C61100機床電氣控制系統(tǒng)及PLC設(shè)計柢際員導(dǎo)學(xué)學(xué)組肝柢際員導(dǎo)學(xué)學(xué)組肝目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 C61100臥式機床功能分析 2二、 電氣控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計 22.1電氣原理圖線路繪制分析 22.1.1主電路 32.1.2控制電路 32.1.3主軸電動機的反接制動控制 32.1.4刀架快速移動和冷卻泵控制 42.1.5控制電路圖中用到的各種電器元件 42.2PLC選型和I/O端口分配 102.2.1PLC接線圖 102.2.2梯形圖 112.2.3PLC指令表 11三、 總結(jié) 13參考文獻 14摘要用可編程邏輯控制器（PLC）設(shè)計電氣控制系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的繼電一-接觸器線路具有控制可靠、組態(tài)靈活、體積小、功能強、速度快、擴張性好、易于維修等特點，在機床的電氣控制中獲得廣泛的應(yīng)用。本文介紹了采用OMRON（歐姆龍）公司的小型PLC控制器CPM1A設(shè)計C61100臥式車床關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器、拋光機、自動控制。一、 C61100臥式機床功能分析根據(jù)實際生產(chǎn)情況車床需要具有以下功能：（1） 主電動機的點動；（2） 主電動機的正反轉(zhuǎn)；（3） 主軸電動機的反接制動；（4） 刀架的快速移動；（5） 冷卻泵電動機的啟動與停止。二、 電氣控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計機床電氣系統(tǒng)PLC設(shè)計流程：（1） 根據(jù)所需要實現(xiàn)的功能設(shè)計電氣原理圖；（2） 對電氣原理圖中的器件進行PLC資源分配；（3） 進行PLC編程（LADSTLFDB）;（4） PLC程序仿真調(diào)試（5） 聯(lián)接電氣原理圖；（6） 下載PLC程序并現(xiàn)場調(diào)試。2.1電氣原理圖線路繪制分析主電路有3臺電機，一個主電機，一個冷卻泵電動機，一個快速移動電動機?，F(xiàn)設(shè)計該臥式車床的主電動機功率為3OkW,為提高工作效率，該機床采用反接制動。為了減少制動電流，定子回路串入了限流電阻R。拖動溜板箱快速移動的2.2kW電動機是為了減輕工人的勞動強度和節(jié)省輔助工作時間而專門設(shè)置的。電氣原理圖如圖1所示。頃10幌氣斡磁□□□TTT圖1C61100臥式車床電氣原理圖2.1.1主電路組合開關(guān)Q將三相電源引入,FUi為主電動機Mi的短路保護熔斷器,KRi為Mi電動機過載保護用熱繼電器.R為限流電阻，防止在點動時連續(xù)的起動電流造成電動機的過載。通過互感器TA接入電流表A以監(jiān)視主電動機繞組的電流。熔斷器FU2為M2、M3電動機的短路保護，接觸器KM】、KM?為M2、M3電動機起動用接觸器。KR2為M2電動機的過載保護，因此快速移動電動機M3短時工作，所以不設(shè)過載保護。2.1.2控制電路（1） 主電動機的點動調(diào)整控制線路中KM3為Mi的正轉(zhuǎn)接觸器,KM4為Mi電動機的反轉(zhuǎn)接觸器，K為中間繼電器。Mi電動機的點動由點動按鈕SB6控制。按下按鈕SB6,接觸器KM3得電吸合，主觸點閉合，電動機的定子繞組經(jīng)限流電阻R和電源接通，電動機在較低的速度下起動。松開按鈕SB&KM3斷電，電動機停止轉(zhuǎn)動。在點動過程中，中間繼電器K線圈不通電，KM3線圈不會自鎖。（2） 主電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路主電動機正轉(zhuǎn)由正傳啟動按鈕SB】控制。按下按鈕SB】時，接觸器KM首先得電作，它的輔助觸點閉合將限流電阻短接，接觸器KM的輔助觸點閉合是中間繼電器K得電，它的輔助觸點閉合，使接觸器KM3得電吸合，電動機在滿電壓下正向起動。KM4的動合觸點和K的動合觸點閉合，將KM4線圈自鎖。KM4的動斷觸點、KM3的動斷觸點分別串在對方接觸線圈的回路中，起到了電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的電器互鎖作用。2.1.3主軸電動機的反接制動控制該臥式車床采用了反接制動方式。當電動機的轉(zhuǎn)速接近零時，用速度電器的觸點給出信號切斷電動機的電源。我們知道，速度繼電器與被控電動機是同軸連結(jié)的，當電動機正轉(zhuǎn)時，速度繼電器的正轉(zhuǎn)常開觸點BVi閉合；電動機反轉(zhuǎn)時，速度繼電器KS的反轉(zhuǎn)動觸點BV2閉合。當電動機正向旋轉(zhuǎn)時，接觸器KM3和KM繼電器K都處于電動作狀態(tài)速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點BVi也是閉合的，這樣就為電動機正轉(zhuǎn)時的反轉(zhuǎn)制動做好了準備。需要停車時，按下停止按鈕SB4接觸器KM失電，其主觸點斷開，電阻R串入主回路。與此同時KM3也失電，斷開了電動機的電源，同時K也失電，K的動斷觸點閉合。這樣就使反轉(zhuǎn)接觸器KM4的線圈得電，電動機的電源反接，電動機處于反接制動狀態(tài)。當電動機的轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的復(fù)位轉(zhuǎn)速時，速度繼電器BV的正轉(zhuǎn)動合觸點BVi斷開，切斷接觸器KM4的通電回路，電動機脫離電源停止。電動機反接時的制動與正轉(zhuǎn)時的制動相似。當電動機反接時，速度繼電器的反轉(zhuǎn)動合觸點BV?閉合的，這是按下停止按鈕SB中正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，正轉(zhuǎn)接觸器KM3吸合將電源反接使電動機停止。2.1.4刀架快速移動和冷卻泵控制刀架快速移動是由轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動行程開關(guān)ST來實現(xiàn)的。當手柄壓動行程開關(guān)ST后，接觸器KM?得電吸合，M3電動機傳動帶刀架快速移動。M2為冷卻泵電動機，它的起動和停止是通過按鈕SB3和SB5控制的。此外，監(jiān)視主回路負載的電流表是通過電流互感器接入的。為防止電動機起動電流對電流表的沖擊，線路中采用一個時間繼電器KT。當起動時，KT的延時斷開的動斷觸點尚未動作，電流互感器二次側(cè)電流只流經(jīng)該觸點構(gòu)成閉合回路,電流表沒有電流流過，起動后，KT延時斷開的動斷觸點打開，此時電流流經(jīng)電流表，反映出負載電流的大小。2.1.5控制電路圖中用到的各種電器元件（1）閘刀開關(guān)圖2閘刀開關(guān)（2）熔斷器熔斷器是利用金屬熔體串聯(lián)于電路中，當過載或短路電流通過熔體時，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分斷電路的保護電器。實踐證明：熔斷器對于低壓電動機的相間短路、單相短路故障和過載是簡單而有效的保護裝置。

熔斷器結(jié)構(gòu)：由熔體（俗稱保險幺幺.）和安裝熔體的熔管或熔座兩部分構(gòu)成。熔體由易熔的金屬材料鉛、鋅、錫等合金制成；熔管由陶瓷、絕緣鋼紙制成。圖33種常見的熔斷器及表示符號熔體的額定電流的計算：若一臺電機，熔統(tǒng)的選擇按/Is式中知一一熔斷器熔體額定電流；Is一一電動機的起動電流；K一一系數(shù)，決定于電動機的起動情況和熔斷器特性（3）按鈕通常用來短時間接通或斷開控制電路的手動電器。按鈕的額定電流一般不超過5A。按鈕的結(jié)構(gòu)如下圖4所示，表示符號如圖5所示。圖4按鈕結(jié)構(gòu)圖5表示符號（4）交流接觸器接觸器是利用電磁力來接通和斷開大電流電路的一種自動控制電器，它常用在控制電動機的主電路上。接觸器外形和結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，圖形及電氣符號如圖7所示。a）外形a）外形b）結(jié)構(gòu)示.意匣圖6接觸器外形和結(jié)構(gòu)示意圖KMl-KMl-!KMX-A--AKM\⑶線圈 （b）5M點、（c）動手捌觸點（d）動蜿勰M點、圖7圖形及電氣符號接觸器的用途：接觸器是一種用來頻繁接通和斷開交、直流主電路及大容量控制電路的自動切換電器。它具有低壓釋放保護功能，可進行頻繁操作，實現(xiàn)遠距離控制，是電力拖動自動控制線路中使用最廣泛的電器元件交流接觸器的結(jié)構(gòu)原理圖如下圖8、9所示。輔助觸頭吉臂動合（復(fù)位彈簧

吊外）人動合觸點動斷觸點靜鐵心動鐵心輔助觸頭吉臂動合（復(fù)位彈簧

吊外）人動合觸點動斷觸點靜鐵心動鐵心圖8交流接觸器結(jié)構(gòu)原理（常態(tài)）輔助觸頭主觸點閉合

人2動合觸點閉合

動斷觸點稟3’O復(fù)位彈簧ww|輔助觸頭主觸點閉合

人2動合觸點閉合

動斷觸點稟3’O復(fù)位彈簧ww|wiM靜鐵心動鐵心圖9交流接觸器結(jié)構(gòu)原理（通電）電動機負載時交流接觸器的選用：交流接觸器吸引線圈電壓由控制電路電壓而定。主觸頭額定電流由下面經(jīng)驗公式計算：PnX1O3

/mc=式中Anc式中Anc主觸點額定電流;Pn一一被控制的電動機額定功率;K——常數(shù)，一般取1—1.4；Un——電動機的額定電壓。實際選擇時，接觸器的主觸頭額定電流大于上式計算值（5）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的電器，它是用來保護電動機使之免受長期過載的危害。熱繼電器外形及結(jié)構(gòu)如圖10所示。

33a）外形 b）結(jié)構(gòu)圖—電流整定裝置2—主電路接線柱3一復(fù)位按鈕4—常閉觸頭5一動作機構(gòu)6一熱元件31一常閉觸頭接線柱32一公共動觸頭接線柱33一常開觸頭接線柱圖10熱繼電器外形及結(jié)構(gòu)圖（6）中間繼電器中間繼電器的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸頭個數(shù)多些，共有八對觸頭，其中四對常開觸頭，四對常閉觸頭，而且沒有主、輔觸頭之分。觸頭容量相當于接觸器的輔助觸頭，其額定電流為5A。中間繼電器主要用在控制電路中，起信號傳遞與轉(zhuǎn)換作用以及同時控制多個電路。中間繼電器電器符號如下圖11所示。K線圈常閉觸點K復(fù)合觸點/ K常開觸點圖11中間繼電器電器符號（7）時間繼電器時間繼電器是一種使用在較低的電壓或較小的電流的電路上，用來接通或切斷較高電壓、較大電流的電路的電器元件。結(jié)構(gòu)如下圖12所示。空氣阻尼式時間繼電器a）外形圖 b）結(jié)構(gòu)圖1一線圈2—反力彈簧3一銜鐵4—靜鐵心5—彈簧片6、8—微動開關(guān)7一杠桿9一調(diào)節(jié)螺釘10一推桿II—活塞桿12一寶塔彈簧圖12時間繼電器外形及結(jié)構(gòu)圖通電延時型與斷電延時型繼電器電氣符號如圖13、14所示。KT線圈常閉常開KT一廣延時閉合的常開觸頭延時打開的常閉觸頭KT線圈常閉常開KT一廣延時閉合的常開觸頭延時打開的常閉觸頭延時恢復(fù)閉合的常閉觸頭線,延時恢復(fù)閉合的常閉觸頭線,圖13通電延時型繼電器電氣符號KT—J延時打開的常開觸頭圖14斷電延時型繼電器電氣符號（8）速度繼電器速度繼電器主要用于異步電動機的反接制動控制，也叫反接制動繼電器。它

主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸點三部分組成。常用的速度繼電器有JY1和JFZO型，一般其動作轉(zhuǎn)速為120r/min,觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下，轉(zhuǎn)速在3000-3600r/min以下能可靠工作。外形和結(jié)構(gòu)圖如下圖15所示。<b)a)外畛b>以均田圖15速度繼電器外形和結(jié)構(gòu)圖2PLC選型和I/O端口分配2.2.1PLC接線圖圖16PLC接線圖

2.2.2梯形圖2.2.2梯形圖限蛙觸器主搬機反轉(zhuǎn)蜿表"冷加泵電動機校制快速移動電動機的控制圖17PLC梯形圖2.2.3PLC指令表表1PLC指令表地址指令操作數(shù)A00001LD0100400002AND0100200003OR0000000004AND01004B00005LDNOT0100400006AND00008

00007OR0000500008ORLD00009ANDNOT0000300010ANDNOT0000900011ANDNOT0100300012OUT0100200013LD0000000014OR0000100015OR0100400016ANDNOT0000300017ANDNOT0000900018OUT01004TIM00000019#100C00020LD0100400021AND0100200022OR0000100023AND01004D00024LDNOT0100400025AND0000700026ORLD00027ANDNOT0000300028ANDNOT0000900029ANDNOT0100200030OUT0100300031LDNOT0000300032ANDNOT0000900033ANDTIMOOO00034OUT01005

00035LD00003000360R0100000037ANDNOT0000300038ANDNOT0000400039ANDNOT0010000040OUT0100000041LDOUT0000300042AND0000600043LD0100100044END三、總結(jié)整個設(shè)計過程中需要注意的問題：1、 實驗要嚴謹、細心。實驗過程中出現(xiàn)過常閉輸入點在程序和接線中被同置了兩次導(dǎo)致錯誤，在以后的工作學(xué)習(xí)中應(yīng)該更加謹慎避免這類錯誤；2、 設(shè)計時應(yīng)該理論結(jié)合實際。最初設(shè)計連桿自轉(zhuǎn)電機正反轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)變時，沒有設(shè)計電機正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的緩沖時間，即電機直接由正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉D(zhuǎn)，這對電機的沖擊很大，影響電機的正常使用壽命；3、 保證安全。對