1、目錄1 PLC的應(yīng)用及特點(diǎn) 12 設(shè)計(jì)過程與方法2 2.1設(shè)計(jì)要求 2 2.2 主電路設(shè)計(jì)23 臥式車床控制系統(tǒng)電路圖及控制程序 3 3.2主電路圖 3 3.3控制電路圖 4 3.4 PLC連線圖 5 3.5 梯形圖6 3.5指令表 74 工作原理 9 4.1 主電路9 4.2 主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制9 4.3 主電動(dòng)機(jī)的正向起動(dòng)運(yùn)行及反向反接制動(dòng)控制9 4.4 主電動(dòng)機(jī)的反向起動(dòng)運(yùn)行及正向反接制動(dòng)控制9 4.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制10 4.6 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制 10 4.7 起停輔助線路 105電氣設(shè)備明細(xì) 116系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 6.1電動(dòng)機(jī)的選擇13 6.2交流接觸器和中間繼電器的選擇

2、13 6.3保護(hù)電器的選擇13 6.4控制電器的選擇14 6.5主要電氣元件表147課設(shè)總結(jié) 16 參考文獻(xiàn)1 PLC的應(yīng)用及特點(diǎn)PLC是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自燙發(fā)如何打理動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗哂幸韵逻@些特點(diǎn)：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)，性價(jià)比高，硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾強(qiáng)；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。同時(shí)PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室

3、模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。在此次課程設(shè)計(jì)中我使用的是FX2N-48MR，因?yàn)樗木幊滔鄬?duì)簡(jiǎn)單易懂，是理想的可編程控制器。而在設(shè)計(jì)中的I/O點(diǎn)數(shù)在48以下，對(duì)于臥式車床的PLC控制而言，已經(jīng)足夠用了。而且其基本單元中的輸入點(diǎn)按照X000X007,X010X017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，輸出點(diǎn)按照YOOOY007,Y010Y017這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，內(nèi)部繼電器可多次使用，定時(shí)器將1ms,10ms,100ms等脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，計(jì)

4、數(shù)器可進(jìn)行向上向下計(jì)數(shù)。 2設(shè)計(jì)要求與主電路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)，冷卻泵電機(jī)、快速移動(dòng)電機(jī)。三臺(tái)電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。 主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。主電動(dòng)機(jī)要采用降壓起動(dòng)方式起動(dòng)。主電動(dòng)機(jī)要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制和長(zhǎng)動(dòng)控制，采用反接制動(dòng)。主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止起動(dòng)電流對(duì)電流表產(chǎn)生沖擊。機(jī)床要有照明設(shè)施。 2.2 C650臥式車床主電路設(shè)計(jì)主電動(dòng)機(jī)M1：KM1、KM2兩個(gè)接觸器分別實(shí)現(xiàn)主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，F(xiàn)R1用作過載保護(hù)，R為限流電阻，A是用來監(jiān)視主電機(jī)繞組電流的電流表，由于主電機(jī)功率很搭，故A通過互感器TA起作用。K

5、M3用于短接電阻R。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2：KM4接觸器用于控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)的起停，F(xiàn)R2為M2的過載保護(hù)用熱繼電器?？焖匐妱?dòng)機(jī)M3：KM5接觸器用于控制快速電動(dòng)機(jī)M3的起停，由于M3短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故不用設(shè)置熱繼電器。3 臥式車床控制系統(tǒng)電路圖及控制程序3.1 主電路圖 3.2控制電路3.3 PLC接線圖 3.4 梯形圖3.5指令表4 工作原理4.1 主電路 由斷路器QF引入三相電源，F(xiàn)U1為主電動(dòng)機(jī)M1的短路保護(hù)用熔斷器，F(xiàn)R1為M1主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器。為防止在正反轉(zhuǎn)起動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)時(shí)造成電動(dòng)機(jī)的過載，加入限流電阻R。通過互感器TA接入電流表A以監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組的電流。熔斷器FU2為M2、M3電動(dòng)機(jī)

6、的短路保護(hù)。FR2為M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，因?yàn)榭焖匐妱?dòng)機(jī)M3短時(shí)工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。4.2 主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制 按下主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制按鈕SB2，則梯形圖中的X003常開觸點(diǎn)閉合，Y005接通，此時(shí)由于X003的常閉觸點(diǎn)打開，Y005并未形成自鎖。同時(shí)SB2的動(dòng)作并未影響中間繼電器M0動(dòng)作，因此此時(shí)電流表A不工作，短接限流電阻的線圈并未得電，即主電動(dòng)機(jī)串電阻R起動(dòng)運(yùn)行。4.3 主電動(dòng)機(jī)的正向起動(dòng)運(yùn)行及反向反接制動(dòng)控制按下主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3，其對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入X004常開觸點(diǎn)閉合，Y005，M0，T1接通，并且Y005、M0分別通過自身的常開觸點(diǎn)形成自鎖，松開SB3后

7、主電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。此時(shí)Y002、Y003并未接通，主電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓起動(dòng)。同時(shí)，M0觸發(fā)接通時(shí)間繼電器T1，T1開始計(jì)時(shí)，5秒后，其斷開延遲閉合觸點(diǎn)閉合，接通Y002、Y003接通，即電流表接入互感器TA開始工作，KM3的常開觸點(diǎn)閉合，限流電阻被短接，主電動(dòng)機(jī)常壓正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，其正轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器KS1閉合。制動(dòng)時(shí)，按下主電動(dòng)機(jī)的總停按鈕SB1，其常閉觸點(diǎn)X002斷開，Y005、Y002、Y003、MO失電，松開按鈕，Y006通過正轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器KS1的閉合觸點(diǎn)X011得電，同時(shí)KM3也處于失電狀態(tài)，電阻R串入主回路，即給主電動(dòng)機(jī)串電阻R接入反轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)力矩

8、制動(dòng)主電動(dòng)機(jī)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)正轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時(shí)，速度繼電器KS1觸點(diǎn)斷開，X011常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開，完成主電動(dòng)機(jī)的正向起動(dòng)反向制動(dòng)停止過程。4.4 主電動(dòng)機(jī)的反向起動(dòng)運(yùn)行及正向反接制動(dòng)控制按下主電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB4，其對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入X005常開觸點(diǎn)閉合，Y006，M0，T1接通，并且Y006、M0分別通過自身的常開觸點(diǎn)形成自鎖，松開SB4后主電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。此時(shí)Y002、Y003并未接通，主電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓起動(dòng)。同時(shí)，M0觸發(fā)接通時(shí)間繼電器T1，T1開始計(jì)時(shí)，5秒后，其斷開延遲閉合觸點(diǎn)閉合，接通Y002、Y003接通，即電流表接入互感器TA開始工

9、作，KM3的常開觸點(diǎn)閉合，限流電阻被短接，主電動(dòng)機(jī)常壓正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，其正轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器KS2閉合。制動(dòng)時(shí)，按下主電動(dòng)機(jī)的總停按鈕SB1，其常閉觸點(diǎn)X002斷開，Y006、Y002、Y003、MO失電，松開按鈕，Y005通過正轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器KS2的閉合觸點(diǎn)X012得電，同時(shí)KM3也處于失電狀態(tài)，電阻R串入主回路，即給主電動(dòng)機(jī)串電阻R接入反轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)力矩制動(dòng)主電動(dòng)機(jī)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)正轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時(shí)，速度繼電器KS2觸點(diǎn)斷開，X012常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開，完成主電動(dòng)機(jī)的反向起動(dòng)正向制動(dòng)停止過程。4.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制按下冷卻泵電動(dòng)機(jī)的起

10、動(dòng)按鈕SB5，其對(duì)應(yīng)的常開輔助觸點(diǎn)X007閉合，Y010接通，并形成自鎖，冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)按下冷卻泵電動(dòng)機(jī)的停止按鈕SB6，其對(duì)應(yīng)的常閉輔助觸點(diǎn)X010斷開，Y010失電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。4.6 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制C650臥式車床的刀架的快速移動(dòng)是有轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)限位開關(guān)SQ來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)手柄壓動(dòng)SQ后，接觸器Y007接通，即KM3得電吸合，M3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。松開手柄，KM3失電斷開，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，刀架正常移動(dòng)。4.7 起停輔助線路監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過互感器接入的。為防止電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)時(shí)電流對(duì)電流表的沖擊，線路中采用了一個(gè)時(shí)間繼電器。同時(shí)控制電路

11、的電源采用了控制變壓器TC低壓提供，這樣使之更安全了。為了方便工作還設(shè)置了工作照明燈EL，通過開關(guān)SA控制。同時(shí)通過斷路器QF控制電源指示燈，QF閉合后電源指示燈HL2點(diǎn)亮。用KM1、KM2控制主電動(dòng)機(jī)起停指示燈HL1，只要KM1或者KM2得電，HL1即點(diǎn)亮。5 電氣設(shè)備明細(xì)符 號(hào)名稱及用途PLC編號(hào)QF斷路器做電源引入及短路保護(hù)用X000SA機(jī)床照明燈開關(guān)X001SQ限位開關(guān)，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制X006SB1主電動(dòng)機(jī)停止按鈕X002SB2主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)按鈕X003SB3主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕X004SB4主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕X005SB5冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕X007SB6冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止按鈕X010KS

12、1主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器X011KS2主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)速度檢測(cè)器X012FR1主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器X013FR2冷卻泵過載保護(hù)用熱繼電器X014EA車床照明燈Y004HL1主電機(jī)運(yùn)行、停止指示燈Y001HL2電源接通指示燈Y000A電流表，監(jiān)控主電路電流Y002KM1接觸器，主電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)、停止用Y005KM2接觸器，主電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)、停止用Y006KM3接觸器，主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)切入電阻用Y003KM4接觸器，冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止用Y010KM5接觸器，快速電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止用Y007M1主電動(dòng)機(jī)M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)TC控制與照明變壓器FU1 FU2熔斷器作短路保護(hù)6 系統(tǒng)

13、硬件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)可以分為輸入部分、輸出部分和邏輯部分。在本設(shè)計(jì)的車床的電氣控制系統(tǒng)中，所有觸頭，行程開關(guān)（SQ），控制按鈕（SB1-SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號(hào)；接觸器線圈（KM1-KM5）、指示燈等為系統(tǒng)的輸出信號(hào)。6.1電動(dòng)機(jī)的選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)原則進(jìn)行。 發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)的實(shí)際最高溫度等于或稍微小于電動(dòng)機(jī)絕緣的允許最高工作溫度即。 過載能力：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的熱慣性很大，電動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時(shí)仍可保證，故此時(shí)，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力。即所選

14、電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TL max必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即 (一般為0.8 ) (3.1) 啟動(dòng)能力：由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動(dòng)機(jī)可靠啟動(dòng)，必須保證 () (3.2) 電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。6.2交流接觸器和中間繼電器的選擇 接觸器在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號(hào)很多，電流在5A-1000A的不等，常用交流接觸器的型號(hào)有CJ20、CJX1、CJ1和CJ10等系列。在本控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中，采用了CJ10系列的交流接觸器，其額定電流應(yīng)在控

15、制電流的1.11.3倍之間,各接觸器型號(hào)見下表。 中間繼電器中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結(jié)構(gòu)和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多一些。常用的繼電器型號(hào)有JZ7、JZ14等。6.3保護(hù)電器的選擇 熔斷器熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動(dòng)切斷電路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及過載保護(hù)。 熱繼電器熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，使用中應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)，等因素。星形接法的電動(dòng)機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形接法的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器

16、。熱繼電器的動(dòng)作電流整定值一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.051.1倍。6.4控制電器的選擇 選擇開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式控制多回路的開關(guān)電器。一般用于各種配電裝置的遠(yuǎn)距離控制，也可作為電器測(cè)量?jī)x表的轉(zhuǎn)向開關(guān)或用作小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW8、LW6和LA18系列。 控制按鈕控制按鈕在控制電路中常用作遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有LA10、LA18、LA19、LA20等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號(hào)及規(guī)格、用途和數(shù)量見下表。6.5主要電氣元件表代 號(hào)名 稱型 號(hào) 及 規(guī)

17、格用 途數(shù)量M1三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min主電動(dòng)機(jī)1M2三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min冷卻泵電動(dòng)機(jī)1M3三相交流異步電動(dòng)機(jī)JO3-802-6 0.75KW 380V 905r/min快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)1FU1熔斷器RL1-15 15A主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)1FU2熔斷器RL1-15 15AM2、M3短路保護(hù)1KM1交流接觸器CJ10-75A 線圈電壓220VM1正轉(zhuǎn)接觸器1KM2交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓220VM1反轉(zhuǎn)接觸器1KM3交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓220VM1短接電阻接觸器

18、1KM4交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓220VM2起停用接觸器1KM5交流接觸器CJ10-40A 線圈電壓220VM3起停用接觸器1FR1熱繼電器JR10-60 52.5AM1過載保護(hù)1FR2熱繼電器JR10-10 *14 7.20AM2過載保護(hù)1SB1按鈕黑色M1、M3停止按鈕1SB2按鈕黑色M1點(diǎn)動(dòng)按鈕1SB3按鈕黑色M1正轉(zhuǎn)按鈕1SB4按鈕黑色M1反轉(zhuǎn)按鈕1SB5按鈕黑色M2起動(dòng)按鈕1SB6按鈕黑色M2停止按鈕1SQ限位開關(guān)LA2 黑色快速移動(dòng)電機(jī)起動(dòng)按鈕1KS1M1正轉(zhuǎn)速度繼電器LA2 紅色反接制動(dòng)1KS2M1反轉(zhuǎn)速度繼電器LA19-11J 紅色反接制動(dòng)1TA電流互感器LQG-0.5 100/5A引入電流表1KA中間繼電器1A欠電流保護(hù)17 課設(shè)總結(jié)此次課程設(shè)計(jì)每個(gè)人都有一個(gè)題目，雖然有很多人分到的課題是一樣的，但是知道老師要求嚴(yán)格完成。我的課題是臥式車床電氣控制系統(tǒng)。由于平時(shí)學(xué)習(xí)的都是理論知識(shí)，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到課題的時(shí)候第一反應(yīng)就是翻課本，查資料，PLC編程的步驟，畫梯形圖，建立控制系統(tǒng)電路圖，到實(shí)驗(yàn)室仿真。整個(gè)過程中，我的設(shè)計(jì)改了三次，第一次在邏輯電路的理解中出現(xiàn)了問題，主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的自鎖電路設(shè)計(jì)的不合理，不能達(dá)到理想的效果。然后第二次在主電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中電流表一直工作并且限流電阻被短接，