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1、目录1 控制要求.12 编程元件地址分配表.33 PLC 外部接线图.34 主电路连接图.45 控制程序.56 系统运行调试及 S7-PLCSIM 仿真.67 设计体会.108 参考文献.12电气控制课程设计报告1 1 控制要求控制要求C650 型卧式车床继电器控制线路的 PLC 改造。C650 型卧式车床结构如图 1.1 所示。它是机床中应用最为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也
2、可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。（1）C650 卧式车床结构及工作要求C650 卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。C650 车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的移动速度
3、具有严格的比例关系。因此，C650 卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以 C650 车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。图1.1 C650型卧式车床结构图C650 卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此，要配备一台冷1电气控制课程设计报告却泵及电动机。由于 C650 车床的床身较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台 2.2kW 的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调
4、速，调速范围可达 40 倍以上。C650 车床的主电动机采用普通笼型异步电动机，功率为 30kW。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法。（2）C650 卧式车床电力拖动特点及控制要求主电动机 M1（功率为 30kW）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。电动机 M2 拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。快速移动电动机 M3 可根据使用需要，随时手动控制起停。满
5、足上述控制要求的 C650 车床的电气原理如图 1.2 所示。现要求改为 PLC控制。图 1.2 C650 卧式车床的电气原理图2电气控制课程设计报告2 编程元件地址分配表编程元件地址分配表根据控制要求对编程原件地址的分配如表 2.1 所示：表 2.1 PLC 控制系统 I/O 地址分配表输入信号输出信号功能输入端地址功能输出端地址反接制动按钮 SB1I0.0主电动机 M1 正转 KM1Q4.0电动机 M1 点动按钮 SB2I0.1主电动机 M1 反转 KM2Q4.1电动机 M1 正转按钮 SB3I0.2短接制动电阻 KM3Q4.2电动机 M1 反转按钮 SB4I0.3电动机 M2 起、停 K
6、M4Q4.3电动机 M2 停止按钮 SB5I0.4电动机 M3 起、停 KM5Q4.4电动机 M2 起动按钮 SB6I0.5电动机 M3 起、停开关 SQI0.6热继电器 FR1I0.7热继电器 FR2I1.0速度继电器正转常开触头 KS1I1.1速度继电器反转常开触头 KS2I1.23 PLC3 PLC 外部接线图外部接线图C650 卧式车床的 PLC 外部接线如图 3.1 所示。图 3.1PLC 外部接线图3电气控制课程设计报告4 4 主电路连接图主电路连接图C650 卧式车床的主电路接线图如图 4.1 所示。图 4.1 C650 卧式车床主接线图4电气控制课程设计报告5 5 控制程序控制
7、程序C650 卧式车床控制系统梯形图程序如图 5.1 所示。网络 1：网络 2：网络 3：网络 4：网络 5：网络 6：5电气控制课程设计报告网络 7：网络 8：网络 9：网络 10：网络 11：网络 12：网络 13：图 5.1C650 卧式车床控制系统梯形图程序6 6 系统运行调试及系统运行调试及 S7-PLCSIMS7-PLCSIM 仿真仿真6电气控制课程设计报告在 STEP 7 中进行梯形图程序编程时，在 STEP 7 中进行了 S7-300PLC 的硬件组态，并生成与编辑了符号表，在梯形图编程窗口写入梯形图程序，最后进行S7-PLCSIM 仿真，以电动机 M1 的正向连续起动和停车时
8、的反接制动为例说明仿真过程，根据符号表定义，电动机 M1 的正向连续起动按钮 SB3 的 I/O 地址 I0.2总停车按钮 SB1 的 I/O 地址为 I0.0，速度继电器正向常开触头 KS-1 的 I/O 地址为 I1.1，控制电机 M1 正向运转的 KM1 的 I/O 地址为 Q4.0，控制电机 M1 反向运行的 KM2 的 I/O 地址为 Q4.1，在系统调试仿真时当CPU 处于 RUN 状态且上电自检正常时，点击 I0.2 的单选框，使之出现符号“”，此时在 Q4.0 和 Q4.2的单选框中出现符号“”，说明电机 M1 已经正常正向连续起动，当电机 M1正向连续起动后，速度继电器 KS
9、-1 的常开触头就会闭合，此时，应点击 I1.1 的单选框使之出现符号“”当停车时，按下停车点击 I0.0 的单选框使之出现符号“”，此时 Q4.0，Q4.2 对应单选框的符号“”消失，说明 KM1、KM3 已断开，点击 I0.0 单选框使符号“”消失后 Q4.2 单选框出现符号“”说明进行反接制动，当电机转速达到100 转/分时，KS-1 常开触头由闭合变为断开，反接制动结束，即点击I1.1 单选框使符号“”消失，此时Q4.1 单选框的符号“”消失。图 6.1 为硬件组态，图 6.2 为生成和编辑符号表，图 6.3 为电动机 M1 点动仿真图，图 6.4 为电动机 M1 正向连动起动运行仿真
10、图，图 6.5 为电动机 M1正向运行停车时的反接制动仿真图，图 6.6 为电动机 M1 反向连动起动运行仿真图，图 6.7 为电动机 M1 反向运行停车时的反接制动仿真图，图 6.8 为电动机 M2起动运行仿真图，图6.9 为电动机 M2 停止运行仿真图，图6.10 为电动机 M3 起动运行仿真图，图 6.11 为所有线圈失电时的仿真图。图 6.1 硬件组态7电气控制课程设计报告图 6.2 生成和编辑符号表图 6.3 电动机 M1 点动仿真图图 6.4电动机 M1 正向连动起动运行仿真图8电气控制课程设计报告图 6.5 电动机 M1 正向运行停车时的反接制动仿真图图 6.6 电动机 M1 反
11、向连动起动运行仿真图图 6.7 电动机 M1 反向运行停车时的反接制动仿真图图 6.8 电动机 M2 起动运行仿真图9电气控制课程设计报告图 6.9 电动机 M2 停止运行仿真图图 6.10 电动机 M3 起动运行仿真图图 6.11 所有线圈失电时的仿真图7 7 设计体会设计体会本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。通过使用PLC 改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示
12、，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。通过本次设计，使我进一步巩固、深化和扩充专业课的基本理论和基本技能。达到了培养我独立思考、分析和解决实际问题的能力。培养了我综合应用专业知识和实际查阅相关实际资料的能力。10电气控制课程设计报告在*老师耐心的指导下，经历反复查阅资料，询问同学，我终于完成了这次课程设计。本次的设计使我从中学到了很多东西，不管是将我所学到的知识运用到我以后的工作中去，还是通过一些学习手段更好的完善知识，总的来说，我受益匪浅。本次课程设计，在老师的指导下，我们先根据其主电路图详加分析，画出起顺序功能图，再根据顺序图画程序图。在其当中我
13、们还要画出I/O接线图及操作面板布置图。此次设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习当中把我学到的用到我们现实的生活中去，学以致用，方能见成效。没有什么是唾手可得的，只有经历辛勤的汗水，才能让知识绽放出美丽的花朵。袁老师的指导当然也是一个不可忽视的方面，让我明白了自己的不足，并马上改正，也让我能更好的独自完成自己的设计。11电气控制课程设计报告8 参考文献1 顾桂梅.电气控制与 PLC 应用项目教程.北京：机械工业出版社,2010.122 张广明.机电系统 PLC 控制技术.北京：国防工业出版社,2007.33 廖常初.PLC 编程及应用(第 2 版).北京：机械工业出版社,2007.94 龚仲华.S7-300/S7-400 系列 PLC 应用技术.北京：人民邮电出版社,2011.812