t68卧式镗床电气控制的plc改造设计.doc

1、洛阳理工学院2009 年 3月2 日毕业设计（论文）任务书指导教师签字:教研室主任签字: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软件工程题目T68卧式链床电气控制的 PLC改造设计主要研究 目标（或研 究内容）1 .掌握T68卧式链床的电气控制的工作原理及特点2 .掌握二菱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卧式链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

2、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56周 确定毕业设计（论文）题目，查阅资料第78周 将论文涉及到的知识点总结出来，有一个系统的提纲第912周 调试程序，实现功能，编写电子稿毕业论文第1316周 将电子稿交给老师检查进一步完善论文主要参考义献电气控制与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填表时间:（指导教师填表）洛阳理工学院毕业设计（论文）T68卧式链床电气控制的PLC设计改造摘要本课题探讨了 T68型卧

3、是式链床的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。镇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19o 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型卧式链床工作原理的分析，设计出 PLC

4、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。根据链床的控制要求和 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链床， 梯形图，改造I洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前言1第1章T68卧式链床的结构和运动形式 21.1 T68卧式链床控制原理说明书 21.1.1 T68型卧式链床的结构 21.1.2 电气控制线路的

5、特点 31.1.3 链床运动对电路控制的要求 31.1.4 控制线路工作原理 31.2 T68型卧式链床电气控制主回路 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 82.1.1 PLC 的定义82.1.2 PLC的结构82.1.3 PLC的工作过程原理 92.1.4 PLC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卧式链床电气控制改造 143.1 T68链床PLC改造T/O分配图 143.2 T68卧式键床PLC改造梯形图 143.3 助记符语言143.4 改造后T68链床的PLC调试过程

6、 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31ii洛阳理工学院毕业设计（论文）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（Programmable LogicController,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 o PLC是20

7、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、耗能大的继电器一一接触器 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Pt也多，操作人员维修任务较大，机械使用 率较低。

8、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，链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卧式键床是应用最广泛的一种，具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 o正是针对以上这种情况，我们计划用 PLC控制改造T68卧式链床的继电器电 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卧式链床运行效果的目的。本文选用可编程序控制器对 T68卧式链床的电气控制系统改造做一

9、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。第1章 T68卧式键床的结构和运动形式1.1 T68卧式链床控制原理1.1.1 T68型卧式链床的结构T68型卧式链床主要由床身、前立柱、链床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜 板、工作台等几部分组成150 T68型卧式键床主要用于链床主要用于孔的精加工， 可分为卧式键床、落地链床、坐标链床和金钢链床等。卧式键床应用较多，它可 以进行钻孔、镇孔、扩孔、较孔及加工端平面等，使用一些附件后，还可以车削 圆柱表面、螺纹，装上铳刀可以进行铳削。本次课程设计主要以T68卧式链床为例。其结构如图1-

10、1所示：A - A图1-1 T68型卧式链床的结构示意图镇床在加工时，一般是将工件固定在工作台上，由键杆或平旋盘（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，它上面的键杆支架可与主 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，

11、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14o1.1.2 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 13o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 链床运动对电气;f$

12、制电路的要求121 .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卧式链床的电气控制原理图21如附图A所示。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

13、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

14、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KM6得电，使三相电源经过 KM2主触点，限流电阻R和KM6主触点反 接给电动机。电动机反接制动。当电动机转速降低到一定速度时，正转动合触点 Kn打开，切断KM2的通电回路，使KM2和KM6相继断电释放，及时切断电动 机的反接电源，制动结束。反向运行时的制动过程与正向相似。此时参与控制的 电器是速度继电器的反转动合触点 Kn接触器KM1、KM2

15、。4 .主轴或进给变速时主电机的缓转控制主轴变速时，主轴电动机可获得缓慢转动，以利于齿轮顺利啮合。将 S1、S2 闭合，KM1、KM6线圈得电动作，电机得电，正向加速，当达到一定速度时，速 度继电器Kn的动断触点断开，动合触点闭合，延时 0.6秒后，KM2闭合，电机开 始反接制动，当电机低于某一速度时，Kn动作，KM2断开，延时0.6秒后KM1闭合，正向加速，如此反复，实现缓动。进给变速时缓转控制原理与主轴时完全 相同，不过用的是限位开关是 S3、S4o5 .主轴箱、工作台或主轴的快速移动机床的各部件的快速移动由限位开关 S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压动， PLC输出使KM4得电动作，

16、快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动，PLC 输出使接触器KM5得电动作，快速电动机 M2反转。1.2 T68型卧式链床电气控制主回路图1-2 T68卧式链床电气控制主回路1.3 相关电器元件平面布置图T68链床的安装板电器元件平面布置图如图1-3所示-13 -FU1FIBFU3FU4FU5FU6FU7FU8氏 % 心 U） W 监 凫 WKErU Vi 的 V1 Ml 仙 E 卫VjV)LIRRPLCU,T,山 V MYj Ui0M UjIMin小心快M M科M U, %惘KN&KM7KW8KN5Yi5%他Y & & V国hL Ui % fl2U hUi V遇 1M强W相山田砧图1-3

17、安装板电气元件平面布置图链床控制面板按钮、行程开关平面布置如图1-4所示COSBSBSBSBSBS1S2S3S4FSS5S6M51234图1-4控制面板按钮、行程开关平面布置图第2章PLC在机床电气控制中的应用2.1 可编程控制器的结构和工作原理2.1.1 PLC的定义早期的可编程控制器主要是用来替代可编程控制器 （Programmable Controller） 缩写为PC ,为了与个人计算机的PC （Personal Computer相区别，于是在PC中 人为地增加L而写成PLC110自1969年第一台可编程控制器面世以来，经历了 30多年的发展，可编程控 制器已经成为一种最重要、最普及、

18、应用场合最多的工业控制器，可以说只有可 编程控制器才是真正的工业控制计算机。初期可编程控制器只是用于逻辑控制器， 用于代替继电控制盘，但现在可编程控制器已进入包括过程控制、位置控制等场 合的所有控制领域。现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点， 同时它吸收发展了其它控制器（如过程仪表、计算机、集散系统、分散系统等） 的优点，在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制、过程控制、数据 采集及控制和图形工作站的经济合算、体积小巧、设计调试方便的综合控制系统。可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已 得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术

19、改造、发展新 型工业具有重大的实际意义。2.1.2 PLC的结构PLC控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成 10o 输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。例如：来自被控对象 上的各种开关信息或操作台上的操作命令等。 逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求执行 相应的逻辑功能。 输出部分：对需要实时操作的那些设备提供实际操作信号。由于输入信号一般为开关信号或电压、电流形成的信号源，它们必须转换成微处 理器所能接受的电平信号，所以，中间必须加入变换器。同样，微处理器输出的 电平信号，也必须转换成控制设备所需的开关信号或电压、电流信号。所以，也要加入变

20、换器。由此，构成了 PLC控制系统的基本结构框图如图2-1所示主机现场输入 信号现场输入信号程 机编PC内部电源 各种外设接口CPU接口扩展连接电缆输出电路输入电路扩展单元输出电路至其他扩量元输出信号输出信号图2-1 PLC的结构原理图2.1.3 PLC的工作过程原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的90即在PLC运行时， CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或 地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行 用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在 每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样

21、和对输出状态的刷新等工作，如图 2-2所示。PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。如图2-3 所示。图2-2 PLC的扫描过程PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的 输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中， 即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段 网。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令， 经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所 有的内容随着程序的执行而改变。洛阳理工学院毕业设计（论文）输入采样阶段程序执行阶段(输出刷新阶段输入端子输出锁存器

22、输入映象寄存需输出映像寄存器图2-3 PLC的执行过程输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷 新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出, 驱动相应输出设备工作。2.1.4 PLC各组成部件的功能PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，7其实质是一种工业控制用的专用计算机。它的组成与一般的微机计算机基本相同。CPU是PLC的核心部分。与通用微机 CPU一样，CPU在PC系统中的作用类 似于人体的神经中枢。其功能：1 .用扫描方式接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄 存器；2 .接收并存储从编程器输入的用户

23、程序和数据；3 .诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；4 .在PC进入运行状态后：(1)执行用户程序一一产生相应的控制信号(从用户程序存储器中逐条读取 指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控 制电路)(2)进行数据处理一一分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、 变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务。(3)更新输出状态一一输出实施控制(根据运算结果，更新有关标志位的状 态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）5 .存储器根据其功能不同可分为以下几种：（1）系统程

24、序存储器一一存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子 程序、命令 解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数 *不能由用户直 接存取。（2）用户存储器一一存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。（3）功能存储器（数据区）一一存放用户数据 PC的用户存储器通常以字（16 位/字）为单位来表示存储容量。注意：系统程序直接关系到 PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常 PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 I/O （输入/输出部件）（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器）CPU与现场I/O装 置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平

25、与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用。I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显 示和I/O接线端子排。6 .编程器等外部设备编程器一PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具6。作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，通过键盘和显示器 去检测PLC内部状态和参数，通过通讯端口与 CPU联系，实现与PLC的人机对 话。分类：简单型一一只能联机编程；只能用指令清单编程，智能型一一既可联 机（Online）,也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等 语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软

26、件编程。注意：编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC 的工作。其他外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图 形视系统或上位计算机等等。7 .电源：内部一一开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供 DC24V 稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。分部一一可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。2.2可编程控制器的应用特点1 .可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有

27、很高的 可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线 及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC带有 硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用 者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将有极高的可靠性 5。2 .配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的 工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了

28、位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技 术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3 .易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人 员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉 电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。4 .系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系 统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同 一设备经过改变程序而改变生产过程成为

29、可能。这特别适合多品种、小批量的生 产场合。-26 -第3章 用PLC对T68卧式链床电气控制改造3.1 T68链床PLC改造I/O分配图T68链床PLC改造I/O分配图 如附图B所示。3.2 T68链床PLC改造梯形图T68链床PLC改造梯形图 如附录C所示。3.3助记符语言LDX12OUTY14LDM8000OUTY10LDIX20ORIX21MCN0M100LDIX17MCN1M101LDX0ORIX5ORIX7ORY0ORY1OUTM2LDX6ORX10ANIX10ORX16ANDM2OUTM4LDM3ORM4ANIY1OUTY0X0MPSANDY2ANDM0ORX3OUTM3MRDA

30、NDX1ORM0ANIM1OUTM0MRDANDX2ORM1ANIM0OUTM1MRDANDM0ORM1ANDX5ANDX7OUTY2ANDX11OUTT0K30MPPANDY2ANDM1ORX4OUTM5LDM2ANDX15ORM5ANIY0OUTY1LDM2ANIT0ANIY4OUTY3LDT0OUTT1K5LDM2ANDT1ANIY3OUTY4MCRN1LDIX13ANDX14ANIY6OUTY5LDIX14ANDX13ANIY5OUTY6MCRN0END3.4 改造后T68链床的PLC调试过程1 . M1的正转连续控制主轴变速杆SQ1压下：X5置1,进给变速杆SQ3压下：X7置1。2

31、.正转低速起动主轴变速手力B一低速一SQ不受压一X11置Q按下正转起动按钮SB2-X1置 1M0 置 1 自锁一Y2、M3、Y0、M2、Y3 置 l KM1、KM3、KM4 得电一 M1 接成低速全压起动一nT KS1 （X15创作）一为反接制动做准备。3 .正转低速停车：反接制动按停车按钮SB1X0闭合一M3、Y0、Y3置0 KM1、KM4失电一 同时 Y1、M2、Y3得电，置1 KM2、KM4得电一M1用电阻R进行反接制动一nJKS1 复位一X15断开一Y1、M2、M3复位置0KM4失电一M1停车结束。4 . M1正转高速起动主轴变速手力高速一SQ受压一X11置1。控制过程同低速类似，按下

32、SB2X1置1 M0、M2、M3、YO、Y3置1,由于X11置1,使得T0开始延时 一KM1、KM3、KM4得电一M1接成低速全压起动一延时 3 s T0动作一Y3 复位，T1延时0.5 s, Y4置l KM4失电一KM5导电一M1接成YY高速运行 -nt-KS1（X15）动作一为反接制动做准备。5 .正转高速停车同正转低速停车类似，采用的是低速反接制动。6 . M1的反转控制同正转低速控制类似，利用 SB3、M1、Y2、M5、Y1、M2、Y3、Y4、KS2来 控制7 . M1的点动控制 正转点动：按 SB4X3 置 1 M3、YO、M2、Y3 置 1 KM1、KM4 得电一M1 接成用电阻低

33、速点动。反转点动：按SB5实现。8 .主运动的变速控制主轴变速 SQ1:变速完毕，啮合好受压一X5置1 ; SQ2: 变速过程中，发 生顶齿受压一X6置1。主轴变速操作手柄拉出一SQ1复位一X5置0,若正转状态一反接制动停车， 调变速盘转速至所需速度一将操作手柄推回原位，若发生顶齿现象，则进行变速 冲动：SQ2 受压一X6 置 1 M2、M4、Y0、Y3 置 1Y1、N2、Y3 置 1kM2、KM4 得电一M1进行反接制动一nJ一速度下降至1OO r/min KS1复位一X15置 0KKM2失电，KM1得电一M1起动n T 制动nJ一 起动一 制动故 M1 被间歇地起动、制动一直至齿轮啮合好

34、一手柄推上后一压SQ1, SQ2复位，切 断冲动回路。变速冲动过程结束。9 .进给变速由SQ3、SQ4控制，控制过程同主轴变速。10 .链头架、工作台的快移由快移操作手柄控制，通过 SQ7、SQ8即X13、X14控制M2的正反转实现。在保留主电路原有元件的基础上，不改变控制系统电气操作方法；电气控制 系统控制元件（包括按钮、行程开关、热继电器、接触器），作用于原电气线路 相同；主轴和进给运动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变的情况下 将 以上设计好的PLC程序输入到FX2N 48MR主机以后，连接好输入输出分配和主 电路，按照以上的步骤进行调试，调试过程全部通过，完全满足T68链床的控

35、制要求。虽然PLC 一次性投资较大，但改造后的设备大大降低了运行的故障率，提 高了设备运行的稳定性和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成本， 并可避免出现因误操作而引起的事故。改造后设备经使用运行，结果表明效果非 常好。3.5 触摸屏控制和电气元件一览表镇床的触摸屏布局及其按钮功能如图3-1所示正向点动返回图3-1触摸屏控制对T68链床进行改造所需电器元件的符号、数量、功能及参数的要求如表3-1所示。表3-1电器兀件一览表符号数量名称及用途参数M11主电动机，拖动主运动和进给运动用7.5KW,2900/1400r/minM21快速移动用电机3KW,1430r/minQ1空气开关，限流、

36、欠压保护30A, 500VKM1 KM22主电动机正反转用接触器20A, 127VKM31限流电阻短路用接触器20A, 127VKM4 KM53主电动机高低速转换用接触器20A, 127VKM6 KM72快速电机正反转用接触器20A, 127VSB51主电动机停止用按钮5A, 500VKn1主电动机反转制动用速度继电器20A,127VSB1 SB22主电动机正反转用按钮5A,500VSB3 SB42主电动机正反转点动按钮5A,500VS1 S22主轴用变速限位开关5A,500VS3 S42进给变速用限位开关5A,500VS1接通主电动机高速用限位开关5A,500VS5 S62快速电动机正反转用

37、限位开关5A,500VR2点动、高速启动，制动用限流电阻FU1FU88短路保护熔断器40V,20V,2VKR1主电动机过载保护用热继电器1625VK11控制PLC用开关5A,500VPLC1可编程控制器3.6 可编程控制器的安装和维护工业生产现场的环境条件一般是比较恶劣的，干扰源众多。例如大功率用电 设备的启动或者停止引起电网电压的波动形成低频干扰；电焊机、电火花加工机 床、电机的电刷等会产生高频电火花干扰；各种动力电源线会通过电磁耦合产生 工频干扰等等。这些干扰都会影响可编程控制器的正常工作 4 0尽管可编程控制器是专门在生产现场使用的控制装置，在设计制造时已采取 了很多措施，使它的环境适应

38、力比较强。但是为了确保整个系统稳定可靠，还是 应当尽量使可编程控制器有良好的工作环境，并采取必要的抗干扰措施 。可编程控制器的安装1 .安装环境可编程控制器适用于大多数工业现场1，但它对使用场合、环境温度等还是有 一定要求的。控制可编程控制器的工作环境可以有效地提高它的工作效率和使用 寿命。在安装可编程控制器时要避开下列场所：*环境温度超过055c的范围。*相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（有温度突变或其他因素所引起的）。 *阳光直接照射。* 有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。* 有大量铁屑及灰尘。* 频繁或连续的振动，振动频率为1055Hz,幅度为0.5mm。* 超过10g （重力

39、加速度）的冲击。小型可编程控制器外壳的四个角上均有安装孔，有两种安装方法，一种是用 螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸。另一种是 2DIN （德国工业标准）轨道 固定，DIN轨道配套使用的安装夹板左右各一对，在轨道上先装好左右夹板，装 上可编程控制器，然后拧紧螺丝。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制 器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污水溅；为了保证可编程控制 器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空 问、基本单元和扩展单元之间要有 30mm以上间隔。如果周围环境超过 55C,要 安装电风扇强迫通风。为了避免其它外围设备的电干扰，可编程控制器应尽

40、可能远离高压电源线和 高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁灰尘等脏物从通风窗掉入可 编程控制器内部以及导线头等脏物会损坏可编程控制器印制电路板，使其不能正 常工作。2 .接线电源 PLC的供电电源为50Hz. 220V10烷流市电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端，该接线端可为输入传感器（如 光电开关或接近开关）提供直流 24V电源。如果电源发生故障，中断时间少于 10ms,可编程控制器工作不受影响。若电 源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则可编程控制器停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，

41、若 RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，可编程控制器本身具有足够的抵制能力。如果电源干 扰特别严重，可以安装一个变比为 1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干 扰。3 .接地良好的接地是保证可编程控制器可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的 电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地，如果要用扩展单元， 其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接以专用 地线，接地点应与动力设备（如电动机）的接地点分开。若达不到这种要求，则 也必须做到与其它设备公共接地，禁止与其它设备串联接地。接地点应尽可能靠 近可编程控制器

42、。4 .直流24V接线端使用无源触点的输入器件时，可编程控制器内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。可编程控制器上的24V接线端子还可以向外部传感器（如接近开关或光电开 关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端，即0V端。 如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源都不能接到这个端子。如果有过载现象发生，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。每种型号的可编程控制器其输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输 入点，它不耗电，因此在这种情况下24V电源端子外供电流的能力可以增加。FX系列可编程控制器的空位

43、端子在任何情况下都不能使用。5 .输入接线可编程控制器一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线 端子是可编程控制器与外部传感器负载转换信号的端口，输入接线一般指外部传 感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间采用光电耦合隔离。二次电路带R-C滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路申入的电噪声引起可编程控制器的误洛阳理工学院毕业设计（论文）动作若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关时，串联二极管的

44、数目不能超过两只。输入接线还应特别注意3:(1)输入接线一般不要超过30m,但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入 接线可适当长些。(2)输入、输出线不能用同一根电缆。输入、输出线要分开走。(3)可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度应大于扫描周期的时间。6 .输出接线(1)可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式。(2)输出端接线分为独立输出和公共输出。 当可编程控制器的输出继电器或晶 闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中可采用不同类型和电压等 级的输出电压。但在同一组中的输出，只能用同一类型、同一电压等级的电源。(3)由于可编程控制器的输出元件被封装在印制电路板上

45、，并且联接至端子 板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此应用熔丝保护输出 元件。(4)采用继电器输出时承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因继电器的工作寿命要求要长。(5)可编程控制器的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以抑制。止匕外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外， 应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载 电源切断。(6)交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆， 输出线应尽量远离高压线和 动力线，避免并行。结论通过这次的课程设计，使我了解了 PLC在各类机床中的应用及其工作原理， 以进一步熟悉T68

46、链床的工作原理，从最初的题目确定，整理思路，开题到计算、 绘图直到完成设计。在此期间，通过不断的查找相关资料，使得自己的知识面得 到拓展，并且通过与老师和同学交流，也使得自己的容易出错的地方得到及时的 纠正，同时也加深了彼此的友谊。在不断修改设计过程中，使我认识到做什么不 能盲目，都要依照标准来。在设计过程中的每一个过程都是对自己能力的一次检 验和充实。虽然我们这次只是对普通机床进行改造但是在改造的过程中我们发现很多问 题，在改造方面我们通过学习研究提出了很多可行性的意见和建议，并且得到老 师的认同，这将为我们以后从事这个行业奠定了宝贵的基础。通过设计不断锻炼 了自己的工程设计实践能力，而且培

47、养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对 我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一 次热身。毕业设计收获很多，获得是前人许多经验和知识.但是通过毕业设计也暴露出 自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不 了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识 还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作 中学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人，为中国电气电子工业添上自 己的微薄之力。-35 -转眼间时间已经在从我们的指间悄悄流走，没有任何预兆，但是它却留下了 勤奋的汗水和努力过后的喜悦。

48、终于，我的毕业设计有所成效了。此次毕业设计的顺利完成离不开指导老师的大力支持，在这里，我特别要感谢 我们的指导老师赵秀婷老师，是她告诉我不仅要在理论知识方面下手，也要去实际 生活中寻找实例。从一开始老师就告诉我们要认真对待自己的毕业设计，将实际 情况仔仔细细的告诉我们，还将最新的毕业设计信息通知给我们，并且在自己紧 张的工作中，还尽量抽出时间关心我们的设计进度情况，督促我们抓紧学习。赵 老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且 教我做人，虽历时短暂，却给以终生受益无穷之道。我们衷心的感谢赵秀婷老师 的指导。在整个课题的设计中，用到了很多以前所学到专业的知识。从设计

49、题目下来 开始老师就教我们遇到问题时如何去分析问题、解决问题的方法。使我们受益匪 浅。从确定设计思路到现在完成毕业设计论文的过程中，尤其是在课题设计的前 期准备工作和设计的过程中，导师提出了许许多多宝贵的设计意见，赵老师渊博 的知识、敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象，这也将对我 不久的工作，起到很大的鼓动作用，将使得我终身受益，谨此向老师表达我衷心 的感谢和崇高的敬意！参考文献1武可庚编著.机械设备控制技术.高等教育出版社，2002 ： 125-1302范永胜，王垠编著.电气控制与PLC应用.中国电力出版社，2001: 76-80 3方承远编著.工厂电气控制技术.机械工业出版

50、社,2003 : 102-120 4许廖编著.工厂电气控制设备.机械工业出版社,2006 : 15-205王炳实编著.机床电气控制技术.机械工业出版社，2004: 45-606王兆义编著.可编程序控制器的应用技术.机械工业出版社，2000: 50-707崔亚军编著.可编程序控制器的原理及程序设计.电子工业出版社，1996 8崔亚军编著.可编程控制器原理与实践.辽宁科学技术出版社，2002: 20-30 9社彭利标编著.可编控制器原理及应用.西安电子科技大学出版，200510陈宇编著.可编程控制器基础及编程技巧.广州华南理工大学出版社，1999 11杨长能，张兴颜编.可编程序控制器基础及应用.重

51、庆大学出版社，1998 12郑瑞平编著.可编程序控制器.北京航空大学出版社，2000: 230-300 13王兆义编著.可编程控制器教程.北京.机械工业出版社，2001: 201-210 14林小峰编著.可编程控制器原理及应用.北京.高等教育出版社，1991: 63-56 15孙同景，徐蹲编著.可编程序控制器应用基础.山东科学技术出版社，199616洪忠渝编著.可编程序控制器的原理及应用.青岛海洋大学 ，1988: 36-60 17李道霖编著.电气控制与PLC原理应用.北京电子工业出版社，2004: 80-100 18佟为明编著.低压电器继电器及其控制系统.哈尔滨工业大学出版社，2000 19

52、严盈富编著.监控组态软件与PLC入门.人民邮政出版社，2006: 23-25 20张进秋，陈永利，张中民编著.可编程控制器原理及应用实例.机械工业出版 社，2004: 150-16021郑凤冀，郑丹丹，赵春江编著.图解PLC控制系统梯形图和语句表.人民邮政 出版社，2006: 45-60FX2用户使用手册录附图A T68卧式链床电气控制原理图低压概器器王撷正姗性逆世觊1正电源正有总中疑转后动眼谓卑 以的审E膈制正转物对rh赳快递电 乳在制附图B T68卧式链床I/O分配图XOOOY000X001001X002Y002X003Y003X004004X005Y005X006Y006X007X0101 X011X012X013Yfii aCAMKin -SB5SB1SB2SB3SB4KnlKn2SIS2S3S4SS5S6 ; jinKM 7.乙TkJIl DOfXIkJIl DKM Ak in oKM74 一/ 一/ik jh f糜AU14wjn X015COM11附录C T68卧式链床改造后梯形图M1M2Y002YOOOY000M3Y000YQOO00nM6工 zvoYo0 YD15 o o6Yo3 o o4卜X01T7 LIM1T郭椭