t68卧式镗床电气控制的plc改造设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书填表时间：2009年3月2日（指导教师填表）学生姓名刘坦专业班级06机电对口（2）班指导教师赵秀婷课题类型软件工程题目T68卧式镗床电气控制的PLC改造设计主要研究目标(或研究内容)1.掌握T68卧式镗床的电气控制的工作原理及特点2.掌握三菱FX2N系列PLC实现控制系统的原理和方法3.掌握电气控制元件的选择和使用方法4.掌握T68卧式镗床电器控制的维护与维修课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1.PLC机型的选择及输入输出分析2.I/O地址的分配3.顺序功能图设计4.梯形图设计5.程序设计与分析6.毕业论文字数一般为0.8-1.5万字7.查阅到15篇以上与题目相关文献进度计划第5—6周确定毕业设计（论文）题目，查阅资料第7—8周将论文涉及到的知识点总结出来，有一个系统的提纲第9—12周调试程序，实现功能，编写电子稿毕业论文第13—16周将电子稿交给老师检查进一步完善论文5.第11—15周毕业论文出稿打印修改到成文并修改打印主要参考文献电气控制与PLC应用中国电力出版社2007机械设备控制技术高等教育出版社2005机床电器控制技术机械工业出版社2002可编程序控制器原理及程序设计机械工业出版社2005指导教师签字：教研室主任签字：年月日洛阳理工学院毕业设计（论文）IT68卧式镗床电气控制的PLC设计改造摘要本课题探讨了T68型卧是式镗床的PLC改造控制系统的实现方案。根据实际需要和市场的需求，选择了以三菱公司的可编程控制器作为控制方案。镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件（如一些箱体零件），属于精密机床[19]。主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。其原控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大，为了克服以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率，针对这种情况，我们用PLC控制改造其继电器控制电路。通过对T68型卧式镗床工作原理的分析，设计出PLC改造系统的控制电路，对系统的输入、输出点进行统计，共有24个输入点，24个输出点，输入输出都是开关量[20]。选用日本三菱公司生产的FX2N-48MR可编程序控制器，分配PLC的I/O地址，设计PLC外围电路，确定PLC的I/O接线图。根据镗床的控制要求和特点，列出逻辑代数表达式，采用逻辑设计方法进行梯形图设计。最终达到了系统改造的要求，并且运行效果良好。关键词：可编程控制器，T68镗床，梯形图，改造洛阳理工学院毕业设计（论文）II目录前言·····························································1第1章T68卧式镗床的结构和运动形式····························21.1T68卧式镗床控制原理说明书······························21.1.1T68型卧式镗床的结构·······························21.1.2电气控制线路的特点·································31.1.3镗床运动对电路控制的要求···························31.1.4控制线路工作原理····································31.2T68型卧式镗床电气控制主回路···························51.3相关电器元件平面布置图··································6第2章PLC在机床电气控制中的应用······························82.1可编程控制器的结构和工作原理····························82.1.1PLC的定义···········································82.1.2PLC的结构···········································82.1.3PLC的工作过程原理··································92.1.4PLC各组成部件的功能······························102.2可编程控制器的应用特点··································13第3章用PLC对T68卧式镗床电气控制改造·····················143.1T68镗床PLC改造T/O分配图···························143.2T68卧式镗床PLC改造梯形图···························143.3助记符语言···············································143.4改造后T68镗床的PLC调试过程························173.5触摸屏控制和电气元件一览表····························193.6可编程控制器的安装和维护······························20结论····························································24谢辞····························································25参考文献··························································26附录····························································27外文资料翻译·····················································31洛阳理工学院毕业设计（论文）-1-前言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动线的控制系统具有极高的可靠性和灵活性，PLC(ProgrammableLogicController,可编程控制器)正是顺应这一要求而出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置[18]。PLC是20世纪60年代末在美国出现的，是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子设置，使用了可编程存储器以储存指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算功能，并通过模拟和数字输入输出组件，控制各种机械生产过程。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用[16]。用PLC控制系统代替体积大、投资大、耗能大的继电器——接触器系统，是今后控制系统发展的趋势。因为在旧有的机床中,其电气控制多为继电控制。而在继电控制中,接触触点多,所以故障也多,操作人员维修任务较大,机械使用率较低。我们对这些机床用PLC改造其继电器控制电路,克服了以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用率,镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔、孔间的距离要求比较精确的零件（如一些箱体零件），属于精密机床。T68卧式镗床是应用最广泛的一种，其原控制电路为继电器控制，接触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大[17]。正是针对以上这种情况，我们计划用PLC控制改造T68卧式镗床的继电器电气控制电路，以其克服以上缺点，最终达到降低设备故障率、提高设备使用效率，改善T68卧式镗床运行效果的目的。本文选用可编程序控制器对T68卧式镗床的电气控制系统改造做一论述。但由于时间、实践论证及自身知识水平的限制，不足之处在所难免，希望老师及各位同学给予指正，在此表示感谢。洛阳理工学院毕业设计（论文）-2-第1章T68卧式镗床的结构和运动形式1.1T68卧式镗床控制原理1.1.1T68型卧式镗床的结构T68型卧式镗床主要由床身、前立柱、镗床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等几部分组成[15]。T68型卧式镗床主要用于镗床主要用于孔的精加工，可分为卧式镗床、落地镗床、坐标镗床和金钢镗床等。卧式镗床应用较多，它可以进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔及加工端平面等，使用一些附件后，还可以车削圆柱表面、螺纹，装上铣刀可以进行铣削。本次课程设计主要以T68卧式镗床为例。其结构如图1-1所示：图1-1T68型卧式镗床的结构示意图洛阳理工学院毕业设计（论文）-3-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[14]。1.1.2电气控制线路的特点1.主电机为双速电机，它提供机床的主运动和进给运动的动力[13]。高低速转换，由主轴孔盘变速机构内的限位开关S控制，S常态时接通低速，被压下时接通高速。由接触器KM6及KM7实现定子绕组从三角形接法转接成双星型接法。2.主电机可正反转、点动及反接制动。3.主电机用低速时，可直接启动；但用高速时，则由控制线路先起动到低速，延时后再自动转换到高速，以减少起动电流。4.在主轴变速或进给变速时主电动机能缓慢转动，使齿轮易于啮合。1.1.3镗床运动对电气控制电路的要求[12]1.主运动与进给运动由一台双速电动机拖动，高低速可选择；2.主电动机要求正反转以及点动控制；3.主电动机应设有快速准确的停车环节；4.主轴变速应有变速冲动环节；5.快速移动电动机采用正反转点动控制方式；6.进给运动和工作台不平移动两者只能取一，必须要有互锁；1.1.4控制线路工作原理T68卧式镗床的电气控制原理图[21]如附图A所示。洛阳理工学院毕业设计（论文）-4-1.主轴的点动控制主轴的正反向点动由按钮SB3和SB4操纵。按下正向点动按钮SB3后，PLC输出使KM1、KM6线圈得电动作。因此，三相电源经KM1主触点、限流电阻R和接触器KM6的主触点接通电动机M1，使电动机在低速下旋转。放开按钮时，KM1和KM6都相继断电释放，电动机断电停止。反向点动与正向点动相似，由SB4操纵，经接触器KM2及KM6相互配合动作来完成。2.主电机的正反向长动主电机正反控制由SB1和SB2操纵。当要求电动机低速运转时，限位开关XK为断开状态，按下起动按钮SB1、KM1、KM3、KM6得电动作。主电机就在全电压和三角形接线下，直接起动低速运行。使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机先低速起动，延时5秒后KM6断开，再经0.6秒KM7得电动作。KM7的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流，从而使主电动机从低速再起动到高速。反向起动原理与正向起动相同，但参与控制的按钮为SB2，接触器为KM2、KM3、KM6及KM7。3.主电机的反接制动控制当电动机正转时，速度继电器的正转动合触点Kn闭合，而正转动断触点Kn断开，当按下SB5时，KM1断电释放，切断了主电机电源。延时0.6秒后，KM2闭合和K