T卧式镗床的PLC改造设计方案

Ｔ６１7卧式镗床的PLC改造设计2013/2014第2学期专业电气工程及其自动化班级ﻩ 学号姓名常州工学院《专业综合设计与实践》任务书二级学院：延陵学院专业:电气工程及其自动化班级:同学姓名指导老师史建平职称副教授课题名称T617镗床的PＬC改造课题工作内容将T617镗床由机电掌握改造成由PＬC接触器掌握的智能机床。简略工作内容如下：选择PLC型号元器件选择ＰLC外部I/O接线图的绘制绘制机床工作流程图和掌握梯形图调试指标要求做出的改造方案，以及新的工作原理要使得在掌握器掌握的机床比原先机电掌握的机床工作得更加简洁快捷和平安牢靠。进程安排第一天:下达任务、理解课题要求、收集和消化相关资料;其次天:制定改造方案和方案论证、制定;第三～五天：硬件部分的实现第六~八天：软件设计、调试第九天:依据设计内容，撰写设计报告第十天：实际测试、答辩考核主要参文献《电气掌握与可编程掌握器技术》史国生化学工业出版社《电气掌握与PLC应用》范永胜、王岷中国电力出版社《可编程序掌握器及应用》陈晓琴哈尔滨工程高校出版社《PLC分析与设计应用》周万珍、高鸿斌电子工业出版社《现代电气掌握PＬＣ应用技术》王永华北京航空航天高校出版社《ＰＬC应用开发有用子程序》贾德胜人民邮电出版社《机电一体化原理及应用》姚伯威吕强北京国防工业出版社《PＬC应用技术》钱悦徐峰北京盼望电子出版社地点秋白楼起止日期201４．3．4—3。15名目TOC\ｏ”１－3"\h＼ｚ＼uHＹＰEＲＬIＮK\l”_Tｏc3824７3０６４＂第一章绪论 ＰＡGＥREF_Toｃ3824７30６4\ｈ4HYPERLINK＼l＂_Toc382473065"1.改造缘由 PＡＧＥＲEF_Toc３8247３065＼h４HＹPERLINK2。3镗床运动对电气掌握电路的要求 PAGEREF_Toｃ382４730６9＼ｈ6HYPERLＩNK＼ｌ"_Toc３８2473070"第三章主电路和掌握电路的分析ﻩPＡGEREF_Toc3824７3070＼h7ＨYPＥＲＬＩＮK3．1．1主电路分析 ＰAGEREＦ_Toｃ38247307２\h7HYPＥRＬINK\l＂_Toc38２４7３０７３"３.1．2掌握电路分析 PAGERＥＦ＿Toc3824７3０73\h7HYＰERＬＩNK\l"_Toｃ3８２473074”第四章T６17卧式镗床电气掌握电路改造方案ﻩPＡGEＲEF_Ｔoｃ3８247３074＼h10HYPERLINＫ\ｌ＂＿Toc３82４73０7５＂4.1T６1７改造的流程 PAGEＲEＦ_Ｔoc38247３0７5＼h10HＹPERLINK第五章输入、输出设备 PAGＥREF＿Toc3８24７３07７\h１１HＹPEＲLINＫ5。1输入输出设备 PAＧERＥF_Ｔoc3824７3078\h11ＨＹPEＲＬIＮＫ\l”＿Ｔｏｃ38２４7307９”5.2梯形图设计 ＰAGEREＦ_Ｔoc3824730７9\ｈ13HＹPEＲLIＮK\ｌ"_Toｃ382473080”第六章调试及解决的问题ﻩPAGＥRＥF_Toc38２473080\h16HYＰＥRＬINＫ\ｌ＂_Tｏc382４７３08１"第七章小结ﻩPＡGＥＲEF_Toc3８２473081\h16HYPERLINK＼ｌ"_Toc３82４7３０82＂附录ﻩPＡＧEREF_Toc38２4７30８2\h１７第一章绪论传统的机床掌握系统都是采纳继电器、接触器等硬件规律掌握电路，不但接线简洁，而且常常消灭故障,牢靠性较差。与之相比，PLC具有牢靠性高、柔性好、编程灵敏、开发周期短以及故障自诊断等特点，格外适合应用于机床的掌握系统的开发和应用。通过使用PLＣ设计机床掌握系统，可以削减强电元器件数目,提高电气掌握系统的稳定性和牢靠性，从而提高产品的品质和生产效率。目前，国内很多厂家的自动掌握系统及加工机床都采纳PＬC代替继电器掌握。1。改造缘由目前，部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器掌握机床，这些机床经历了比较长的历史，虽然它能在肯定范围内满意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,技术上比较落后，格外是其触点的牢靠性问题，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Ｔ617镗床的电气掌握线路进行了分析与讨论后，T6１7镗床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外；T６1镗床的电气掌握系统，还存在掌握线路上一些简洁性、故障率高、维护工作量大、牢靠性差、灵敏性差等缺点;给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。采纳可编程序掌握器（PLC）对T６17镗床传统的电气掌握系统进行改造，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气。ＰLC对T６1７镗床掌握改造的设计梯形图，提高了Ｔ617镗床电气掌握系统的牢靠性和抗干扰能力；然而PLC对T６1７镗床的继电器接触式掌握系统进行技术改造，从而保证了电控系统的快速性、精准性、合理性，更好地满意了实际生产的需要，提高了经济效益.使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的5只中间继电器,中间硬件环节的削减使线路简化，电气故障削减，生产效率得到明显提高。可编程规律掌握器（PLC)，是计算机技术与继电器常规掌握技术相结合的产物，是近年来进展最飞快，应用最广泛的工业自动掌握装置之一。目前PLC技术很成熟,所以基于PＬC的机床电气掌握系统设计具有良好的可行性。在我国ＰLC的应用比例还不足10％，有宽阔的市场前景。因此该课题的讨论具有肯定的应用价值。其次章T6１7镗床的工作原理及运动过程2。１工作原理Ｔ6１7卧式镗床由床身、前立柱、后立柱、主轴箱和工作台等五大部分组成。其基本结构如图1所示。

机床有两个电源开关.转换开关HK在配电箱里,可在检修电气设备时断开开关机床电源.另一个电源开关ＬK装载按钮操作台上，接通ＬＫ,接触器6C动作，接通电源。这个开关在机床停止工作时切断电源,也可以作为紧急停止开关。卧式镗床具有两种主运动，即主轴与平旋盘的旋转运动。卧式镗床有多种进给运动,主轴的轴向进给,平旋盘刀架的径给进给，主轴箱的上下进给，工作台的纵向和横向进给等.T６17镗床的主运动和进给运动合用一台三相异步电动机拖动,用齿轮调速。主轴,径向刀架,主轴箱和工作台的快移运动另一台三相异步电动机拖动。主轴传速和进给机构的速度都采纳预选盘和变速手柄合用的装置调节。１一支承架

2一后立柱

３一工作台

4一9轴

5一平旋盘

6一溜板

７一前立柱8一主轴箱

９一后尾筒

10一床身

11一下滑座

12一上滑座图2-1Ｔ617结构图2.2电气传动方案传动方式:Ｔ617卧式镗床是采纳三项沟通电动机来运动的，由于工作时需要保证机床各部件之间有肯定的运动联系,所以用一台电动机进行拖动部件运行。

调速性能：机床对主运动和进给运动都有肯定的要求。T６1７卧式镗床要求调速范围较宽,因此选用及对数可变的调速方案。

负载特性：机床的主运动需恒功率传动，而进给运动则需但转矩传动.因此，我们在此确定电动机的调速方法和选择多速电动机的类型时,必须使电动机的调速性质与机床的负载性质相适应。T61７卧式镗床采纳星接和反接的方法来对机器进行调速。

启动、制动、反接：机械设备主运动传动系统的启动转短一般都比较小，因此,原则上可采纳任何一种启动方式。而它的帮助运动，在启动时往往要克服较大的静转矩，所以T6１7卧式镗床选用高起动转矩的电机.由于Ｔ６17卧式镗床是高速高效金属切削打孔机床，为了便于测量和装卸工件或者更换刀具，采纳电气制动.电机的反接有效的掌握了在处理元件时的速度，提高了元件的质量。２。３镗床运动对电气掌握电路的要求１．主运动与进给运动由一台双速电动机拖动，凹凸速可选择;2。主电动机要求正反转以及点动掌握；３。主电动机应设有快速精准的停车环节；4.主轴变速应有变速冲动环节;5。快速移动电动机采纳正反转点动掌握方式；6.进给运动和工作台不平移动两者只能取一，必必要有互锁；第三章主电路和掌握电路的分析３。1工作原理T６１7卧式镗床电路原理图见附录1所示。３.1.1主电路分析T617卧式镗床由两台电动机拖动,即主轴电动机M１、快速移动电动机M2。其中主轴电动机M１采纳串电阻降压起动，主轴电动机M1和进给电动机Ｍ2均可正反转动。M1为主电动机，由接触器KM1、KM2掌握其正、反转；KM3掌握主轴电动机短接电阻接触器。M2为快速移动电机,由KＭ4、ＫM5掌握其正反转.热继电器ＦR作M1过载保护。3。1。2掌握电路分析T617卧式镗床简略掌握原理分析如下.（1)开动机床前的筹备工作。机床有两个电源开关。转换开关QS１装在配电箱里，可在检修电气设备时开端机床电源.另一个电源开关ＱS２装在按钮操作台上，接通QＳ2，接触器M6接通电源。这个开关在机床停止工作时切断电源,也可作为紧急停止开关。合上电源开关之后,还应当把主轴和进给机构的两个调速手柄放在左面的正常工作位置，与调速手柄联动的行程开关SQ1和ＳQ2的动断触点闭合。中间继电器KA5动过.KA5动作后，信号灯HL1亮，表示掌握线路可以开头工作。如果ＫＡ5没有吸和,接触器KM1、ＫM2、KＭ3的线圈电路都不能接通，整个掌握线路不能投入工作.（2）主轴电动机的起动和反接制动。主轴电动机的正向起动和反向起动用接触器ＫM1和KＭ２掌握，主轴电动机停车时有反接制动作用，反接制动过程用速度继电器KS掌握.在反接制动时，电动机定子端应串接限制制动电流的电阻R,而在电动机正常工作时，用接触器ＫM3的线圈电路，KM3动作，将电阻Ｒ短接。电动机有两种掌握方式，即有自保作用的工作状态和无自保作用的电动状态。为了区分这两种掌握方式,在掌握线路里加接两只中间继电器ＫA１和KA2。按下工作正转按钮SＢ2或工作反转按钮SB３时，KA1或KA2通电吸合并自保.KA1和KＡ2的动合触点同事接通接触器ＫM３的线圈电路,ＫＭ3动作，将电阻R短接。电动状态又称为调整状态。按点动按钮ＳB4或SB5时,中间继电器KA1和ＫＡ2并不工作，接触器KM1或ＫM2动作，但无自保回路。放开点动按钮，电动机就停止运转。机床部件在点动状态工作时,一般是没有负载的，所以可以让电阻R接在电动机的定子电路里，以减小起动电流和启动转矩。点动状态掌握时，ＫA１和KＡ2不工作，KＭ３不会吸和，电阻Ｒ始终接在电动机的定子电路里面.现在来看线路的工作情况。合上电源开关，中间继电器KA5吸合，按主轴正向起动按钮SＢ2，中间继电器ＫＡ１动作并自保.ＫA1的动合触点接通接触器KM1和KM３的线圈电路,KM1和ＫＭ3动作,电动机正向起动，电阻R被短接。KA１的动断触点断开。由于中间继电器KＡ5的动断点也已断开，所以中间继电器KA４释放。KM4的动断触点复位闭合,筹备好反接制动掌握回路。接触器KM3动作后，它的动断触点断开，KA3释放。电动机正转转速升到肯定数值时，速度继电器KS的动断触点断开,然后动合触点闭合，这时接触器KM1的动断触点和KM3的动断触点都已断开，所以接触器ＫＭ2不会吸合.按停止按钮SＢ１中间继电器KＡ１和接触器KM1、ＫM３都释放，电阻R重又串接在电动机定子电路里面。由于接触器KM3的动断触点闭合,速度继电器ＫS的动合触点尚未放开仍然闭合，所以在接触器KM1释放后,接触器KM2立刻通电动作，将电动机电源反接，电动机在反接制动状态下飞快停车。当电动机转速相当低时，速度继电器ＫＳ的动合触点断开,接触器ＫＭ2释放，制动结束。应用速度继电器掌握电动机的反接制动,在实践中发现有时会产生震荡现象.这是由于反接制动的作用很强留,电动机的转速飞快降低到零,由于接触器KM2的释放需要肯定的时间,又由于速度继电器反力弹簧的反作用力，速度继电器KS的动合触点可能闭合，在KM２的动断帮助触点闭合后,接触器ＫＭ1立刻吸合，电动机又在另一方向产生反接制动,速度继电器向正转方向摇摆，又可能使触点KS闭合。这样，接触器KM2、KM1轮流接通，发生振荡现象。为了消除这种振荡现象，当电动机转速接近零,KS动断触点闭合时,中间继电器KA3吸合，KA3的动合触点闭合，使继电器KＡ4动作并自保.KＡ4动作后,它的动断触点断开，接触器ＫM1和KＭ2就不能动作,从而消除了振荡现象。点动状态用于对刀、装夹工件等，电动机只需要转动很短的时间，往往在电动机转速还没有升得很高时已经放开掌握按钮,所以可以不加制动停车。在电动机停止不动时，速度继电器KS的动断触点闭合，接触器ＫM３的动断触点也闭合,所以继电器KA３动作。KＡ3的动合触点接通继电器KA４的线圈电路，KＡ4吸合并自保。在点动掌握时,继电器KA１和KA2没有动作,所以ＫA4保持工作状态.由于ＫA4的动断触点断开，反接制动掌握回路不通,所以在点动停车时没有制动作用。(3)主轴和进给机构的速度调节.主轴转速和进给量都用预选盘调节。调速时先将预选盘转到需要的速度，然后将调速手柄从左面的正常工作位置转过185°到2７0°角度，再将手柄扳回原来的位置,转速过程就结束了。调速手柄和行程开关并联动，当手柄离开原来的位置时，主轴调速手柄使ＳQ1的触点断开，进给调速手柄使行程开关SQ２的触点断开。因此中间继电器KA5失电释放，KＡ5动合触点复位断开，接触器ＫＭ１和KM2就不能工作。所以本机床可以在主轴电动机开动的情况下调速，电动机能自动停止转动。转动调速手柄使继电器KＡ5释放时，接触器KM3随之释放，电阻Ｒ被接进电路。KM3的动断触点接通速度继电器ＫS的电路。如果电动机原来正转，触点ﻩKS闭合，则在KM3释放后通过ＫＡ4动断触点使接触器ＫＭ2动作,进行反接制动.在调速电动机应当缓慢转动,使齿轮易于瞬合。本机床利用速度继电器来使电动机低速转动。在调速手柄触动行程开关、使电动机在制动状态下停车后,速度继电器KS的动断触点闭合时,继电器KA3动作。以为继电器KA5已经释放,KＡ３的动合触点闭合时，继电器KＡ4吸合并自保。ＫA4动作后,反接制动掌握回路被断开。如原来的电动机正转，继电器KA1吸合，在调速时ＫA１仍保持吸合状态，继电器KA4吸合后，通过动合触点使接触器KM1动作，电动机正向起动。电动机转速升到1００r/min左右时，速度继电器的动断触点断开，KM1释放，电动机在无制动作用下自由停车。当电动机转速接近零时，速度继电器的动断触点又闭合，接触器KM1又动作，电动机再正向胜诉.在调速手柄离开正常工作位置的时间内，上述情况连续不断的进行着,电动机转速在０与10０r/min之间波动。这种方法常被用来使异步电动机得到低速运转.电动机以脉冲方式低速运转，使齿轮易于吸合。调速手柄转回到正常工作位置.行程开关SQ１和SQ2的触点闭合，中间继电器KA5动作,ＫA５使接触器KM1和KM３动作,电动机又正向起动，回复正常工作.KA5动作后,继电器KA4释放,KA4的动断触点筹备好反接制动掌握回路，KA4的动合触点开断脉动调速回路。在电动机脉动运转时，继电器KA3断续动作，使信号灯HＬ1产生闪光。继电器ＫA１和KＡ２之间以及接触器KM1和KM之间有动断触点连锁，使它们不会同时接通工作。（4)机床部件的快速移动。机床各部件的快速移动用手柄操作。快速手柄搬到正向快速位置，行程开关SQ3的触点闭合，接触器KM4动作，快速移动电动机M2正转.快速手柄搬到反向快速，行程开关SQ4的触点闭合，接触器KM５动作,快速电动机翻转。(5)机床的保护装置.主轴电动机有短路保护熔断器和过载保护热继电器,快速移动电动机属于短时工作，所以只有熔断器作短路保护。机床有进给过载保护装置，当进给应力超过允许值时,保险离合器就会移动,使进给停止。保险离合器移动时使行程开关SQ5的触点闭合，红色信号灯HL２亮。这时主轴电动机仍连续旋转。第四章T617卧式镗床电气掌握电路改造方案4。1T617改造的流程PLC型号选择确定控制对象及控制范围现场调试硬件设计软件设计及模拟调整硬件调整软件是否符合投入运行（１）确定掌握对象，明确掌握任务和设计要求,要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的掌握要求,拟定掌握系统设计的技术条件.

（2)制定掌握方案,进行PLC选型.依据生产工艺和机械运动的PLC型号选择确定控制对象及控制范围现场调试硬件设计软件设计及模拟调整硬件调整软件是否符合投入运行图4－１改造流程图4。2改造后元器件的选择元件选型见附录3镗床的基本元件名目表所示。第五章输入、输出设备5.1输入输出设备了解电力拖动掌握要求与掌握特点,进而简略分析了原有电力拖动掌握线路编制I/O安排表，绘制I/Ｏ接线图。各个输入、输出点的PＬCI/O地址安排如表1所示，I/O接线图如图2所示。输入信号输出信号代号输入器件输入地址代号输入器件输入地址FR热继电器X0Ｈ1．1指示灯Y0SB1主轴电动机停止按钮Ｘ1H1。2指示灯Y1SB２主轴电动机正向运动启动按钮X2KM１主轴电动机正转接触器Ｙ2ＳB3主轴电动机反向运动启动按钮X3ＫＭ2主轴电动机反转接触器Y3SB4主轴电动机正转反馈制动按钮X4ＫM3主轴电动机短接电阻接触器Y4SB５主轴电动机反转反馈制动按钮X5KM4快速移动电动机正转接触器Y５KS1速度继电器正转触点X６KＭ5快速移动电动机反转接触器Y6KS2速度继电器反转触点Ｘ7KM６电源接触器Ｙ7ＳQ１行程开关X10SＱ2行程开关Ｘ１1ＳQ3行程开关X12ＳQ4行程开关X13ＳQ5行程开关Ｘ14SQ６机床电源连接按钮Ｘ15ＳQ7机床电源断开按钮X16表5—１各个输入/输出点的PLCＩ/Ｏ口地址安排XX0KM4KM3KM2KM1HL.2HL.1KM5Y0Y1Y2X4X3X2x1Y7Y6Y5Y4Com2Y3X6X11X12X5X7X10X13X14X15X16SB4SB3SB1SB2SQ4SQ5SQ6SB7SQ3SQ2SQ1KS2SB5KS1KM6三菱FX2N系列~220VCom1CＯMCＯM图5—1Ｉ／O口接线图5.2梯形图设计（１）M1主电动机的低速运行掌握流程图按下起动按钮X2或X3按下起动按钮X2或X3主轴电机起动主轴电机起动是是否按下停止按钮X1是是否按下停止按钮X1否否对主轴电机进行制动对主轴电机进行制动否否ＳQ1、SQ3、SQ５是否压和ＳQ1、SQ3、SQ５是否压和是是对主轴电机进行制动对主轴电机进行制动主轴电机停止运行主轴电机停止运行图5—2主轴电机低速运行工作流程图（２)主轴电动机点动掌握流程图按下起动按钮SB4，SB5按下起动按钮SB4，SB5主轴电机起动SQ6，SQ7是否压合对主轴电机进行制动主电机停止运行是否图５—３主轴电动机点动运转流程图（３)改造后的ＰLC梯形图第六章调试及解决的问题系统调试分为两个阶段：第一阶段为模拟调试，其次阶段为现场运行调试.在程序输入PLC后，应先进行模拟调试。由于在程序设计过程中，难免有疏漏的地方，因此在将ＰＬC连接到现场设备之前,必须进行模拟调试，以排解程序中的错误，同时也为现场运行调试打好基础，缩短现场运行调试的周期.在模拟调试时，外接适当数量的输入开关作为模拟输入信号,通过输出模块上的发光二极管来观察ＰLC的输出是否满意要求,发现问题立即修改和调整程序，直到满意掌握要求.在PLC软、硬件设计掌握柜及现场施工完成后,就可进行整个系统的现场运行调试。如果掌握系统由几个部分组成,则先作局部调试，然后进行整体调试;如果掌握程序的步序较多,则可先进行分段调试，然后再连接起来总调试.调试中发现的问题，要逐一排解，直至调试成功。现场调试完成并对各种平安环节简略检查后，若没有问题则可进行考验性的试运