T610型镗床自动控制系统设计

华北电力大学本科毕业设计IT610型镗床自动控制系统设计摘要T610型卧式镗床主要用于孔加工，镗孔精度可达IT7，除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆，以及切螺纹等。该设备采用继电器控制系统，存在控制线路复杂、容易产生电气故障、维修困难且费用较高，而采用PLC控制系统则能克服上述缺点，可以减少电气故障，满足正常、稳定生产的要求。PLC(可编程逻辑控制器)由于具有控制可靠、组态灵活、体积小、功能强、速度快、扩展性好等特点,在机床电气控制中得到了广泛的应用。本课题以西门子S7-200系列可编程控制器作为主控制器，对T610型卧式镗床自动控制系统进行设计,要求完成控制电路的设计、PLC接口电路设计及控制程序设计。关键词：T610型卧式镗床；PLC；控制电路；系统设计华北电力大学本科毕业设计IITHEDESIGNOFT610-typeHorizontalBoringMachineAUTOMATICCONTROLSYSTEMAbstractT610-typehorizontalboringmachineismainlyusedforholemachining,boringaccuracyIT7,inadditiontoexpandingtheworkpiecehasbeencastoutorprocessedoutsidethehole,horizontalboringmachineisalsomillingplane,drilling,machiningtheouterendfaceandflangeRound,andcutthreadandsoon.Thedeviceusestheoriginalrelaycontrolsystem;thereiscontrolcircuitcomplex,pronetoelectricalfailure,maintenancedifficultandexpensive,whiletheuseofPLCcontrolsystemisabletoovercomethesedisadvantages,andtoreduceelectricalfailuretomeetthenormal,stableproduction.PLC(ProgrammableLogicController)controlasareliable,flexibleconfiguration,smallsize,functionality,speed,andgoodscalabilitycharacteristicsofthemachineelectricalcontrolhasbeenwidelyused.ThetopicstoSiemensS7-200seriesprogrammablecontrollerasthemastercontroller,theT610-typehorizontalboringmachinetodesigntheautomaticcontrolsystem,requiredtocompletethethecontrolcircuitdesign,PLCcontrolinterfacecircuitdesignandprogramdesign.Keywords:T610-typehorizontalboringmachine;PLC;controlcircuit;SystemDesign华北电力大学本科毕业设计目录摘要……………………………………………………………………………………………ⅠAbstract…………………………………………………………………………………………Ⅱ1绪论…………………………………………………………………………………………11.1课题背景……………………………………………………………………………………11.2镗床的发展状况介绍………………………………………………………………………11.2.1镗床发展历史……………………………………………………………………………11.2.2现代镗床的现状及发展水平……………………………………………………………21.3PLC的发展现状介绍………………………………………………………………………21.3.1PLC的发展历史……………………………………………………………………………21.3.2PLC未来展望………………………………………………………………………………21.4主要研究内容…………………………………………………………………………32电气控制电路设计……………………………………………………………………………32.1引言…………………………………………………………………………………………32.2T610型卧式镗床电气控制电路设计………………………………………………………32.2.1电气控制系统介绍………………………………………………………………………32.2.2主电路原理简述…………………………………………………………………………42.2.3钢球无级变速、测速发电机电路………………………………………………………52.2.4钢球无级变速控制电路…………………………………………………………………53PLC选型及I/O分配…………………………………………………………………………93.1PLC选型……………………………………………………………………………………93.2PLC的I/O分配……………………………………………………………………………94控制程序设计……………………………………………………………………………114.1液压泵电动机M2、润滑泵电动机M3的控制……………………………………………114.2机床启动准备控制电路…………………………………………………………………124.3主轴电动机M1的启动、点动及停止……………………………………………………124.4平旋盘的控制……………………………………………………………………………144.5主轴及平旋盘的调速控制………………………………………………………………144.6主轴、平旋盘刀架、主轴箱、工作台的进给控制……………………………………154.7工作台回转控制…………………………………………………………………………204.8尾架电动机M5、冷却泵电动机M7的控制………………………………………………225常用电器元件的选择……………………………………………………………………225.1按钮、开关类电器选择…………………………………………………………………225.2熔断器选择………………………………………………………………………………23华北电力大学本科毕业设计5.3交流接触器选择…………………………………………………………………………235.4继电器的选择……………………………………………………………………………245.5控制变压器的选择………………………………………………………………………245.6异步电动机有关电阻的计算……………………………………………………………25结论……………………………………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………………………………28附录……………………………………………………………………………………………29致谢……………………………………………………………………………………………38华北电力大学本科毕业设计11绪论1.1课题背景随着科学技术的飞速发展，控制过程的日趋复杂，对零件加工精度的要求也越来越高。为了完成高精度要求零件的加工任务，自动化的镗床是重要的机械加工工具，镗床自动化的实现方法有多种，利用PLC对镗床进行自动化控制，是一种性价比比较高的控制方式。随着机电一体化技术的发展，可编程序控制器(PLC)日益广泛应用于机械加工设备等电气控制系统中。应用PLC对现有的机械加工设备的电气控制系统进行改造，可以把机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平，大大的改善产品的加工质量，降低设备故障率，提高生产效率，其经济效率显著。传统镗床控制系统采用继电接触器控制系统，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性较差。为了完成高精度要求零件的加工任务，自动化的镗床是重要的机械加工工具，镗床自动化的实现方法有多种，利用PLC对镗床进行自动化控制，是一种性价比比较高的控制方式。1.2镗床的发展状况介绍镗床的应用主要是用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。通常镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀(称为镗杆)。镗孔是镗削的一种。1.2.1镗床发展历史金属切削加工在这整个机械制造中占有极重的位置，约占机械制造总工作量的40～60％。在1770年前后，由于用手工和一般金属加工机具加工蒸汽机气缸不能到达精度要求，人们就创制了专门加工蒸汽机气缸孔的专业机床，于是就诞生了第一台卧式镗床。20世纪初期,由于钟表仪器制造业的发展,需要加工孔距精度较高的设备，1905年在瑞士制成小型台式坐标定中心机床。1917年，在美国制成单柱坐标镗床。1920年瑞士制成双柱坐标镗床。30年代,在德国、瑞士等先后出现了以线纹尺定位的光学坐标镗床，坐标定位精度提高到2～6微米。60年代以后，随着电子技术的发展，坐标镗床向数字显示和数字控制方向发展，采用光栅、感应同步器、激光干涉仪和磁栅等作为坐标定位装置，有的还增设了自动换刀装置。到了二十世纪中期，又相继出现了加工各种复杂大型零件的坐标镗床。由于加工零件的不断变化，促进了镗床的不断发展完善。终于发展成为今天具有通用性、万年性的卧式镗床。对于重型制造业来说，那些体积大、吨位重的大型工件的孔加工，由于工件的移动和装夹困难，无法在普通卧式镗床上加工，因此，在卧式镗床的基础上又发展制造了重型落地镗床。华北电力大学本科毕业设计21.2.2现代镗床的现状及发展水平现代机器向着高速度、高效率、高精度发向发展，对机械零件精度要求越来越高，同时机构也日趋复杂，特别是箱体零件具有孔系多的特点它除了本身有尺寸精度要求外，还有形状精度和孔系之间的位置精度要求。镗床在这些加工中由为重要。现代还出现了一些生产能力强柔性不高的专用镗床。现代镗床由过去的专用镗床发展为今天的通用性机床，具有较大的工艺范围，且运动灵活，柔性高，能加工复杂的零件，通用镗床正向数控化、大型化、超精密、高速度等方向发展。一些专用镗床向标准化发展，使专用镗床生产周期大为降低，生产成本降低，体积更小，能满足各种加工要求。1.3PLC在国内外的发展现状介绍1.3.1PLC发展历史世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控