《C650卧式车床的PLC控制系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C650卧式车床的PLC控制系统设计.doc（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 PLCPLC技术与应用技术与应用课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：C650C650卧式车床的卧式车床的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 自动化自动化 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间：2013.12.92013.12.92013.12.182013.12.18 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学
2、 号 学生姓名 专业班级 课程设计 （论文）题 目 C650 卧式车床的 PLC 控制系统设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能实现功能 C650 卧式车床有两种主要运动：一种是安装在床身主轴箱中的主轴作旋转运动，另一 种是刀架的快速直线移动；在加工过程中，还需要提供切削液。 从车床的加工工艺出发，对电气控制有以下要求： 1）主轴电动机 M1 完成主轴旋转运动，采用直接起动方式，可正、反两个方向旋转。 2）电动机 M2 拖动冷却泵，为加工时提供切削液，采用直接起动、单向运行。 3）快速移动电动机 M3 拖动刀架快速
3、移动，根据需要可随时进行手动控制起停，采 用单向点动的工作方式。 4）根据系统设计，编写上位机组态软件，监控系统运行状态。 设计任务及要求设计任务及要求 1、根据系统控制要求，确定总体控制方案（包括设计系统组成框图，分析各部分的 作用） 2、确定输入输出信号和类型，选择 PLC 型号和扩展模块。 3、设计 3 台电机的主电路；建立 I/O 分配表，完成 PLC 与输入/输出信号的外部接 线； 4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序； 5、上机调试、完善程序； 6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 1）主轴电动机：P=4.0kw，n=
4、1440 转/分，U=380V，I=8.4A； 2）冷却泵电动机：P=3.0kw，n=1430 转/分，U=380V，I=6.5A； 3）刀架移动电动机：P=1.5kw，n=1410 转/分，U=380V，I=3.49A； 进度计划 1、 布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2 天） 2、 设计电机主电路，建立 I/O 分配，完成外部接线设计（2 天） 3、 按系统的控制要求，完成梯形图设计（2 天） 4、 上机调试、修改程序（1 天） 5、 撰写、打印设计说明书（2 天） 6、 答辩（1 天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 摘 要 传统
5、的 C650 卧式车床采用继电器实现电气控制，接线多且复杂，体积大， 功耗大，一旦系统构成，想改变或增加功能很困难，其工作性能已不能达到现代 生产的要求。本设计以西门子 S7-200 系列 PLC 取代常规的继电器，根据 C650 普 通卧式车床原控制要求，利用 PLC 控制系统，实现了车床启动、正转反转、反接 制动、刀架快速移动、冷却泵工作等一些列功能，确定了 PLC 的 I/O 地址分配， PLC 控制系统的 I/O 外部接线图，设计了梯形图并进行现场模拟调试，绘制组态 监控画面对车床的运行状态进行监控。C650 卧式车床改由 PLC 控制后，其控制 系统大大的简单化,并且维修方便,易于检
6、查，节省大量的继电器元件，车床的各 项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。系统运行情况良好，车削精度 更高该项技术可推广应用于自动化其他领域的控制系统中。 关键词关键词: PLC；卧式车床；继电器；组态监控 目 录 第 1 章 绪论 .1 第 2 章 系统设计方案 .2 2.1 系统功能 .2 2.2 系统组成总体结构 .2 第 3 章 硬件设计 .4 3.1 PLC 系统设计 .4 3.1.1 主电路设计 .4 3.1.2 系统输入/输出信号选择.5 3.1.3 PLC 选择.5 3.1.4 I/O 分配表及 PLC 外部接线 .7 第 4 章 软件设计 .8 4.1 组态设计 .8
7、4.2 程序设计 .9 第 5 章 实验模拟调试及分析 .13 第 6 章 总结 .16 参考文献 .17 第 1 章 绪论 随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展 的社会的现代化生产要求，小型 PLC 在普通车床的控制电路中发挥了及其重要的 作用。本设计以 C650 卧式车床的控制系统为例，采用西门子 S7-200 系列 PLC 作 为控制器，代替了 C650 卧式车床传统控制系统。其控制系统大大的简单化，并 且维修方便，易于检查，节省了大量空间，车床的各项性能有了很大的改善，工 作效率有了明显提高。 西门子 S7-200 系列 PLC 在自动化工业现场已逐步趋于
8、淘汰，国内许多客户 的西门子 S7-200 系列 PI_C 将处于闲置状态。因此用现有的西门子 S7-200 系列 PLC 改造传统的继电器控制系统既经济又实惠，同时可以消化一部分西门子 S7- 200 系列 PLC，节约资源。 第 2 章 系统设计方案 2.1 系统功能 C650 卧式车床有两种主要运动：一种是安装在床身主轴箱中的主轴作旋转运 动，另一种是刀架的快速直线移动；在加工过程中，还需要提供切削液。 从车床的加工工艺出发，本设计根据要求，对电气控制有以下要求： 1）主轴电动机 M1 完成主轴旋转运动，采用直接起动方式，可正、反两个方 向旋转。 2）电动机 M2 拖动冷却泵，为加工时提
9、供切削液，采用直接起动、单向运行。 3）快速移动电动机 M3 拖动刀架快速移动，根据需要可随时进行手动控制起 停，采用单向点动的工作方式。 4）根据系统设计，编写上位机组态软件，监控系统运行状态。 该系统应用广泛，可应用于所有机械加工场合。 2.2 系统组成总体结构 在本次控制系统设计中用 PLC 代替了继电器控制系统逻辑控制线路部分。 系统总体组成如图 2.1 所示： 车床的控制系统的输入信号由停止按钮 SB1、主轴电动机 M1 正转按钮 SB2、主轴电动机 M1 的反转按钮 SB3、主轴电动机 M1 的点动按钮 SB4、冷却 泵电动机 M2 停止按钮 SB5、冷却泵电动机 M2 起动按钮
10、SB6 以及快移电机 M3 起、停位置开关 SQ、速度继电器正转常开触头 KS1、速度继电器反转常开触头 KS2 提供。 系统的输出信号分别控制接触器线圈 KM1-KM5，进而控制电机的运行，达 到控制目的。 可 编 程 控 制 器 主 机 S7-200 PLC 接触器KM1主轴电机M1正转 接触器KM2 主轴电机M1控制按钮 短接制动电阻KM3 冷却泵电机M2控制按钮 快速移动电机M3起停限位开 关 接触器KM4 接触器KM5 冷却泵电机M2起 停 快速移动电机M3 起、停 主轴电机M1反转 主轴电机M1停止 速度继电器正转常开触头 KS1 速度继电器反转常开触头 KS2 运行状态指示灯 图
11、 2.1 系统组成总体框图 按钮 SB1SB6 作为控制按钮，由操作者对系统进行控制；限位开关 SQ 用 于对快移电机进行控制，具有保护作用。速度继电器常开触头 KS1、KS2 用于反 接制动时，当检测到电机转速到达设定速度值时切断反向电源实现停车制动。 第 3 章 硬件设计 3.1 PLC 系统设计 3.1.1 主电路设计 系统主要分为主电路，冷却电路，快速移动电路等三部分。如图 3.1 所示 QF FU2 A M1 3 M2 3 M3 3 冷却泵电动机快速移动电动 机 主轴电动机 UV W FU1 FR1 KM3 R FR2 KM4KM5 380V KT KS KM2 KM1 PE 图 3
12、.1 C650 卧式车床的主电路图 主电路实现对主轴电机的正反转、停止及点动控制。 冷却电路实现对冷却泵电机的起、停控制。 快速移动电路实现对快速移动电机的点动控制。 3.1.2 系统输入/输出信号选择 本设计主要通过按钮控制车床的运行状态，通过分析系统，本系统的开关量 输入信号有 9 个，分别是： 主轴电机 M1 停止按钮 SB1、主轴电机 M1 正转启动按钮 SB2、主轴电机 M1 反转启动按钮 SB3、主轴电机 M1 点动按钮 SB4、 冷却泵电机 M2 停止按钮 SB5、冷却泵电机 M2 启动按钮 SB6、 快速移动电机 M3 点动按钮 SQ、速度继电器正转常开触头 KS1、速度继电
13、器反转常开触头 KS2。 输出信号有 5 个，分别是： 主电动机 M1 正转接触器 KM1；主电动机 M1 反转接触器 KM2；短接制动 电阻接触器 KM3；冷却泵电动机 M2 起、停接触器 KM4；快速电动机 M3 起、 停接触器 KM5。 3.1.3 PLC 选择 本设计选用 S7-200 系列 PLC, S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其 强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应 用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包 括各种车床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：中央空调， 电梯控制，运动系统。 由于本设计的输入和输出全为数字量， S7-200 系列各型号 CPU 输入输出点 如下： CPU 221 具有 6 个输入点和 4 个输出点； CPU 222 具有 8 个输入点和 6 个输出点； CPU 224 具有 14 个
