机床电气控制及plc课设

电气控制课程设计

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兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 1日

1控制要求

1.1设计要求

(1)主电动机M1（功率为30kW）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，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。

(2)电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。

(3)快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动控制起停。

满足上述控制要求的C650车床的电气原理如图1.1所示，现要求改为PLC 控制。

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图4 C650卧式车床电气原理图

图1.1 C650车床电气原理图

1.2主电路分析

该车床有三台电动机，M1为主电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动。M2为冷却泵电机，提供切削液。M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。

开关QS将三相电源引人，FU1为主轴电动机M1的短路保护用的熔断器，FR1为M1的过载保护用的热继电器。R为限流电阻，防止在点动时连续的起动电流造成电动机过载。通过电流互感器TA接入电流表A以监视主电动机的绕组的电流，熔断器的FU2、FU3分别为M2、M3电动机的短路保护，接触器KM4、KM5为M2、M3起动接触器。FR2为M2的过载保护用热继电器，因快速电动机M3短时工作，故不设过载保护。

1.3控制电路分析

主电动机M1的点动调整控制调整车床时，要求主电动机M1的点动控制。电路中KM1为M1电动机的正转接触器，KM2为M1的反转接触器，KA为中间继电器。工作过程:M1电动机的点动由点动按钮SB2控制。按下SB2接触器KM1得电吸合,主触点闭合,电动机定子绕组经限流电阻R和电源接通，电动机在低速下起动。松开SB2,KM1断电,电动机被反接制动而停止。在点动过程中,中间继电器KA不通电,因此KM1不会自锁。

主电动机M1的正,反转控制电路

(1)正转:主电动机正转由正向起动按钮SB3控制。按下SB3时，接触器KM3首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻R短接，辅助触点也同时闭合，使中间继电器KA得电吸合，KA的辅助触点（13－9）闭合是使接触器KM1得电，电动机在全压下起动。由于KM1的常开触点（13－15）、KA的常开触点（7－15）闭合将KM1自锁。

(2)反转:主电动机的反转是由起动按钮SB４控制的。其控制过程与上面的类似，当按下SB4时，KM3首先得电，然后KA的电，它的辅助触点（21－23）闭合，使KM2得电吸合KM2的主触点将三相电源反接，使电动机在全压下反转起动。KM2的常开触点（15－21）和KA的主触点（7－15）的闭合将KM2 自锁。KM2和KM1的常闭触点分别串在对方的接触器线圈的回路中，起到正转和反转的互锁作用。

主电动机M1的反接制动控制:C650卧式车床采用速度继电器实现反接制动。当电动机的转速制动到接近零时,用速度继电器的触点及时切断其电源。速度继电器与被控电动机是同轴的连接的,当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS－2（17－23）闭合,电动机反转时，速度继电器的反转常开触点KS-1（17-9）闭合。在电动机正转时，接触器KM1,KM3和继电器都处于得电状态,速度继电器的正转常开触点KS－2（17－23）也是闭合的,这样就为正转反接制动做好准备。

当停车时按下停止按钮SB1接触器KM3失电，其主触点断开,电阻R串入主回路。与此同时KM1也失电,断开了电动机的电源,同时KA也失电,使它的常开触点闭合。这样就使反转接触器线圈KM2通过1－3－7－17－23－25电路得电,电动机的电源反接,使其处于反接制动状态。当电动机的转速下降为速度继电器的复位转速时,速度继电器的正转常开触点KS－2（17－23）断开,切断了KM2的通电回路,电动机脱离电源停止。

电动机反转时的制动与正转时的制动相似。当电动机反转时,速度继电器的反转常开触点KS－１是闭合的,这时按下SB1正转接触器线圈通过1-3-5-7-17-9-11电路得电,正转接触器KM1吸合将电源反接并串入电阻R使电动

机制动停止。

刀架的快速移动和冷却泵控制:刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动限位开关SQ,使接触器KM5吸合,M3电动机转动来实现的。M2电动机为冷却泵电动机，它的起动和停止通过按钮SB6和SB5控制。

其他辅助电路,监视主回路负载的电流表是通过电源互感器接入的,为防止电动机起动,点动和制动电流对电流表的冲击,电路中采用一个时间继电器KT。例如当电动机起动时,KT线圈通电,而KT的延时断开的常闭触点尚未动作,电流互感器二次电流只流经该触点构成闭合回路,电流表没有电流流过。电动机起动后,KT延时断开的常闭触点打开,此时电流才流经电流表。电动机点动和制动时,电流表A的监测情况。

2编程元件地址分配表

根据该系统的控制要求及所选用的PLC，输入输出设备,确定了I/O点数。根据需要控制的开关、设备大约输入点为11 个,输出点为6 个需进行控制,现将I/O地址分配如表2.1所示。

表格2.1 I/O地址分配表

输入信号输出信号

名称代号输入点

编号

名称代号

输出点

编号

M1正转启动按钮SB3 I0.0 M1切除电阻R运行接触

器

KM3 Q4.0

M1反转启动按钮SB4 I0.1 M2运行接触器KM4 Q4.1 M2启动按钮SB6 I0.2 M3运行接触器KM5 Q4.2 总停止按钮SB1 I0.3 M1正转接触器KM1 Q4.3 M2停止按钮SB5 I0.4 M1反转接触器KM2 Q4.4 M1点动按钮SB2 I0.5 电流表A短接中间继电器KA Q4.5 M3点动位置开关SQ I0.6

M1过载保护热继

电器

FR1 I0.7

M2过载保护热继

电器

FR2 I1.0

正转制动速度继电

器常开触点

KS1 I1.1

反转制动速度继电

器常开触点

KS2 I1.2