c650车床电气系统的plc改造毕业设计论文(编辑修改稿)

c650车床电气系统的plc改造毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

(2) 硬件设计采用模块式结构并采取屏蔽、滤波、隔离、联锁等一系列抗干扰技术 ,同时增加输出联锁、环境检测与故障诊断等提高可靠性电路。 (3) 软件设计中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路配合实现各种故障的诊断、处理、报警显示及保护功能 .因此 PC 优于微机控制的首要特点是它能适应恶劣的工业环境。 、易于掌握 这是 PC 优于微机的另一个特点。 梯形图编程方式是 PC 最常用的编程语言。 它与继电器控制原理图类似，具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。 3．组合灵活使用方便 由于它采用标准化得到通用模块结构，能灵活方便地组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。 4．功能强，通用性好 现代 PC 具备很强的信息处理功能和输出控制能力，它既可以对开关量进行控制又可以对模拟量进行控制。 5．开发周期短，功率高 6．体积小，重量轻，工耗低 随着电 子技术的发展和应用领域日益扩大， PC 技术及其产品仍在继续发展，Xxx 学院 毕业设计（论文） 9 其结构不断改进，功能日益增强，性价比越来越高。 Xxx 学院 毕业设计（论文） 10 第 2 章 C650 车床的主要结构与控制要求 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。 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 车床的刀架还能快速移动，称为辅助运动。 C650 车床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是： 主电动机 M1（ 30KW）：由它完成主运动的驱动。 要求： 直接起动连续运行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。 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。 Xxx 学院 毕业设计（论文） 11 继电器电气线路的分析 C650 车床 电气控制原理图如图 所示 : 图 C650 车床 电气控制原理图 主电路分析 该机床共配置三台电动机 M M2 和 M3。 主电动机 M1（功率为 30kW） 完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，采用直接启动方式，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气制Xxx 学院 毕业设计（论文） 12 动停车。 为加工调整方便，还具有点动功能。 电动机 M1 控制电路分为四个部分：①由正转控制接触器 KM1 和反转控制接触器 KM2 的两组主触点构成电动机的正反转电路。 ②电流表 PA 经电流互感器 TA 接在主电动机 M1 主运动上，以监视电动机绕组工作电流变化。 为防止电流表被启动电流冲击损坏，利用 时间 继电器 KT 的动断触头，在启动的短时间内将电流表暂时短接。 ③ 串联电阻限流控制部分，接触器 KM3 的主触点控制限流电阻 R 的接入和切除，在进行点动调整时，为防止连续的启动电流造成电动机过载而串入了限流电阻 R，以保证电路设备正常工作。 ④速度继电器 KS 的速度检测部分与电动机的主轴相联，在停车制动过程中，当主电动机转速接近零时，其动合触头可将控制电路中反接制动的相应电路切断，完成停车制动。 电动机 M2 提供切削液，采用直接启动停止方式，为连续工作状态，由接触器 KM4 的主触点控制其主电路的接通与断开。 快速移动电动机 M3 由交流接触器 KM5 控制，根据使用需要，可随时手动控制启停。 为 保证主电路的正常运行，主电路中还设置了采用熔断器的短路保护环节和采用热继电器的电动机过载保护环节。 控制电路分析 电源：由控制变压器 TC（ 380V/110V， 36V）的接线和参数标注可知各接触器、继电器线圈电压等级为～ 110V，而照明为～ 36V 安全电压由主令开关 SA 控制。 主电动机 M1 控制：接通电源 QS+。 正向点动 SB1+→KM1+（无自保）→ M1 串 R 正向点动（ SB1+表示按 SB1并保持） 正向起动 SB2+→KM3+, KT+→短接 R, KA+ →KM1+ (自保 ) → M1 全压正向起动 (当 n≥120r/min时 ) →KS1+ (KT 延时到 ,起动完成 ) →转速达 n,电流表 A接入 正向停止制动 SB0+→KM1， KM3， KT， KA（ 当 KS1+时） KM2+→M1串 R 反接制动 n↓↓(当 n≤100r/min时 ) KS1 →KM2。 Xxx 学院 毕业设计（论文） 13 反向制动 （接 SB3） 与停车制动（ KS2+）过程与正向类似。 采用控制流程来表达电路的过程具有简单、一目了然的优点。 其基本步骤是：各自受控点动作后出现的控制结果（利用坐标标注检索可避免遗漏）。 冷却泵电动机 SQ6+ →KM4+（自保）→ M2 起 动。 快速电动机 SQ+（ 刀架手柄压动） →KM5+→M3 起动。 整机线路联锁与保护 由 KM1 与 KM2 各自的常闭触点串接于对方工作电路以实现正反转运行互锁。 由 FU 及 FU1～ FU6 实现短路保护。 由 FR1 与 FR2 实现 M1 与 M2 的过载保护（根据 M1 与 M2 额定电流分别整定）。 KM1～ KM4 等接触器采用按钮与自保控制方式，因此使 M1 与 M2 具有欠电压与零电压保护。 Xxx 学院 毕业设计（论文） 14 第 3 章 C650 卧式 车床改造为 PLC 控制的 硬件 设计 统计 I/0 的点数 根据第 2 章的主电路分析 ,统计 I/0 的点数如表 31 所示 : 表 31 I/0 点数的统计 类 型 功能 所占点数 (个 ) 输 入 设 备 M1 的停止按钮 1 M1 的点动按钮 1 M1 的正转按钮 1 M1 的反转按钮 1 M2 的停止按钮 1 M2 的启动按钮 1 M3 的限位开关 1 M1 的热继电器动合触电 1 M2 的热继电器动合触电 1 速度继电器正转触点 1 速度继电器反转触点 1 输 出 设 备 M1 的正转接触器 1 M1 的反转接触器 1 M1 的制动接触器 1 M2 接触器 1 M3 接触器 1 电流表接入中间继电器 1 Xxx 学院 毕业设计（论文） 15 PLC 的选型 根据设计要求可知， PLC 点数的选择，不管是输入点数还是输出点数都要留有 10%的余量，根据 I/O 口分配情况可知：输入信号有 11 个，输出信号有 6 个，根据 I/O 点数可选择 FX2N—24MR 可编程控制器，以满足控制要求，而且输入输出都留有一定的余量。 PLC 的硬件组成与各部分的作用 可编程控制器 (PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 其结构如下图 : 图 PLC硬件基本组成的简化框图 Xxx 学院 毕业设计（论文） 16 由图可见， PLC 的硬件是由主机（基本单元） 、 I/O 扩展模块以及各种外部设备组成，通过各自的端口联成一个整体。 其主要组成及各部分作用是 : CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括 外围芯片、总线接口及有关电路。 每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。 进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路 , 存储器分为系统存储器和用户存储器 , 用户存储器包括用户程序存储器和数据存储器两种，前者用于存放用户程序，后者用来存放用户程序执行过程中使 用 NO/OFF 状态量或数值量，以生成用户数据区。 用户存储器内容由用户根据控制需要可读可写，可任意修改、删除。 可采用高密度、低功耗的 CMOS RAM 或 EPROM 与 EEPROM。 他在 PLC 技术指标中的内存容量系指用户存储器容量，是 PC 等级的一项重要指标；系统存储器用于固化 PLC 生产厂家编写的各种系统工作程序，相当于单片机的监控程序或个人计算机的操作系统，在很大程度上他决定该种 PC 的性能和质量，用户无法更改或调用。 、输出单元（ I/O 单元） I/O 口单元称为 I/O 接口电路， PLC 程序执行过程中需要用的各种 开关量、数字量或模拟量等各种外部设备或设定量，都通过输入电路进入 PLC。 而程序执行结果又是通过输出电路送到控制现场实现外部控制功能。 由于生产过程当中的信号电平、频率是多种多样的，外部执行机构所需的电平、频率也是千差万别的，而 CPU 处理的信号只是标准电平，其工作节拍又与外部环境不一样。 所以 PLC 与通用计算机 I/O 电路有着类似的作用，即电平变换、速度匹配、驱动功率放大、信号隔离等。 不同的是， PC 产品的 I/O单元是顾及其工作环境和各种要求而经过精心设计和制造的。 通用计算机则要求拥护根据使用条件自行开发，其可靠性、 抗干扰能力往往达不 到 系统要求。 (1).输入接口电路 各种 PLC 输入电路大致相同，其输入方式有三种类型：一种是直流输入Xxx 学院 毕业设计（论文） 17 （ DC12V 或 24V），另一种是交流输入（ AC100～ 120V 或 200～ 240V），第三种是交直流输入（交直流 12V 或 24V）。 外部输入器件可以是无源触点，如按钮、行程开关、主令开关等，也可以是有源器件，如各类传感器、集电极开路的晶体管接近开关、光电开关等。 在 PLC 内部电源容量允许前提下，有源输入器件可采用 PLC 输出电源，否则必须外设电源。 当输入信号为模拟量时，信号必须经过专用的模拟量输入模 块进行 A/D 转换，然后通过输入电路进行 PLC。 输入信号是通过输入断子经 RC 滤波、光电隔离进入内部电路。 图 12 是一个直流 24V输入连路的内部原理线路，由装在 PLC 面板上的来显示某一输入点是否有信号输入。 图 24V输入接口电路 (2).输出接口电路 为适应不同负载需求，各类 PLC 的输出有三种方式，即继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。 继电器输出最常用，适用交直流负载，其特点是带负载能力强，但动作频率和响应速度慢。 晶体管适应直流负载，其特点是动作频率高，响应速度快，但 带负载能力小。 晶闸管输出使用交流负载，响应速度快，带载能力不大。 +24V输入口COM接近开关LED内部电源PCXxx 学院 毕业设计（论文） 18 外部负载直接与 PLC 输出端子相联，输出电路的负载电源由用户根据负载要求自行分配。 输出电路仅是提供输出通道。 同时考虑不同类型，不同性质负载的接线要求，通常 PLC 输出端口的公共端子是分组设置的。 每 48点共一个 COM端子，各组相互隔离。 在实际应用中应该注意各类 PLC 输出端子的输出电流不能超出其额定值，同时还要注意输出电流与负载性质有关，例如 F。