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1、河北建筑工程学院课程设计任务书课程名称： 电气控制与PLC应用 学 院： 电气工程学院 专 业： 建筑电气与智能化 班 级： 电智131 学 号： 学生姓名： 刘见林 指导教师： 范永胜 目 录引言 4第一章 T68镗床电气控制系统的PLC改造设计51.1设计要求51.2设计思路51.3设计目的5第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理62.1卧式镗床的概述及加工范围62.2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理62.3T68卧式镗床主要技术参数62.4电力拖动及控制特点72.5PLC改造方案82.6梯形图程序的设计方案82.7设计流程图说明9第三章 T68卧式镗床的电气元件表11第四章 PLC
2、的I/O口分配124.1输入输出分配124.2PLC硬件接线图13第五章 梯形图程序第六章 调试说明14第六章 调试说明176.1主轴正转低速176.2主轴正转高速176.3主轴正转点动176.4主轴反转低速176.5主轴反转高速176.6主轴反转点动176.7正向反接制动186.8反向反接制动186.9主轴变速和进给变速控制186.10联锁保护装置19第七章 机床面板电气线路安装207.1机床面板对电气线路的基本要求207.2机床线路图的种类207.3机床电气线路的安装步骤20第八章 PLC的安装218.1安装环境218.2PLC的固定218.3电源接线218.4接地228.5直流24V接线
3、端228.6输入接线注意点22结束语23致 谢23参考文献24附件24T68卧式镗床的结构和运动形式T68型卧式镗床主要由床身、前立柱、镗床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等几部分组成。T68型卧式镗床主要用于孔的精加工，可分为卧式镗床、落地镗床、坐标镗床和金钢镗床等。卧式镗床应用较多，它可以进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔及加工端平面等，使用一些附件后，还可以车削圆柱表面、螺纹，装上铣刀可以进行铣削。本次毕业设计主要以T68卧式镗床为例。其结构如右图所示：PLC的选型 为了使设计整体化，本设计只对电气控制电路部分进行PLC改造，因此手动控制镗床照明灯EL的线路和通电指示灯HL的电路用外接电
4、路解决,不必通过PLC控制。根据T68卧式镗床的工作过程和已有的继电器控制的电器参数，T68镗床有16个输入口，14个输出口，而S7-200-CPU226具有24个输入口和16个输出口，性能完全满足工作需要，故采用。改造中，主电路不变，将原来的低压电器元件经过分析处理，把触电、开关与PLC的输入继电器端口连接，负载、线圈与输出继电器端口相连。I/O地址分配表输入信息输出信息名称代号编号名称代号编号主轴电机M1热继电器FRI0.0主电机M1正转接触器KM1Q0.0主轴电动机M1正转起动按钮SB1I0.1主电机M1反转接触器KM2Q0.1主轴电动机M1正转起动按钮SB2I0.2限流电阻接触器KM3
5、Q0.2主轴电动机M1正转点动按钮SB3I0.3主轴电机M2正转接触器KM4Q0.3主轴电动机M1反转点动按钮SB4I0.4主轴电机M2反转接触器KM5Q0.4主轴电动机M1停止按钮SB6I0.5主轴电机M1低速运转接触器KM6Q0.5主轴电动机高低速转换开关SQI0.6主轴电机M1高速正转接触器KM7Q0.6主轴变速行程开关SQ1I0.7主轴电机M1高速反转接触器KM8Q0.7主轴变速行程开关SQ2I1.0进给电机过载报警HL1Q1.0T68卧式镗床I/O接口图M1主电动机的低速运行控制主轴电动机点动控制主轴电动机高低速转换控制 进给电机PLC控制程序设计系统PLC程序梯形图引 言 本文以原
6、有的T68型卧式镗床控制系统为基础，借鉴其它镗床控制系统的优点，采用西门子S7-200系列PLC对T68 卧式镗床传统的电气控制系统进行改造,提高了机床的可靠性和抗干扰能力,使机床具有良好的柔性，使用方便，功能完善。PLC 技术代表了电气程序控制的世界先进水平,通过改造使传统的镗床成为机电一体化的新产品,可实现生产过程的高效、节能和低成本。控制系统能满足所需要求，达到了预期的目的。因此用PLC改造机床电气控制线路有着广阔的前景。 传统的镗床控制系统，虽然它具有结构简单、易懂易学 、 价格便宜等优点，但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。其复杂性，故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点
7、给生产和维护带来诸多不便，严重影响生产。 本文介绍了一种利用西门子S7-200的PLC来实现自动控制的T68卧式镗床控制系统。由于PLC具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.通用性强，控制程序可变，使用方便3.功能强、适用面广4.编程简单、易掌握5.减少了控制系统的设计和施工工作量6.体积小、重量轻、能耗低、维护方便等优点，所以使其具有很大的可行性。镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。其中卧式镗床的用途很广，除了对各种复杂的大型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱
8、面和端面，用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部的加工，特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。其中T68镗床的电气控制是由2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。从70年代初开始，不到三十年时间里，PLC生产发展成了一个巨大的产业，据不完全统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。而如
9、今，对旧有机床进行PLC改造已经非常普遍，针对于旧有的机床，其电气控制为继电控制，而在继电控制中，接触触点多，所以故障也多，操作人员维修任务较大，机械使用率较低。本课题来源于生产实际的需要，对于T68镗床用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。研究这一课题的目的和意义有以下几点：1）、将所学的知识得以综合的应用，2）、将所学的知识与实践相结合，3）、近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，是其它工控产品难以比拟的。用PLC控制技术对镗床的控制电路实施改造，则具有普遍的技术及经济意义，4）、
10、提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度，5）、通过PLC改造后，可以延长镗床的使用寿命，还可以降低机床的故障、更加便于控制、方便维修等各种好处。采用PLC实现T68镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电一接触器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC 的输入设备，接触器线圈及指示灯为PLC的输出设备。为了节省PLC的IO点数，SQ1、SQ2的常开触点并联，SQ3、SQ4的常开触点串联，SQ3、SQ4的常闭触点并联，SQ5、SQ6的常开触点并联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，仅需要14个输入点，7个输出点，又基于三菱的PLC在市
11、场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX2N-32MR的PLC。第一章 T68镗床电气控制系统的PLC改造设计1.1设计要求（1）对T68镗床电气控制的实物了解，熟悉其工作原理。（2）通过实物连线画其相应的电气接线图。（3）通过原理图对镗床电气部分进行PLC的设计改造。（4）对改造后进行调试、改进并画出改造后的PLC接线图。（5）编写说明书设计小结。1.2设计思路通过对T68镗床电气所有硬件部分接线方式的了解与认识，从实际连线出发掌握镗床的工作原理以及各机械部件的动作方式。然后按照其接线画出相应原理图，并对其进行注释。对原理图作进一步的分析，将所有的机械动作原件
12、（接触器、继电器、按钮等）转换成以PLC的软件控制（即软触点换成硬触点）。设计PLC的梯形图，要求与原有电气部分控制的工作原理相同。1.3设计目的在工业控制领域，为了实现弱电对强电的控制，使机械设备实现预期的要求，继电器系统曾被广泛使用并占主导地位。虽然它具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点，但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。如果某一个继电器损坏，甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统的瘫痪，而故障的查找和排除又往往是困难的，需要花费很长时间。如果产品更新换代，则需要改变整个系统的控制周期。可见，继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点，给人们在使用上带来很大的不便和遗憾。而机床
13、作为工作母机，对电气的控制也有了很高的要求必须有很强的抗干忧能力，运行可靠，并且简化电气控制方式，提高机床电气的使用寿命。因此根据实际生产需要对镗床的控制电路进行PLC改造。第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理2.1卧式镗床的概述及加工范围镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。其中卧式镗床的用途很广，除了对各种复杂的大型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱面和端面，用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加
14、工，有时甚至可以完成全部的加工，特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。2.2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理T68镗床的工作原理大致可分为主轴的移动运动、工作台的回转运动、上滑座、下滑座的移动运动、主轴箱的升降运动、正反向机动进给运动、快速移动运动。如上所述的这些运动主要靠电磁伐、离合器来实现转换，如要实现某个运动必须使它所对应的某个电磁阀或离合器动作，除此之外就是添加各运动中的正负限位开关，这主要是起到各运动在动作时的保护作用。2.3T68卧式镗床主要技术参数镗轴直径（mm）：130主轴最大钮矩（N.m）：3136主轴最大转向力（N）：31360主轴最大行程（mm）：900工作台工作面积（mm）：1600*1400镗床主轴部件结构图（附件5）主电机功率（kW）：15机床重量（kg）：25500镗床外观图（附件4）图1-1是卧式镗床的外观图。它主要是由床身、主轴箱、前立柱、带后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工作台等部分组成。加工时，刀具装在主轴箱的镗轴和平旋盘上，由主轴箱获得各种转速和进给量。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。工件安
