T611卧式镗床PLC控制系统设计报告

1、. . . . 1 / 21T611T611 卧式镗床卧式镗床 PLCPLC 控制控制系统设计系统设计目目 录录摘要摘要1前言前言21. 可编程序控制器技术可编程序控制器技术31.1 可编程序控制器的概况31.2 可编程序控制器的特点和功能31.3 可编程序控制器国外的研究现状51.4 可编程序控制器技术的发展趋势62. 设计项目的目的和意义设计项目的目的和意义72.1 设计项目的目的72.2 设计项目的意义72.3 镗床的分类与选用73. T611T611型卧式镗床电气控制电路型卧式镗床电气控制电路83.1 T611卧式镗床主要构造和运动情况83.2 电气原理分析93.3 I/O分配表153

2、.4 接线图163.5 设计梯形图164. 总结总结195. 参考文献参考文献20. . . . - 1 - / 21摘 要T611 镗床是万能性的机床,适用于机器制造创业的各种孔和平面的加工.特别适用于加工黑色金属零件,本机床还可以单独的或借增加一定的工艺装备.加工各种大,中型零件如变速箱，减速箱体等进行精读较高的钻，镗，平。T611 镗床是一种设计制造周期短、投资少、加工精度稳定、改装方便、经济效益高的专用高效自动化设备。关键词：镗床 高效 总体设计. . . . - 2 - / 21前前 言言镗床主要是用镗刀在工件上镗孔德机床，通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它的加工

3、精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。卧式镗床是镗床中应用最广泛的一种。它主要是 孔加工，镗孔精度可达 IT7，表面粗糙度 Ra 值为 1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。 镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体(或支架)类零件的孔加工与其与孔有关的其他加工面加工。PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型的工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛，比继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰力强、性价比高、工作寿命高，而其本身具有体积小、重量轻、耗电

4、省等特点。PLC 的安装和现场接线简便，可以应用其部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具备有自诊断、故障报警、故障报警种类显示与网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。PLC 主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共、电源线车等的名称缩写。西门子 S7-200 系列PLC（CPU224,14 输入，10 输出）体积小、重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以代替由交流接触器组成的摇臂钻床控制系统，改造后的摇臂钻床经过长时间的电气控制无故障

5、稳定运行，证明其控制系统稳定性和可靠性得到了极大提高，到达了应用要求。. . . . - 3 - / 211 1 可编程序控制器技术可编程序控制器技术1.11.1 可编程序控制器的概况可编程序控制器的概况可编程序控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通讯技术等高新技术，而在近年来发展迅速、应用极广的一类工业装置。早期的可编程序控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）简称 PLC。它主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展这种装

6、置的功能已经大大超过了逻辑控制的围。因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称 PLC。国际电工委员会(IEC)1987 年颁布的可编程序控制器标准草案中对 PLC 作了定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的，它采用一类可编程的存储器用于其部存储程序执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制器与其有关外部设备都按要求与控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之

7、，可编程控制器一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它是有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.21.2 可编程序控制器的特点和功能可编程序控制器的特点和功能可编程序控制器适应工业环境，简单易懂、操作方便，是可靠性较高的新一代通用控制装置，其特点为：（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）适应性强，应用灵活。（3）编程方便，易于接受。. . . . - 4 - / 21（4）控制系统设计、安装、调试方便。（5）维修方便，维修工作量小。（6）功能完善

8、。主要功能为：（1）开关量控制功能现代可编程序控制器可以取代传统的继电器，完成开关量的控制。可编程序控制器中所有软继电器与其触点数量很多，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。（2）模拟量控制可编程序控制器中的微处理器（CPU）只处理数字量，可编程序控制器中配置了 A/D 和 D/A 转换模块，把现场输入的模拟量经 A/D 转换后送微处理器处理。而微处理器处理结果的数字量，经 D/A 转换后，变换成模拟量控制被控设备，以完成对连续量（温度、压力、流量、液位和速度等）的控制。（3）定时控制可编程序控制器可以提供相当数量的定时器，定时时间可在较大围任意设定，使用非常灵活、方便。（4）计数控制可编程序控

9、制器可以提供众多计数器，完全能满足生产过程的计数要求。（5）步进控制可编程序控制器设置了一定数量长度可变的移位寄存器，很容易满足各种步进控制要求。（6）数据处理一般可编程序控制器都设置有四则混合运算指令，可以方便地对生产过程中的数据进行处理。（7）自诊断功能可编程序控制器对电源、程序语法、动作状态等作自诊断，并用代码显示诊断结果，在发生异常时能自动终止运作。（8）定位控制. . . . - 5 - / 21可编程序控制器中的轴定位模块可以组成开环或闭环定位控制系统，以控制加工时定位运动、可变速定位运动、强制定位运动和自动找原点等。（9）通信联网功能某些控制系统需要多台可编程序控制器连接起来使用

10、或由一台计算机与多台可编程序控制器组成分布式控制系统，可编程序控制器配置的通信模块可以满足这些通信联网要求。（10）显示打印功能可编程序控制器可以连接显示终端和打印机等外部设备，从而实现显示和打印功能。1.31.3 可编程序控制器国外的研究现状可编程序控制器国外的研究现状PLC 生产厂约 30 多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。虽然我国在 PLC 生产方面比较弱，但在 PLC 应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入 10 万台套PLC 产品，年销售额 30 多亿人民币，应用的行业也很广。在我国，一般按 I/O点数将 PLC 分为

11、以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）：微型： 32 I/O；小型： 256 I/O；中型：1024 I/O；大型：4096 I/O；巨型：8192 I/O；在我国应用的 PLC 系统中，I/O 64 点以下 PLC 销售额占整个 PLC 的47%，64 点至 256 点的占 31%，合计占整个 PLC 销售额的 78%。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现百花齐放的态势，但从行业上分，有各自的势力围。大中型集控系统采用欧美 PLC，居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化与 OEM 产品采用日本的 PLC 居多。欧美 PLC 在网络和软件方面具有优势，而日本 PLC 在灵活性和

12、价位方面占优势。我国的 PLC 供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商） 、系统集成商、OEM 用户、最终用户。其中，大部分 PLC 是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。典型的 PLC 产品有：. . . . - 6 - / 21施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum 等；罗克韦尔（A-B 公司） ，SLC、MicroLogix、Control Logix 等；西门子公司，SIMATIC S7-400/300/200 系列；GE 公司；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。1.41.4 可编程序控制器技术的发展趋势可编程序控制器技术的发展趋势 可编程序控制器最新发展动态主要

13、在以下四个方面：（1）可编程序控制器向大型化、网络化发展多层次分布式控制系统与集中型相比，具有更高的安全性和可靠性。可编程序控制器网络化技术的发展，其中有两个趋势，一方面，可编程序控制器网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌可编程序控制器除了形成自己各具特色的可编程序控制器网络系统，完成设备控制任务以外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息、管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，可编程序控制器与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双胶线、同轴电缆、

14、光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的可编程序控制器远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。（2）可编程序控制器向高性能小型化发展可编程序控制器的功能正越来越丰富，而体积却越来越小。比如三菱的FX-ON 系列可编程序控制器最小的机种，体积仅为 609070mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、交替输出与 16 位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。可编程序控制器已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以与其它过去只有计算机上才能具有的高级处理能

15、力，如浮点数运算，PID 调节，精确定位，步进驱动，报表统计等，从这种意义上说，可编程序控制器系统与 DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小。用可编程序控制器同样可以构成一个过程控制系统。（3）可编程序控制器系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透和结合。. . . . - 7 - / 21可编程序控制器与计算机已成功结合并广泛应用，可编程序控制器不再说是单独的一个控制装置，它已成为控制系统中的一个重要的组成部分和环节。随着集成电路和计算机技术的进一步发展，可编程序控制器与工业控制计算机、集散控制系统、嵌入式计算机等系统进一步渗透和结合，这将更进一步拓宽可编程序控制器的应用领域和空间。（4）实

16、现软、硬件的标准化长期以来，可编程序控制器走的是专门化的道路，因此制定可编程序控制器的国际标准有如下 5 种：11311:General Information（一般信息） ；11312:Equipment Characteristics and Test Requirement（设备特性与测试要求） ；11313:Programming Language（编程语言） ；11314:User Guidelines（用户向导） ；11315:MMS Companion Standard（制造信息规伴随标准） 。2 2 设计项目的目的和意义设计项目的目的和意义2.12.1 设计项目的目的设计项目的

17、目的随着工业技术的不断完善，各种新型技术在工业生产中广泛应用，使劳动人员从劳动条件差、任务繁重、单一、重复、高温、危险等工作中得以解脱，并且提高工作效率。传统的镗床控制系统采用继电接触器控制系统,不但接触触点多而且接线复杂 ,而且经常出现故障 ,可靠性较差，因此许多工厂应用 PLC可编程控制器对现有的机械加工设备的电气控制系统进行改造。2.22.2设计项目的意义设计项目的意义本设计利用三菱公司FX系列PLC对T611型卧式镗床的设计, 其设计过程包括可编程控制器的机型选择、输入输出地址分配、输入输出端接线图与可编程控制器梯形图程序设计，分析了用可编程序控制器控制镗床的工作过程。运用其可靠性高、

18、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，将机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平 ,改善产品的加工质量 ,降低设备故障率 ,提高生产效率 ,其经. . . . - 8 - / 21济效率显著。2.32.3镗床的分类与选用镗床的分类与选用镗床是一种精密加工机床，主要用于加工精密的孔和各孔间相互位置要求较高的零件。镗床按结构和被加工对象一般可分为： （1）卧式镗床：这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体(或支架)类零件的孔加工与其与孔有关的其它加工面加工。 （2）坐标镗床：具有精密坐标定位装置的镗床，它主要用于位置精度要求较高的孔系，也

19、可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。 （3）精镗床：用金刚石或硬质合金等刀具，进行精密镗孔的镗床。（4）深孔镗床：用于镗削深孔的镗床。（5）落地镗床：工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。根据本设计任务要求所知，本设计采用 T611 型卧式镗床。在现代化生产中，要求自动化程度较高，因此大量使用到了卧式镗床。3 3 T611T611 型卧式镗床电气控制电路型卧式镗床电气控制电路. . . . - 9 - / 21. . . . - 10 - / 21. . . . - 11 - / 21. . . . - 12 - / 21. . . . - 13 - / 21. . . .

20、- 14 - / 21. . . . - 15 - / 213.33.3 I/OI/O 分配表分配表输入信号名称代号输入点编号主轴电动机正传启动SB1X0主轴电动机反转按钮SB2X1主轴电动机正传按钮SB3X2主轴电动机反转按钮SB4X3停止按钮SB6X4进给速度时用行程开关SQ1X5主轴速度时用行程开关SQ2X6进给速度冲动用行程开关SQ3X7主轴转速冲动用行程开关SQ4X10主轴电动机高、低速选用行程开关SQ5X11快速电动机反转开关SQ6X12快速电动机正转开关SQ7X13工作台或镗头架自动进给时压下的行程开关SQ8X14主轴自动进给时压下的行程开关SQ9X15输出信号名称代号输出点编号

21、主轴电动机正传接触器KM1Y0主轴电动机反转接触器KM2Y1电阻 R 短接接触器KM3Y2快速电动机正转接触器KM4Y3快速电动机正转接触器KM5Y4主电机高、低速转换用交流接触器KM6Y5主轴电动机三角形接法接触器KM7Y6主轴电动机双星形接法接触器KM8Y7. . . . - 16 - / 213.43.4 接线图接线图图图 8 8 是是 T69T69 卧式镗床的卧式镗床的 PLCPLC 的输入输出端接线图的输入输出端接线图。图图 8 8 接线图接线图3.53.5 设计梯形图设计梯形图梯形图语言是一种最受工厂电气工程技术人员欢迎的编程语言。梯形图与继电接触器控制图相似。PLC 梯形图是通过 PLC 的部器件如输入、输出、辅助继电器、定时器/计数器等实现控制的，并用其在梯形图中的图形符号表示，它表明了 PLC 的输入、输出之间的逻辑关系。设计梯形图如下：. . . . - 17 - / 21. . . . - 18 - / 21图图 9 9 梯形图梯形图( (详图见后面整体图详图见后面整体图) ). . . . - 19 - / 21梯形图是 PLC 的一种图形编辑语言和程序。梯形图很容易从电气控制电路转化而来，但