1、“金藍領”維修電工（高級）技師鑒定論文車床PLC控制系統設計摘要：介紹三菱公司的PLC在普通車床C650改造中的應用，給出 C650車 床電氣控制的軟、硬件設計，本系統既可以用于新型車床的開發也可以用于車床 的數控改造。關鍵詞：PLC;梯形圖；車床隨著社會生產力的發展，傳統的繼電器控制系統已經不能滿足當今迅猛發展 的社會的現代化生產要求，選擇了 C650車床為改造對象，進行傳統控制系統的 改造，以PLC控制系統取代之前的傳統控制系統。改由 PLC控制后，其控制系 統大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節省了大量空間，機床的各項性能 有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。一、C650型臥式車床

2、簡介C650臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉直徑為1020mm ,最大工件長度為30000mm ,它主要由床身、主軸變速箱、尾座、進給箱、絲桿、 光桿、刀架和溜板箱等組成，如圖1圖1 C650臥式車床結構圖C650車床由主軸運動和刀具進給運動完成切削加工，車床的主軸、冷卻泵、 刀架快速移動均由三相異步電動機拖動。 車床有三種運動形式：車削加工的主運 動是主軸通過卡盤或者雞心夾頭帶動工件的旋轉運動，它承受車削加工時的主要 切削功率；進給運動是溜板帶動刀架的縱向或橫向運動； 輔助運動為溜板箱的快 速移動，尾座的移動和工件的夾緊與放松。 主軸的旋轉運動由主電動機，經傳動 機構實現。機床車削

3、加工時，要求車床主軸能在較大范圍內變速。 通常根據被加 工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、車刀材料、冷卻條件及加工方式等來選 擇切削速度，采用機械變速方法。車床縱、橫兩個方向的進給運動由主軸變速箱 的輸出軸，經掛輪箱、進給箱、光桿傳入溜板箱而獲得，具運動方式有手動與機 動兩種。二、C650臥式車床改造要求(1)主軸具有正、反轉起停功能和正轉點動功能。(2)主軸具有點動功能，點動時主軸電機為 Y形接法。(3)主軸正轉、反轉起動時采用 Y/起動。(4)主軸制動時采用Y接法。(5)冷卻泵電機起停控制功能。(6)快進電機點動功能并采用按鈕控制快進電機點動。(7)照明電路改為PLC控制，有啟停控制功能

4、。三、PLC控制系統設計任何一個控制系統的都是由輸入部分， 邏輯部分和輸出部分組成。而本次畢 業設計要改造的對象C650臥式車床的傳統繼電器控制系統，其輸入部分由所有 行程開關、方式選擇開關、控制按鈕等組成。輸出部分為控制各種負載的所有接觸器線圈組成。邏輯部分由各種繼電器及其觸點組成實現邏輯控制。我們設計控制系統以PLC控制系統取代傳統繼電器控制系統的邏輯控制線路部分，輸入部分為車床控制控制系統的控制按鈕（SB1-SB9）,速度繼電器監測主軸電動機正反轉的正反向常開觸點（KS1、KS2）,及熱繼電器常閉觸點（FR1、FR2）,輸出部分為機床控制系統的接觸器線圈（KM1-KM6 ），中間繼電器線

5、圈（KA）,照 明燈（HL）。1、PLC系統設計（1）確定PLC I/O 口地址表由系統改造要求可確定I/O地址表，如表3-2所示。表3-2 I/O 地址表輸入輸出名稱功能作用I/O 口名稱功能作用I/O 口SB1總停X0KM1控制M1止轉運行Y0SB2M1止轉啟動X1KM2控制M1反轉運行Y1SB3M1反轉啟動X2KM3控制M1 形運行Y2SB4M1點動X3KM4控制M1 Y形運行Y3SB5M2啟動X4KM5控制M2運行Y4SB6M2停止X5KM6控制M3運行Y5SB7HL照明X6KA電流表A短接中間繼電器Y6SB8HL熄火X7HL車床照明Y7SB9M3點動X10FR1M1過載保護X11FR

6、2M2過載保護X12KS1正轉制動速度繼電器常開觸點X13KS2反轉制動速度繼電器常開觸點X14(2) PLC選型本次設計考慮到共有輸入13個信號，輸出8個信號，又因控制程序不是很 大及不需要遠程控制與特殊要求，所以選用三菱 FX系列的FX2N-32MR-001, 由表知輸入 輸出總點數為32,輸入點數為16,輸出點數為16,繼電器輸出， 可以滿足本次設計的要求。(3) PLC的I/O電氣接線圖由3.2.1 I/O 口分配表可以知道，輸入部分：按鈕 SB1為整個控制系統的 停止開關；按鈕SB2、SB3及SB4分別控制主軸電機M1的正反轉及點動控制； 按鈕SB5、SB6分別控制冷卻泵電機的 M2

7、啟動與停止；按鈕SB7、SB8分別 控制HL的照明于熄滅；按鈕SB9控制快進電機的點動；熱繼電器常閉開關FR1, FR2分別為M1、M2的過載保護；速度繼電器 KS1、KS2分別輔助主軸電機 M1的正反轉制動。輸出部分：KM1、KM2接觸器分別控制主軸電機 M1的正反轉；KM3、KM4接觸器分別控制主軸電機 M1的、運行；KM5、KM6接觸器分別控制冷卻泵電機 M2、快進電機M3的運行；HL為車床照明。下圖為,PLC的輸入、輸出I/O電氣接線圖，如圖3-3 - - _PPODPPR工p工JR夕一一，一一1_，n eYlYaQ4Y5Y6Y7l-i LOJFXnJmMR 02I LM-220Vnn

8、忖圖3-3 PLC I/O 電氣接線圖(4)程序設計(YM(YTB3程序設計說明：(1)主軸電機正轉控制。如梯形圖第一邏輯行所示，X1為主軸電機正轉啟 動控制。當按下控制按鈕 SB2,則對應的X1 ,接通輔助繼電器 M0的線圈并自 鎖；其位于第五邏輯行的常開觸點 M0閉合，接通Y0線圈(X11常開觸點在 PLC通電后即為閉合狀態)；位于第七邏輯行的常開觸點 Y0閉合，接通Y3線圈。 同時T0線圈得電開始計時，5s后動作，位于第八邏輯行的常開觸點 T0閉合， 接通Y2線圈并自鎖，至此完成主軸電機的 Y/正轉啟動。在主軸電機完成Y/正轉啟動的同時T1線圈得電開始計時，5s后動作，其 常開觸點閉合并

9、接通Y6線圈，電流表A開始監測主軸電機的電流。在主軸電機正轉轉速達到120r/min時，第三邏輯行X13常開觸點閉合， 為主軸電機正向旋轉反接制動做好準備。(2)主軸電機反轉控制。如梯形圖第二邏輯行所示， X2為主軸電機反轉 啟動控制，當按下控制按鈕 SB3,則對應的X2,接通輔助繼電器M1的線圈并 自鎖；其位于第六邏輯行的常開觸點 M1閉合，接通Y1線圈(X11常開觸點在 PLC通電后即為閉合狀態)；位于第七邏輯行的常開觸點 Y1閉合，接通Y3線圈。 同時T0線圈得電開始計時，5s后動作，位于第八邏輯行的常開觸點 T0閉合， 接通Y2線圈并自鎖，至此此完成主軸電機的 Y/反轉啟動。在主軸電機

10、完成Y/反轉啟動的同時T1開始計時，5s后動作，T1線圈得 電，其常開觸點閉合并接通 Y6線圈，電流表A開始監測主軸電機的電流。在主軸電機反轉轉速達到120r/min時，第三邏輯行X14常開觸點閉合， 為主軸電機反向旋轉反接制動做好準備。（3）主軸電機的正向點動控制。如梯形圖第五邏輯行所示， X3為主軸點 動控制，當按下SB4,則對應的X3閉合，接通Y0線圈（X11常開觸點在PLC 通電后即為閉合狀態），其位于第七邏輯行的常開觸點 Y0閉合，接通Y3線圈， 主軸電機正轉Y形點動，松開SB4,則Y0、Y3失電，主軸電機停轉，實現點動。（4）主軸電機正轉停機反接制動控制。如梯形圖第三邏輯行所示，X

11、0為主軸停車制動控制（兼有冷卻泵、照明停止工作運行），主軸正轉運行時，當按 下SB1,則輔助繼電器M0線圈、Y0線圈、Y2線圈、T0線圈、T1線圈、Y6 線圈失電，他們的相應觸點同時也恢復常態， 切斷主軸電機正轉運行電源，主軸 電機自然停機。與此同時，第三邏輯行輔助繼電器 M3線圈得電（X13已于正 轉速度達到120r/min時閉合），其位于第六邏輯行的常開觸點 M3閉合，接通 Y1線圈（X11常開觸點在PLC通電后即為閉合狀態）,其位于第七邏輯行的常 開觸點Y1閉合，接通Y3線圈，則立即給主軸電機通入反轉 Y形制動電源，使 之產生一個反向力矩來制動主軸電機的正向旋轉， 使主軸電機的正轉速度很

12、快降 下來。當主軸電機正轉速度降到100r/min時，正轉時已閉合的X13觸點斷開， 線圈M3失電、同時Y1線圈、Y3線圈也失電，他們的相應觸點恢復常態，及 時切斷反接制動電源，主軸電機正轉停機而又防止了主軸電機反向起動，完成來主軸電機正轉運行的反接制動過程。（5）主軸電機反轉停機反接制動控制。如梯形圖第三邏輯行所示，X0為主軸停車制動控制（兼有冷卻泵、照明停止工作運行），主軸反轉運行時，當按 下SB1則輔助繼電器M1線圈、Y1線圈、Y2線圈、T0線圈、T1線圈、Y6線 圈失電，他們的相應觸點同時也恢復常態， 切斷主軸電機反轉運行電源，主軸電 機自然停機。與此同時，第三邏輯行輔助繼電器M4線圈

13、得電（X14已于反轉速度達到120r/min時閉合）,其位于第五邏輯行的常開觸點 M4閉合，接通Y0 線圈（X11常開觸點在PLC通電后即為閉合狀態），其位于第七邏輯行的常開觸 點Y0閉合，接通Y3線圈，則立即給主軸電機通入正轉 Y形制動電源，使之產 生一個反向力矩來制動主軸電機的反向旋轉，使主軸電機的反轉速度很快降下 來。當主軸電機反轉速度降到 100r/min時，反轉時已閉合的X14觸點斷開， 線圈M4失電、同時Y0線圈、Y3線圈也失電，他們的相應觸點恢復常態，及 時切斷反接制動電源，主軸電機反轉停機而又防止了主軸電機正向起動，完成來主軸電機反轉運行的反接制動過程。（6）冷卻泵電機控制。如

14、梯形圖第十邏輯行所示，X4為冷卻泵啟動控制， X5為冷卻泵的停止運行控制。當按下SB5,則對應的X4閉合，接通Y4線圈（X12 常開觸點在PLC通電后即為閉合狀態），冷卻泵投入工作。當需要冷卻泵停止工 作時，按下SB6,則對應的X4,斷開Y4得電通路，Y4線圈失電，冷卻泵停止 工作。（7）快進電機點動控制。如梯形圖所示， X10為快進電機點動控制，當 按下SB9時，則對應的的X10,接通Y5線圈，快進電機點 動，當復位SB9, Y5線圈失電斷開，快進電機實現點動。（8）照明控制。如梯形圖所示，X6為HL照明控制，X7為HL熄滅控制。 當需要照明時，按下SB7,則對應的X7閉合并接通Y7線圈，H

15、L開始車床照明。當不需要照明時，按下SB8,則對應的X7失電，斷開Y7得電通路，Y7線圈失 電，HL熄滅。2、系統調試(1)系統調試的準備工作在調試前我們需要對線路進行檢查，按照電氣接線圖檢查電源線是否可靠， 主線路和控制線路連接是否正確， 絕緣是否良好，各開關是否處于常態，插頭和 各插接件是否全部插緊；在檢查完各部分正確無誤后，便可接上工作電源，開始 通電檢查調試了。(2)硬件檢查合上供電的電源開關，用萬用表測量系統總電源開關進線端的電壓，看一看電壓是否正常，有無斷相或三相電壓特別不平衡的現象。 如果一切正常，便可合 上總電源開關QS,并用萬用表測量電源能供到的各支路終端的電壓是否正常。 有

16、無斷相。用萬用表測量各硬件的接線情況，看是否有短接，斷接和虛連的情況， 并與電路控制原理圖一一對照，看是否有無接錯的地方。各部分都正確無誤的情 況下進行軟硬件聯調。(3)系統調試應注意事項(1)將在GX軟件編寫好的系統總程序轉換好，PLC寫入前，應將傳輸設 置先設置好。(2)主電動機不能啟動：可能原因為，電源沒有接通；熱繼電器已動作， 作為PLC輸入信號的常閉開關尚未復位常態；交流接觸器的線圈燒毀或觸點接 觸不良、觸點接線脫落等。(3)按下停止按鈕，主電動機不能停止工作：可能原因為，停止按鈕已短路；接觸器主觸點被雜物阻卡等。(4)主電動機不能進行反接制動：可能原因為，速度繼電器損壞或接線脫 落。(5)主電動機不能點動：可能原因為，點動按鈕常開觸點SB2損壞或接線脫落等。(6)按下啟動按鈕后，電動機發出嗡嗡聲，不能正常啟動：電動機三相電 源缺相運行造成，可能原因是熔斷器某一相熔絲燒斷；接觸器某一對主觸點沒 有接觸好或接線脫落；電動機某一處斷線等。(7)電流表不能監測主電動機負載：可能