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1、武进龙城职校成人教育中心 第 1 页 共 27 页 T68T68 镗床电控系统的镗床电控系统的 PLCPLC 改造毕业论文改造毕业论文 目 录 第一章 绪论 5 1 1 课题研究的目的和意义 5 1 2 本课题研究的主要容 5 第二章第二章 T68 镗床的主要结构及运动形式 6 2 1 T68 镗床的主要结构 6 2 2 T68 镗床的主要运动形式 6 第三章 T68 镗床的电控线路的分析 8 3 1 T68镗床的控制要求 8 3 2 T68镗床主电路分析 8 3 3 T68 镗床控制电路分析 9 第四章 T68镗床的继电器接触式模拟控制系统的PLC改造 11 4 1 PLC 简介 11 4
2、2 FX2N PLC介绍 12 4 3 改造方法的确定 15 4 4 PLC 改造 16 4 5 PLC 仿真调试 21 第五章 结论与展望 28 5 1 结论 28 5 2 展望 28 参考文献 29 致谢 30 参考资料 第一章 绪论 1 1 课题研究的目的与意义 T68镗床是一种高效率的加工机械 在机械加工和机械修理中得到广泛 的应用 万能铣床的操作是使用手柄 同时操作电气与机械以达到机电紧 密配合完成预定的操作 是机械与电气结构联合动作的典型控制 是自动 化程度较高的组合机床 但是 在电气控制系统中 故障的查找与排除非 常困难 特别是继电器接触式的控制系统 由于电气控制线路触点多 线
3、路复杂 故障率高 检修周期长 给生产与维护带来诸多不便 严重地影 响生产 随着工自动化的发展 对工业智能化程度的要求也越来越高 市场经 济要求制造业对市场需求做出迅速反应 生产出小批量 多品种 多 规格 低成本和高质量的产品 为满足这一要求 生产设备和自动生产线 的控制系统必须具有极高的可靠性与灵活性 这就需要使用智能化程度高 的控制系统来取代传统的控制系统 使电气控制系统的工作更加灵活 可 靠 更容易维修 更能适应经常变动的工艺条件 基于这些问题 本文提 出了利用三菱FX2N 32MR对T68镗床的继电接触式电控系统进行技术改造的 方案 本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PL
4、C改造 而成 经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件 控制稳定可 靠 具有极高的可靠性与灵活性 更容易维修 更能适应经常变动的工艺 条件 取得了较好的经济效益 1 2 本课题研究的主要容 镗床是一种高效率的加工机械 在机械加工和机械修理中得到广泛的 应用 镗床的操作是通过手柄同时操作电气与机械 以达到机电紧密配合 完成预定的操作 是机械与电气结构联合动作的典型控制 是自动化程度 较高的组合机床 但是在电气控制系统中 故障的查找与排除是非常困难 的 特别是在继电器接触式控制系统 由于电气控制线路触点多 线路复 杂 故障率高 检修周期长 给生产与维护带来诸多不便 严重地影响生 产 文章就
5、目前T68镗床的电气控制线路进行了分析与研究 指出了该线 路在设计上的一些缺陷 如外部接线多 故障易发生且故障点难查找的 缺点 并对原有线路的设计缺陷提出了改进方案 详细说明了用PLC进行电 气控制系统改造的具体方法 改造后的电控系统设计简单 安装方便 在 不改变原有电路操作程序的基础上 使T68镗床在电气功能上更加完善 从而可以提高整个电气控制系统的工作性能 参考资料 第二章 T68 镗床的主要结构及运动形式 2 1 T68 镗床的主要结构 T68镗床的结构简图如图l所示 由床身 前立柱 镗头架 工作台 后 立柱 尾架组成 机床工作时 刀具安装在主轴箱9的镗轴6或平旋盘7上 主轴箱9可沿 前
6、立柱8的导轨上下移动 工件安装在工作台5上 可与工作台一起随下滑 座3或上滑座4作纵向或横向移动 工作台还可绕滑座的圆导轨绕垂直轴线 转位 镗刀可随镗轴一起做轴向运动 当镗杆伸出较长时 可用后立柱2 上的支承架来支承左端 当刀具装在平旋盘7的径向刀架时 可随径向刀 架作径向运动 图 1 T68 镗床结构及运动简图 1 主轴箱 2 前立柱 3 平旋盘 4 主轴 5 上工作台 6 后 立柱 7 尾架 2 2 T68 镗床的主要运动形式 主运动 主轴和花盘的旋转运动 进给运动 主轴的进出运动 运动速度 工 快进 花盘刀具溜板径向运动 工步 工作台水平位移 前后 左右 移动速度 工进 快进 其他 参考
7、资料 镗头架和尾架的上下移动 工 快进 卧式镗床的工作运动分为 镗轴的旋转或平旋盘的旋转主运动 镗轴的轴向进给运动 平旋盘的径向刀架的径向进给运动 主轴箱的 垂直进给运动 工作台的纵向和横向进给运动 工作台的圆周进给运动 参考资料 第三章 T68镗床的电控线路分析 3 1 T68镗床的控制要求及电气控制线路分析 T68镗床共用2电动机拖动 它们分别是主轴电动机M1 M2 T68镗床 的电路如图1所示 该线路分为主电路 控制电路和照明电路三部分 电 气控制线路的工作原理如下 T68卧式镗床电气控制总图 3 1 控制要求 1 主电动机 采用双速电动机的变极调速 驱动主轴旋转运动和进给 运动 2 主
8、电动机的变速冲动 3 快移驱动电动机M2 2 2KW 3 2 主电路分析 1 主电动机M1 双速电动机 KM1 KM2用于正 反转控制 KM3用于低速 形连接 KM4 KM5用于高速YY连接高 低速转动时 KM3 KM5均 可使YB 电磁抱闸 通电松开抱闸制动 2 快速移动电动机M2 KM6 KM7作正 反转控制 参考资料 主电路图 3 3控制电路分析 控制电路图 参考资料 1 主电动机控制 起动 起动要求起动要求 正 反向点动和正反向低速起动后高速运行 SB2 SB5正反向起动按钮 SB3 SB4作正 反向点动按钮 正向低速 SQ1为常态 主变手柄在低速 按动SB2 KM1通电自锁 KM3通
9、电 主M 正接 YB通电松闸 低速 运行 正向高速正向高速 SQ1在动态 主变手柄在高速 按动SB2 KM1线圈通电自锁 KT线圈通电 KM3线圈通电 M1 接 低速 KT延时到 KM3线圈断电 KM4和KM5线圈通电 M1为YY接高速运行 正向点动 SQ1为常态 按下SB3 KM1线圈通电 KM3线圈通电 M1 正点动 松开SB3 KM1线圈断电 KM3线圈断电 M1停止 反向的分析方法与正向类似 2 2 主电动机停车制动 主电动机停车制动 用前页图 按动SB1 停按 KM1 KM5线圈均断电 打开自锁 YB断电 抱闸 M1制动迅速停车 3 3 互锁功能 互锁功能 用总图 主轴进给时手柄压下
10、SQ3 工作台进给时手柄压下SQ4 从电 路可以看出 只能选择一种进给方式 否则无法工作 即互锁 4 4 变速冲动 变速冲动 用途 变速齿轮的啮合 原理 在运行过程中拉出主轴变速孔盘或进给变速手柄 压下 SQ2 KM3 KM4 5线圈断电 YB断电M1抱闸制动 孔盘及手柄复位 SQ2闭合 KM3线圈 YB通电 M1缓动 反复拉 出 复位 SQ2断 M1停 推回 SQ2通 M1起 直至啮合正常 5 5 快速移动控制 快速移动控制 加工过程中 有4种运动 8个方向 需要快速 由快速移动电动机 M2驱动 快速手柄在沟通机械传动链的同时 压动位置开关SQ5或SQ6 使 KM6 KM7线圈通电 M2正反
11、转 实现快进要求 参考资料 第四章 T68镗床的继电器接触式模拟控制系统的PLC改造 4 1 PLC简介 PLC即可编程控制器 Programmable logic Controller 是指以计算 机技术为基础的新型工业控制装置 在1987年国际电工委员会 International Electrical Committee 颁布的PLC标准草案中对PLC做 了如下定义 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操 作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来在其部存储执行逻辑 运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的指令 并能通过数字式 或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机
12、械或生产过程 PLC及其有关 的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能 的原则而设计 1 PLC的特点 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 部电路采取了先进的抗干扰技术 具 有很高的可靠性 例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万 小时 一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长 从PLC的机 外电路来说 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
13、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 整个系统具有极 高的可靠性也就不奇怪了 2 配套齐全 功能完善 适用性强 PLC发展到今天 已经形成了大 中 小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 现代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 近年来PLC的功能单元 大量涌现 使PLC渗透到了位置控制 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
14、 深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机 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 只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就 可以方便地实现继电器电路的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原 理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门 参考资料 4 系统的设计 建造工作量小 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改变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的
15、生产场合 5 体积小 重量轻 能耗低 以超小型PLC为例 新近出产的品种底部尺寸小于100mm 重量小于 150g 功耗仅数瓦 由于体积小 很容易装入机械部 是实现机电一体 化的理想控制设备 2 PLC的工作原理 PLC大多采用成批输入 输出的周期扫描方式工作 按用户程序的先后次序 逐条运行 一个完整的周期可分为三个阶段 一 输入刷新阶段 程序开始时 监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信 号 并依次存入对应的输入映象寄存器 二 程序处理阶段 所有的输入端口采样结束后 即开始进行逻辑运算处理 根据用户输入 的控制程序 从第一条开始 逐条加以执行 并将相应的逻辑运行结果 存入对应的中
16、间元件和输出元件映象寄存器 当最后一条控制程序执行完 毕后 即转入输出刷新处理 三 输出刷新阶段 将输出元件映象寄存器的容 从第一个输出端口开始 到最后一个结束 依次读入对应的输出锁存器 从而驱动输出器件形成可编程的实际输出 4 2 FX2N PLC介绍 1 1 概述概述 FX2N系列是PLC FX家族中最先进的系列 由于FX2N系列具有如下优点 最大围地包容了标准特点 程式执行更快 全面补充了通信功能 适合世 界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块 参考资料 2 2 PLCPLC的硬件结构的硬件结构 1 硬件框图 2 2 输入接口电路 输入接口电路 为了保证能在恶劣的工业环境中使用 PLC输入接口都采用了隔离措施 如下图 采用光电耦合器为电流输入型 能有效地避免输入端引线可能引 入的电磁场干扰和辐射干扰 3 3 输出接口电路 输出接口电路 参考资料 PLC 一般都有三种输出形式可供用户选择 即继电器输出 晶体管输出 和晶闸管输出 在线路结构上都采用了隔离措施 特点 继电器输出 开关速度低 负载能力大 适用于低频场合 晶体管输出 开关速度高 负载能力小 适用于高频场合 晶闸
