摘要
可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富。
它的功能主要是：控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。
本次设计的内容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）对C650型车床的电器部分进行改造。首先我对本设计进行总体的分析，使自己有一个大致的总体概念，然后仔细分析C650车床，对车床主运动和进给运动还有其它的辅助运动，进行分析。最后根据控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。因此使C650车床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。
关键词：可编程控制器，C650车床，梯形图，电气控制。
目录
1 引言 ............................................ 1
1.1 C650型普通卧式车床简介 ................................................. 1 1.2 C650卧式车床改造主要内容 ............................................... 3
2 电气控制原理 .................................... 3
2.1 主电路设计 .............................................................. 4 2.2 交流控制电路设计 ........................................................ 5 2.3 辅助电路分析 ............................................................ 7
3 系统元器件的概述与选择 .......................... 8
3.1 PLC 类型的简介 .......................................................... 8 3.1.1 PLC的特点 ............................................................ 8 3.2 PLC型号的选择 .......................................................... 9 3.3 电动机选择 ............................................................. 10 3.4 其它元器件的选择 ....................................................... 11 3.4.1 交流接触器的选择 ..................................................... 11 3.4.2 中间继电器的选择 ..................................................... 11 3.4.3 保护电器的选择 ....................................................... 12 3.4.4 控制开关电器的选择 ................................................... 12 3.4.5 速度继电器选择 ....................................................... 13
4 PLC控制电路设计 ............................... 14
4.1 PLC的硬件电路框图 ..................................................... 14 4.2 车床控制PLC输入/输出接口分配表及电气原理图 ............................ 14 4.2.1 车床控制PLC输入/输出接口分配表（表4-1） ............................ 14 4.2.2 PLC控制原理电路设计 ................................................. 15
5 C650卧式车床改造为PLC控制的软件设计 .......... 16
5.1 S7－200PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN的介绍 ............................. 16 5.2 梯形图的设计 ........................................................... 16
5.2.1 机床工作指示灯开关控制的梯形图设计 ................................... 16 5.2.2 电动机M1正、反转控制梯形图的设计 .................................... 17 5.2.3 电动机M1正转点动控制的设计 .......................................... 18 5.2.4 电动机M1的正、反转运行的反接制动的设计 .............................. 18 5.2.5 快速移动电动机的控制设计 ............................................. 20 5.2.6 冷却泵电动机的控制设计 ............................................... 20 5.2.7 梯形图中的其它控制设计 ............................................... 20 5.3 梯形图 ................................................................. 21 5.4 C650卧式车床程序表 .................................................... 22
6 调试 ........................................... 23
6.1 硬件检查 ............................................................... 23 6.2 系统综合调试 ........................................................... 23 6.3 M1的正转点动调试 ...................................................... 24 6.4 M1的正转调试 .......................................................... 25 6.5 M1的反转调试 .......................................................... 26 6.6 M1的反接制动调试 ...................................................... 28 6.7 M2的起动调试 .......................................................... 29 6.8 M2的停止调试 .......................................................... 29 6.9 M3的起动调试 .......................................................... 29
总结 ............................................. 31 致谢 ............................................. 32 参考文献 ......................................... 33
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
1 引言
随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展的社会的现代化生产要求，于是我们在选毕业设计课题之际，一切从实际出发，选定了毕业设计课题——车床PLC控制系统设计。我们选定了C650车床为改造对象，进行传统控制系统的改造，以PLC控制系统取代之前的传统控制系统。改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化，并且维修方便，易于检查，节省了大量空间，机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。
1.1 C650型普通卧式车床简介
C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为30000mm。它主要由床身、光杆、丝杆、尾座、刀架、主轴变速箱、进给箱、和溜板箱等组成，如图1-1。
图1-1 C650卧式车床结构图
工艺过程：为了加工各种旋转表面，车床具有切削运动(主运动和进给运动)和辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动。进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。C650型卧式车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工，车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相
1
C650卧式车床的控制系统的PLC控制改造
异步电动机拖动。车床有三种运动形式：车削加工的主运动是主轴通过卡盘或者鸡心夹头带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率；进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动；辅助运动为溜板箱的快速移动，尾座的移动和工件的夹紧与放松。主轴的旋转运动由主电动机，经传动机构实现。机床车削加工时，要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度，采用机械变速方法。车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴，经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得，其运动方式有手动与机动两种。其工作过程过程如下：
(1) 正常车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为保证螺纹的加工质量，为避免
乱扣，加工完毕后要求反转退刀，且工件旋转速度与刀具的移动速度之间保持严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮传动来连接，由同一台电动机拖动。
(2) C650卧式车床通过主电动机的正、反转来实现主轴的正、反转，当主轴反转时，刀架
也跟着后退。
(3) 电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，用来监测电动机的负载情
况。
(4) 车削加工近似于恒功率负载，主电动机M1通常选用普通笼型异步电动机（功率为
30KW），完成主轴运动和刀具进给运动的驱动。M1电动机采用直接启动的方式，可正反两个方向旋转，为加工方便，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，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动动能，C650车床的正反停车采用速度继电器控制电源的反接制动，以提高生产效率。
(5) 车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车
床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2。
(6) C650卧式车床的床身较长，为了提高生产效率、减轻工人的劳动强度，专门设置了一
台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。
(7) C650在进行车削加工时，因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同，
且使用的刀具也不同，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，可改变主轴的转速。
2