PLC控制系统改造.pdf
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1、C650 卧式机床的 PLC 控制系统改造摘摘要:要:本论文阐述了C650 卧式机床继电接触器控制线路的缺点,详细介绍了用PLC 改造其电路的原因和具体方法,从而可以提高整个电气控制系统的性能。改造结果表明系统获得了良好的控制效果,为机床进行技术改造提供了有效途径。为了充分发挥设备效能,迅速提升加工技术与精度,越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式c650卧式车床电气控制线路进行技术改造,取得了良好的效果。用PLC模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统,以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式,扩大加工能力,减少故障,提高效率,已成为企业进行技术改造的有效途径。论
2、文以c650卧式车床电气控制线路改造为背景,概述了c650卧式车床电气控制线路改造的设计方案与应用技术,并对PLC的发展与应用作了简要介绍。论文介绍了PLC编程特点和方式,重点以三菱FX2N系列PLC为例,介绍了PLC编程环境,并对c650卧式车床电气控制线路应用编程作了阐述。关键词关键词:C650 卧式车床;电气控制;PLC;梯形图。Abstract:Abstract:C650 horizontal lathe on contactor control circuit relay the shortcomings described indetail with PLC circuit to
3、transform their causes and specific methods,which can enhance theperformance of electrical control systems.The results show that the modified system tocontrol access to a good effect,for the machine tool technology to provide an effective way.In order to give full play to the device performance,the
4、rapid upgrading and precisionprocessing technology,an increasing number of companies invest a lot of money each yearand the traditional old-fashioned horizontal lathe c650 electricalcontrol circuit to carry outtechnical transformation and achieved good results.Module using PLC,variable frequencydriv
5、e technology,control of monitoring equipment,electrical components,such as digitalcontrol systems in order to achieve the programming input,human-computer interaction,automated process control,the expansion of processing capacity and reduce failures,improveefficiency,technology companies have become
6、 an effective way to transform.Horizontallathe thesis c650 electric control line into the background,an overview of horizontal lathec650 transformation of electrical control circuit design and application of technology,and thedevelopment and application of PLC are briefly introduced.This paper intro
7、duces thecharacteristics and PLC programming,with emphasis to Mitsubishi C60P-based PLC as anexample,the PLC programming environment,and horizontal lathe c650 applicationprogramming electrical control circuit are discussed.Key words:Key words:C650 horizontal lathe;electric control;PLC;ladder.第 1 页 共
8、 20 页第 1 章 概述1.1 c650 卧式车床概述车床是最常见的一种机床,它的主运动为主轴回转运动,刀架的移动为进给运动,车削加工一般不要求反转,但加工螺纹时,为避免乱扣,需要反转退刀,并保证工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动系统连接,C650 卧式车床是其中较为常见的一种,其原控制电路为继电器控制,接触触点多.故障多.操作人员维修任务较大.针对这种情况,我们用PLC控制改造其继电器控制电路,克服了以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用效率,运行效果良好.在金属切削机床中,车床所占的比例最大,而且应用也最广泛。C650 卧式机床能够车削外
9、圆、内圆、端面、螺纹和螺杆,能够车削定型表面,并可用钻头、铰刀等刀具进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工作。传统的 C650 车床采用继电接触器电路实现电气控制。其控制采用硬接线逻辑,利用电气元件的触点的串联或并联组合成逻辑控制,其接线多且复杂,体积大,功耗大,一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难,另外,继电器触点数目有限,因此活性和扩展性很差。而 PLC 是专为工业控制而开发的装置,专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是能够克服上述继电器控制的缺点。所以将 C650 卧式车床电气控制线路改造为可编程控制器控制,可以提高整个电气控系统的工作性能,从而减少维护、维修的工作量。1.
10、2 本课题的研究意义和目的C650卧式车床是其中较为常见的一种,它的主运动为主轴回转运动,刀架的移动为进给运动,车削加工一般不要求反转,但加工螺纹时,为避免乱扣,需要反转退刀,并保证工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动系统连接.其原控制电路为继电器控制,接触触点多,故障多。PLC是一种新型的通用控制装置,他将传统的继电器控制技术,计算机控制技术和通信技术融为一体,专为工业控制而设计,具有功能强,通用灵活,可靠性强,环境适应性好,编辑简单,使用方便,体积小,重量轻,功耗低等一系列优点多。用 PLC控制改造其继电器控制电路,克服了以上缺点,降低了设备故障
11、率,提高了设备使用效率,运行效果良好。第 2 页 共 20 页1.3 主要内容本课题主要阐述 C650 卧式车床继电接触器控制线路的原理,分析它的缺点.详细介绍 PLC 的特点和优点.主要介绍 PLC 改造其电路的具体方法,分析其经济意义,以便 PLC能够更好的应用于机床领域.本文重点和难点都是 PLC 改造机床继电器控制线路的方法。第 3 页 共 20 页第第 2 2 章章 C650C650 卧式车床结构与运动形式卧式车床结构与运动形式2.1 c650 卧式车床运动形式A.M1 的点动控制调整刀架时,要求 M1 点动控制,工作过程如下:合上开关QS,按启动按钮 SB4,接触器 KM1 通电.
12、M1 串联限流电阻 R 低速转动.实现点动.松开 SB4 接触器 KM1 断电,M1 停转.B.M1 的正反转控制合上隔离开关 QS,按正向启动按钮 SB2,接触器 KM3 通电,中间继电器 KA 通电,时间继电器KT通电,接触器 KM1通电,电动机M1 短接电阻R 正向启动,主回路中电流表 A被时间继电器KT常闭触点短接,延时t 秒后KT 的延时断开常闭触头断开,电流表A串联于主电路,监视负载情况.主电路中通过电流互感器 TA 接入电流表 A,为防止启动时启动电流对电流表的冲击,启动时间继电器KT常闭触点将电流表短接,启动结束,KT常闭触头断开,电流表投入使用.反转启动的情况与正转时类似 K
13、M3 与 KM2 得电电机反转.C.M1 的停车控制假设停车前 M1 为正向转动,速度继电器正向常开触头 KS2 闭合.制动时,停车按钮SB1 按下使接触器 KM3,时间继电器 KT,中间继电器 KS,接触器 KM1 均断电.主回路中串入电阻 R.当 SB1 松开时,由于速度继电器触点 KS2 仍闭合,使得 KM2 得电,电机 M1 接入反序电源制动.当速度降低.KS2 断开时,制动结束.电机 M1 反转时的停车制动情况与此类似.D.刀架的快速移动控制转动刀架手柄压下限位开关 ST 使接触器 KM5 得电,电动机 M3 转动,刀架实现快速移动.E.冷却泵电动机控制按下冷却泵启动按钮SB6,接触
14、器KM4得电.电动机M2转动提供冷却液.按冷却泵停止按钮 SB5,KM4 断电,M2 停止.2.2 控制功能整机的电气系统由 3 台点动机组成,M1 主电动机和进给运动电动机,M2 为冷却泵电动机,M3 为刀架快速移动电动机。三台电动机都为直接启动,主轴制动采用液压制动器。第 4 页 共 20 页三相交流电通过自动开关 Q 将电源引入,交流接触器 KM1 为主电动机 M1 的启动用接触器。热继电器KR1 为主电动机 M1 的过载保护电器,M1 的短路保护由自动开关中的电磁脱扣来实现。电流表 A 监视主电动机的电流。机床工作时,可调整切削用量,使电流表的电流等于主电动机的额定电流来电流来提高功率
15、因素和生产效率,以便充分利用电动机。熔断器 FU1 为 M2、M3 电动机的短路保护。M2 电动机的启动由交流接触器 KM2来完成,KR2 为它的过载保护。同样 KM3 为 M3 电动机的启动用接触器,因快速电动机 M3 短期工作不设过载保护。2.3 车床继电器的控制电路A主电动机的点动调整控制。B主电动机的正反转控制电路。C主轴电动机的反接制动控制。D刀架快速移动和冷却泵的控制。2.4 c650 卧式车床的基本配置及电气原理图车床的切削加工包括主运动,进给运动和辅助运动,主运动为工件的旋转运动,由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。进给运动为刀具的直线运动,由进给箱调节加工时纵向或横向进给量。辅
16、助运动为刀架的快速移动及工件的夹紧,放松等。根据切削加工的工艺要求 C650 卧式车床设有三台电动机,主拖动机 M1 为主轴电机,采用三相笼型异步电动机,正反转运动,调速采用机械齿轮变速,主轴电机采用直接启动,家反接制动以实现快速停车,主轴正向运行还设有电动功能。另外两电机 M2 及 M3 为刀架快速移动电机及冷却泵电机,均为单向运行的异步电机。配置表一如下:序号12345符号M1M2M3KM1KM2电器名称主电动机冷却泵电动机快速移动电动机主电动机正转接触器主电动机反转接触器型号Y1801-4J43-22CJ20-63CJ20-63第 5 页 共 20 页额 定 电压380V380V380V
17、380V额 定 电颜色流(A)42.50.382.26363Y90S-4B5380V6789101112131415161718192021222324KM3KM4KM5KAKTSTKSASB1SB2SB3SB4SB5FR1FR2RTAQS短接限流电阻接触器冷却泵电动机接触器快速移动电动机接触器中间继电器通电延时继电器快速电动机点动行程开关速度继电器电流表总停按钮主轴电动机正向启动按钮主轴电动机反向启动按钮主轴电动机正向点动按钮冷却泵电动机停止按钮主轴电动机过载保负热继电器冷却泵电动机过载保护继电器限流电阻电流互感器隔离开关CJ20-63CJ20-10CJ20-10JZ14-44JS23-21
18、1LX-23-3JY144L1-ALA20-11LA20-22LA20-22LA20-11LA20-11NT00-100JR20-63JR20-10LM21-0.5DZ20Y-100/300-380V380V380V380V380V636010红色绿色绿色红色FU1-FU3熔断器2X9-6/216第 6 页 共 20 页第 7 页 共 20 页第第 3 3 章章 硬件设计硬件设计3.1PLC 选型3.1.1 选型分析三菱 FX2N 系列 PLC 吸收了整体式和模块式 PLC 的优点,其基本单元,扩展单元和扩展模块的高度和宽度相等,相互之间的连接无需使用基板,仅通过扁平电缆连接,紧密拼装后组成一
19、个长方形的整体。C60P 系列 PLC 具有强大的功能和很高的运行速度,可用于要求很高的机电一体化控制系统。而其具有的各种扩展单元和扩展模块可以根据现场系统功能的需要组成不同的控制系统。鉴于以上原因,此系统选用三菱 FX2N 系列PLC。3.1.2选型结果考虑到本机控制规模、特点和用户在使用过程中增加新的功能、进行扩展等要求,本机选择适用于小系统的三菱 FX2N 小型可编程控制器作为 PLC 控制系统的基本单元。3.2I/O 地址分配及外部配线首先确定本设计的 I/O 点数输入点数:Ni=Ei(Pi-1),Ei 为按钮数,Pi 为状态数(输入器件)输出点数:N0=E0(P0-1),E0 为按钮
20、数,P0 为状态数(输出器件)开关总数:N=Ni+N0 每项加 10%20%的备用量。根据工作流程及设计要求,本控制系统的基本单元主要用于完成各部分机构的控制和各种检测功能,包括:主电动机的正反转控制、主电动机的点动调整控制、主电动机的反接制动控制、刀架的快速移动及冷却泵控制等。经过计算本系统的 PLC 控制共需 10 个输入点和 5 个输出点,选用的 PLC 输入点数要大于 10 个,输出点数要大于 5 个。I/O 点数具体功能和分配如表 1 所示。表 1 I/O 点数具体功能和分配 PLC 在 C650 卧式车床电气控制线路改造中的应用。功能表二如下:输入(IN)功能主电动机反向点动SB6
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