C5116A立式车床的PLC控制

论文题目：C5116A立式车床的PLC控制

目录

一绪论 (3)

1.1 PLC的介绍 (3)

1.2 C5116A单柱立式车床的概述 (3)

1.3 本文的内容 (4)

二系统控制过程分析 (5)

2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程 (5)

2.2 C5116A型单柱立式车床的动作流程图 (6)

三立式车床控制系统设计 (7)

3.1 控制系统PLC的选型 (7)

3.2 系统I/O分配表 (8)

3.3 系统的电路设计 (11)

3.4 编写PLC梯形图 (17)

3.5 系统调试 (22)

四总结 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

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一绪论

1.1 PLC的介绍

PLC可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。PLC以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，它将继续存在且壮大下去。并在越来越多的行业中应用。

1.2 C5116A单柱立式车床的概述

C5116A单柱立式车床由立柱、工作台及底座、十六级变速箱、横梁、垂直刀架、侧刀架、进给箱、横梁升降机构组成。该机床是万能型机床，它的控制的核心是：

1、对工作台（卡盘或主轴）的起动、停止、变速，采用PLC控制；

2、横梁的升降采用PLC控制；

3、垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控制。

图1-1 C5116A型单柱立式车床

1.3 本文的内容

本文主要内容是：

1、分析C5116A型单柱立式车床的工作过程；

2、选用PLC的型号及其各个功能模块；

3、设计控制系统的硬件连接电路，并且为系统分配I/O端口；

4、利用PLC顺序控制设计法，编写PLC的梯形图；

5、对梯形图程序进行调试。

二系统控制过程分析

2.1 C5116A型单柱立式车床的控制过程

机床全部可动部位分别由七台三相交流电动机拖动，分别是油泵电动机、工作台（卡盘）旋转拖动电动机、横梁升降拖动电动机、垂直刀架的快速移动与进给移动拖动电动机。

1、工作台（卡盘）起动、停止的控制

为避免工作台电动机起动时对车间供电电源的冲击，控制线路采用Y—Δ变换的降压起动。首先须起动油泵电动机，油泵正常转动后，信号灯HL1亮，标志机床液压和润滑系统正常，可以起动机床其它部位。工作台可实现正方向（顺时针方向转动）点动，反方向（逆时针方向转动）点动，正方向（顺时针方向转动）长动。点动为电动机处于Y接状态，按下按钮时电动机运转，工作台转动，不按时电动机停转，并处在自由停止状态，工作台就会慢慢停止下来。长动时电动机进行Y—Δ降压起动，即电动机先处于Y接状态，10s后Y接接触器脱开，Δ接接触器吸合，电动机处于Δ接状态运转，工作台正常运转。

工作台停止控制采用能耗制动，操作方式采用手动控制制动时间，即按压停止按钮时间为电动机制动时间，松开按钮制动被解除。此时如始终按压工作台电动机停止按钮，电动机就一直处在制动状态，则工作台就会很快停下来，如按压工作台电动机停止按钮瞬间后就松开，则电动机就处在自由停车状态，则工作台停止所用时间就会拖长。

2、工作台（卡盘）变速的控制

机床使用液压来实现工作台的变速，变速箱由油缸推动交换齿轮实现十六级的变换。而推动齿轮的油缸工作所需的液压油由电磁阀的通断来控制。

3、横梁升降的控制

机床横梁可沿床身导轨作上下移动，且根据行程要求设有终点限位开关，横梁移动操作只作点动，且必须在工作台停止状态下才能作上下移动。由于横梁是被液压油缸通过杠杆放大，将横梁牢固的夹紧在立柱上，因此如果要移动横梁，必须首先使其放松，且要放松到位才能运动。

4、垂直刀架的控制

垂直刀架的移动方式分为快速运动和进给运动两类，它们分别由两台三相交流电动机拖动，进给运动分为“Ⅰ档”和“Ⅱ档”，而且必须在工作台正方向长动过程中才能运动。刀架的运动方向分为上下左右，由十字开关选择。为在加工过程中实现对工件的手动“赶工”，在操作上设有转换开关，需要赶紧刀时将此转换开关所控制的制动离合器断开，即可实现一个方向由电动机拖动，另一个方向用手搬动机械操作手柄完成。

2.2 C5116A型单柱立式车床的动作流程图

车床的动作流程图如图2-1所示。

图2-1 车床的动作流程图

三立式车床控制系统设计

立式车床的控制的核心是对工作台（卡盘）的起动、停止、变速，横梁的升降两部分采用PLC控制；而对垂直刀架运动、侧刀架运动两部分采用传统的继电器、接触器控制。

3.1 控制系统PLC的选型

对于本立式车床, 根据系统所要实现的功能及控制要求，计算所需要的I/O 点数。输入输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。

1、PLC的输入点有：

（1）急停按钮：用于紧急状态时停止整台机床的电源；

（2）油泵的起动、停止按钮：用于控制油泵的起动、停止；

（3）油泵过载保护装置：当油泵电机过载时，自动切断油泵的控制线路电源，起到保护油泵的作用；

（4）油压保护装置：当油压未达到设计的压力时，自动切断油泵的控制线路电源，要求操作者检查油量、油路后重新起动机床。

（5）卡盘正方向点动、反方向点动、正方向长动、停止按钮：用于控制卡盘电机的起动、停止；

（6）卡盘电动机过载保护装置：当卡盘电动机过载时，自动切断卡盘电动机的控制线路电源，起到保护电动机的作用；

（7）卡盘变速起动按钮：用于起动的卡盘变速；

（8）卡盘变速锁杆行程开关：用于检测变速是否完成；

（9）卡盘变速信号指令：共4个，用于给出十六级变速各级对应的信号；

（10）横梁上升、下降按钮：控制横梁上升、下降；

（11）横梁上极限位、下极限位限位开关：当横梁到达上极限位或下极限位时，自动切断横梁电动机的控制线路电源，使横梁不超程。

2、PLC的输出点有：

油泵接触器线圈、卡盘电机正转接触器线圈、卡盘电机反转接触器线圈、卡