T617卧式镗床的PLC改造设计

1、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 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：学生姓名指导老师 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镗床由机电控制改造成由PLC接触器控制的智能机床。具体工作内容如下:1、 选择PLC型号2、 元器件选择3、 PLC外部I/O接线图的绘制4、 绘制机床工作流程图和控制梯形图5、 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控制器控制的机床比原先机电控制的机床工作得更加简单快捷和安全可靠。 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； 第二天 ：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 ：根据设计内容，撰写设计报告 第十天 ：实际测试、答辩考核主要参文献电气控制与可编程控制器技术 史国生 化学工业出版社 电气控制与PLC应用 范永胜、王岷 中国电力出版社 可编程序控制器及应用 陈晓琴 哈尔滨工程大学出版社 PLC分析

2、与设计应用 周万珍、高鸿斌 电子工业出版社 现代电气控制PLC应用技术 王永华 北京航空航天大学出版社 PLC应用开发实用子程序 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 北京希望电子出版社 地点秋白楼起止日期2014.3.4-3.15 目录第一章 绪 论41. 改造原因4第二章 T617镗床的工作原理及运动过程52.1 工作原理52.2电气传动方案62.3 镗床运动对电气控制电路的要求6第三章 主电路和控制电路的分析73.1 工作原理73.1.1主电路分析73.1.2 控制电路分析7第四章 T617卧式镗床电气控制电路改造方案104.1 T617改造的流程104.2 改造后元器件的选择11第五章 输入、输出设备115.1 输入输出设备115.2梯形图设计13第六章 调试及解决的问题16第七章 小结16附录17第一章 绪 论传统的机床控制系统都是采用继电器、 接触器等硬件逻辑控制电路, 不但接线复杂, 而且经常出现故障, 可靠性较差。与之相比, PLC 具有可靠性高、 柔性好、 编程灵活、 开发周期短以及故障自诊断等特点,

3、 特别适合应用于机床的控制系统的开发和应用。通过使用 PLC 设计机床控制系统,可以减少强电元器件数目, 提高电气控制系统的稳定性和可靠性, 从而提高产品的品质和生产效率。目前, 国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用 PLC 代替继电器控制。1. 改造原因 目前，部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床经历了比较长的历史，虽然它能在一定范围内满足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，特别是其触点的可靠性问题，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镗床的电气控制线路进行了分析与研究后,T617镗床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外；T61镗床的电气控制系统,还存在控制线路上一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点;给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。采用可编程序控制器(PLC)对T617镗床传统的电气控制系统进行改造,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量。PLC对T617镗床控制改造的设计梯形图,提高了T

4、617镗床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力；然而PLC对T617镗床的继电器接触式控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,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，中间硬件环节的减少使线路简化，电气故障减少，生产效率得到明显提高。可编程逻辑控制器(PLC)，是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速，应用最广泛的工业自动控制装置之一。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制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，有广阔的市场前景。因此该课题的研究具有一定的应用价值。第二章 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，

5、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用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2-1 T617结构图2.2电气传动方案传动方式：T617卧式镗床是采用三项交流电动机来运动的，因为工作时需要保证机床各部件之间有一定的运动联系，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一定的要求。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卧式镗床采用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

6、动系统的启动转短一般都比较小，因此，原则上可采用任何一种启动方式。而它的辅助运动，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。因为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，采用电气制动。电机的反接有效的控制了在处理元件时的速度，提高了元件的质量。2.3 镗床运动对电气控制电路的要求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；第三章 主电路和控制电路的分析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采用串电阻降压起动，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控制其正、反转；KM3控制主轴电动机短接电阻接触器。M2为快速移动电机，由KM4、

7、KM5控制其正反转。热继电器FR作M1过载保护。3.1.2 控制电路分析T617卧式镗床详细控制原理分析如下。（1）开动机床前的准备工作。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，表示控制线路可以开始工作。如果KA5没有吸和，接触器KM1、KM2、KM3的线圈电路都不能接通，整个控制线路不能投入工作。（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控制，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控制。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。电动机有两种控制方式，即有自保作用的工作状态和无自保作用的电动状态。为了区分这两种控制方式，在控制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

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