: 年 月 日 教研室主任簽名: 年 月 日 學(xué)生簽名: 年 月 日
11、 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目:用PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng) 姓名 王東東 學(xué)號(hào) 0103002 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年級(jí) 三年級(jí) 指引教師 楊達(dá)飛 完畢時(shí)間 .11.16 目 錄 一、引言 8 二、概述 9 2.1 C650型臥式一般車床的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 9 2.2 C65
12、0型臥式一般車床的特點(diǎn)及控制規(guī)定 10 2.3 C650型臥式一般車床的缺陷 11 2.4 S7-200PLC的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 12 2.5 用S7-200PLC改造C650車床的長(zhǎng)處 12 三、C650一般機(jī)床電氣原理圖 14 四、機(jī)床電氣控制原理分析 15 4.1主電路分析 15 4.2控制電路分析 16 五、PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)記錄及PLC型號(hào)選擇 17 六、C650型一般車床PLC外部接線圖 18 七、PLC控制梯形圖及語句表 19 八、電器元件計(jì)算選擇 24 九、電器元件清單 25 十、電器元件安裝位置圖 26 十一、電柜外電器元件接線圖示意圖 26 十一、電
13、柜外電器元件接線圖示意圖 27 十二、電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖 28 十三、操作面板按鈕安裝示意圖 29 十四、安裝調(diào)試及操作闡明 30 用PLC改造C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng) 一、引言 更新改造舊機(jī)床是近來幾年發(fā)展起來的一種新興產(chǎn)業(yè),該設(shè)計(jì)是對(duì)C650臥式車床的控制系統(tǒng)的PLC控制改造的研究設(shè)計(jì)。 采用連線少、體積小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系統(tǒng),來替代電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制邏輯,配以合適的數(shù)控系統(tǒng),可使機(jī)床控制功能更加豐富,自動(dòng)化水平大大提高。 今天繼電器已應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。她
14、們比以往的產(chǎn)品具有 更高的可靠性。但是,這也隨之帶來某些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器 都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的,容易損壞。并且繼電器的觸點(diǎn) 容易產(chǎn)生電弧,甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作,引起嚴(yán)重的后果。再者, 對(duì)一種具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備,其控制箱將是龐大而笨重 的。在全負(fù)荷運(yùn)載的狀況下,大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲,同步 也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝,如 果有簡(jiǎn)樸的改動(dòng),也需要耗費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào) 試。 目前采用繼電器控制的舊式一般機(jī)床設(shè)備仍在公司中廣泛使用,特 別是在某些工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū),這些設(shè)備的使用率還比較高,在公司中仍 然
15、起著較大的作用。由于這些設(shè)備使用近年后故障率高、維修量大、可 靠性差; 其精度、 效率、 自動(dòng)化限度都已不能滿足目前生產(chǎn)需要等因素, 嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。 二、概述 2.1 C650型臥式一般車床的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 C650臥式車床是機(jī)械加工中用得最廣泛的一種車床,可以完畢切削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、倒角、切斷及割斷槽等加工,并可以裝上鉆頭或絞刀進(jìn)行鉆孔和鉸孔等加工。C650臥式一般車床屬中型車床,加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá)1020mm,長(zhǎng)度可達(dá)3000mm。 C650型臥式車床重要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿和絲桿等部分構(gòu)成,如圖所
16、示。 1.主軸變速箱 2.溜板與刀架 3.尾座 4.床身 5.絲杠 6.光杠 7.溜板箱 8.進(jìn)給箱 9.掛輪箱 C650車床型號(hào)的意義: C 6 50 類代號(hào)(車床類) 組代號(hào)(落地及臥式車床組) 主參數(shù)折算值 2.2 C650型臥式一般車床的特點(diǎn)及控制規(guī)定 C650車床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn): 1、主運(yùn)動(dòng):安裝在主軸箱中的主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng):溜板箱帶動(dòng)溜板和刀架直線運(yùn)動(dòng)。 3、刀具安裝在刀架上,與溜板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向
17、實(shí)現(xiàn)進(jìn)給移動(dòng),主軸的傳動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)均由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大,加工時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也比較大,使得需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),因而必須有停車制動(dòng)的功能。較好的停車制動(dòng)是采用電氣制動(dòng)。在加工的過程中,還需提供切削液,并且為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間,規(guī)定帶動(dòng)刀架移動(dòng)的溜板箱可以迅速移動(dòng)。 C650車床的線路特點(diǎn): 1、主軸的正反轉(zhuǎn)通過電機(jī)正反裝形式予以實(shí)現(xiàn),未采用老式的機(jī)械齒輪箱進(jìn)行正反轉(zhuǎn),這樣大大縮小了設(shè)備體積和質(zhì)量,同步也減少了機(jī)械部分的故障率,但同步也對(duì)電氣回路提出了更高的規(guī)定。 2、主電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)采用了電氣反接制動(dòng)形式,速度繼電器為該功能提供必要的速度信號(hào)。 3
18、、接觸器之間有連鎖保護(hù),保證KM1、KM2接觸器不會(huì)同步閉合,引起短路故障。 4、控制回路與主回路之間用控制變壓器進(jìn)行電氣隔離,提高設(shè)備安全性。 5、模擬設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率均按照比例進(jìn)行減小,不易產(chǎn)生過載,提高了安全性,同步也保證了設(shè)備可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)營(yíng),但因此會(huì)縮減排故中的過載故障,也導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過載后熱繼電器難以動(dòng)作。 C650車床的控制規(guī)定: 1、主電動(dòng)機(jī)M1,完畢主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng),可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn),并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車制動(dòng)。為加工調(diào)節(jié)以便,還具有點(diǎn)動(dòng)功能。 2、電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵,在加工時(shí)提供切削液,采
19、用直接啟動(dòng)停止方式,并且為持續(xù)工作狀態(tài)。 3、迅速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3,電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要,隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。 主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)部分應(yīng)具有短路和過載保護(hù)。 4、具有局部安全照明裝置。 設(shè)計(jì)規(guī)定:選用西門子7S-200系列的PLC對(duì)C650型臥式車床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù):主電動(dòng)機(jī)30kW;冷卻泵電動(dòng)機(jī)2. 2kW;快進(jìn)電動(dòng)機(jī)0.125kW。 2.3 C650型臥式一般車床的缺陷 20世紀(jì)40年代此前,車床的電氣控制重要采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的繼電器-接觸器控制。由于當(dāng)時(shí)的交流電動(dòng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn)調(diào)速,只能通過皮帶、齒輪等機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)既有級(jí)變速,因而車床的機(jī)械構(gòu)造比較復(fù)雜,
20、同步還限制了加工精度的提高。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多種運(yùn)動(dòng)控制(如啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、變速等),并可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、聯(lián)鎖控制、異地控制等,因而大大提高了機(jī)床的自動(dòng)化水平,有助于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種控制系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)樸、易于掌握,至今仍被廣泛采用。 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是由多種電器構(gòu)成的,而這些電器的機(jī)械動(dòng)作壽命是有限的,必須準(zhǔn)時(shí)更換損壞的電器,以免影響系統(tǒng)的可靠性。此外,根據(jù)加工工藝的規(guī)定,需要變化控制邏輯關(guān)系時(shí),必須修改線路,重新安裝配線,這對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的控制規(guī)定是很不適應(yīng)的。 因此,在機(jī)床的控制規(guī)定上我們要保證其工作的精確性及可靠性,而單純的繼電器-接觸器等機(jī)械動(dòng)作形勢(shì)的電
21、器在車床的運(yùn)用勢(shì)必會(huì)影響機(jī)床工作的持續(xù)性和可靠性。 因此,我們需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行有效的改造。 2.4 S7-200PLC的簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介 可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定期、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向顧客的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制多種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)頒布的PLC原則草案對(duì)PLC做了如下定義: “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序、計(jì)
22、時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字或模擬形式的輸入和輸出,控制多種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)當(dāng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一種整體,易于擴(kuò)展功能的原則而設(shè)計(jì)?!? S7-200 是一種小型的可編程序控制器,由于其具有很強(qiáng)的抗干擾能力和良好的可靠性,因此被廣泛用于各行各業(yè),多種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)營(yíng)中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。 2.5 用S7-200PLC改造C650車床的長(zhǎng)處 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展,使用 PLC 相對(duì)于使用繼電器線路擁有無法比擬
23、的優(yōu)勢(shì): 1、功能強(qiáng),性能價(jià)格比高一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)可供顧客使用的編程元件, 有很強(qiáng)的 功能,可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相似功能的繼電器相比,具有 很高的性能價(jià)格比。 可編程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng), 實(shí)現(xiàn)分散控制, 集中管理。 2、硬件配套齊全,顧客使用以便,適應(yīng)性強(qiáng),可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)原則化,系列化,模塊化,配備有品種齊。 3、可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 老式的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。 由于觸點(diǎn)接觸不良,容易浮現(xiàn)故障,PLC 用軟件替代大量的中間繼電器 和時(shí)間繼電器, 僅剩余與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件, 接線可大為減
24、少, 是繼電器控制系統(tǒng)的 1/10--1/100,因觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致的故障大為減 少。 4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間 繼電器、計(jì)數(shù)器等器件,使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 5、編程措施簡(jiǎn)樸 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言,其電路符號(hào)和 體現(xiàn)方式與繼電器電路原理圖相似,梯形圖語言形象直觀,易學(xué)易懂, 熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖 語言,并用來編制顧客程序。 6、維修工作量少,維修以便。 三、C650
25、一般機(jī)床電氣原理圖 四、機(jī)床電氣控制原理分析 4.1主電路分析 1)、主軸電動(dòng)機(jī)電路 電源引入與故障保護(hù) 三相交流電源L1、L2、L3經(jīng)QS開關(guān)引入C650車床主電路,主電動(dòng)機(jī)電路中,F(xiàn)U1熔斷器為短路保護(hù)環(huán)節(jié),F(xiàn)R1是熱繼電器加熱元件,對(duì)電動(dòng)機(jī)M1起過載保護(hù)作用。 主電機(jī)的正反轉(zhuǎn) KM1與KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識(shí)分析可知,KM1主觸頭閉合,KM2主觸頭斷開時(shí),三相交流電源分別接入電動(dòng)機(jī)的U1、V1、W1三相交流繞組中,M1主電機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之,當(dāng)KM1主觸頭斷開,KM2主觸頭閉合時(shí),三相交流電源分別接入電動(dòng)機(jī)的
26、W1、 V1、U1三相交流繞組中,與正轉(zhuǎn)時(shí)相比,W1與U1進(jìn)行了換線,導(dǎo)致電機(jī)反轉(zhuǎn)。 主電機(jī)全壓與減壓狀態(tài) 當(dāng)KM3主觸頭斷開時(shí),三相交流電源電流經(jīng)限流電阻R而進(jìn)入電動(dòng)機(jī)繞組,電動(dòng)機(jī)繞組電壓將減小(體目前車床電動(dòng)及停車制動(dòng)時(shí))。當(dāng)KM3主觸頭閉合時(shí),則電源電流不經(jīng)限流電阻直接接入電動(dòng)機(jī)繞組中,主電動(dòng)機(jī)處在全壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(重要體目前車床起動(dòng)時(shí)) 繞組電流監(jiān)控 電流表PA在電機(jī)M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用,通過TA線圈空套在繞組一相的接線上,當(dāng)該接線有電流流過時(shí),將產(chǎn)生感應(yīng)電流,用過這一感應(yīng)電流間接顯示電動(dòng)機(jī)繞組中目前電流值。其控制原理是當(dāng)KT常閉延時(shí)斷開觸點(diǎn)閉合時(shí),TA產(chǎn)生的感
27、應(yīng)電流不通過PA電流表,而一旦KT觸頭斷開,PA電流表就可檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)繞組中的電流。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控 KS是KM1主電動(dòng)機(jī)主軸同軸安裝的速度繼電器檢測(cè)元件,根據(jù)主電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對(duì)速度繼電器觸頭的閉合與斷開進(jìn)行控制。 2)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路 冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路中FU2熔斷器起短路保護(hù)作用,F(xiàn)R2熱繼電器則起過載保護(hù)作用。當(dāng)KM4主觸頭斷開時(shí),冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)不供液;而KM4主觸頭一旦閉合,M2將起動(dòng)供液。 3)快移電動(dòng)機(jī)電路 快移電動(dòng)機(jī)電路中FU2熔斷器起短路保護(hù)作用。KM5主觸頭閉合時(shí),快移電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng),而KM5主觸頭斷開,快移電動(dòng)機(jī)M3停止。 主電路通過T
28、C變壓器和照明電路建立聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓380v,二次側(cè)有36v、110v兩種供電電源,其中36v給照明線路供電,而110v給車床控制線路供電。 4.2控制電路分析 1)、主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 按下SB4,使KM1線圈通電,根據(jù)原態(tài)支路常斷現(xiàn)象,其他所有線圈均處在斷電狀態(tài)。因此主電路中為KM1主觸頭閉合,由QS隔離開關(guān)引入的三相交流電源將經(jīng)KM1主觸頭、限流電阻R接入主電機(jī)M1的三相繞組中,主電動(dòng)機(jī)M1串電阻減壓起動(dòng)。一旦松開SB4,KM1線圈斷電,電動(dòng)機(jī)M1斷電停轉(zhuǎn)。SB4是主電動(dòng)機(jī)M1的點(diǎn)動(dòng)控制按鈕。 2)、主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制 按下SB1,KM3和KT線圈同步
29、通電,并通過常開輔助觸點(diǎn)KM3閉合而使KA線圈通電,KA線圈通電又導(dǎo)致KA常開輔助觸點(diǎn)閉合,使KM1主觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動(dòng)。繞組電流監(jiān)視電路中,因KT線圈通電后延時(shí)開始,但由于延時(shí)時(shí)間尚未達(dá)到,因此KT常閉延時(shí)斷開觸頭保持閉合,感應(yīng)電流經(jīng)KT觸頭短路,導(dǎo)致A電流表中沒有電流通過,避免了全壓起動(dòng)初期繞組電流過大而損壞A電流表。KT線圈延時(shí)時(shí)間達(dá)到時(shí),電動(dòng)機(jī)已經(jīng)接近額定轉(zhuǎn)速,繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開,感應(yīng)電流流入PA電流表將繞組中電流值顯示在PA表上。 3)、主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制 按下SB2,KM3和KT線圈同步通電,并通過常開輔助觸點(diǎn)KM3閉合而使KA
30、線圈通電,與正轉(zhuǎn)控制相類似,KA線圈通電,導(dǎo)致KM2線圈通電。主電路中KM2、KM3主觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)全壓反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過KM2與KM1常閉觸頭實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。 4)、主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制 正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制 KS-2是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸頭,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),KS-2閉合并保持。制動(dòng)時(shí)按下SB6,控制線路中線路中所有電磁線圈都將斷電,主電路中KM1、KM2、KM3主觸頭所有斷開,電動(dòng)機(jī)斷開降速,但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,需較長(zhǎng)時(shí)間才干降為零速。 一旦松開SB6,則使KM2線圈通電。主電路中KM2主觸頭閉合,三相電源電流經(jīng)KM2使U1\W
31、1兩相換接,再經(jīng)限流電阻R接入繞組中,在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,并與正轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩先抵消,電動(dòng)機(jī)迅速停車。 在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速,再從額定轉(zhuǎn)速制動(dòng)至停車的過程中,KS-1反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生動(dòng)作,保持常開狀態(tài)。 反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制 KS-2在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動(dòng)相類似,按下SB6,電動(dòng)機(jī)斷電降速。一旦松開SB6,則使線圈KM1通電,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上形成正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,并與反轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消使電動(dòng)機(jī)迅速停車。 5)冷卻泵電動(dòng)機(jī)起??刂? 按下SB3,使線圈KM4通電,并通過KM4常開輔助觸頭對(duì)SB3自鎖,主電路中KM4主觸頭閉合,冷
32、卻泵電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)并保持。按下SB5,KM4線圈斷電,冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。 6)、快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制 行程開關(guān)由車床上的刀架柄控制。轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄,行程開關(guān)SQ將被壓下而閉合,使KM5線圈通電。主電路中KM5主觸頭閉合,驅(qū)動(dòng)刀架快移的電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)。反向轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄復(fù)位,SQ行程開關(guān)斷開,則電動(dòng)機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。 7)、照明電路 燈開關(guān)SA置于閉合位置是,EL燈亮。SA置于斷開位置時(shí),EL燈滅。 五、PLC控制I/O點(diǎn)數(shù)記錄及PLC型號(hào)選擇 C650臥式車床PLC輸入/輸出分派表 輸入 輸出 輸入繼電器 輸入元件 作用 備注
33、 輸出繼電器 輸出元件 作用 備注 I0.0 SB1 正轉(zhuǎn)啟動(dòng) Q0.0 KM1 主軸正轉(zhuǎn)控制 I0.1 SB2 反轉(zhuǎn)啟動(dòng) Q0.1 KM2 主軸反轉(zhuǎn)控制 I0.2 SB4 點(diǎn)動(dòng)控制 Q0.2 KM3 主軸全壓?jiǎn)?dòng) I0.3 SB5 停車 Q0.3 KM4 冷卻液控制 I0.4 SB3 冷卻液開/關(guān) 單個(gè)開關(guān) Q0.4 KM5 迅速移動(dòng)控制 I0.5 SQ 迅速移動(dòng) Q0.5 KA 電流表保護(hù) 替代KT I0.6 KS1 正轉(zhuǎn)停車制動(dòng) I0.7
34、 KS2 反轉(zhuǎn)停車制動(dòng) I1.0 FR1 M1過載保護(hù) I1.1 FR2 M2過載保護(hù) 通過記錄,使用到的PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為:輸入10點(diǎn);輸出6點(diǎn)。因此,為選擇經(jīng)濟(jì)合適的PLC型號(hào),選擇西門子PLC-200 CPU224 AC/DC/RLY(本機(jī)I/O數(shù)字量:14入/10出)的PLC。 六、C650型一般車床PLC外部接線圖 七、PLC控制梯形圖及語句表 梯形圖: 語句表:
35、 八、電器元件計(jì)算選擇 1、電動(dòng)機(jī)的線電流,因此, M1的線電流為: M2的線電流為: M3的線電流為: 2、接觸器 1)主觸點(diǎn)的額定電壓 K的取值為1.0~1.4 2)吸引線圈的額定電壓 3)輔助觸點(diǎn)的數(shù)量 3、熱繼電器 根據(jù)公式計(jì)算: M1的熱繼電器的整定值為: M2的熱繼電器的整定值為: 4、熔斷器 FU1:主軸電機(jī)M1是單臺(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的因此根據(jù)公式:, FU2:冷卻液電機(jī)M2也是單臺(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的,因此, FU3: 為照明電路負(fù)載較平穩(wěn),無尖峰電流,熔體額定電流 F
36、U4: 由于CPU224的觸點(diǎn)不能超過2A的限制電流,因此每個(gè)接觸器的工作電流不能超過2A,該電路 FU: 總電電阻為FU=FU1+FU2+FU3+FU4=200A 符號(hào) 名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 備注 M1 主電動(dòng)機(jī) Y200L-4 1 M2 冷卻泵電動(dòng)機(jī) Y100L1-4 1 M3 快移電動(dòng)機(jī) Y80M1-4 1 KM1 主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM2 主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM3 短接限流電阻接觸器 CJT1-10/220V 1
37、 KM4 冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器 CJT1-10/220V 1 KM5 快移電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器 CJT1-10/220V 1 KA 中間繼電器 DZY-208 220V 1 SQ 快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)行程開關(guān) XZ-5/101 1 SA 照明燈開關(guān) XB2-BD33C/ZB2-BE101C(102C) 1 KS 速度繼電器 JY1-2A-500V 1 PA 電流表 85L1 0-30A 1 FU 熔斷器 RT36-2 200A 3 FU1 熔斷器 RT 175A 3 FU2 熔斷器 R
38、T 14A 3 FU3 熔斷器 RT 19 8.5*31.5 2A 1 FU4 熔斷器 RT 12A 1 SB1 主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕 LA128 LA16-Y-11綠 1 綠色 SB2 主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕 LA128 LA16-Y-11黑 1 黑色 SB3 冷卻液?jiǎn)?dòng)/停止按鈕 LA128 LA16-Y-11白 1 白色 SB4 點(diǎn)動(dòng)按鈕 LA128 LA16-Y-11黑 1 黑色 SB6 停止按鈕 LA128 LA16-Y-11紅 1 紅色 TC 控制變壓器 BK-100VA 1 FR1 主電動(dòng)機(jī)過載
39、保護(hù)熱繼電器 JR20-63L 55-71A 1 FR2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)熱繼電器 NR2-11.5/Z 0.1-10A 1 R 限流電阻 DK-DKLGW 50RJ 3 EL 照明燈 BLJCW06-BB-36 60W 1 TA 電流互感器 MR-28 1 QS 隔離刀開關(guān) HD11F-200A/38 1 九、電器元件清單 十、電器元件安裝位置圖 十一、電柜外電器元件接線圖示意圖 十一、電柜外電器元件接線圖示意圖 十二、電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖 十三、操作面板按鈕安裝示意圖
40、 十四、安裝調(diào)試及操作闡明 操作闡明: 合上QS隔離開關(guān),引入電源。 SB1:主軸電機(jī)正向起動(dòng)按鈕,按下此按鈕,KM1、KM3吸合,主軸電機(jī)M1正向運(yùn)營(yíng),5s后KA吸合,電流表工作。 SB2:主軸電機(jī)反向起動(dòng)按鈕,按下此按鈕,KM2、KM3吸合,主軸電機(jī)M1反向運(yùn)營(yíng),,5s后KA吸合,電流表工作。 SB3:冷卻泵電機(jī)停止按鈕,按一次此按鈕,KM4吸合,冷卻泵電機(jī)M2正向運(yùn)營(yíng)。再按一次此按扭,KM4釋放,冷卻泵電機(jī)M2停止運(yùn)營(yíng)。 SB4:主軸電機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕,按下此按鈕,KM1吸合,主軸電機(jī)M1作低速正轉(zhuǎn)。 SB5:停止按鈕,在主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)及冷卻泵電機(jī)運(yùn)營(yíng)的時(shí)候,按
41、下此按鈕,所有接觸器、繼電器釋放,M1、M2、M3均停止運(yùn)營(yíng)。 SQ:進(jìn)給電機(jī)起動(dòng)控制,壓合此行程開關(guān),KM5吸合,進(jìn)給電機(jī)M3正向支運(yùn)營(yíng),松開此行程開關(guān),KM5釋放,進(jìn)給電機(jī)M3停止運(yùn)營(yíng)。 SA:照明控制開關(guān),合上SA開關(guān),EL照明燈亮,斷開SA開關(guān),照明燈熄滅。 參照文獻(xiàn):《SIMATIC S7 PLC原理及應(yīng)用》 主編:龍志文 《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》 主編:趙春生 《機(jī)床電器與可編程序控制器》 主編:姚永剛 《低壓電器產(chǎn)品樣本》 主編:機(jī)械工業(yè)部
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