基于PLC的C650立式機(jī)床電氣系統(tǒng)的【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】

基于PLC的C650立式機(jī)床電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘    要

車床是廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)成熟的切削機(jī)床，C650車床是一種中型車床，可用于加工回轉(zhuǎn)直徑1020mm以內(nèi),長度3000mm以內(nèi)的工件。是車床中極具代表性的一種設(shè)備。

此次設(shè)計(jì)是對C650車床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和模擬，運(yùn)用可編譯邏輯控制器實(shí)現(xiàn)各種控制、自鎖、聯(lián)鎖、報警功能，優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能，提高穩(wěn)定性，降低故障率。

主電機(jī)的電氣設(shè)計(jì)是整個機(jī)床電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。主電機(jī)的主回路要求帶有正反轉(zhuǎn)、Y-Δ轉(zhuǎn)換、帶限流電阻電氣反接制動。系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)欠壓飽和和過流保護(hù)。在模擬樣機(jī)中通過電位器經(jīng)AD擴(kuò)展模塊模擬。

本次設(shè)計(jì)是一個完整的電氣控制系統(tǒng)，涵蓋了電機(jī)的計(jì)算、元件的選型、控制方案的設(shè)計(jì)、圖紙的繪制、電氣主回路的設(shè)計(jì)，配電系統(tǒng)接線、調(diào)試，是專業(yè)知識的一次總結(jié)和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：機(jī)床；配電；PLC；Y-Δ轉(zhuǎn)換

Abstract

The lathe is one of the most widely used metal cutting lathe, C650 lathe is a medium-sized lathe, the diameter of workpiece up to 1020mm, length up to 3000mm. It is a kind of equipment which is widely used. 

Lathe work when the most basic of two kinds of sports: Chuck axle drives the workpiece rotation, called main movement (cutting movement), second is slide carriage thimble drives the cutter to the linear motion, known as a feed movement. The two movements are carried out at the same time. In order to ensure the synchronization between the two, the two movements are driven by the same motor (the main motor), but have their own transmission. Through the respective transmission adjustment to adjust the different spindle speed and feed speed, you can process a variety of different needs of the workpiece.

Cooling pump is also an indispensable equipment of the machine tool. After starting the machine, cooling pump started running, the cooling liquid spray to work cutting noodles, to play to the role of cooling the workpiece, the cutter protection.

The design of the traditional C650 lathe electrical control system to improve the design and simulation, using compiled logic controller to achieve a variety of control, self-locking, interlocking, alarm function, the optimization of the performance of the control system, improve the stability, reduce the failure rate.

The electrical design of the main motor is the key point of the whole machine tool electrical design. The main circuit of the main motor is a kind of positive inversion and Y- delta conversion, with current limiting resistance of electric braking of complex loop.

 This design is a complete electrical control system, covering motor calculation, component selection, control scheme design and drawings of the drawing, the main electrical circuit design, distribution system wiring and debugging, which is extensively involved in knowledge is a summary and practice of professional knowledge.

Key words: lathe; power distribution; Programmable Logic Controller;ladder diagram

目    錄

摘要 …………………………………………………………………………1

引言 …………………………………………………………………………4

1  緒論  …………………………………………………………………………5

1.1 車床的歷史及發(fā)展……………………………………………………………4

1.2 車床結(jié)構(gòu)  ……………………………………………………………………5

1.3 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………5

2  車床主回路設(shè)計(jì)……………………………………………………………7

2.1 主電機(jī)功率  …………………………………………………………………8

2.2 主電機(jī)主回路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………9

2.3 主要材料的選擇、配置………………………………………………………9

2.4 冷卻泵電機(jī)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10

2.5 機(jī)床主回路圖………………………………………………………………11

3  車床電氣控制設(shè)計(jì)………………………………………………………12

3.1 控制要求……………………………………………………………………13

3.2 控制方案選擇………………………………………………………………13

3.3 PLCI/O測點(diǎn)清單及硬件選…………………………………………………16

3.5 控制回路原理………………………………………………………………17

3.6 梯形圖程序………………………………………………………………18

4  模擬樣機(jī) …………………………………………………………………23

4.1儀器及設(shè)備 ………………………………………………………………23

4.2電動機(jī)的選擇 ……………………………………………………………24

4.3模擬樣機(jī)運(yùn)行 ……………………………………………………………25

4.4試機(jī)中遇到的問題 ………………………………………………………26

結(jié)論……………………………………………………………………………27

謝辭……………………………………………………………………………28

參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………29

附件……………………………………………………………………………30

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C650立式機(jī)床電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報告.doc

plc接線圖-cpu模塊.dwg

plc接線圖-擴(kuò)展模塊.dwg

一次主回路圖.dwg

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基于PLC的C650立式機(jī)床電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書.doc

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1 高性能異步電機(jī)控制通過反饋線性化 提出了一種 個討論了方法的基本原理 ,而大部分在交流電機(jī)驅(qū)動技術(shù)流行磁場定向控制技術(shù)。用一些波形圖說明 介紹： 異步電機(jī)由于其眾所周知的 優(yōu)點(diǎn)，制造簡單、可靠性高、外校簡單和成本較低，具有非常廣泛的工業(yè)應(yīng)用。此外 ,在對比直流電機(jī)換向器 ,也可以用在惡劣的或不穩(wěn)定的環(huán)境 ,因?yàn)闆]有火花和腐蝕的問題。雖然有這些優(yōu)勢 ,但是，當(dāng)使用感應(yīng)電機(jī) 速度調(diào)節(jié)工業(yè)驅(qū)動器時存在控制問題。這主要是有三個原因 :(a)感應(yīng)電動機(jī)的高階非線性動態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的耦合 ,(b)一些狀態(tài)變量 ,轉(zhuǎn)子電流和通量 ,不能直接測量 (c)轉(zhuǎn)子電阻 (由于加熱 )和磁化電感 (由于飽和度 )差別很大與顯著的系統(tǒng)動力學(xué)的影響。最受歡迎的高性能異步電機(jī)控制方法稱為磁場定向控制法 (向量控制法由]和 ]提出。 在這個方法的電機(jī)方程 (被改寫 )轉(zhuǎn)換在一個旋轉(zhuǎn)的調(diào)和系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?。這些新的坐標(biāo)被稱作場效應(yīng)坐標(biāo)。 在字段坐標(biāo) — 不斷轉(zhuǎn)子磁鏈幅值 —— 有一個關(guān)聯(lián)控制變量之間 的線性和速度。此外 ,在他勵直流電機(jī)中 , 為了限制定子電壓的在很高的電壓在磁場減弱的地區(qū)通量幅度可以被減少。坐標(biāo)具有良好的物理基礎(chǔ) , 因?yàn)樗仙a(chǎn)的解耦扭矩他勵直流 電機(jī)的理論基礎(chǔ)。同時， ,從理論的角度其他類型的坐標(biāo)可以選擇來實(shí)現(xiàn)解耦和感應(yīng)電動機(jī)的方程線性化。]提出了一種非線性控制器的基礎(chǔ)上多標(biāo)量電機(jī)模型。 在這種方法中 ,像同樣的磁場定向控制器 ,它假定了轉(zhuǎn)子磁鏈。 95 幅規(guī)定是一定值。因此 ,汽車速度只有從轉(zhuǎn)子磁鏈漸近解耦 ，基于投入產(chǎn)出線性化 et 2]已經(jīng)開發(fā)了一種非線性控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)對電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子2 磁鏈能準(zhǔn)確解耦的。 這個 系統(tǒng)也能使用在場坐標(biāo)轉(zhuǎn)換上。馬里諾 et 8、 9]提出了一種非線性變換電機(jī)的狀態(tài)變量 ,以便在新的坐標(biāo) ,速度和轉(zhuǎn)子磁鏈幅值的解耦 反饋 。類似的轉(zhuǎn)變 et E]就已經(jīng)用于解耦轉(zhuǎn)子磁鏈和速度 滑動模式控制器。感應(yīng)電機(jī)反饋線性控制在本文中被提出， 與之形成鮮明對比的是， [2， 3]大量圖表和場定向控制關(guān)系被討論。同時 ,數(shù)字說明了控件的屬性，在系統(tǒng)電機(jī) 感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 感應(yīng)電動機(jī)的數(shù)學(xué)描述是基于復(fù)雜的空間向量 ,它定義在一個調(diào)和系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)角速度剛剛好。在每單位和實(shí)時表示下面的矢量方程，描述電機(jī)的動作 [6]: 電磁轉(zhuǎn)矩米可以表達(dá)為： 在鼠籠型異步電機(jī)轉(zhuǎn)子矢量電壓從 有零值。 如果一個電流控制 定子電壓 因?yàn)樗粫绊懣刂苿討B(tài)變化的進(jìn)行。 磁場定向控制 （ 在磁場 定向控制的情況下 ,它和選擇角速度坐標(biāo)調(diào)和系統(tǒng)一樣非常方便。根據(jù)3 這些假設(shè) ,代替的轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電壓矢量的 轉(zhuǎn)子時間常數(shù) 在場效應(yīng)坐標(biāo) 7可以表示如下： 圖 1的異步電機(jī)在 據(jù) 以表述為 : 4 方程中 1)?？刂葡到y(tǒng)的圖表應(yīng)用于異步電機(jī) (直接定向 )在圖 2中。 在許多情況下在流量、速度 、 簡單的 反饋線性化控制方法（ 使用 6、 11]: 當(dāng) 且 5 注意， 不依 賴于控制信號 ， 在本例中 ,它是很容易選擇兩個變量僅依賴于 x。 例如 ,我們可以定義 [5、 10]： 圖 2 感應(yīng)電機(jī)定向控制 讓 作為輸出變量，以獲得： 1．連續(xù)變化振幅 ,； 6 2. 0 參考角的速度。 部分新狀態(tài)變量 ,我們可以選擇根據(jù) 因 此 完 整 的 定 義 新 坐 標(biāo) 是[8,9]: 注意 ,第五個變量無法完全線性化，線性化只能部分。 表示 : 然后給出了系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo) : 在接下的這一部分中 ,我們將考慮系統(tǒng)包含第一個部分中第四方程。注意 ,第五個方程如下： 我們可以重寫保持系統(tǒng) 7 得出。 簡單的計(jì)算后可以獲得 : 圖 3. 異步電動機(jī)的框圖 新的控制信號 饋線性化 ) ： 8 和 容易得出如果 ， 在這種情況下 我們可以定義為反饋： 在 式計(jì)算： 結(jié)果的系統(tǒng)描述方程 : 異步電動機(jī)的框圖和新的控 制信號呈現(xiàn)在圖 3。 控制信號 9 在系數(shù) 擇確定閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)。 控制算法分為兩個步驟 : 1、計(jì)算 2、根據(jù) 控制系統(tǒng)的圖表應(yīng)用于感應(yīng)電動機(jī) (反饋線性化 )呈現(xiàn)在圖 4。 圖 4. 感應(yīng)電機(jī) 通過反饋線性化 的控制 結(jié) 果 用線性速度和轉(zhuǎn)子磁鏈控制器 (電機(jī)、變頻器并給出了控制器的數(shù)據(jù)顯示 ,在附錄 ) 獲取 。這些 波形圖 在電機(jī)是正弦脈寬調(diào)制逆變器電壓給定時顯示速度逆轉(zhuǎn)不斷變化的幅值和字段削弱范圍。可以看到從圖 5 線性速度控制器 如同 見圖 5)。因此，在 部分和速度慢于 圖 5. 圖 5的異步電機(jī)控制通過反饋線性化和磁場定向控制 (速度逆轉(zhuǎn) 圍 )。 a)ω . ω r) b). 轉(zhuǎn)矩 m c). 通量成分和振幅 (Ψ Ψ r), d) 電流方向 e) 轉(zhuǎn)矩方向 , f) 當(dāng)前組成 保證 分 (控制器輸出信號 應(yīng)該分 離 )轉(zhuǎn)子磁鏈幅值必須應(yīng)用。 這個除法彌補(bǔ)了內(nèi)部乘法產(chǎn)生的所需扭矩磁場定向坐標(biāo)（圖 1）。這樣一個非線性速度控制器一個非常類似 可以實(shí)現(xiàn) (參見圖 6)。 在 圖 7。參考變化為了通量振幅的響應(yīng)速度恒定被提出。注 意 ,在對比 控制變量 控制變量方法在11 1, 圖 6. 圖 6 的異步電機(jī)控制通過反饋線性化和磁場定向控制 (速度逆轉(zhuǎn) 段削弱范圍 )。 a)ω . ω r) b). 轉(zhuǎn)矩 m c). 通量成分和振幅(Ψ Ψ r), d) 電流方向 e) 轉(zhuǎn)矩方向 , f) 當(dāng)前組成 12 圖 7 圖 7 感應(yīng)電機(jī)的控制通過反饋線性化和磁場定向控制 (響應(yīng)速度變化 參考范圍 ) ,a )實(shí)際速度和參考速度 b) 引 用 的 控 制 信 號 A - c)引用的控制信號 d)當(dāng)前 通量 e)轉(zhuǎn)矩電流 結(jié) 論 在這個工作高績效反饋線性化控制方法 (統(tǒng)的 框圖和傳統(tǒng)磁場定向控制的關(guān)系 (討論。控制 系統(tǒng)的 主要特色與優(yōu)勢 可以歸納如下 : 1、 與控制變量 法準(zhǔn)確保證解耦的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈控制在兩個動13 態(tài)和穩(wěn)態(tài)。因此 ,高性能驅(qū)動系統(tǒng)工作在這兩個常數(shù)和現(xiàn)場削弱范圍可以實(shí)現(xiàn)使用一個線性速度和流量控制器。 2、 控制變量是 此 ,高績效驅(qū)動系統(tǒng)工作在這兩個常數(shù)和弱場范圍 ,需要一個速 度控制器與非線性 (除去載流子的幅值 )的部分。 3、 方法是建立在一個實(shí)時狀態(tài)反饋的和需要更復(fù)雜的信號處理的詳細(xì)情況 (電機(jī)狀態(tài)變量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩是必需的 )。 4、 同時 ,轉(zhuǎn)換和新的控制變量 ,2用于 鏈和轉(zhuǎn)矩分離 )在 5、 構(gòu) ,因此可以很容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) ,使用參考電流限制器的輸出流量和速度控制器分別控制。 6、 可以預(yù)計(jì)的是，因?yàn)樵?量 及其衍生物 作為新的坐標(biāo)，很適合進(jìn)行滑動模式的速度和位置控制器 。因此 ,建一個要求異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能很高的系統(tǒng)替代 用。 14 參考文獻(xiàn)： 15 16 附錄： 電機(jī)參數(shù) 控制器參數(shù) 反饋線性化： 逆變參數(shù)： 定子 : 通量 制器： 速度 制器： 電流控制器：