C650卧式车床用PLC进行继电控制线路的改造

    1．技术要求

   (1)根据任务，设计主电路图，列出PLC控制I/O口（输入/输出）元件地址分配表，设计梯形图及PLC控制I/O口（输入/输出）接线图。

   (2)安装PLC控制线路，熟练正确地将所编程序输入PLC；按照被控设备的动作要求进行安装调试，达到设计要求。

   (3)电路图如图6-11所示。

    图6-11    C650卧式车床电路图

    2．程序设计

   (1)电路设计分析。C650卧式车床的控制比较简单，这里只强调一下对三个电机的控制要求。

    主电路与继电器一接触器控制相同，主要是对电机M1、M2和M3的控制以及M1主电路的电流检测。手动控制车床上的照明灯电路可用外接电路来解决。不必通过PC控制。

    对电动机M1的具体控制要求是：全电压的正反转控制，并限制点动时的电流，停车和点动完毕时均要求反接制动，并串限流电阻；用互感器TA和电流表A能测量M1正常工作时的主电路电流，其他时间电流表不工作；M1有短路保护和过载保护。

    对M2只有单向运转控制和过载、短路保护的要求。对M3的控制类同M2，只是没有过载保护的要求。

   (2)I/O分配。输入/输出设备和PC的输入/输出端子的分配见表6-4。

    表6-4    M7120型平面磨床PLC输入/输出点分配表

    由PLC的原理可知，当输入端接常开触点，PLC工作时，若输入端的常开触点闭合，则对应于该输入端子的输入继电器线圈得电，它的常开触点闭合，常闭触点断开；当输入端接常闭触点，PLC工作时，若输入端的常闭触点未动作，则对应与该输入端子的输入继电器线圈得电，它的常开触点闭合，常闭触点断开，如果该常闭触点与输出继电器线圈串联，则输出继电器线圈不能得电。因而，用PLC控制电动机的启停，如果停止按钮用常闭触点，则与控制电动机的接触器相连接的PLC输出继电器线圈应串联与停止按钮相接的输入端子相对应的常开触点。在继电器一接触器控制中，停止按钮和热继电器均用常闭触点，为了与继电器一接触器控制的控制电路相一致，在PLC控制的梯形图程序中，同样也用常闭触点，这样一来，与输入端子相接的停止按钮和热继电器就必须用常开触点。在程序设计时必须注意这一点。

   (3)绘制梯形图。首先，用“化整为零”的方法，按被控制对象和各个控制功能逐一地设计出梯形图。

    ①对电动机M1的控制。

    a．对M1的正反转控制梯形图如图6-12所示，M1的正反转控制的转换是由接触器KM1和KM2的主触点切换电源的相序实现的。在切换时，必须防止电源相间短路。例如：由正转变为反转时，当KM1主触点断开时，产生瞬时电弧，KM1主触点仍为导通状态，如果此时KM2主触点闭合，就会使电源发生相间短路。要避免电源短路，必须在完全没有电弧的情况下使KM2主触点闭合。在继电器接触器控制中，通常采用KM1和KM2互锁的方法来避免电源短路。

    图6-12    M1的正、反转控梯形图

   PLC控制与继电器一接触器控制不同，PLC在循环扫描时，执行程序的速度是非常快的，KM1和KM2触点的切换是在毫秒级瞬间完成的，几乎没有时间延时。因而，必须采取防止电源短路的措施。在梯形图中，定时器T0和T1用来控制正反转切换的延时时间(延时时间设定为0.5s)，当电弧熄灭之后，再接通反方向的运转，假定M1在正转，即Y0为接通，现在要反转，按反转按钮SB3则X3常开触点闭合，辅助继电器M2接通并自锁，与此同时，断开辅助继电器M1、T0、Y0各线圈，接通T1线圈，即在Y0线圈断开后延时0.5s，再接通Y1线圈，这就是防止了电源短路。

    b．M1的点控制和停车时的反接制动控制。图6-13为M1的点控制和停车时的反接制动控制梯形图。

    图6-13    M1的点控制和停车时的反接制动控制梯形图

    这里使用了MC/MCR指令，当MC的条件状态为断开（即X0和X7两个常闭触点断开）时，MC和MCR指令之间的输出继电器和通用辅助继电器均处于断开状态，定时器处于复位状态；当MC的条件状态为接通时，上述各继电器和定时器的状态与没有MC、MCR指令时一样。

    点动控制是接触器KM2和KM3不动作（即输出继电器Y1和Y2的常闭触点闭合）的情况下，按动点动按钮SB1(X1常开触点闭合)，通用辅助继电器M0和M3线圈导通，而且M3自锁，则输出继电器Y0线圈导通，使KM1的动作，电动机M1串电阻R正向运转。松开SB1，即Y1常开触点断开，M0和Y0线圈均断电（因为M0无白锁），KM1的主触点切断正相序电源。由于电动机M1的惯性作用，速度继电器正转常开M1定子绕组串入电阻R进行反接制动，当M1转速接近零时，常开触点KS1 (X9)断开，使Y1断电，制动结束。可见，点动结束时，自动进入反接制动。

    按动一下停止按钮SB2，X0常闭触点断开，辅助继电器M100线圈断电，则MC的条件状态为断开，MC和MCR指令之间控制电动机M1的所有程序输出呈关断状态，也就是切断电动机M1的电源；同时X0常开触点闭合，使辅助继电器M3线圈导通并自锁。假设：停车之前，电动机M1为正转，速度继电器正转常开触点KS1 (X9)仍闭合。当松开停止按钮SB(X0)时，X0常闭触点又闭合，使MC的条件状态为接通又执行控制M1的程序，这时定时器T2通电，延时0.5s，接通Y1，使M1定绕组串入电阻R进行反接制动；当M1的反接制动接近零时，速度继电器正转常开触点KS1 (X9)断开，断开Y1，制动结束。反转时的反接制动类同正转，不同的是采用KS2 (X10)、T3、Y0。

    需要说明的是，为什么在反接制动中要接入通用辅助继电器M3呢，因为在梯形图中若没有M3的话，当车床合上开关后，如果有人用手转动卡盘的话，则速度继电器的常开触点闭合，那么就有可能使电动机M1突然转动起来，可能发生人身事故，为防止这种事故，引人了通用辅助继电器M3。

    c．M1主电路工作电流的监测控制梯形图如图6-14所示。

    图6-14    M1主电路工作电流的监测控制梯形图

    在M1正反转启动运转时，通过定时器T4延时5s，接通输出继电器Y5，故接触器KM6常闭触点延时断开，使交流电流表避开启动电流，检测电机正常工作电流。在点动和停车反接制动过程中，因辅助继电器M1和辅助继电器M2均不导通，故电流表被接触器KM6常闭触点旁路，保证它只检测Ml的正常工作电流。

    ②对电动机M2和M3的控制。控制M2和M3的梯形图如图6-15所示。

    图6-15    控制M2和M3的梯形图

   M2和M3为单向运转，其控制较为简单，冷却电动机M2是用按钮进行启、保、停控制的，并有过载保护。用扳动快速手柄压动限位开关SQ(X6)，对快速电动机M3进行点动控制。

    在上述梯形图的基础上，进行“积零为整”的综合工作，要考虑相互影响，适当增加一些程序并去掉多余的程序，最后设计出完整的C650车床的梯形图，如图6-16所示。

    图6-16    C650车床的梯形图

   (4)装配调试。在完成通电前的准备工作后，便可接上设备的工作电源，开始通电调试。