T68卧式镗床PLC改进设计讲课讲稿.doc
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1、精品文档河北建筑工程学院课程设计报告课程名称: 电气控制与PLC应用 学 院: 电气工程学院 专 业: 建筑电气与智能化 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 范永胜 职 称: 教授 2016 年 6 月 12 日目录一、课程设计摘要1二、T68卧式镗床分析12.1 T68卧式镗床的结构组成12.2 T68卧式镗床的工作原理22.3继电器电气控制原理图32.4控制系统工作原理分析32.5保护环节分析4三、系统改造的现实意义5四、PLC及相关元器件的选型64.1 松下型PLC的简介64.2 PLC的选型及相关参数74.3 T68卧式镗床所用元器件的选型7五、主电路及相关电路设计95.1主电
2、路分析95.2 PLC接口图115.3 PLC技术应用的优势11六、电气元件布置图13七、电气元件接线图14八、梯形图程序的设计15九、心得体会15十、参考文献16精品文档一、 课程设计摘要PLC(可编程序控制器)是以微机技术为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器、接触器控制技术与计算机技术和通信技术融为了一体。随着美国、日本、德国等国家的很多大公司相继投入对PLC的开发、应用和推广,PLC得到了迅速发展,具有可靠性高、抗干扰能力强、环境适应性好、编程简单、安装使用简单、维修方便等优点。PLC功能的增强,也使得PLC应用更加广泛,许多大中型企业不断采用PLC来完成各种工业控制,并取得了显著
3、的经济效益和社会效益。PLC的广泛应用要求培养出更多熟悉其应用的高技术人才,而实验是此课程教学的重要环节。近年来,一方面国民经济的发展对技术改造和技术更新提出了更高的要求,工业生产的信息化和数字化成为必然趋势,所以很多院校新设了自动化类的专业。另一方面,随着国家对教育投入力度的增大,实验室建设已经成为高校建设的重要任务。学习、掌握和应用PLC技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。T68卧式镗床是我国科技人才于1956年自主研发的第一种完全符合精度标准的卧式镗床,它的成功研制打破了国外对中国机床的技术封锁,使新中国农用机械、汽车、铁路、矿山等大型工业的生产速度得到提高,节省了
4、大量生产时间和原材料。本次课程设计的主要研究目标是实现以松下型PLC控制系统替代原有的继电器控制系统的改进型T68卧式镗床。二、 T68卧式镗床分析2.1 T68卧式镗床的结构组成镗床在加工时,一般是将工件固定在工作台上,由镗杆或平旋盘(花盘)上固定的刀具进行加工。1) 前立柱:固定地安装在床身的右端,在它的垂直导轨上装有可上下移动的主轴箱。2) 主轴箱:其中装有主轴部件,主运动和进给运动变速传动机构以及操纵机构。3) 后立柱:可沿着床身导轨横向移动,调整位置,它上面的镗杆支架可与主轴箱同步垂直移动。如有需要,可将其从床身上卸下。4) 工作台:由下溜板,上溜板和回转工作台三层组成。下溜板可沿床
5、身顶面上的水平导轨作纵向移动,上溜板可沿下溜板顶部的导轨作横向移动,回转工作台可以上溜板的环形导轨上绕垂直轴线转位,能使要件在水平面内调整至一定角度位置,以便在一次安装中对互相平等或成一角度的孔与平面进行加工。5) 面板:面板上安装有机床的所有主令电器及动作指示灯、机床的所有操作都在这块面板上进行, 指示灯可以指示机床的相应动作。 面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件,这些元器件直接安装在面板表面,可以很直观的看它们的动作情况。6) 三相异步电动机:两个380V三相鼠笼异步电动机,分别用作主轴电动机(双速)和快速移动电动机。图1、T68卧式镗床结构原理图2.2 T68卧式
6、镗床的工作原理1) 主运动:主轴的旋转与平旋盘的旋转运动。2) 进给运动:主轴在主轴箱中的进出进给;平旋盘上刀具的径向进给;主轴箱的升降,即垂直进给;工作台的横向和纵向进给。这些进给运动都可以进行手动或机动。3) 辅助运动:回转工作台的转动;主轴箱、工作台等的进给运动上的快速调位移动;后立柱的纵向调位移动;尾座的垂直调位移动。2.3继电器电气控制原理图图2、T68卧式镗床继电器电气控制原理图2.4控制系统工作原理分析1、控制电路的组成 控制电路由正向起动按钮SB2、反向起动按钮SB5、正转点动按钮SB3、反转点动按钮SB4、停止按钮SB1、高低速转换限位开关SQ1、主电路联锁限位开关SQ3、S
7、Q4,以及控制快速移动电机M2正反转的限位开关SQ6和SQ5以及相关继电器组成。2、主电机M1的控制电路的运行分析主电动机M1(双速电动机):KM1、KM2用于正、反转控制,KM3用于低速形连接,KM4、KM5用于高速YY连接。高、低速转动时,KM3,KM5均可使YB(电磁抱闸)通电松开抱闸制动。(1)主轴电机的正反向点动由按钮SB3和SB4操纵。按下正向点动按钮SB3后, KM1线圈得电动作,KM1常开触点闭合,KM3得电。因此,三相电源经KM1主触点、KM3主触点接通电动机M1,使电动机在低速下旋转。放开按钮时,KM1相继断电释放,电动机断电停止。SQ1为常态:按下SB3KM1线圈通电KM
8、3线圈通电M1正点动。松开SB3KM1线圈断电KM3线圈断电M1停止反向点动与正向点动相似,由SB4操纵,经接触器KM2及KM3相互配合动作来完成。(2)主轴电机的正反连动控制由SB2和SB5操纵。a)正向低速:SQ1为常态(主变手柄在低速)按动SB2KM1通电自锁KM3通电主轴电机M1正接,YB通电松闸,低速运行。b) 正向高速:SQ1在动态(主变手柄在高速)按动SB2KM1线圈通电自锁KT线圈通电KM3线圈通电M1接低速KT延时到KM3线圈断电,KM4和KM5线圈通电M1为YY接高速运行。反向的分析方法与正向类似。3、快速移动电动机M2的控制分析快速移动电动机M2:KM6、KM7作正,反转
9、控制。将快速手柄扳至快速正向移动位置,限位开关SQ6被压下,SQ6常开触点闭合,接触器KM6线圈得电闭合,快速移动电动机M2启动运转,带动各种进给正向快速移动:将快速手柄扳至反向位置时,压下限位开关SQ5,接触器KM7线圈得电闭合,进给电动机M2反向启动运转,带动各种进给反向快速移动。2.5保护环节分析(1) 主轴箱或工作台与主轴机进给联锁。为了防止在工作台或主轴箱机动进给时出现将主轴或平旋盘刀具溜板也扳到机动进给的误操作,安装有与工作台、主轴箱进给操纵手柄有机械联动的限位开关SQ5,在主轴箱上安装了与主轴进给手柄、平旋盘刀具溜板进给手柄有机械联动的限位开关SQ6。若工作台或主轴箱的操作手柄扳
10、在机动进给时,压下SQ5,其常闭触头SQ5断开;若主轴或平旋盘刀具溜板进给操纵手柄在机动进给时,压下SQ6,其常闭触头SQ6断开,所以,当这两个进给操作手柄中的任一个扳在机动进给位置时,电动机M1和M2都可起动运行。但若两个进给操作手柄同时扳在机动进给位置时,SQ5、SQ6常闭触头都断开,切断了控制电路电源,电动机M1、M2无法起动,也就避免了误操作造成事故的危险,实现了联锁保护作用。 (2) M1电动机正反转控制、高低速控制、M2电动机的正反转控制均设有互锁控制环节。(3) 熔断器FU1-FU4实现短路保护;热继电器FR实现M1过载保护;电路采用按钮,接触器或继电器构成的自锁环节具有欠电压与
11、零电压保护作用。T68型卧式镗床共由两台三相异步电动机驱动,主电动机M1和快速移动电动机M2。熔断器FU1作电路总的短路保护,熔断器FU2作快速移动电动机和控制电路的短路保护。M1设置热继电器作过载保护,M2是短时工作,所以不设置热继电器。M1用接触器KM1和KM2控制正反转,接触器KM4和KM5作一YY型变速切换,接触器KM3用作限制M1的制动电流。M2用接触器KM6和KM7控制正反转。三、 系统改造的现实意义由于部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床,这些机床经历了比较长的历史,虽然它能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要,但由于它的电控系统是以继电器、接触器的硬连接为基础的
12、,技术上比较落后,特别是其触点的可靠性问题,直接影响了产品质量和生产效率。而用PLC对它进行技术改造,便能取得很好的效果。对T68镗床的电气控制线路进行了分析与研究后,可以了解到T68镗床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外;T68镗床的电气控制系统,还存在控制线路上一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。采用可编程序控制器对T68镗床传统的电气控制系统进行改造,在实际生产线上有着明显的效率,这也使整个生产系统带来推动的力量。PLC对T68镗床控制改造的设计梯形图,提高了T68镗床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力;然而PLC对T68
13、镗床的继电器接触式控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。由于T68机床的电气线路比较复杂,接线以及电磁阀相当的多,组成的控制机构也比较庞大。由此,容易造成线路的故障,并且发生故障以后检修维护都比较困难;体积的庞大,占据了更多的空间,会造成机床整体轮廓的增加;器件的数量过多,不单会受到环境的制约与相互的干扰,而且会造成机器能耗的增加。因此,为节省空间、能耗,提高机器的可靠性、易于机器的维修与降低维护成本等原因,选择用PLC改造T68卧式镗床的最好的选择。四、 PLC及相关元器件的选型4.1 松下型PLC的简介3001步以上
14、基本指令 0.58s/步;多功能:继电器+晶体管混合型输出,可对应多种需求。脉冲输出最大50KHz2CH,高速计数最大50KHz4CH。内置2CH模拟量输入(电压、电位器、热敏电阻输入可选,内置日历时钟)。配备编程口(RS232C),COM口(RS485)。程序容量:L14R/L30R 2.5K步;L40R/L60R/L40MR/L60MR 8K步低价格:高性价比设计,在满足客户需求的前提下,最大限度的为客户降低成本。I/O点数最大216点。一台控制单元最多可连续扩展3台FPX的扩展单元,如果想进一步扩展的话,还可利用FP0扩展单元进行扩展。AFPX0-L14R: 输入 8点/输出 6点(Tr
15、2/Ry4)AFPX0-L30R: 输入16点/输出14点(Tr4/Ry10)AFPX0-L40R: 输入24点/输出16点(Tr4/Ry12)AFPX0-L60R: 输入32点/输出28点(Tr4/Ry24)AFPX0-L40MR: 输入24点/输出16点(Tr4/Ry12)AFPX0-L60MR: 输入32点/输出28点(Tr4/Ry24)内置最多2轴脉冲输出、最多4点高速计数器配备1个RS232C编程口, 1个RS485 COM口。内置2路模拟量输入(电压、电位器、热敏电阻 输入可选)。L14R 脉冲输出最大20KHz1CH,高速计数器最大20KHz2CH。L30R 脉冲输出最大20KH
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