T68机床PLC改造可行性分析

1、T68机床可编程控制器改造的可行性分析前言镗床是用镗刀加工工件预制孔的机床。通常，镗刀的旋转是主要运动，镗刀或工件的运动是进给运动。主要用于加工高精度孔或一次精加工多个孔，也可用于加工其他与孔加工相关的加工表面。使用不同的切削工具和附件，钻孔、铣削和切削也可以以比钻床更高的加工精度和表面质量进行。镗床是加工大型箱体零件的主要设备。外圆和端面的螺纹加工等。镗床分为卧式镗床、落地镗床和铣床、金刚石镗床和坐标镗床等。由于制造武器的需要，自15世纪以来就出现了液压驱动的炮筒镗床。1769年瓦特获得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度成为蒸汽机的关键问题。1774年，英国人j威尔金森发明了圆筒镗床，第二年用

2、来加工瓦特蒸汽机的缸体。1776年，他制造了一台更精确的圆柱镗床。大约在1880年，带有前后立柱和工作台的卧式镗床在德国问世。为了适应超大和重型工件的加工，在20世纪30年代开发了落地镗床。随着铣削工作量的增加，地面镗床和铣床出现在20世纪50年代。20世纪初，由于钟表设备制造业的发展，瑞士出现了坐标镗床，需要加工孔距误差小的设备。为了提高镗床的定位精度，光学读取头或数字显示装置已经被广泛使用。一些镗床也使用数控系统来实现坐标定位和加工过程的自动化。可编程控制器(PLC)是一种全新的工业自动控制装置，它以微处理器为核心，集自动控制技术、计算机技术和通信技术于一体。PLC广泛应用于工业控制的各个

3、领域，基本取代了传统的继电器控制。它已经成为工业自动化的三大支柱之一。PLC控制系统的硬件由微处理器(CPU)、存储器(ROM和RAM)、输入/输出(I/O)单元、电源单元和外围设备组成。硬件结构如图1所示。系统的规模可以根据实际应用需要确定，可以大也可以小。现在，用可编程控制器改造旧机床是很常见的。对于老式镗床，其电气控制是继电器控制，而在继电器控制中，接触点多，故障多，操作人员维护工作量大，机械使用效率低。这个话题来自生产的实际需要。T68镗床继电器控制电路采用可编程控制器进行改造，克服了旧机床的上述缺点，降低了设备故障率，提高了设备效率。一、项目立项依据1.设计目的和意义近年来，可编程控

4、制器在工业自动控制领域得到了越来越广泛的应用。在控制性能、机器周期和硬件成本方面，它具有其他工业控制产品无法比拟的优势。用可编程控制器改造T68镗床的控制电路具有普遍的技术和经济意义。本次设计对T68控制系统进行了改造，使T68机床能够实现初步数字化控制，提高了镗床的稳定性和自动化程度，延长了镗床的使用寿命，减少了机床故障。通过可编程控制器对镗床控制电路的实现，在易于控制和降低维护难度的基础上，大大简化了电路，大大降低了T68的长期使用成本。通过本项目的设计，可以将大学四年所学的知识进行整合，并与实践相结合，使其得到综合利用。他们准备将来进入生产岗位。2.技术条件和背景在工业控制领域，为了实现

5、强电流的弱电流控制，实现机械设备的预期要求，继电器系统得到了广泛的应用并占据了主导地位。虽然它具有结构简单、易学易懂、价格低廉等优点，但其控制过程是通过硬件接线来实现的。如果继电器损坏，即使只有一对触点接触不良，系统也可能瘫痪，故障排除通常非常困难、耗时且费力。如果产品更新，整个控制系统的控制周期需要改变。由此可见，继电控制系统存在可靠性低、适应性差的缺点。它给人们使用带来极大的不便。20世纪60年代后期，为了克服传统继电器在各种应用中的缺点，人们开发了一种先进的自动控制设备PLC。由于可编程序控制器具有优良的技术性能，它一问世就迅速推广应用。目前，可编程控制器作为一种用于工业生产过程控制的专

6、用计算机，不同于商家和家庭的微机。由于控制对象的复杂性、使用环境的特殊性和操作的连续性，它在设计上具有许多特点。可编程控制器控制具有以下优点：可靠性高，抗干扰能力强；接口模块功能强大，种类繁多。硬件齐全，用户使用方便，适应性强。编程方法简单直观。系统设计/安装和调试工作量较少。维护工作量小，维护方便。体积小、能耗低、重量轻。作为工作母机，机床对电气控制也有很高的要求。为了提高机床的使用寿命，必须具有较强的抗干扰能力、可靠的运行和简化的控制方式。因此，根据实际生产需要，T68的控制电路采用可编程控制器进行改造。3.T68机床的结构及运动分析机床的基本组成如下：1)前立柱：固定安装在床身右端，有一

7、个可在其垂直导轨上上下移动的主轴箱。2)主轴箱：配有主轴部件、主运动和进给运动的变速传动机构和控制机构。3)后立柱：可沿床身导轨横向移动并调整其位置。其上的镗杆支架可与主轴箱垂直同步移动。如有必要，可将其从床身上拆下。4)工作台：由三层组成：下滑板、上滑板和旋转工作台。下滑板可沿床身顶面上的水平导轨纵向移动，上滑板可沿下滑板顶部的导轨横向移动，旋转工作台可绕上滑板的环形导轨上的垂直轴旋转，使元件可在水平面上调整到一定的角度位置，在一次安装中可加工出彼此相等或形成一个角度的孔和平面。5)面板1面板配有机床的所有主要电器和动作指示灯。机床的所有操作都在此面板上进行。指示灯可以指示机床的相应动作。6

8、)面板2面板配有断路器、保险丝、接触器、热继电器、变压器和其他部件。这些组件直接安装在面板的表面，它们的动作可以在视觉上看到。7)三相异步电动机两台380伏三相鼠笼式异步电动机分别用作主轴电动机(双速)和快速移动电动机。8)故障开关盒共有32个开关，其中K1至K25用于故障设置。K26至K31保留；K32用作指示灯开关，可用于设置机床动作指示和非指示。卧式镗床移动如下：1)主运动：主轴旋转和平转盘旋转。2)进给运动：进给进出主轴箱中的主轴；平转盘上刀具的径向进给；主轴箱的提升，即垂直进给；工作台水平和垂直进给。这些进给运动可以是手动的，也可以是电动的。3)辅助运动：旋转工作台的旋转；主轴箱、工

9、作台等进给运动的快速定位运动。纵向位置调整和移动从T68机床的电气原理图可以看出，机床的电路比较复杂，有相当多的接线和电磁阀，控制机构比较大。结果，很容易引起线路故障，并且在故障发生后很难修理和维护。巨大的体积占据了更多的空间，并将增加机床的整体轮廓。过多的设备不仅会受到环境的限制和相互干扰，还会增加机器的能耗。因此，为了节省空间、能耗、提高机器的可靠性、方便机器的维护和降低维护成本等原因，PLC是改造T68卧式镗床的最佳选择。4、预期目标和建议效果1)机床原有的运行方式不变，加工工艺不变。2)机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、交流接触器和热继电器将继续使用，其控制功能保持不变。3)原继电

10、器控制电路改为可编程控制器编程。二、设计思路和方法步骤，需要解决的关键问题1.具体的设计理念通过对T68镗床各硬件部分接线方式的理解和理解，从实际接线中掌握了T68的工作原理和各机械部分的动作方式。然后根据其接线绘制相应的原理图并进行标注。进一步分析示意图，以及所有机械动作部件(接触器、继电器、按钮等)。)被转换成可编程控制器软件控制。PLC梯形图的设计要求与原电气控制的工作原理相同。2、机床控制电路分析1.M1主轴电机电路分析主轴电机M1正反转控制。在示意图中，12区行程开关SQ3和SQ4在正常情况下被按下。主轴电控与M1低速控制相同：将T68卧式镗床的高低速手柄转到“低速”位置，关闭13区

11、行程开关SQ9。当主轴电机M1的正向旋转开始按钮SB2被按下时，中间继电器KA1被通电并闭合，然后接触器KM3被通电并闭合。区域18和19中的K1和KM3的常开触点闭合，从而接触器KM1线圈通电并闭合，区域22中的KM1的常开触点连接到接触器KM4线圈电源，并且主轴电机M1连接到用于低速正向旋转的三角形连接。当主轴电机M1的停止按钮SB1被按下时，主轴电机M1被反向制动停止。当按下主轴电机M1的反向启动按钮SB3时，中间继电器KA2通电并闭合，然后接触器KM3通电并闭合。19区K2和KM3的常开触点闭合，使接触器KM2线圈电闭合。23平方公里区域的常开触点连接到接触器KM4线圈电源。主轴电机M

12、1连接到低速反向旋转的三角形连接。当主轴电机M1的停止按钮SB1被按下时，主轴电机M1被反向制动停止。主轴电控与M1高速控制相同：将T68卧式镗床的高速和低速手柄转到“高速”位置，按下13区行程开关SQ9。按下主轴电机M1正转启动按钮SB2，中间继电器KA1通电并闭合，然后接触器KM3、时间继电器KT、接触器KM1和KM4通电并闭合，主轴电机M1连接至delta连接，低速正转启动。一段时间后，时间继电器KT被激活，接触器KM4被去激励和释放，接触器KM5被激励和闭合，并且主轴电机M1连接到YY用于高速向前旋转。当主轴电机M1反向启动按钮SB3被按下时，中间继电器KA2被通电并闭合，然后接触器K

13、M3、时间继电器KT、接触器KM2和KM4被通电并闭合，主轴电机M1被连接到用于低速反向启动的三角形连接。一段时间后，时间继电器KT被激活，接触器KM4断电并释放，接触器KM5通电并闭合，主轴电机M1连接到YY以进行高速反向操作。主轴电机M1制动停止控制。正转制动控制：当主轴电机M1开始向前运行反向制动控制：当主轴电机M1开始以高低速反向旋转，转速达到120转/分钟时，14区速度继电器KS1正向旋转动作的常开触点闭合，为停车的反向连接动作做好准备。当主轴电机M1的停止按钮SB1被按下时，接触器KM1断电，接触器KM2和KM4电闭合，主轴电机M1的串联电阻R反转并反转制动。当转速降至100转/分

14、钟时，KS2正转动作常开触点断开，接触器KM2、KM4断电释放，主轴电机M1完成正转反接制动控制。主轴电机M1的点动和变速控制：分别按下按钮SB4或SB5，主轴电机M1可以前进或点动。当主轴变速操作面板被拉出时，行程开关ST3复位，KM3断电释放，使KM1或KM2和KM4或KM5断电释放，主轴电机M1停止转动。调整转速后，转动主轴变速操作面板，将操作压回原位。如果主轴变速齿轮不能很好地啮合，行程开关SQ6将被按下，主轴电机M1将产生一个短期脉冲使主轴变速齿轮很好地啮合。2.M2电机电路分析机床工作台的纵向和横向进给：当快速手柄被拉至快进位置时，行程开关SQ8被按下，区域24中常开触点闭合，接触

15、器KM6线圈被电闭合，进给电机M2开始工作，驱动各种进给快速运动：当快速手柄被拉至后退位置时，行程开关SQ7被按下， 接触器KM7线圈电闭合，进给电机M2反向启动运行，驱动各种进给反向快速运动。进给变速控制：进给变速控制的控制过程与主轴变速控制的控制过程基本相同，只是拉下的变速手柄是进给变速操作手柄。主轴变速控制中的行程开关SQ3由SQ4代替，进给变速脉冲的行程开关为SQ53.主电路分析T68卧式镗床由两台三相异步电机驱动，即主驱动电机M1和快速移动电机M2。保险丝FU1用于电路的整体短路保护，FU2用于快速移动电机和控制电路的短路保护。M1设有过载保护热继电器，M2工作时间短，所以没有提供热

16、继电器。M1使用接触器KM1和KM2控制正反转，接触器KM4和KM5用于三角双星型变速切换，接触器KM3用于限制M1的制动电流。M2使用接触器KM6和KM7来控制正向和反向旋转。4.可编程逻辑控制器设计开发和应用可编程控制器的设计任务分为硬件设计和软件设计。(1)硬件设计确定可编程控制器的输入和输出点；设计外围电路，包括主电路；选择可编程控制器并在现场安装接线。(2)软件设计设计控制流程，根据工艺要求绘制工作周期，必要时绘制详细的状态流程图；根据工作循环图，画出虚拟电路图继电器梯形图；根据梯形图编写指令程序表；系统调试：根据设计要求调试和修改程序，必要时修改硬件，直至满足要求。5、达到效果通过可编程控制器控制系统控制T68加工，可以实现以下功能主轴以低速向前旋转。主轴高速向前旋转。主轴缓慢向前旋转主轴低速反转主轴高速反向旋转主轴微动反转正向反向连接制动器反向反向连接制动器主轴速度变化和进给速度变化控制联锁保护装置6.项目特点及创新三。研究计划、预期进展和结果1.特定阶段目标T68镗床的基本结构和工作原理T68镗床的主要技术参数T68镗床电气元件表可编程控制器改造方案梯形图编程方案可编程控制器的输入输出分配PLC硬件接线图四、