基于PLC的卧式车床电气控制系统设计

电气控制技术课程设计报告

设计课题: 基于PLC的卧式车床电气控制系统设计

姓名:

学号:

学院: 工学院

专业: 电气工程及其自动化

班级: 一班

日期 2012年12月26日——2013年1月6日指导教师:

安徽农业大学工学院机电工程系

电气控制技术课程设计任务书

1. 设计题目：基于PLC的卧式车床电气控制系统设计

2. 设计要求：

要求根据机床工作的实际情况，按照安全可靠、经济合理、控制线路简单的基本要求。选择用户输入设备，输出设备，执行电器；PLC的选择；分配I/O点，绘制I/O连接图；设计控制程序；制定电器元件明细表；最后按要求写出设计报告，绘出设计图样。

3. 设计依据：

主要技术参数和拖动控制要求：

1、最大车削工件外径为300mm。

2、要求主拖动电动机直接起动，点动串电阻，正反向转动。

3、要求切削时提供冷却液。

4、刀架可以由电动机拖动快速移动。

5、必要的照明、信号指示。

4. 设计任务：

要求在规定时间内完成下列工作量：

4.1 设计内容包括：

1. 分析控制要求。

2. 选择用户输入设备，输出设备，执行电器。

3. PLC的选择。

4. 分配I/O点，绘制I/O连接图。

5. 设计控制程序。

6. 绘制电器位置图、电气接线图。

7. 制定电器元件明细表。

4.2 设计图样：

PLC控制线路（I/O连接图）原理图、电器位置图和电气接线图各1张（A4图纸）。

5. 课程设计报告的书写要求：

5.1 设计报告的格式：

要有封面、目录、正文、参考文献等，其中目录、参考文献部分各自要单独放在一页，参考文献的书写请参考《电气控制技术课程设计指导》的参考文献书写规范。正文的字数要求不少于4000字。

5.2 设计报告的书写内容：

按照任务书的4.1所列的设计内容逐一书写。

目录

1 引言………………………………………………………………………

1.1 卧式车床简介……………………………………………………………

1.2 PLC在电气控制系统中的应用………………………………………

2 分析控制要求……………………………………………………………

2.1 车床结构介绍和控制要求…………………………………………

2.2 主电动机的点动调整控制……………………………………………

2.3 主电动机的正反转控制电路…………………………………………

2.4 主轴电动机的反接制动控制…………………………………………

2.5 刀架的快速移动和冷却泵控制………………………………………

3 选择用户输入设备，输出设备，执行电器………………………………

3.1 主要电气元件的选择………………………………………………

3.2 电动机的选择………………………………………………………

3.3 交流接触器和中间继电器的选择…………………………………

3.4 保护电器的选择……………………………………………………

3.5 控制电器的选择……………………………………………………

4 PLC的选择…………………………………………………………………

5. 分配I/O点绘制I/O连接图………………………………………………

6 设计控制程序……………………………………………………………结束语……………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………附录1:制定电器元件明细表……………………………………………………附录2:电气原理图………………………………………………………………附录3:电气接线图………………………………………………………………附录4:绘制电器位置图…………………………………………………………附录5:实物图……………………………………………………………………

1 引言

1.1 卧式车床简介

卧式车床属于中型车床，用于切削工件外圆、内孔和端面等。该车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工。主轴由三相异步电动机拖动，主轴通过卡盘带动工件的旋转运动；进给运动，溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动；辅助运动，包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等。工作过程如下：

1．正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1（功率为20kW），采用直接起动的方式，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，加工时其转动惯量也比较大，需停车时必须有停车制动的功能，该设计的采用速度继电器控制的电源反接制动。

2．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联锁保护。

3．快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。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负载情况。

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，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。

1.2 PLC在电气控制系统中的应用

PLC 是先进的工业化国家通用的标准工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。用PLC 控制改造其继电器控制电路, 可靠性高、逻辑功能强、体积小，降低了设备故障率, 提高了设备使用效率, 运行效果良好。

PLC 是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC 的正常运行。要提高PLC 控制系统可靠性，一方面生产厂家要提高PLC 的抗干扰能力；另一方面，要在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合，减少及消除