用改造卧式车床的电气控制新版系统.doc

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重庆能源职业学院毕业设计（论文）论文设计题目：用PLC改造C650卧式车床电气控制系统班级： 2231 姓名：陈波学号： 2231037 指引教师：曾卿卿时间：年 6 月 7 日毕业设计(论文)成绩表能源系供用电技术专业 2231 班评审意见：指引教师对学生所完毕课题为毕业设计(论文)进行状况，完毕状况意见：评分：平时成绩（百分制）论文成绩（百分制）指引教师年月日答辩：毕业设计(论文)答辩组对学生所完毕课题为毕业设计(论文)通过答辩,成绩为毕业设计(论文)答辩组负责人答辩构成员年月日总成绩（平时成绩20%+论文成绩30%+答辩成绩50%）：签字：年月日毕业（论文）设计任务书能源工程系（部）供用电技术专业 2231 班学生陈波学号 2231037 一、毕业设计（论文）题目：用PLC改造C650卧式车床电气控制系统二、毕业设计（论文）工作规定进行日期：11月25日起至6月13日止三、毕业设计（论文）进行地点：重庆能源职业学院四、任务书内容： 1、目：（1）通过本设计使学生掌握依照普通机床加工工艺规定进行机床电气控制系统改造（继电器——接触器控制、PLC控制）基本办法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器理论和应用知识，培养学生分析控制规定、设计和调试控制系统能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基本。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践基本素质。（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完毕课题工作能力和解决生产中实际问题能力。（4）对学生知识面、掌握知识深度、运用理论结合实际去解决问题能力、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。 2、任务：（1）收集C650型卧式车床有关资料，分析其工作过程。（2）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。（3）选取PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。（4）完毕电气元件计算选取、列出元件清单。（5）设计机床电气接线施工方案。毕业设计（论文）进度筹划表起止日期工作内容完毕状况备注 3月11日-3月17日 3月18日-3月24日 3月25日-3月31日 4月1日-4月7日 4月8日-4月14日 4月15日-4月21日 4月22日-4月28日 4月29日-5月5日 5月6日-5月12日 5月13日-5月19日 5月20日-5月26日 5月27日-6月2日 6月3日-6月7日熟悉毕业设计课题内容。理解和分析毕业设计课题分解方向。查阅PLC有关资料文献。查阅PLC有关资料文献。收集工作中跟论文关于图片、资料等。收集工作中跟论文关于图片、资料等。依照论文要点，构建论文主体框架。完毕毕业论文整体框架撰写。完毕毕业设计论文草稿。对毕业设计论文草稿进行修改。对毕业论文进行再次修改。完毕毕业设计论文最后排版等。完毕毕业设计论文打印装订、准备毕业论文答辩用PPT等。已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕已完毕指引教师：曾卿卿年 6 月 7 日系：能源工程系 6 月7 日备注：进度筹划以周为单位。摘要面对国内经济近年来迅速发展，机械制造工业壮大，在国民经济中占重要地位制造业领域得以健康迅速发展。制造装备改进，使得作为工业重要设备各类机械工艺装备也有了许多新变化，特别是金属切削机械产品，其在今天机械产品地位越来越重要。老式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，已严重影响公司生产效率。因而，更新改造旧机床等制造装备很有必要。更新改造旧机床是近来几年发展起来一种新兴产业，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公司。国外旧机床改造费用大概为同类型新机床价格60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，因此依然受到机床顾客欢迎。本次更新改造设计是对C650卧式车床控制系统PLC控制改造研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以适当数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。本次设计从被控对象I/O点数和性价比高、综合成本低这几种重要原则出发，重要进行了控制装置选型， PLC地址分派和用梯形图编辑PLC控制程序设计。核心词：主电路控制电路 PLC C650机床目录第一章 C650卧式车床简介 1 1.1 C650卧式车床重要构造 1 1.2 C650卧式车床控制方式及其优缺陷 2 第二章 PLC对C650卧式车床改造 3 2.1 C650 卧式车床原理分析 3 2.2 PLC选型及I/O分派 6 2.3用PLC改造后C650卧式车床原理及I/O接线图 8 2.4 PLC控制C650卧式车床梯形图 9 2.5 PLC对C650卧式车床改造电柜内部电器元件安装位置图 10 2.6 PLC对C650卧式车床改造操作面板按钮安装位置图 10 2.7 PLC对C650卧式车床改造电柜外部电器元件接线示意图 11 参照文献 12 道谢 13 第一章 C650卧式车床简介 1.1 C650卧式车床重要构造普通车床是一种应用极为广泛金属切削机床，可以车削外圆、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。其构造重要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等某些构成，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 1.2 C650卧式车床控制方式及其优缺陷 C650卧式车床控制方式是将接触器、继电器、定期器、其她电器及其触点按一定逻辑关系连接继电接触器控制系统，其具备构造简朴、价格便宜、便于掌握特点，在一定范畴内满足控制规定，此控制方式在工业控制中比较常用。但这种控制方式存在着设备体积大、动作速度慢、功能少而固定、可靠性差、难于实现较复杂控制缺陷，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，接线复杂，当生产工艺变化时，原有接线和控制盘就要更换，缺少通用性和灵活性。为理解决继电接触器控制系统这一缺陷，谋求一种比继电接触器更可靠、功能更齐全、相应速度更快新型工业控制器势在必行。此新型工业控制器应当既有电接触器简朴易懂、使用以便、价格低特点又有功能完善、通用性好、灵活性好长处。从被控制对象维护简朴和控制器性价比高、综合成本低这几种重要原则出发，可编程控制器（PLC）是最佳选取。第二章 PLC对C650卧式车床改造 2.1 C650 卧式车床原理分析 2.1.1.主轴电动机电路三相交流电源L1、L2、L3经QF空气开关引入C650车床主电路，主电动机电路中，FU1熔断器为短路保护环节，FR1是热继电器加热元件，对电动机M1起过载保护作用。 (1) 主电动机正反转:KM1与KM2分别为交流接触器KM1与KM2主触头。依照电气控制基本知识分析可知，KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。反之，当KM1主触头断开、KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入M1主电动机W1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与W1进行了换接，导致主电动机反转。 (2) 主电动机全压与减压状态：当KM3主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小（体当前车床点动及停车制动时）。当KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处在全压运转状态（重要体当前车床起动时）。 (3) 绕组电流监控：电流表PA在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间接显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当KT常闭延时断开触头闭合时，TA产生感应电流不通过PA电流表，而一旦KT触头断开，PA电流表就可检测到电动机绕组中电流。 (4) 电动机转速监控：KS是和M1主电动机主轴同转安装速度继电器检测元件，依照主电动机主轴转速对速度继电器触头闭合与断开进行控制。 2.1.2. 控制线路分析控制线路从6区至16区，各支路垂直布置，互相之间为并联关系。各线圈、触头均为原态（即不受力态或不通电态），而原态中各支路均为断路状态，因此KM1、KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5等各线圈均处在断电状态。（1）主电动机点动控制：按下SB2，从线路1、3、5、7、9、11、KM1线圈、4、2回到线路1，使KM1线圈通电，依照原态支路常断现象，别的所有线圈均处在断电状态。因而主电路中为KM1主触头闭合，由QS隔离开关引入三相交流电源将经KM1主触头、限流电阻R接入主电动机M1三相绕组中，主电动机M1串电阻减压起动。一旦松开SB2，KM1线圈断电，电动机M1断电停转。SB2是主电动机M2点动控制按钮。（2）主电动机正转控制：按下SB3，从线路1、3、5、7、15、KM3和KT线圈、4、2回到线路1使KM3和KT线圈同步通电，并通过常开辅助触头KM3闭合而使KA线圈通电，KA线圈通电又导致KA常开辅助触头闭合，从线路1、3、5、7、15、13、9、11、KM1线圈、4、2回到线路1，使KM1线圈通电。而KM1常开辅助触头与KA常开辅助触头对SB3形成自锁。主电路中KM3主触头与KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻R则全压正转起动。绕组电流监视电路中，因KT线圈通电后延时开始，但由于延时时间尚未到达，因此KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经KT触头短路，导致A电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏A电流表。KT线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中KT将断开，感应电流流入PA电流表将绕组中电流值显示在PA表上。（3）主电动机反转控制：按下SB4，从线路1、3、5、7、15、KM3和KT线圈、4、2回到线路1导致KM3线圈与KT线圈通电，与正转控制相类似， KA线圈通电，再通过线路1、3、5、7、15、19、21、23、KM2线圈、4、2回到线路1，导致KM2线圈通电。主电路中KM2、KM3主触头闭合，电动机全压反转起动。KM1线圈所在支路与KM2线圈所在支路通过KM2与KM1常闭触头实现电气控制互锁。（4）主电动机反接制动控制:正转制动控制：KS-1是速度继电器正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，KS-1闭合并保持。制动时按下SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中KM1、KM2、KM3主触头所有断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才干降为零速。一旦松开SB1，则经线路1、3、5、7、17、21、23、KM2线圈、4、2回到线路1，使KM2线圈通电。主电路中KM2主触头闭合，三相电源电流经KM2使U1、W1两相换接，再经限流电阻R接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。在电动机正转起动至额定转速，再从额定转速制动至停车过程中，KS-2反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。反转制动控制：KS-1在电动机反转起动至接近额定转速时闭合并保持。与正转制动相类似，按下SB1，电动机断电降速。一旦松开SB1，则经线路1、3、5、7、17、9、11、KM1线圈、4、2回到线路1，使线圈KM1通电，电动机转子上形成正转转矩，并与反转惯性转矩相抵消使电动机迅速停车。图2 卧式车床电气控制原理图 2.2 PLC选型及I/O分派 2.2.1.PLC类型选取依照设计规定及对上述各项分析，综合考虑被控对象I/O点数和PLC性价比高、综合成本低这几种重要原则，可选用西门子S7-200系列PLC对C650卧式车床电气控制系统进行改造。西门子S7-200系列是德国西门子（SIEMENS）公司生产小型PLC，在国内应用相称广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域均有应用。它不但具备PLC诸多特点，并且与其她同等类型PLC相比它还具备原则化、体积小、速度快、质量好、程序全面、编程简易、软硬件成熟、功能更强、可靠性更高等长处。西门子S7-200系列PLC主机有四种类型CPU单元，有六种基本型号扩展模块，I/O点数和可带扩展模块数量因CPU单元类型而异，重要有CPU2216入/4出可带0块扩展模块、CPU2228入/6出可带2块扩展模块、CPU22414入/10出可带7块扩展模块、CPU226 24入/16出可带7块扩展模块。虽然西门子S7-200系列PLC主机有不同类型CPU单元，但其硬件外部构造大体相似，（如图3）所示。各扩展模块硬件构造也无多大区别，（如图4）所示。其各主机重要技术性能指标。图3西门子S7-200系列主机硬件外部构造图4扩展模块硬件构造综合分析西门子S7-200系列PLC各主机技术性能指标与C650卧式车床控制输入/输出点数，以及考虑到给C650卧式车床进一步更新改造留有空间，在不带扩展模块状况下，I/O点数符合C650卧式车床控制规定有CPU224和CPU226 PLC 主机，而CPU226 PLC 主机I/O点数量大大超过了C650卧式车床控制输入/输出点数控制需求。如果用选用CPU226 PLC主机对C650卧式车床进行改造显然不合理，既挥霍资源，又挥霍资金。除CPU226外，尚有CPU224 PLC主机 I/O点数与C650卧式车床控制输入/输出需求点数相近，并且能满足控制规定。选用CPU224 PLC主机比选用CPU226 PLC主机对C650卧式车床进行改造不但设计合理，并且更充分运用了资源和更节约了资金。虽然CPU222 PLC主机I/O点数与C650卧式车床控制输入/输出点数极为相近，但CPU222 PLC主机I/O点数偏少，不能满足控制规定。若CPU222 PLC主机带上一种合理数字量扩展模块也能满足控制规定，但是考虑到PLC系统维护以及PLC可扩展性，CPU224 PLC主机要比CPU222 PLC主机带上一种数字量扩展模块优越得多。因此本次设计选用西门子S7-200系列CPU224 PLC主机对C650卧式车床电气控制系统进行改造。 2.2.2.I/O分派输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件控制对象 I0.0 SB1 总停止开关 Q0.0 KM1 主电动机M1正转 I0.1 SB2 主电动机M1点动开关 Q0.1 KM2 主电动机M1反转 I0.2 SB3 主电动机M1正转开关 Q0.2 KM3 主电动机M1制动 I0.3 SB4 主电动机M1反转开关 Q0.3 KM4 冷却泵电动机M2启动 I0.4 SB5 冷却泵电动机M2停止开关 Q0.4 KM5 快移电动机M3启动 I0.5 SB6 冷却泵电动机M2启动开关 Q0.5 KA 电流表接入依照对C650卧式车床控制输入/输出需求点数以及对西门子S7-200系列CPU224 PLC主机I/O点数和各项性能指标进行分析，拟定PLC控制I/O分派（如表一）所示。表一 2.3用PLC改造后C650卧式车床原理及I/O接线图为了使改造后车床安全高效，并且维护维修以便，在保障车床电气安全可靠前提下，改造后C650卧式车床电气控制主电路无多大变化，只是把电气元件恰当替代，如除了总电源去除熔断器外，其她电路熔断器改用塑料外壳式断路器代替。塑料外壳式断路器相称于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器等组合，集各种控制与保护于一身，并具备操作安全、使用以便、工作可靠、安装简朴、分断能力高等长处，因而，机床改造中使用塑料外壳式断路器作为保护电路之用是非常合理选取。控制电路所有改为PLC控制。为保证车床电气安全可靠，主电机正反转控制电路除了有PLC内部软继电器互锁外，还要有外部硬件接触器互锁，主电动机和冷却泵电动机要有过载、短路等保护。用PLC改造后C650卧式车床原理及I/O接线图（如图5）所示。图5 I/O接线图 2.4 PLC控制C650卧式车床梯形图为实现PLC对C650电气控制，以及体现出PLC在工业控制领域里编程维护以便、功能齐全强大、安全、迅速、高效和可靠性高等诸多长处。PLC编程时引入中间继电器M0.0和定期器T37，且合理运用和分派I/O及各继电器常开、常闭点,使之能达到控制规定。PLC梯形图程序和指令表以及各个I/O点、继电器M0.0、定期器T37使用阐明如(图6)主电动机控制程序、快移、冷却控制程序所示。图6 C650梯形图 2.5 PLC对C650卧式车床改造电柜内部电器元件安装位置图改造后电柜内部电器元件安装位置图（如图7）所示。图7电柜内部电器元件安装位置图 2.6 PLC对C650卧式车床改造操作面板按钮安装位置图改造后操作面板按钮安装位置图（如图8）所示。图8操作面板按钮安装位置图 2.7 PLC对C650卧式车床改造电柜外部电器元件接线示意图改造后电柜外部电器元件接线示意图（如图9）所示。图9 电柜外部电器元件接线示意图参照文献 [1]机床电气控制技术机械工业出版社王振臣主编 [2]机床电气控制线路图识图技巧机械工业出版社贺哲荣主编 [3]惯用低压电器手册化学工业出版社杨国福主编 [4]机床电器与可编程控制器机械工业出版社姚永刚主编 [5]PLC开发与应用实例详解北京航空航天大学出版社吴作明主编致谢大学生活即将结束，为期两个月毕业设计也接近了尾声。本次毕业设计完毕，凝聚着许多人关怀和协助，特别感谢在这次毕业设计过程中毕业设计导师予以协助，让本次毕业设计得以顺利完毕。同步，也非常感谢本小组各位同窗，通过与你们合伙，我个人专业知识得到了提高，也明白了为人处事道理，更让我深刻地理解了团队合伙精神。再次感谢教师与同窗们这些日子陪伴、勉励与协助！顶岗实习报告班级： 2231 姓名：陈波学号： 2231037 完毕时间：年 6 月 1 日目录概述 1 第一章实习工作 2 1.1 实习简介 2 1.2 实习成果 2 第二章实习总结 4 道谢 5 概述重庆普森实业有限公司成立于11月，系送变电专业承包叁级公司，主管部门重庆市九龙坡区建委公司，下设市场部、工程部、行政部、财务部、公司可承建35KV、110KV等线路工程及变电站工程、索道施工工程。公司奋斗目的是：改革开拓进取，务实求真，强化公司管理，增强公司活力，扩大公司资产，再创公司辉煌。自公司创立以来，从未发生过重大设备、人身安全事故，多次受到建委和安全管理部门授予安全管理及先进单位和先进管理公司称号和个供电分局安监部门好评，为重庆电力系统发展和地方建设做出了应有贡献。第一章实习工作 1.1 实习简介 12月18日报到上班，在公司担任预算员一职，从事预算工作，通过自己不断进取，对预算有重大突破。 1.2 实习成果初出校园，实习第一种月，每天工作就是打印文稿，复印文献，送资料……什么都做，空余时间，自己背定额，上造价网看造价信息。在这一种月里，发现自己有那么多局限性。还记得当我拿到第一份图纸准备计算工程量时候，当时真想哭，我真不懂得从何开始算起。幸运是我遇到了一种好师父，无论我提出问题是多么简朴，她都会耐心并详细帮我解答，有时候问问题连我自已都感觉很不好意思问出口，可是师父都没有体现出不耐烦，还总是说让我不懂就问她，不要总是闷着不问，不要胆怯问。在我实习这段时间里，我从师傅那里真学到了不少知识。例如说做一名合格预算员必要要理解公司规定规定，每月月底记录当月实际施工产值及成本分析状况。及时参加成本分析会议，对项目部每月盈亏状况作出分析报告，对于施工阶段预算书以实际状况按每个楼层每个分项工程进行编制，并打印所有工料分析，作为定额人工和定额材料下达给生产经理，在实际施工过程中，依照现场实际状况，对定额编制工料含量高低水平作出恰当科学合理化调节，该定额人工作为工程任务单进行人工控制和分派基本，定额材料，仓库领料定额根据。平时在工作中总是积极地配合项目经理进行合同管理，参加某些分包合同洽谈，依照公司规定并结合项目部实际状况，起草某些分包合同草稿，分包合同订立后，对分包合同进行跟踪管理，每月初完毕本项目部上月实际施工分派任务（涉及分包方粗分派），定额材料记录，并向公司提交关于报表，每月月底向公司提交下月重要材料筹划，预测下月施工产值及各项耗用成本，编制下月成本保证办法。在施工过程中，实行定额领料和成本跟踪控制，为项目部成本控制提供某些合理化保证办法，为项目部及时提供某些经营资料及数据，及时做好项目成本核算工作。及时参加项目会议，按公司规章制度进行值班等。每月月底向业主和监理提交施工进度报表以作付工程进度款根据，及时与投资监理核对工程量，进度产值拟定后，及时配合项目经理催促业主支付上月工程进度款。及时向业主进行工程签证，做好某些索赔工程，特别是某些工程材料报价，提前向业主和监理报价，以便业主审核后，我施工方材料员能及时采购，使得工程顺利施工。总之，在经营方针上坚持最高收入，最低支出。对内工作及时、精确、实事求是、把握住定额，控制量，有时并且要留有一定余量；对外工作资料齐全、用足政策、用足机会，时刻解决好业主、监理与施工方关系，有时遇到某些工作困难，及时与领导联系报告，以便寻找更好解决问题办法，争取公司最大利润。第二章实习总结 12月份我进入工作岗位实习，回顾这6个月工作和生活真是受益良多，想到在6个月之前自已还是一种还在大学里面不懂得工作之滋味学生，当前已经在工作岗位上实习了两个多月了，觉得人生真是布满了变化。但是人总是要从学校里面走入社会，想到自已从刚开始来到这个项目实习紧张到当前慢慢适应，真是要感谢项目上每一种帮我适应领导和同事们。社会晤临竞争和压力是不言而喻，在学校时候会听到这样某些话：“学校里学来没用，出去外面一学就什么都会了……”。其实这句话是空头支票。当前都做不好，何谈后来怎么样。做预算会看图那是做一种项当前提条件，就是咱们在学校学制图与识图。理论、制图和识图就好像一座大楼基本，如果说基本打不好那这座大楼绝对是一豆腐渣工程。因此说在学校学理论、制图、识图是非常非常重要。因此每做一步，一定要先打牢基本才是真正赢家！致谢几种月实习时间虽然不长，但是我从中学到了更多做人，做事，做学问道理。我衷心感谢学校和教师们对我培养，同步也祝各位学弟学妹们学业有成！很荣幸，我能与各位教师和同窗谈谈我实习期间状况。自离校后，从找工作到当前这些日子里，经历了诸多，让我积累了诸多。然而也让我领悟到，自己永远是有学不完东西等着自己。面对业主成千上百，面对事情千变万化，要把握好每个业主每件事，需要掌握很广知识，要学做人，学做事。我应当逐渐加强自己人际交往能力和处事灵活能力。对于学院管理，学弟学妹们一方面要调节好自己心态，学院管理制度虽然严格，但是它有实际效果。最后，很感谢学院对我培养和信任，无论在校还是当前实习，我都不忘自己是学院学子，我所作所为，都要为学院争光。

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