车床电气控制系统设计

实用文档 电气控制与电气控制与 PLCPLC 课程设计说明书课程设计说明书 题题目：目：车床电气控制系统设计车床电气控制系统设计 专业班级：专业班级： 姓姓名：名： 学学号：号： 指导教师：指导教师： 成绩： 指导老师签名： 日期： 文案大全 实用文档 目录 1 系统概述 3 1.1 设计题目应用背景及意义.3 1.2 课程设计任务及要求.3 2 方案论证 4 2.1 方案一：低压电器控制.4 2.2 方案二：PLC 控制 .4 2.3 方案比较.4 3 硬件设计 4 3.1 系统原理方框图.4 3.2 主电路.5 3.3 I/O 分配.6 3.4 I/O 接线图.6 3.5 元器件选型.7 4 软件设计 10 4.1 主流程 .10 4.2 梯形图11 设计心得 13 参考文献 13 附录 14 文案大全 实用文档 车床电气控制系统设计车床电气控制系统设计 1 1 系统概述系统概述 1.11.1 设计题目应用背景及意义设计题目应用背景及意义 在机械加工中，利用车床加工可以提高效率，节约劳动成本，对于车床要求 主轴能正反两个方向旋转， 车床主轴旋转方向可以通过改变主轴电机方向与通过 机械手柄齿轮组来控制，本设计采用改变主轴电机方向来改变车床主轴旋转方 向，因为改变主轴电机方向实施起来比较简单，易于实现。由于加工中，刀具及 工件的温度相当高，应设置专用电动机拖动冷却泵工作。本次设计就是针对车床 主轴的旋转运动及停止，冷却泵的启动和停止。 1.21.2 课程设计任务及要求课程设计任务及要求 控制要求：主轴电机采用三相异步电动机：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷 却泵电动机 0.125KW 380V 50HZ，主轴电机采用电气正反转，冷却泵单向运转。 主轴电机有 SA1（3 个位置正、停、反和 3 对触头）控制，冷却泵电机有SA2（2 个位置 1 对触头）控制。 根据控制要求可知其设计的控制任务为利用万能转换开关 SA1 的三个位置 实现对主轴电机的正停反控制， 利用具有万能转换开关 SA2 的一对触头实现冷却 泵电机的启停控制。车削加工一般只需要单向旋转，但在车削螺纹式，为避免乱 扣，要求主轴反转来退刀，因此要求主轴能正反旋转。主轴电机起动应平稳，为 满足此要求，一般功率较小的电动机可以直接起动，功率较大的电机，10KW 以 上的电机，一般用减压起动，但若电动机在空载或轻载情况下起动，虽然功率较 大，仍可直接起动。主轴应能迅速停车，迅速停车可以缩短辅助时间，提高工作 效率， 为使迅速停车， 电动机必须采取制动。 车床主轴电动机的制动方式有两种， 一种是电气制动，如能耗制动和反接制动；另一种是机械制动，如机械摩擦的离 合器制动。本系统未设置制动，制动时可以通过主令开关，如正向旋转时制动， 将开关扳倒停车档后，再扳倒反转档，车快停下时，再重新扳倒停车档，也能有 效的制动。 文案大全 实用文档 2 2 方案论证方案论证 2.12.1 方案一：低压电器控制方案一：低压电器控制 用低压电器实现对主轴电机及冷却泵的控制， 此方案只需使用接触器，继电 器，主令开关等一些典型的低压电器即可实现控制功能，通过开关控制接触器， 继电器线圈的通断来控制其触头的通断， 线圈接在控制回路， 主触头接在主回路， 通过控制回路控制触头通断从而控制主轴电机及冷却泵的工作状态。 2.22.2 方案二：方案二：PLCPLC 控制控制 与低压电器控制的主电路相同，PLC 控制的主电路中也是用接触器的主触头串接 在电机上，但是在控制回路中，则是将控制开关以及接触器、继电器线圈接到 PLC 的输入输出口上，通过对 PLC 进行编程，来完成控制功能。 2.32.3 方案比较方案比较 低压电气控制， 接线比较复杂， 因而故障诊断与排除困难， 并存在固有缺陷， 由于它是利用布线组成各种逻辑来实现控制， 需要大量接触点， 因此灵敏度不高， 当生产流程改变时要改变大量的硬件接线，甚至重新设计系统，要耗费大量人力 物力，耗费大量时间，因此造成效率低下。但是其价格便宜，比较经济。而PLC 控制则具有以下优点： （1） 可靠性高、抗干扰能力强 （2） 编程简单、易于掌握 （3） 功能完善、灵活方便 （4） 体积小、重量轻、功耗低 （5） 完善的故障诊断功能且维修方便， 利用 PLC 当加工流程改变时， 可通过改 变程序来改变其功能，而不用改变外部接线。 综上所述，此控制系统采用 PLC 进行控制。 3 3 硬件设计硬件设计 3.13.1 系统原理方框图系统原理方框图 系统原理方框图如图 3.1 所示 文案大全 实用文档 按钮及 行程开 关状态 PLC 输出 驱动 线圈 触头做 出相应 动作从 而控制 电机 图 3.1 系统原理方框图 PLC 扫描各输入口按钮及行程开关状态，读入各状态后，扫描执行程序，得 到各输出口状态，通过输出口驱动接触器及继电器线圈，通过线圈通电状况控制 触电的断开与闭合，从而控制主电路中各电机的运行状态，实现电机正反转，从 而完成对电机的控制。 3.23.2 主电路主电路 主电路如图 3.2 所示 FU3 L1 L2 L3 QS FU1FU2 HL FU4 SA3 EL KM1KM2KM3 FR1 FR2 M1 3~ 主轴电机 M2 3~ 冷却泵 图 3.2 主电路 如图 3.2 所示，M1 为主轴电机，KM1 控制电机正转，KM2 控制电机反转，M2 为冷却泵， KM3 控制冷却泵的启停， HL 为指示灯， HL 亮则说明刀开关 QS 已闭合， 系统已经通电，EL 为照明灯，SA 控制照明灯的启停，热继电器FR1、FR2 起过载 保护作用，熔断器 FU1、FU2、FU3、FU4 起短路保护作用，变压器则为指示灯与 照明灯提供适当电压，保证照明灯、指示灯正常工作。 文案大全 实用文档 3.3 I/O3.3 I/O 分配分配 I/O 分配如表 3.3 表 3.3I/O 分配 I/O 地址 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 Y0 Y1 Y2 信号名称 启动按钮 停止按钮 M1 正转开关 M1 停止开关 M1 反转开关 M2 启动开关 M2 停止开关 KM1 线圈得电 KM2 线圈得电 KM3 线圈得电 功能说明 开启系统运行 关闭系统运行 M1 正转 M1 停止转动 M1 反转 起动 M2 M2 停转 控制 KM1 通断 控制 KM2 通断 控制 KM3 通断 备注 常开 常开 常开 常开 常开 常开 常开 通有效 通有效 通有效 3.4 I/O3.4 I/O 接线图接线图 I/O 接线图如图 3.4 所示 AC QF 220V KM1 SB1 Y0 X0 SB2 SA10 SA11 SA12 SA20 SA21 X6 COM COM X2 X3 X4 X5 X1 Y1 KM3 Y2 KM2 KM2 KM FX 2N -32MR FR1 FR2 FU5 图 3.4 I/O 接线图 文案大全 实用文档 如图 3.4 所示，PLC 输入采用干接触式，输出形式为继电器输出，各个按钮 及行程开关与输入口相连接，PLC 通过扫描读入各个按钮及行程开关的状态，通 过执行程序，得到相应的输出状态，通过输出口驱动接触器