T68镗床电气控制系统的PLC改造设计.doc

T68镗床电气控制系统的PLC改造设计

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T68镗床电气控制系统的PLC改造设计

作者姓名：何俊飞

专业名称：电气工程及其自动化

指导教师：王安 许丽

学号：200720305419

目 录

第一章 T68镗床电气控制系统的PLC改造设计 2
1。1设计要求 2
1.2设计思路 2
第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理 3
2.1卧式镗床的概述及加工范围 3
2。2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理 3
2。3T68卧式镗床主要技术参数 4
2.4电力拖动及控制特点 4
2。5梯形图程序的设计方案 5
第三章 T68卧式镗床的电气元件表 6
第四章 PLC的I/O口分配 6
4.1输入输出分配 7
4.2PLC硬件接线图 8
第五章 机床面板电气线路安装 8
5。1机床面板对电气线路的基本要求 8
5。2机床线路图的种类 9
5。3机床电气线路的安装步骤 9
结束语 9
参考文献 10

第一章 T68镗床电气控制系统的PLC改造设计
1。1设计要求
（1)对T68镗床电气控制的实物了解,熟悉其工作原理。
(2）通过实物连线画其相应的电气接线图。
(3）通过原理图对镗床电气部分进行PLC的设计改造。
（4)对改造后进行调试、改进并画出改造后的PLC接线图。
（5)编写说明书设计小结.

1.2设计思路
通过对T68镗床电气所有硬件部分接线方式的了解与认识，从实际连线出发掌握镗床的工作原理以及各机械部件的动作方式.然后按照其接线画出相应原理图，并对其进行注释。对原理图作进一步的分析,将所有的机械动作原件(接触器、继电器、按钮等）转换成以PLC的软件控制(即软触点换成硬触点)。设计PLC的梯形图，要求与原有电气部分控制的工作原理相同。
1.3设计目的
在工业控制领域，为了实现弱电对强电的控制，使机械设备实现预期的要求，继电器系统曾被广泛使用并占主导地位。虽然它具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点,但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。如果某一个继电器损坏,甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统的瘫痪，而故障的查找和排除又往往是困难的,需要花费很长时间.如果产品更新换代，则需要改变整个系统的控制周期.可见，继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点,给人们在使用上带来很大的不便和遗憾。而机床作为工作母机，对电气的控制也有了很高的要求必须有很强的抗干忧能力,运行可靠，并且简化电气控制方式，提高机床电气的使用寿命。因此根据实际生产需要对镗床的控制电路进行PLC改造。

第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理
2.1卧式镗床的概述及加工范围
镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔.按用途的不同,镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等.其中卧式镗床的用途很广,除了对各种复杂的大型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱面和端面,用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上,工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工,有时甚至可以完成全部的加工,特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。

2。2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理
T68镗床的工作原理大致可分为主轴的移动运动、工作台的回转运动、上滑座、下滑座的移动运动、主轴箱的升降运动、正反向机动进给运动、快速移动运动。如上所述的这些运动主要靠电磁伐、离合器来实现转换,如要实现某个运动必须使它所对应的某个电磁阀或离合器动作，除此之外就是添加各运动中的正负限位开关，这主要是起到各运动在动作时的保护作用.
2.3T68卧式镗床主要技术参数
镗轴直径（mm）：130
主轴最大钮矩(N.m）：3136
主轴最大转向力(N）：31360
主轴最大行程（mm）:900
工作台工作面积（mm)：1600＊1400
主电机功率（kW）:15
机床重量（kg):25500
图1-1是卧式镗床的外观图。它主要是由床身、主轴箱、前立柱、带后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工作台等部分组成。加工时，刀具装在主轴箱的镗轴和平旋盘上，由主轴箱获得各种转速和进给量.主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动.工件安装在工作台上,可与工作台一起随下滑座或上滑座作纵向或横向移动.此外，工作台还可绕上滑座12的圆导轨的水平面内调整至一定的角度位置，以便加工互成一定角度的孔。装在镗轴上的镗刀还可随镗轴作轴向运动，以实现轴向进给或调整刀具的轴向位置。当镗杆及刀杆伸出较长时，可用后立柱上的去承来从左端加以支承,以增加刀杆及镗轴的刚性。当刀具装在平旋盘径向滑板的径向刀架上时，径向带着刀具径向进给，可车削端面。
2.4电力拖动及控制特点
T68型镗床的主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的运动由相应手柄选择，各自的快速移动由另一台电动机M2拖动。上述运动对T68型卧式镗床控制提出了以下要求。
（1）为了适应各种工件的加工工艺要求，主轴旋转和进给都应有较大的调速范围。因此,该机床采用双速笼型异步电动机M1作为主拖动电动机，并采用机电联合调速，这样既扩大了调速范围又使机床传动机构简化.
（2）进给传动和主轴及花盘旋转采用同一台电动机拖动，由于进给运动有几个方向（主轴轴向、花盘径向、主轴垂直方向、工作台横向、工作台纵向)，所以要求电动机能正反转，并有高、低速度选择。高速运转应先低速起动，各方向的进给应有电气联锁。
(3）进给方向均能快速移动。因此，该机床采用另一台快速电动机M2拖动，正反两个方向都能短时点动.
（4）为适应调整需要,要求主拖动电动机应能正反向点动，并且带有制动。为此,该机床采用电磁铁带动的机械制动装置。
2。5梯形图程序的设计方案
T68镗床的PLC梯形图程序参照T68镗床电气控制线路《附件3：T68电气控制图》设计。采用继电一接触器控制移植法设计梯形图程序.
（1）设置中间单元在梯形图中，为简化电路,多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，在梯形图中设置用该电路控制的中间继电器.
(2)设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到哪些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图电路。
(3） 常闭触点提供的输入信号的处理设计输入电路时，尽量采用常开触点。如果只能用常闭触点,梯形图中对应触点的常开，常闭类型应与继电器电路相反。
（4)外部联锁电路的设计在梯形图中设置对应的输出继电器的线圈串联的常闭触点组成的软件互锁外，还应在PLC外部设置硬件互锁电路。
设计时，将SQ1常闭、SQ3常闭、KM1常开，KM2常开与SB1常开并联区域用中间继电器KA3综合，将SQ4、SQ2常开与SRZ常闭的串联、反转速度继电器SRZ常开、SQ2常开与SRZ常开并联区域用中间继电器KA4综合，即设置了中间环节，这样大大简化了梯形图程序，使梯形图简明顺畅。

第三章 T68卧式镗床的电气元件表
T68镗床PLC改造元器件选择表
序号
名 称
型 号 与 规 格
数量/只
1
断路器
C65N/3P D型 32A
1
2
交流接触器
CJ20—16 220V
7
3
热继电器
JR16-20/3 整定电流10-16A
1
4
按钮
LA18—22 红
1
5
按钮
LA18-22 绿
4
6
可编程控制器
三菱FX2N-32MR
1
7
行程开关
JLXK1—411
10
8
信号灯
AD11—25/20 220V红
7
9
主轴电动机
M1
1
10
快速移动电机
M2
1

第四章 PLC的I/O口分配
输入/输出点分配表
输入
输出
元件名称、代号
输入点
元件名称、代号
输出点
主轴停、制动
SB1
X0
主轴正转
KM1
Y1
主轴正转
SB2
X1
主轴反转
KM2
Y2
主轴反转
SB3
X2
主轴制动
KM3
Y3
主轴正转点动
SB4
X3
主轴低速
KM4
Y4
主轴反转点动
SB5
X4
主轴高速
KM5
Y5
主轴转速切换
SHY
X5
工作台快速正转
KM6

Y6

行程开关

SP1与SP2常开并联
X6

工作台快速反转
KM7

Y7

主轴转速、进给量变换

SQ1与SQ3常闭并联

X7

主轴正转中间单元

KA1

M1

主轴转速、进给量变换

SQ1与SQ3常开串联

X10

主轴反转中间单元

KA2

M2

主轴转速、进给量变换

SQ2与SQ4常开并联

X11

时间继电器KT

TIM

T0

工作台快速正转行程开关
SQ6

X12

工作台快速反转行程开关
SQ5

X13

速度继电器(正转）
SRZ

X14

速度继电器(反转）
SRF

X15

热继电器

FR

X16

4. 2PLC硬件接线图

第五章 机床面板电气线路安装
5。1机床面板对电气线路的基本要求
（1）必须满足机床的工作要求
(2）有保护措施：如短路保护，过载保护，欠压保护，欠电流保护等。
（3)成本要低 所用元气件要尽量少,容量要选择适当,导线截面积不要过大，布线要经济合理。
（4）便于维修调试
5。2机床线路图的种类
机床电气线路图分电气原理图和电气接线图两种。必须注意,同一型号的机床，由于生产产家不同，电气原理图和电气接线图也有差别。
5。3机床电气线路的安装步骤
(1)安装时先检查电气设备和电气元件是否有短缺，规格是否符合明细表要求;外观检查是否有损伤;检查所以触头是否光滑,接触面是否良好,操作机构和复位机构是否灵活，绝缘电阻是否符合要求等。
（2）机床对电路进行分析。分析方法和步骤。
1)首先从分析原理图着手，从主电路中找出该机床共有多几台电动机和其他设备，以及他们是受那些接触器控制的。弄清每台电动机的起动方法,有无反转，调速，连锁和制动等。
2）根据主电路每台电动机或其他设备的接触器主触头文字符号,在控制线路中找出相对应的线圈.
3）在控制线路中每个接触器线圈小回路中所串联、并联的其他元件（如接触器、继电器的触点以及按钮、转换开关、行程开关的接线点等）都找出来。分析它们相互间的关系。弄清那个先动作,那个后动作,在什么情况下动作，在什么情况下不动作。也就是要弄清控制线路中各种电器元件的相互关系、互相约制的关系.
结束语
通过这一阶段的课程设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力,而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。此次设计T68镗床的PLC改造课题不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容.相信这次课程设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛,在艰辛中体味快乐
参考文献

［1］戴一平。可编程控制器[M］。北京：机械工业出版社，2004。1
[2]朱应煌。维修电工实训［M]。北京:化学工业出版社,2008。5
[3］张普礼。机械加工设备[M].北京:机械工业出版社,1999.8
[4］毛杰。计算机辅助绘图[M].浙江:浙江大学出版社，2004。1

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