C650车床PLC毕业设计

柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：用PLC改造C650卧式车床的电气控制系统姓名覃书臻学号20090103096专业机电一体化技术年级2009级指导教师杨达飞完成时间2011年9月25日柳州职业技术学院毕业设计（论文）任务书机电工程系系（部）2009机电一体化技术专业09机电一体化技术3 班学生覃书臻学号20090103096一、毕业设计（论文）题目：用PLC改造C650卧式车床的电气控制系统二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2011年7月5日起至2011年9月30日止三、毕业设计（论文）进行地点：柳州职业技术学院四、任务书的内容：车床是一种应用极为广泛的机床，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥表面、成型回转表面等），回转体的端面、螺纹等。

车床的类型很多、主要有卧式车床、立式车床、转塔车床和仿形车床等。

C650型卧式车床主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成，如图1所示。

1-进给箱；2-挂轮箱；3-主轴变速箱；4-溜板与刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-丝杆； 8-光杆；9-床身；图1 C650型卧式车床示意图1、运动形式⏹主运动：安装在主轴箱中的主轴带动工件的旋转运动。

⏹进给运动：溜板箱带动溜板和刀架直线运动。

刀具安装在刀架上，与溜板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动，主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。

由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，使得需停车时不易立即停止转动，因而必须有停车制动的功能。

较好的停车制动是采用电气制动。

在加工的过程中，还需提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动。

2、控制要求⏹主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。

为加工调整方便，还具有点动功能。

⏹电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动停止方式，并且为连续工作状态。

⏹快速运动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制启停。

⏹主电动机和冷却泵电动机部分应具有短路和过载保护。

⏹具有局部安全照明装置。

设计要求：选用西门子7S-200系列的PLC对C650型卧式车床的电气控制系统进行改造设计。

给定参数：主电动机30kW；冷却泵电动机2. 2kW；快进电动机0.125kW。

其余参数由学生自己设定。

目的：（1）通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造（继电器——接触器控制、PLC控制）的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。

（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。

（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。

（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。

任务：（1）收集C650型卧式车床的相关资料，分析其工作过程。

（2）技术参数的设定。

（3）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。

（4）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。

（5）完成电气元件计算选择、列出元件清单。

（6）设计机床电气接线施工方案。

工作日程安排：（1）准备阶段：（7月5日～7月6日）学生在指导教师指导下确定论文题目（2）毕业设计阶段：（7月7日～9月11日）学生在指导教师的指导下，进行电气控制电路的设计。

初步完成后，指导老师审阅，并修改。

（3）编写设计说明书阶段：（9月12日～9月15日）（4）修改说明书阶段（9月16日～9月24日）学生根据指导教师提出的意见和建议，对说明书作出必要的补充修改，并于9月3日前交全部设计终稿。

（5）答辩准备阶段（9月25日～9月26日）指导教师审定设计，推荐合格的学生参加答辩，学生准备答辩资料。

（6）论文答辩阶段（9月27日～9月30日）毕业设计分组答辩。

设计（论文）要求：要求每个学生设定不同的工艺要求及技术参数独立完成设计。

（1）画出电气控制原理图，分析电气控制电路工作过程。

（2）画出PLC控制输入输出接线图、梯形图，写出程序清单。

（3）完成电气元件选择、列出元件清单。

（4）绘制电器元件安装位置图和电气接线示意图。

（5）编写设计说明书（不少于7000字）及进行毕业答辩。

目录概述 (1)第一章C650卧式车床简介 (2)一、C650卧式车床的主要结构 (2)二、C650卧式车床的控制要求 (3)三、C650卧式车床的控制方式及其优缺点 (4)第二章PLC简介 (5)一、PLC基本组成 (5)二、PLC的工作原理 (10)三、PLC的特点 (11)四、PLC控制与继电器控制的区别 (12)第三章PLC对C650卧式车床的改造 (13)一、电气系统改造为PLC控制的意义 (13)二、C650 卧式车床原理分析 (13)三、PLC的选型及I/O分配 (20)四、用PLC改造后的C650卧式车床原理及I/O接线图 (24)五、PLC控制C650卧式车床的梯形图及指令表 (26)六、PLC对C650卧式车床改造电气元器件的计算选择 (28)七、PLC对C650卧式车床改造电柜内部电器元件安装位置图 (31)八、PLC对C650卧式车床改造操作面板按钮安装位置图 (32)九、PLC对C650卧式车床改造电柜外部电器元件接线示意图 (33)十、PLC对C650卧式车床改造电柜内部电器元件接线示意图 (34)总结 (35)参考文献 (37)概述面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。

制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。

传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。

因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。

更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。

国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。

此次更新改造设计是对C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。

采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。

此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型， PLC 的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计第一章C650卧式车床简介一、C650卧式车床的主要结构普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。

C650卧式普通车床属中型车床，加工工件回转直径最大可达1020mm,长度可达3000mm。

其结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成，如图1所示。

1-进给箱；2-挂轮箱；3-主轴变速箱；4-溜板与刀架；5-溜板箱；6-尾架；7-丝杆；8-光杆；9-床身；图1 C650型卧式车床示意图车床有两种运动，一是轴卡盘带动工件的旋转运动，称为主运动（切削运动），另一种四溜板刀架顶针带动刀具的直线运动，称为进给运动。

两种运动由同一电动机带动并通过各自的变速箱调节主轴转速或进给速度。

此外，为提高效率、减轻劳动强度、便于对刀和减小辅助工时，C650卧式车床的刀架还能快速移动，称为辅助运动。

C650卧式车床由三台三相笼型异步电动机拖动，即主电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电动机M3。

二、C650卧式车床的控制要求1.轴转速和进给速度可调车削加工时，由于工件的材料、尺寸、工艺要求、加工方式、冷却条件及刀具种类不同，切削速度应不同，因此要求主轴转速能在相当大的范围内进行调节；加工螺纹时，要求保证工件的旋转速度与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系，为此，车床溜板箱与主轴之间通过齿轮来连接，所以刀架移动和主轴旋转都是由一台电动机来拖动，而刀具的进给是通过交换齿轮箱传给进给箱的配合来实现的。

2.主轴能正反两个方向旋转车削加工一般只需要单向旋转，但在车削螺纹时为避免乱扣，要求主轴反转来退刀，因此要求主轴能正反旋转。

车床主轴旋转方向可通过改变主轴电机转向及用机械手柄（离合器）来控制。

3.主轴以及各电动机起动应平稳为满足此要求，一般功率较小的电动机（如：冷却泵电动机M2功率是2. 2kW、刀架快速移动电动机M3功率是0.125kW）可以直接起动，功率较大的电动机（如：主轴电动机M1功率是30kW）一般用降压启动，但若电动机在空载或轻载情况下起动，虽然功率较大，仍可直接启动。

4.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，一种是机械制动（例如机械摩擦的离合器制动），另一种是电气制动（例如能耗制动和反接制动），C650卧式车床主轴电动机的制动方式用反接制动。

5.车削时的刀具及工件应进行冷却由于加工时的刀具及工件的温度相当高，应设有专用电动机拖动冷却泵工作。

6.机床各电路应有必要的保护及照明等电路为防止机床电路发生漏电、过载、短路等故障，主电路、控制电路应装上自动空气开关、漏电开关及热继电器等电气元件，电路的相应环节具有联锁功能，机床外壳要接地。

为满足工作要求，机床应设有专用照明装置。

对各电动机的控制要求主要是：主电动机M1（30KW）：由它完成主运动的驱动。

要求：直接起动连续运行方式并有点动功能以便调整，能正反转以满足螺纹加工需要，由于加工工件转动惯性大，停车时带有电气制动，此外，还要显示电动机的工作电流以监视切削状况。

冷却电动机M2：用以加工时提供冷却液，采用直接起动、单向运行、连续工作方式。

快速移动电动机M3：单向点动、短时工作方式；要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。

三、C650卧式车床的控制方式及其优缺点C650卧式车床的控制方式是将接触器、继电器、定时器、其他电器及其触点按一定逻辑关系连接的继电接触器控制系统，其具有结构简单、价格便宜、便于掌握的特点，在一定范围内满足控制要求，此控制方式在工业控制中比较常见。