基于plc控制的c650车床的电气控制毕业设计(编辑修改稿)

基于plc控制的c650车床的电气控制毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。 采用电主轴结构可使主轴转速达到 10000r/min 以上。 直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。 用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙 (包括反向间隙 )，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。 直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损 小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。 通过直 5 线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的 10～ 20m/mim提高到 60～ 80m/min，甚至高达 120m/min。 （ 2） 高可靠性 数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。 数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。 （ 3） 功能复合化 功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。 通过功能的复合化，可以扩大 机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。 宝鸡机床厂已经研制成功的 CX25Y 数控车铣复合中心，该机床同时具有 X、 Z轴以及 C 轴和 Y轴。 通过 C 轴和 Y轴，可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工。 该机床还配置有强动力刀架和副主轴。 副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主、副主轴转速同步。 该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。 6 2 C650 车床的主要结构与电路分析 C650 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、铰孔、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 21 所示。 1进给箱 ， 2挂轮箱 ， 3主轴变速箱 ， 4溜板与刀架 ， 5溜板箱 ， 6尾架 ， 7丝杆 ， 8光杆 ， 9床身 图 21 C650车床主要结构图 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动机拖动，即主电动机 M冷却电动机 M2和刀架快速移动电动机 M3。 C650 车床的电路分析 主电路分析 从附录一 C650 普通车床电气原理图中可以看出，断路器 QF 将三相电源引入， FU1 7 为主电 动机 M1的短路保护用熔断器， FR1 为 M1电动机过载保护用热继电器。 为防止在连续点动时的启动电流造成电动机过载，点动时也加入限流电阻 R。 通过互感器 TA接入电流表 A以监视主电动机绕组的电流。 熔断器 FU2 为 M2 电动机的短路保护，接触器 KM KM2 为 M1 电动机起动用接触器。 FR2 为 M4 电动机的过载保护，因快速电动机 M3 短时工作，所以不设过载保护。 控制电路分析 （ 1） 主电动机的点动调整控制 电路中 KM1 为 M1 电动机的接触器， KM3 为 M1 电动机的长动接触器， KA 为中间继电器。 M1电动机的点动由点动按钮 SB2 控制。 按下按钮 SB2， 接触器 KM1得电吸合，他的主触点闭合，电动机的定子绕组限流电阻 R 与电源接通，电动机在较低速下起动。 （ 2） 主电动机的正反转控制电路 主电动机的正转由正向起动按钮 SB3 控制。 按下按钮 SB3 时，接触器 KM3首先得电动作，他的主触点闭合将限流电阻短接，接触器 KM3 的辅助动合触点闭合使中间继电器 KA 得电，它的触点闭合，使接触器 KM1 得电吸合。 KM1 的主触点将三相电源接通，电动机在额定电压下正转起动。 KM1 的动合辅助触点和 KA 的动合触点的闭合将KM1 线圈自锁。 反转起动时用反向起动按钮 SB4， 按下 SB4，同样是接触器 KM3 得电，然后接通接触器 KM2 和中间继电器 KA，于是电动机在满压下反转起动。 KM1 的动断辅助触点和 KM2 的动断辅助触点分别串在对方接触器线圈的回路中，起到电动机正传和反转的电气互锁作用。 （ 3） 主轴电动机的反接制动控制 当速度接近于零时，用速度继电器的触点给出信号切断电动机电源。 速度继电器与被控电动机是同轴相连的，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点 KS1 闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点 KS2 闭合。 当电动机正向旋转时，接触器KM3 和 KM，继电器 KA 都处于得电 动作状态，速度继电器的正转动合触点 KS1也是闭合的，这样就为电动机正传时的反接制动做好了准备。 需要停车时，按下停止按钮SB1 接触器 KM3 失电，其主触点断开，电阻 R 串入主回路，与此同时 KM1也失电，断开了电动机电源，同时 KA 失电， KA 的动断触点闭合。 在松开 SB1 后就使反转接触器KM2 的线圈得电，电动机的电源反接，电动机处于反接制动状态。 当电动机的转速下 8 降到速度继电器的复位转速时，速度继电器 KS 的正转动合触点 KS1 断开，切断了接触器 KM2 的通电回路，电动机脱离电源停止。 电动机反转时的制动与正转时的制动相似。 当 电动机反转时，速度继电器的反转动合触点 KS2 是闭合的，这时按一下停止按钮 SB1，在 SB1 松开后正转接触器线圈得电，正转接触器 KM1 吸合将电源反接使电动机制动后停止。 （ 4） 刀架的快速移动和冷却泵控制 刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动限位开关 ST 来实现的。 当手柄压动 ST后，接触器 KM5 得电吸合， M3 电动机带动刀架快速移动。 如果车削加工需要冷却液时按下 SB6，冷却泵电动机 M3 动作， KM5 线圈得电，冷却泵电动机 M3 工作，需要停止时按下按钮 SB5 即可。 C650 车床电气控制线路的特点 从上述分析中可知，这 种车床的电气线路有以下几个特点： （ 1） 主轴的正反转不是通过机械方式来实现，而是通过电气方式，即主电动机的正反转来实现的，从而简化了机械结构。 （ 2） 主电动机的制动采用了电气反接制动形式，并用速度继电器进行控制。 （ 3） 控制回路由于电器元件很多，故通过控制变压器 TC 同三相电网进行电隔离，提高了操作和维修时的安全性。 （ 4） 中间继电器 KA起着扩展接触器 KM3 触点的作用。 从电路中可见到 KM3 的常开触点 (313)直接控制 KA，故 KM3 和 KA 的触点的闭合和断开情况相同。 从图 22中可见 KA 的常开触点用了三个 (7 7 38)，常闭触点用了一个 (39)，而 KM3 的辅助常开触点只有二个，故不得不增设中间继电器 KA 进行扩展。 可见，电气线路要考虑电器元件触点的实际情况，在线路设计时更应引起重视。 9 3 C650 车床 控制系统 的硬件设计 PLC 类型简介 自 20 世纪 70年代末， PLC 产品出现以来，它以面向工业控制为特点，普通受到电气控制领域的欢迎。 特别是中小容量 PLC成功地取代了传统的继电器控制系统，使控制系统的可靠性大大提高。 目前各国生产的 PLC 品种繁多，发展迅速。 在中国的市场上最 具竞争力的有德国西门子公司、日本三菱系列、欧姆龙公司、 AB 公司所推出的 PLC 均为从小到大全系列的产品，可满足各种各样的需求。 其中， S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。 S7200 PLC 的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7200PLC 可提供 4 个不同的基本型号与 8种 CPU 可供选择使用。 PLC 的系统结构 目前 PLC 种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和 工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。 主要包括中央处理单元 CPU、存储器 RAM 和 ROM、输入输出接口电路、电源、 I/O扩展接口、外部设备接口等。 其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。 PLC 控制系统由输入量 — PLC— 输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种。