plc課程設(shè)計(c650機(jī)床控制)

1、<p><b>　　電氣控制課程設(shè)計</b></p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： &

2、lt;/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p><b>　　1控制要求</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計要求</b></p><p>　　(1)主電動機(jī)M1（功率為30kW）完成主軸主運(yùn)動

3、和刀具進(jìn)給運(yùn)動的驅(qū)動，電動機(jī)采用直接起動的方式起動，可正反兩個方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車制動。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動功能。</p><p>　　(2)電動機(jī)M2拖動冷卻泵，在加工時提供切削液，采用直接起動、停止方式，并且為連續(xù)工作狀態(tài)。</p><p>　　(3)快速移動電動機(jī)M3可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。</p><p>　　滿足上述

4、控制要求的C650車床的電氣原理如圖1.1所示，現(xiàn)要求改為PLC控制。</p><p>　　圖1.1 C650車床電氣原理圖</p><p><b>　　1.2主電路分析</b></p><p>　　該車床有三臺電動機(jī)，M1為主電動機(jī)，拖動主軸旋轉(zhuǎn)，并通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。M2為冷卻泵電機(jī)，提供切削液。M3為快速移動電動機(jī)，拖動刀架快速移

5、動。</p><p>　　開關(guān)QS將三相電源引人，F(xiàn)U1為主軸電動機(jī)M1的短路保護(hù)用的熔斷器，F(xiàn)R1為M1的過載保護(hù)用的熱繼電器。R為限流電阻，防止在點(diǎn)動時連續(xù)的起動電流造成電動機(jī)過載。通過電流互感器TA接入電流表A以監(jiān)視主電動機(jī)的繞組的電流，熔斷器的FU2、FU3分別為M2、M3電動機(jī)的短路保護(hù)，接觸器KM4、KM5為M2、M3起動接觸器。FR2為M2的過載保護(hù)用熱繼電器，因快速電動機(jī)M3短時工作，故不設(shè)過載保

6、護(hù)。</p><p><b>　　1.3控制電路分析</b></p><p>　　主電動機(jī)M1的點(diǎn)動調(diào)整控制調(diào)整車床時，要求主電動機(jī)M1的點(diǎn)動控制。電路中KM1為M1電動機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器，KM2為M1的反轉(zhuǎn)接觸器，KA為中間繼電器。工作過程:M1電動機(jī)的點(diǎn)動由點(diǎn)動按鈕SB2控制。按下SB2接觸器KM1得電吸合,主觸點(diǎn)閉合,電動機(jī)定子繞組經(jīng)限流電阻R和電源接通，電動機(jī)在低

7、速下起動。松開SB2,KM1斷電,電動機(jī)被反接制動而停止。在點(diǎn)動過程中,中間繼電器KA不通電,因此KM1不會自鎖。</p><p>　　主電動機(jī)M1的正,反轉(zhuǎn)控制電路</p><p>　　(1)正轉(zhuǎn):主電動機(jī)正轉(zhuǎn)由正向起動按鈕SB3控制。按下SB3時，接觸器KM3首先得電動作，它的主觸點(diǎn)閉合將限流電阻R短接，輔助觸點(diǎn)也同時閉合，使中間繼電器KA得電吸合，KA的輔助觸點(diǎn)（13－9）閉合是使接

8、觸器KM1得電，電動機(jī)在全壓下起動。由于KM1的常開觸點(diǎn)（13－15）、KA的常開觸點(diǎn)（7－15）閉合將KM1自鎖。</p><p>　　(2)反轉(zhuǎn):主電動機(jī)的反轉(zhuǎn)是由起動按鈕SB４控制的。其控制過程與上面的類似，當(dāng)按下SB4時，KM3首先得電，然后KA的電，它的輔助觸點(diǎn)（21－23）閉合，使KM2得電吸合KM2的主觸點(diǎn)將三相電源反接，使電動機(jī)在全壓下反轉(zhuǎn)起動。KM2的常開觸點(diǎn)（15－21）和KA的主觸點(diǎn)（7－1

9、5）的閉合將KM2</p><p>　　自鎖。KM2和KM1的常閉觸點(diǎn)分別串在對方的接觸器線圈的回路中，起到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的互鎖作用。</p><p>　　主電動機(jī)M1的反接制動控制:C650臥式車床采用速度繼電器實(shí)現(xiàn)反接制動。當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速制動到接近零時,用速度繼電器的觸點(diǎn)及時切斷其電源。速度繼電器與被控電動機(jī)是同軸的連接的,當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS－2（17－23）閉合

10、,電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-1（17-9）閉合。在電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，接觸器KM1,KM3和繼電器都處于得電狀態(tài),速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS－2（17－23）也是閉合的,這樣就為正轉(zhuǎn)反接制動做好準(zhǔn)備。</p><p>　　當(dāng)停車時按下停止按鈕SB1接觸器KM3失電，其主觸點(diǎn)斷開,電阻R串入主回路。與此同時KM1也失電,斷開了電動機(jī)的電源,同時KA也失電,使它的常開觸點(diǎn)閉合。這樣就使反轉(zhuǎn)接觸器線圈KM

11、2通過1－3－7－17－23－25電路得電,電動機(jī)的電源反接,使其處于反接制動狀態(tài)。當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降為速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時,速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS－2（17－23）斷開,切斷了KM2的通電回路,電動機(jī)脫離電源停止。</p><p>　　電動機(jī)反轉(zhuǎn)時的制動與正轉(zhuǎn)時的制動相似。當(dāng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)時,速度繼電器的反轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS－１是閉合的,這時按下SB1正轉(zhuǎn)接觸器線圈通過1-3-5-7-17-9-11電路得電,正

12、轉(zhuǎn)接觸器KM1吸合將電源反接并串入電阻R使電動機(jī)制動停止。</p><p>　　刀架的快速移動和冷卻泵控制:刀架的快速移動是由轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動限位開關(guān)SQ,使接觸器KM5吸合,M3電動機(jī)轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)的。M2電動機(jī)為冷卻泵電動機(jī)，它的起動和停止通過按鈕SB6和SB5控制。</p><p>　　其他輔助電路,監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電源互感器接入的,為防止電動機(jī)起動,點(diǎn)動和制動電流對電流表的

13、沖擊,電路中采用一個時間繼電器KT。例如當(dāng)電動機(jī)起動時,KT線圈通電,而KT的延時斷開的常閉觸點(diǎn)尚未動作,電流互感器二次電流只流經(jīng)該觸點(diǎn)構(gòu)成閉合回路,電流表沒有電流流過。電動機(jī)起動后,KT延時斷開的常閉觸點(diǎn)打開,此時電流才流經(jīng)電流表。電動機(jī)點(diǎn)動和制動時,電流表A的監(jiān)測情況。</p><p>　　2編程元件地址分配表</p><p>　　根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求及所選用的PLC，輸入輸出設(shè)備,確

14、定了I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約輸入點(diǎn)為11 個,輸出點(diǎn)為6 個需進(jìn)行控制,現(xiàn)將I/O地址分配如表2.1所示。</p><p>　　表格2.1 I/O地址分配表</p><p>　　3 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖的設(shè)計</p><p>　　車床電氣控制系統(tǒng)需要11 個外部輸入信號，6 個輸出信號。PLC 所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余30 % ,以

15、便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)為14 個,輸出點(diǎn)為7 個?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的S7 - 300 系列的PLC ,24V 直流14 點(diǎn)輸入。按鈕SB0為整個控制系統(tǒng)的停止開關(guān);按鈕SB1、SB2及SB3分別控制主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動控制；按鈕SB4、SB5分別控制冷卻泵電機(jī)的M2啟動與停止；行程開關(guān)SQ控制快進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動；熱繼電器常閉開關(guān)FR1,FR2分別為M1、M2的過載保護(hù);速度繼電器KS1、KS2分別輔

16、助主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)制動。輸出部分:KM1、KM2接觸器分別控制主軸電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn);KM4、KM5接觸器分別控制冷卻泵電機(jī)M2、快進(jìn)電機(jī)M3的運(yùn)行;EL為車床照明,外部接線圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖1.3 PLC外部接線圖</p><p><b>　　4 主電路接線圖</b></p><p>　　主電動機(jī)的點(diǎn)動調(diào)整控制電路中

17、KM1為M1電動機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器。</p><p>　　為中間繼電器。M1電動機(jī)的點(diǎn)動由點(diǎn)動按鈕SB1控制。</p><p>　　(2) 主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路主電動機(jī)正轉(zhuǎn)由正向起動按鈕SB2控制。按下SB2時,接觸器KM首先得電動作,它的主觸點(diǎn)閉合將限流電阻短接,接觸器KM的輔助動合觸點(diǎn)閉合使中間繼電器KA得電。如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主接

18、線電路圖</p><p><b>　　5梯形圖控制程序</b></p><p>　　電動機(jī)M1由接觸器KM1～KM3控制，PLC中控制KM1～KM3的輸出繼電器分別為Q4.0～Q4.2。Q4.0～Q4.2分別位于梯形圖的第2、5、6網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　在Q4.1和Q4.0的輸出線圈端分別連接上Q4.0和Q4.1的動合觸點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)自鎖，并連

19、接上斷電延時器T39和T38輔助電機(jī)反接制動。在Q4.2的輸出上也接上了定時器T37主要是為了延時接入電流表監(jiān)控電流。</p><p>　　M1正反轉(zhuǎn)控制的轉(zhuǎn)換是由接觸器KM1和KM2的主觸點(diǎn)切換電源的相序?qū)崿F(xiàn)的。在切換時，必須防止電源相間短路。例如，由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，當(dāng)KM1主觸點(diǎn)斷開，產(chǎn)生瞬時電弧，KM1主觸點(diǎn)仍為導(dǎo)通狀態(tài)，如果此時KM2主觸點(diǎn)閉合，就會使電源發(fā)生短路，要避免電源短路,必須在完全沒有電弧的情況

20、下使KM2主觸點(diǎn)閉合。在繼電器接觸器控制中,通常采用KM1和KM2互鎖的方法來避免電源的短路。</p><p>　　PLC控制與繼電器接觸器控制不同，PLC在循環(huán)掃描進(jìn)，執(zhí)行程序的速度是非常快的，Q4.0和Q4.1觸點(diǎn)切換是在毫秒級瞬間完成的，</p><p>　　梯形圖程序如圖5.1所示。</p><p>　　Network 1.</p><p

21、><b>　　Network 2</b></p><p><b>　　Network 3</b></p><p><b>　　Network 4</b></p><p><b>　　Network 5</b></p><p><b>　　N

22、etwork 6</b></p><p><b>　　Network 7</b></p><p><b>　　Network 8</b></p><p><b>　　Network 9</b></p><p>　　Network 10</p><

23、p>　　圖5.1 程序梯形圖</p><p>　　6 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試及S7-PLCSIM仿真</p><p>　　在硬件目錄中選擇需要的模塊,將他們安排在機(jī)架中指定的槽位上。在項目管理器中選擇找出輸入輸出模塊,電源模塊和CPU模塊型號,創(chuàng)建M1電機(jī)的仿真窗口，若要使M1正向轉(zhuǎn)動只需點(diǎn)下IB口中的3端就可在QB的0端看到運(yùn)行結(jié)果,若要使M1反向轉(zhuǎn)動只需點(diǎn)下IB口中的5端就可在QB的3端看

24、到運(yùn)行結(jié)果,如圖6.1所示：</p><p>　　圖6.1 KM3得電時的仿真圖</p><p>　　KM4通電快速移動電動機(jī)啟動時的仿真圖如圖6.2所示。</p><p>　　圖6.2 快速移動電動機(jī)啟動時的仿真圖</p><p>　　KM5通電,冷卻泵電動機(jī)啟動時的仿真圖如圖6.3所致。</p><p>　　圖6.

25、3 冷卻泵電動機(jī)啟動時的仿真圖</p><p>　　KM1通電，主軸電動機(jī)正轉(zhuǎn)啟動,主電動機(jī)反轉(zhuǎn)制動仿真圖如圖6.4所示。</p><p>　　圖6.4 反接制動仿真圖</p><p><b>　　7設(shè)計體會</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計使我收獲不少,在系統(tǒng)全面總結(jié)以前所學(xué)知識的同時,又學(xué)到了新的知識。不

26、僅鍛煉了思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)用的能力，是對之前所學(xué)的知識的回顧和檢驗(yàn)。無論是基礎(chǔ)知識方面還是軟件應(yīng)用，繪圖方面都有提高，對可編程控制器有了更深一步的理解,而且通過這次設(shè)計實(shí)踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不

27、是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。</p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 顧桂梅.電氣控制與PLC應(yīng)用項目教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[2] 張萬忠.電氣與PLC控制技術(shù)