卧式车床电气PLC控制系统-课程设计

卧式车床电气控制系统设计任务书

1．设备概况

车床是机床中应用最广泛的一种，它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。但目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，所以它的控制电路比较简单。为满足加工的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，这个要求一般是通过改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现的。进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，来实现刀具切削时冷却。有的还专设一台润滑泵对系统进行润滑。

2．控制要求

(1) 主要控制电器为三台电机：主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。三台电机都要有短路保护措施。

主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护

主电动机要采用降压起动方式起动

主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采用反接制动

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主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。

机床要有照明设施

表3-1 车床控制系统信号说明

3．设计任务

1) 根据控制要求，进行卧式车床电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。

2) 根据控制要求，编制卧式车床控制PLC应用程序。

3) 编写设计说明书，内容包括：

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①设计过程和有关说明。

②基于PLC的卧式车床电气控制系统电路图。

③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。

④电器元器件的选择和有关计算。

⑤电气设备明细表。

⑥参考资料、参考书及参考手册。

⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。

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卧式车床电气控制系统设计说明书

目录

一、绪论……………………………………………………………………………………

二、总体方案设计……………………………………………………………………………

三、卧式车床的电气控制系统设计过程……………………………………………………

PLC控制电路图…………………………………………………………………

主电动机控制流程图…………………………………………………………

输入输出列表……………………………………………………………………

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3 软件系统设计…………………………………………………………………………

PLC控制梯形图…………………………………………………………………

梯形图说明……………………………………………………………………

PLC指令表………………………………………………………………………

4 总结………………………………………………………………………………………

5 参考文献…………………………………………………………………………………

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一、绪论

本次课程设计的课题是卧式车床的电气控制系统，即用可编程控制器PLC来实现对电机运行的控制。传统的C650卧式车床采用继电器来实现电气控制，接线繁多而且复杂，体积大，功耗大，一旦系统构造完成，想改变和增加功能很困难，所以其工作性能已不能达到现代工业生产的要求。而可编程控制器PLC有编程简单、可靠性高、系统配置灵活、成本低、维护方便等优点，因此，用PLC取代常用的继电器控制，可提高系统的工作性能，并且可以满足车床的控制要求。

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本次课程设计包括两部分内容：一是硬件电路的设计，包括主电路、控制电路和PLC硬件配置电路；二是PLC的控制程序的编程，包括梯形图和指令表。利用PLC控制系统，实现了车床的降压启动、正转反转、反接制动、点动、刀架快速移动、冷却泵工作等功能。改用PLC控制后，其控制系统大大简化，

修改维修方便，容易检查，节省了大量的继电器元件，机床性能有了很大提高，工作效率明显提高。

二、总体方案设计

卧式车床是机床中应用最广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。主轴由三相异步电机拖动，主轴通过卡盘带动工件的旋转运动。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的旋转和进给速度。其工作过程如下：正常加工时一般不需要反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件的旋转速度与刀

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具的进给速度要保持严格的比例关系。主电动机M1采用降压起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其旋转惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，C650车床的正反向停车采用反接制动的方式。

电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较

高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的连锁保护。

3．快速电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。

4. 采用电流表检测电动机的负载情况。但要有保护措施，防止启动电流对电流表产生冲击。

5. 车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，改变主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。

传统的机床控制系统是硬连线方式的继电器—接触器控制系统，但该系统连线复杂，体积大，可靠性差，自动化水平低，难以满足现代化生产的要求。

PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。 PLC以软手段实现了各种控制功能，与继电器系统相比较，灵活性大大提高；与普通计算机相比，又具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、组合灵活、扩展方便、