1、C650控制系統PLC改造一 引言PLC是一種新型的通用控制裝置，他將傳統的繼電器控制技術,計算機控制技術和通信技術融為一體，專為工業控制而設計，具有功能強，通用靈活，可靠性強，環境適應性好，編輯簡單，使用方便，體積小，重量輕，功耗低等一系列優點，近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多的設備控制都采用PLC控制器來代替傳統的繼電器控制并取得了很好的經濟效益二C650普通車床的簡介概述    普通車床是應用非常廣泛的金屬切削工具，目前采用傳統的繼電器控制的普通車床在中小型企業仍大量使用。由于繼電器系統接線復雜，故障診斷與排除困難，并存在：觸點易被電弧燒壞而導致

2、接觸不良，機械方式實現的觸點控制反映速度慢，繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、 靈活性差等缺點。因而造成了這些企業的生產率低下，效益差，反過來這些企業又沒有足夠的資金購買新的數控車床。因此，當務之急就是對這些普通車床進行技術改造，以提高企業的設備利用率，提高產品的質量和產量。21 幾種普通機床工藝用途  車床主要用于加工各種回轉表面和回轉體的端面。如車削內外圓柱面、圓錐面、環槽及成形回轉表面，車削端面及各種常用的螺紋，配有工藝裝備還可加工各種特形面。在車床上還能做鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花等工作。 銑床 一種用途廣泛的機床，在銑床上可以加工平面（水平

3、面、垂直面）、溝槽（鍵槽、T形槽、燕尾槽等）、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈 輪乖、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉體表面、內孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續切削，因而銑床的生產率較高。 刨床 插床 主要用于加工各種平面（如水平面、垂直面和斜面及各種溝槽，如T形槽、燕尾槽、V形槽等）、直線成型表面。如果配有仿形裝置，還可加工空間曲面，如汽輪機葉輪，螺旋槽等。這類機床的刀具結構簡單，回程時不切削，故生產率較低，一般用于

4、單件小批量生產。 鏜床 適用于機械加工車間對單件或小批量生產的零件進行平面銑削和孔系加工，主軸箱端部設計有平旋盤徑向刀架，能精確鏜削尺寸較大的孔和平面。此外還可進行鉆、鉸孔及螺紋加工。  磨床 用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石或研磨料等）作為工具對工件表面進行切削加工的機床，統稱為磨床。磨床可加工各種表面，如內外圓柱面和圓錐面、平面、齒輪齒廊面、螺旋面及各種成型面等，還可以刃磨刀具和進行切斷等，工藝范圍十分廣泛。由于磨削加工容易得到高的加工精度和好的表面質量，所以磨床主要應用于零件精加工，尤其是淬硬鋼件和高硬度特殊材料的精加工。22 C650的實圖與電路原理

5、圖圖5  C650型臥式車床電氣控制線路23 主電路分析該車床共有三臺電動機：M1為主軸電動機，拖動主軸旋轉并通過進給機構實現進給運動，主要有正轉與反轉控制、停車制動時快速停轉、加工調整時點動操作等電氣控制要求。M2是冷卻泵電動機，驅動冷卻泵電動機對零件加工部位進行供液，電氣控制要求是加工時起動供液，并能長期運轉。M3是快速移動電動機，拖動刀架快速移動，要求能夠隨時手動控制起動與停止。電源引入與故障保護三相交流電源L1、L2、L3經熔斷器FU后，由QS隔離開關引入C650車床主電路，主電動機電路中，FU1熔斷器為短路保護環節，FR1是熱繼電器加熱元件，對電動機M1起過載保護作用。主電

6、動機正反轉KM1與 KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據電氣控制基本知識分析可知， KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時，三相交流電源將分別接入電動機的U1、V1、W1三相繞組中，M1主電動機將正轉。反之，當KM1主觸頭斷開、 KM2主觸頭閉合時，三相交流電源將分別接入M1主電動機的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉時相比，U1與W1進行了換接，導致主電動機反轉。電動機轉速監控KS是和M1主電動機主軸同轉安裝的速度繼電器檢測元件，根據主電動機主軸轉速對速度繼電器觸頭的閉合與斷開進行控制。冷卻泵電動機電路 冷卻泵電動機電路中FU4熔斷器起短路保護作用，FR2熱繼電器則起過載保護作用

7、。當KM4主觸頭斷開時，冷卻泵電動機M2停轉不供液；而KM4主觸頭一旦閉合，M2將起動供液。快移電動機電路快移電動機電路中FU5熔斷器起短路保護作用。KM5主觸頭閉合時，快移電動機M3起動，而KM5主觸頭斷開，快移電動機M3停止。24 控制電路分析主電動機點動控制 按下SB2，KM1線圈通電，根據原態支路常斷現象，其余所有線圈均處于斷電狀態。因此主電路中為KM1主觸頭閉合，由QS隔離開關引入的三相交流電源將經 KM1主觸頭、限流電阻接入主電動機M1的三相繞組中，主電動機M1串電阻減壓起動。一旦松開SB2，KM1線圈斷電，電動機M1斷電停轉。SB2是主電動機M2的點動控制按鈕。主電動機正轉控制

8、按下SB3，KM3線圈通電與KT線圈同時通電，并通過20區的常開輔助觸頭KM3閉合而使KA線圈通電，KA線圈通電又導致11區中的KA常開輔助觸頭閉合，使KM1線圈通電。而 1112區的KM1常開輔助觸頭與14區的KA常開輔助觸頭對SB3形成自鎖。主電路中KM3主觸頭與KM1主觸頭閉合，電動機不經限流電阻R則全壓正轉起動。主電動機反轉控制 按下 SB4，通過9、10、5、6線路導致KM3線圈與KT線圈通電，與正轉控制相類似，20區的KA線圈通電，再通過11、12、13、14使KM2線圈通電。主電路中KM2、KM3主觸頭閉合，電動機全壓反轉起動。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過KM2與K

9、M1常閉觸頭實現電氣控制互鎖。冷卻泵電動機起停控制 行程開關由車床上的刀架手柄控制。轉動刀架手柄，行程開關SQ將被壓下而閉合，KM5線圈通電。主電路中KM5主觸頭閉合，驅動刀架快移的電動機M3起動。反向轉動刀架手柄復位，SQ行程開關斷開，則電動機M3斷電停轉。照明電路 燈開關SA置于閉合位置時，EL燈亮。SA置于斷開位置時，EL燈滅。C650臥式車床電氣原理圖中電氣元件符號及名稱見下表。三 plc控制系統的硬件設計31機床電氣控制系統工藝設計32 元器件選擇表  C650車床電氣元件符號及名稱 符號名稱 符號 名稱 M1主電動機 SB1總停按鈕 M2冷卻泵電動機 SB2主電動機正向點

10、動按鈕 M3快速移動電動機 SB3主電動機正轉按鈕 KM1主電動機正轉接觸器 SB4主電動機反轉按鈕 KM2主電動機反轉接觸器 SB5冷卻泵電動機停轉按鈕 KM3短接限流電阻接觸器 SB6冷卻泵電動機起動按鈕 KM4冷卻泵電動機起動接觸器 TC控制變壓器 KM5快移電動機起動接觸器 FU(16)熔斷器 KA中間繼電器 FR1主電動機過載保護熱繼電器 KT通電延時時間繼電器 FR2冷卻泵電動機保護熱繼電器 SQ快移電動機點動行程開關 R限流電阻 SA開關 EL照明燈 KS速度繼電器 TA電流互感器 A電流表 QS隔離開關 四 plc控制系統的軟件設計41 C650臥式車床PLC改造I/O分配圖輸

11、入元件 輸入點 輸出元件 輸出點停車按鈕SB1 X1 接觸器KM Y0點動按鈕SB2 X2 接觸器KM1 Y1 正轉啟動SB3 X3接觸器KM2 Y2 反轉啟動SB4 X4 接觸器KM3 Y3冷卻停止SB5 X5 接觸器KM4 Y4 冷卻啟動SB6 X6 KT Y10限位開關SQ X7正轉制動KSF X10反轉制動KSR X11 4。2 電氣接線圖圖3-4 43 程序語句表 梯形圖   圖3中，定時器T450為Y起動及負載增加時，由Y接法轉換為接法的延時時間；T451為負載減輕時由接法換接到Y接法的延時時間，為避免負載瞬時波動引起、Y頻繁轉換，T451可適當延長，T451應長于T45

12、0；T453、T454分別為冷卻泵電動機、快移電動機順序起動，逆序停機的間隔時間。上述定時器的時間可由現場調試確定，參考取值分別為8s、30s、3s、2s 。    圖3中，回路1控制急停及保護，回路2、3控制M1正轉，點動及反轉時的反接制動；回路4、5控制M1反轉及正轉時的反接制動；回路6控制M1電源正接及反接；回路7控制M1的Y起動及輕載運行；回路8、9控制欠流繼電器吸合時，M1的起動及重載運行；回路10控制欠流繼電器動作打開時，M1換接成Y接運行；回路11、12控制M2、M3順序起動及運行，同時控制M2、M3的指示燈HL1、HL2；回13、14控制M2、M3

13、逆序停機；回路15控制M1正轉Y接法的運行指示燈HL3；回路16控制M1正轉接法的運行指示燈HL4；回路17控制M1反轉Y接法的運行指示燈HL5；回路18控制M1反轉接法的運行指示燈HL6。    由分析可知，車床調整過程為：合QS，按下SB3，X402接通，Y430動作使KM1吸合，M1串限流電阻低速轉動，松開SB3，X402斷開，M1停機，實現點動調整車床位置。    車床工作過程為：合QS，按下SB2，X401接通中間繼電器M101線圈并自鎖，M101常閉觸點斷開中間繼電器M102線圈，使Y433不動作，KM4斷開，與此同時M1

14、01常開觸點閉合接通Y430線圈，使KM1吸合接正序電源；Y430的常開觸點和M101的另一常開觸點閉合，接通中間繼電器M103線圈并自鎖，M103常開觸點閉合接通Y431線圈，使KM2動作吸合，主電動機Y接起動，M103的另一常開觸點閉合接通T450并開始計時，延時t1（s）后，T450斷開Y431線圈，接通Y432線圈，KM3動作吸合，主電動機接投入正轉穩定運行。    按下SB5，X404接通Y434線圈，使KM5動作吸合，M2直接起動運行，使冷卻液噴流，與此同時，T452開始計時，延時t3（s）后，T452接通Y435線圈，使KM6動作吸合，M3直接起動運

15、行，開始切削工件。    當切削量（負載）減小時，主電動機電流減小，流經欠流繼電器的電流減小，KI線圈釋放，KI常閉觸點閉合，接通定時器T451線圈，經延時t2（s）后斷開Y432線圈，而Y432的常閉觸點閉合，接通Y431線圈，使KM2動作吸合，主電動機由接轉換到Y接運行；當切削量（負載）增大時，流經欠流繼電器的電流增大，KI線圈吸合，KI常開觸點閉合，接通定時器T450線圈，經延時t1（s）后斷開Y431線圈，而接通Y432線圈，主電動機又轉換為接運行。    當切削完成后，按下SB6，X405接通中間繼電器M104線圈并自鎖，M104常閉觸點斷開，使Y435線圈斷開，KM6釋放，M2停機，與此同時，M104常開觸點閉合，接通定時器T453線圈，經延時t4（s）后，使Y434斷開，KM5釋放，M3停機，T453線圈也同時釋放。    按下SB1，X400接通，X400的常閉觸點斷開，M100斷開，所有線圈除SRF外均釋放，此時，由于慣性，SRF常開觸點仍閉合，X406接通，使Y433線圈接通，KM4動作吸合，主電動機