c650臥式車床的控制系統(tǒng)的plc控制改造正文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 現(xiàn)代 PC 具備很強(qiáng)的信息處理功能和輸 出控制能力，它既可以對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制又可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。 5．開發(fā)周期短，功率高 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大， PC 技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性價(jià)比越來(lái)越高。 . . 第 2 章 C650 車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求 C650 車床的主要結(jié)構(gòu) 普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過(guò)尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋等加工。 C650 臥式普通車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達(dá) 1020mm,長(zhǎng)度可達(dá) 3000mm。其結(jié) 構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。 車床有兩種運(yùn)動(dòng)，一是軸卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為主運(yùn)動(dòng)（切削運(yùn)動(dòng)），另一種四溜板刀架頂針帶動(dòng)刀具的直線運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并通過(guò)各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進(jìn)給速度。此外，為提高效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、便于對(duì)刀和減小輔助工時(shí)， C650 車床的刀架還能快速移動(dòng)，稱為輔助運(yùn)動(dòng)。 C650 車床車床由三臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即主電動(dòng)機(jī) M冷卻電動(dòng)機(jī) M2 和刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3。 C650 車床的控制要求 從車 削工藝要求出發(fā)，對(duì)各電動(dòng)機(jī)的控制要求主要是： 主電動(dòng)機(jī) M1（ 30KW）：由它完成主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。要求：直接起動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式并有點(diǎn)動(dòng)功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要；由于加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大，停車時(shí)帶有電氣制動(dòng)，此外，還要顯示電動(dòng)機(jī)的工作電流以監(jiān)視切削狀況。 冷卻電動(dòng)機(jī) M2：用以加工時(shí)提供冷卻液，采用直接起動(dòng)、單向運(yùn)行、連續(xù)工作方式。 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3：?jiǎn)蜗螯c(diǎn)動(dòng)、短時(shí)工作方式。 要求有局部照明和必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。 . . 繼電器電氣線路的分析 C650 車床 電氣控制原理圖如圖 所示 : 圖 C650 車床 電氣控制原理圖 主電路分析 該機(jī)床共配置三臺(tái)電動(dòng)機(jī) M M2 和 M3。 主電動(dòng)機(jī) M1（功率為 30kW） 完成主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，采用直接啟動(dòng)方式，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可進(jìn)行正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣制. . 動(dòng)停車。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。電動(dòng)機(jī) M1 控制電路分為四個(gè)部分：①由正轉(zhuǎn)控制接觸器 KM1 和反轉(zhuǎn)控制接觸器 KM2 的兩組主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。②電流表 PA 經(jīng)電流互感器 TA 接在主電動(dòng)機(jī) M1 主運(yùn)動(dòng)上，以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作電流變化。為防止電流表被啟動(dòng)電流沖擊損壞，利用時(shí)間繼電器 KT 的動(dòng)斷觸頭，在啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表暫時(shí)短接。③串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器 KM3 的主觸點(diǎn)控制限流電阻 R 的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的啟動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載而串入了限流電阻 R，以保證電路設(shè)備正常工作。④速度繼電器 KS 的速度檢測(cè)部分與電動(dòng)機(jī)的主軸相聯(lián)，在停車制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，其動(dòng)合觸頭可將控制電路中反接制動(dòng)的相應(yīng)電路切斷，完成停車制動(dòng)。 電動(dòng)機(jī) M2 提供切削液，采用直接啟動(dòng)停止方式，為連續(xù)工 作狀態(tài)，由接觸器 KM4 的主觸點(diǎn)控制其主電路的接通與斷開。 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 由交流接觸器 KM5 控制，根據(jù)使用需要，可隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。 為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。 控制電路分析 電源：由控制變壓器 TC（ 380V/110V， 36V）的接線和參數(shù)標(biāo)注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級(jí)為～ 110V，而照明為～ 36V 安全電壓由主令開關(guān) SA 控制。 主電動(dòng)機(jī) M1 控制：接通電源 QS+。 正向點(diǎn)動(dòng) SB1+→KM1+（無(wú)自保）→ M1 串 R 正 向點(diǎn)動(dòng)（ SB1+表示按 SB1并保持） 正向起動(dòng) SB2+→KM3+, KT+→短接 R, KA+ →KM1+ (自保 ) → M1 全壓正向起動(dòng) (當(dāng) n≥120r/min時(shí) ) →KS1+ (KT 延時(shí)到 ,起動(dòng)完成 ) →轉(zhuǎn)速達(dá) n,電流表 A接入 正向停止制動(dòng) SB0+→KM1， KM3， KT， KA（ 當(dāng) KS1+時(shí)） KM2+→M1串 R 反接制動(dòng) n↓↓(當(dāng) n≤100r/min時(shí) ) KS1 →KM2。 . . 反向制動(dòng) （接 SB3） 與停車制動(dòng)（ KS2+）過(guò)程與正向類似。 采用控制流程來(lái)表達(dá)電路的過(guò)程具有簡(jiǎn)單、一目了 然的優(yōu)點(diǎn)。其基本步驟是：各自受控點(diǎn)動(dòng)作后出現(xiàn)的控制結(jié)果（利用坐標(biāo)標(biāo)注檢索可避免遺漏）。 冷卻泵電動(dòng)機(jī) SQ6+ →KM4+（自保）→ M2 起動(dòng)。 快速電動(dòng)機(jī) SQ+（ 刀架手柄壓動(dòng)） →KM5+→M3 起動(dòng)。 整機(jī)線路聯(lián)鎖與保護(hù) 由 KM1 與 KM2 各自的常閉觸點(diǎn)串接于對(duì)方工作電路以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行互鎖。由 FU 及 FU1～ FU6 實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。由 FR1 與 FR2 實(shí)現(xiàn) M1 與 M2 的過(guò)載保護(hù)（根據(jù) M1 與 M2 額定電流分別整定）。 KM1～ KM4 等接觸器采用按鈕與自?？刂品绞?，因此使 M1 與 M2 具有欠電壓與零電壓保護(hù)。. . 第 3 章 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的硬件設(shè)計(jì) 統(tǒng)計(jì) I/0 的點(diǎn)數(shù) 根據(jù)第 2 章的主電路分析 ,統(tǒng)計(jì) I/0 的點(diǎn)數(shù)如表 31 所示 : 表 31 I/0 點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì) 類 型 功能 所占點(diǎn)數(shù) (個(gè) ) 輸 入 設(shè) 備 M1 的停止按鈕 1 M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 1 M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 1 M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 1 M2 的停止按鈕 1 M2 的啟動(dòng)按鈕 1 M3 的限位開關(guān) 1 M1 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1 M2 的熱繼電器動(dòng)合觸電 1 速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1 速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點(diǎn) 1 輸 出 設(shè) 備 M1 的正轉(zhuǎn)接觸器 1 M1 的反轉(zhuǎn)接觸器 1 M1 的制動(dòng)接觸器 1 M2 接觸器 1 M3 接觸器 1 電流表接入中間繼電器 1 . . PLC 的選型 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知， PLC 點(diǎn)數(shù)的選擇，不管是輸入點(diǎn)數(shù)還是輸出點(diǎn)數(shù)都要留有 10%的余量，根據(jù) I/O 口分配情況可知：輸入信號(hào)有 11 個(gè)，輸出信號(hào)有 6 個(gè)，根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)可選擇 FX2N—24MR 可編程控制器，以滿足控制要求，而且輸入輸出都留有一定的余量。 PLC 的硬件組成與各部分的作用 可編程控制器 (PLC)是一 種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 其結(jié)構(gòu)如下圖 : 圖 PLC硬件基本組成的簡(jiǎn)化框圖 . . 由圖可見， PLC 的硬件是由主機(jī)（基本單元） 、 I/O 擴(kuò)展模塊以及各種外部設(shè)備組成，通過(guò)各自的端口聯(lián)成一個(gè)整體。其主要組成及各部分作用是 : CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路 , 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器 , 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來(lái)存放用戶程序執(zhí)行過(guò)程中使 用 NO/OFF 狀態(tài)量或數(shù)值量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。用戶存儲(chǔ)器內(nèi)容由用戶根據(jù)控制需要可讀可寫，可任意修改、刪除。可采用高密度、低功耗的 CMOS RAM 或 EPROM 與 EEPROM。他在 PLC 技術(shù)指標(biāo)中的內(nèi)存容量系指用戶存儲(chǔ)器容量，是 PC 等級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)；系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于固化 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上他決定該種 PC 的性能和質(zhì)量，用戶無(wú)法更改或調(diào)用。 、輸出單元（ I/O 單元） I/O 口單元稱為 I/O 接口電路， PLC 程序執(zhí)行過(guò)程中需要用的各種開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等各種外部設(shè)備或設(shè)定量，都通過(guò)輸入電路進(jìn)入 PLC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過(guò)輸出電路送到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能。由于生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的信號(hào)電平、頻率是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平、頻率也是千差萬(wàn)別的，而 CPU 處理的信號(hào)只是標(biāo)準(zhǔn)電平，其工作節(jié)拍又與外部環(huán)境不一樣。所以 PLC 與通用計(jì)算機(jī) I/O 電路有著類似的作用，即電平變換、速度匹配、驅(qū)動(dòng)功率放大、信號(hào)隔 離等。不同的是， PC 產(chǎn)品的 I/O單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和制造的。通用計(jì)算機(jī)則要求擁護(hù)根據(jù)使用條件自行開發(fā)，其可靠性、抗干擾能力往往達(dá)不到系統(tǒng)要求。 (1).輸入接口電路 各種 PLC 輸入電路大致相同，其輸入方式有三種類型：一種是直流輸入. . （ DC12V 或 24V），另一種是交流輸入（ AC100～ 120V 或 200～ 240V），第三種是交直流輸入（交直流 12V 或 24V） 。外部輸入器件可以是無(wú)源觸點(diǎn)，如按鈕、行程開關(guān)、主令開關(guān)等，也可以是有源器件，如各類傳感器、集電極開路的晶體管接近開關(guān)、光電開關(guān)等 。在 PLC 內(nèi)部電源容量允許前提下，有源輸入器件可采用 PLC 輸出電源，否則必須外設(shè)電源。當(dāng)輸入信號(hào)為模擬量時(shí)，信號(hào)必須經(jīng)過(guò)專用的模擬量輸入模塊進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)輸入電路進(jìn)行 PLC。輸入信號(hào)是通過(guò)輸入斷子經(jīng) RC 濾波、光電隔離進(jìn)入內(nèi)部電路。圖 12 是一個(gè)直流 24V輸入連路的內(nèi)部原理線路，由裝在 PLC 面板上的來(lái)顯示某一輸入點(diǎn)是否有信號(hào)輸入。 圖 24V輸入接口電路 (2).輸出接口電路 為適應(yīng)不同負(fù)載需求，各類 PLC 的輸出有三種方式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸 出。繼電器輸出最常用，適用交直流負(fù)載，其特點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，但動(dòng)作頻率和響應(yīng)速度慢。晶體管適應(yīng)直流負(fù)載，其特點(diǎn)是動(dòng)作頻率高，響應(yīng)速度快，但帶負(fù)載能力小。晶閘管輸出使用交流負(fù)載，響應(yīng)速度快，帶載能力不大。 +24V輸入口COM接近開關(guān)LED內(nèi)部電源PC. . 外部負(fù)載直接與 PLC 輸出端子相聯(lián)，輸出電路的負(fù)載電源由用戶根據(jù)負(fù)載要求自行分配。輸出電路僅是提供輸出通道。同時(shí)考慮不同類型，不同性質(zhì)負(fù)載的接線要求，通常 PLC 輸出端口的公共端子是分組設(shè)置的。每 48點(diǎn)共一個(gè) COM端子，各組相互隔離。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意各類 PLC 輸出端子的輸出電流不能超出其額定值，同時(shí)還要注 意輸出電流與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，例如 FX2 型 PLC 繼電器輸出的負(fù)載能力在電源電壓 250V 以下時(shí)，電阻性負(fù)載為 2A/點(diǎn)；感性負(fù)載為80VA/點(diǎn)，燈負(fù)載為 100W/點(diǎn)。 4. 電源單元 PLC 對(duì)供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在 +10%～ 15%范圍內(nèi)波動(dòng)。也有用直流 24V 供電。 PLC 內(nèi)部有一個(gè)高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對(duì) CPU、 I/O 單元供電，還可以為外部傳感器提供 DC24V 電源。 PC 的技術(shù)指標(biāo) PC一般技術(shù)指標(biāo) 一般技術(shù)指標(biāo)主要是指 PLC產(chǎn)品的工作 條件與一般工作環(huán)境的適應(yīng)程度。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，充分考慮了工業(yè)環(huán)境種種惡劣因數(shù)。其技術(shù)指標(biāo)如表