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1、浙江工业大学博士学位论文毕业设计说明书课题名称：T68镗床电气控制系统OMRON PLC改造设计 学生姓名 许棋峰 学 号 0902011636 二级学院（系） 电气工程学院 专 业 机电一体化 班 级 机电0911 指导教师 俞秀金、劳顺康、丁明军、方和良 起讫时间：2012年2月13日2012年4月06日11浙江机电职业技术学院毕业设计说明书T68镗床电气控制系统OMRON PLC改造设计摘 要镗床是一种精密加工机床，主要用于加工精确的孔和孔间距离要求较为精确的零件。按照不同用途，镗床可分为卧式镗床、立式镗床、坐标镗床和专用镗床。生产中应用较广泛的是卧式镗床，它的镗刀主轴水平放置，是一种多
2、用途的金属切削机床，不但能完成钻孔。镗孔等孔加工，而且能切削端面、内圆、外圆及铣平面等。本设计讲述了T68镗床电气控制的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法，画CAD绘制电路控制图，从而提高整个电气控制系统的性能。PLC是可能编程控制器的简称，是一种数学运算操作的电子系统，它采用可编程序的储存器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时。计数和算术运算等操作的指令、并通过模拟的或数字的输入和输出接口，控制各钟类型的机器设备或生产过程，根据镗床的控制要求和特点，列出逻辑代数表达式，采用逻辑设计方法进行梯形图设计。 关键词：镗床，PLC 可编程逻辑控制器 ，改造目 录摘要I第1章 绪论11.
3、1 引言1第2章 镗床21.1 镗床简单介绍1第3章 T68镗床设计23.1 T68镗床主要结构及运动形式33.2 T68镗床的控制电路原理图73.3 PLC的应用特点73.4 PLC的选择及系统外部I/O接线图83.5 程序设计113.6 用户程序设计13第4章 设备使用说明书14第5章 T68卧式镗床的元件明细表15第6章 结论18参考文献19致谢20第1章 绪论1.1 引言 由于制造武器的需要，在15世纪就已经出现了水力驱动的炮筒镗床。1769年J.瓦特取得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽机的关键问题。1774年英国人J.威尔金森发明炮筒镗床，次年用于为瓦特蒸汽机加工汽缸体。1
4、776年他又制造了一台较为精确的气缸镗床。1880年前后，在德国开始生产带前后立柱和工作台的卧式镗床。为适应特大、特重工件的加工，20世纪30年代发展了落地镗床。随着铣削工作量的增加，50年代出现了落地镗铣床。20世纪初，由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距误差较小的设备，在瑞士出现了坐标镗床。为了提高镗床的定位精度，已广泛采用光学读数头或数字显示装置。有些镗床还采用数字控制系统实现坐标定位和加工过程自动化。 第2章 镗床2.1 镗床简单介绍 镗床是一种用镗刀镗削带有孔及孔系箱体、机架类零件孔加工机床、镗刀旋转为主运动，镗刀或工件一定为进给运动，一般镗床上加工孔尺寸较大，精度要求较高，且孔和
5、孔系轴线有严格同轴度、垂直度、平行度及孔间距离要求。使用不同刀具和附件镗床上还可进行钻削、铣削、切螺纹以及加工外圆和端面等。镗床分为卧式镗床、落地镗铣床、金刚镗床和坐标镗床等类型。卧式镗床：应用最多、性能最广的一种镗床，适用于单件小批生产和修理车间。落地镗床和落地镗铣床：特点是工件固定在落地平台上，适宜于加工尺寸和重量较大的工件,用于重型机械制造厂。金刚镗床:使用金刚石或硬质合金刀具，以很小的进给量和很高的切削速度镗削精度较高、表面粗糙度较小的孔，主要用于大批量生产中。坐标镗床：具有精密的坐标定位装置，适于加工形状、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，还可用以进行划线、坐标测量和刻度等工作，用于工具
6、车间和中小批量生产中。镗床是一种用镗刀镗削带有孔及孔系箱体、机架类零件孔加工机床、镗刀旋转为主运动，镗刀或工件一定为进给运动，一般镗床上加工孔尺寸较大，精度要求较高，且孔和孔系轴线有严格同轴度、垂直度、平行度及孔间距离要求。使用不同刀具和附件镗床上还可进行钻削、铣削、切螺纹以及加工外圆和端面等。 第3章 T68镗床设计3.1 镗床主要结构及运动形式 （一）结构及运动方式 图3、1结构图 运动形式：1主运动：镗杆（主轴）旋转或平旋盘（花盘）旋转。2进给运动：主轴轴向（进、出）移动、主轴箱（镗头架）的垂直(上、下）移动、花盘刀具溜板的径向移动、工作台的纵向（前、后）和横向（左、右）移动。3辅助运动
7、：有工作台的旋转运动、后立柱的水平移动和尾架垂直移动。主体运动和各种常速进给由主轴电机1M驱动，但各部份的快速进给运动是由快速进给电机2M驱动。（二）电气控制线路的特点1因机床主轴调速范围较大，且恒功率，主轴与进给电动机1M采用/YY双速电机。低速时，1U1、1V1、1W1接三相交流电源，1U2、1V2、1W2悬空，定子绕组接成三角形，每相绕组中两个线圈串联，形成的磁极对数P=2；高速时，1U1、1V1、1W1短接，1U2、1V2、1W2端接电源，电动机定子绕组联结成双星形（YY），每相绕组中的两个线圈并联，磁极对数P=1。高、低速的变换，由主轴孔盘变速机构内的行程开关SQ7控制，其动作说明见
8、表1。表1 主电动机高、低速变换行程开关动作说明 位置 触点 主电动机低速主电动机高速SQ7（11-12）关开2.主电动机1M可正、反转连续运行，也可点动控制，点动时为低速。主轴要求快速准确制动，故采用反接制动，控制电器采用速度继电器。为限制主电动机的起动和制动电流，在点动和制动时，定子绕组串入电阻R。3.主电动机低速时直接起动。高速运行是由低速起动延时后再自动转成高速运行的，以减小起动电流。4.在主轴变速或进给变速时，主电动机需要缓慢转动，以保证变速齿轮进入良好啮合状态。主轴和进给变速均可在运行中进行，变速操作时，主电动机便作低速断续冲动，变速完成后又恢复运行。主轴变速时，电动机的缓慢转动是
9、由行程开关SQ3和SQ5，进给变速时是由行程开关SQ4和SQ6以及速度继电器KS共同完成的，见表2。表2 主轴变速和进给变速时行程开关动作说明 位置 触点 变速孔盘拉出（变速时）变速后变速孔盘推回 位置 触点 变速孔盘拉出（变速时）变速后变速孔盘推回SQ3（4-9）+SQ4（9-10）+SQ3（3-13）+SQ4（3-13）+SQ5（15-14）+SQ6（15-14）+ 注：表中“+”表示接通；“”表示断开（三）电气控制线路的分析1.主电动机的起动控制(1)主电动机的点动控制 主电动机的点动有正向点动和反向点动，分别由按钮SB4和SB5控制。按SB4接触器KM1线圈通电吸合，KM1的辅助常开触
10、点（3-13）闭合，使接触器KM4线圈通电吸合，三相电源经KM1的主触点，电阻R和KM4的主触点接通主电动机1M的定子绕组，接法为三角形，使电动机在低速下正向旋转。松开SB4主电动机断电停止。反向点动与正向点动控制过程相似，由按钮SB5、接触器KM2、KM4来实现。(2)主电动机的正、反转控制 当要求主电动机正向低速旋转时，行程开关SQ7的触点（11-12）处于断开位置，主轴变速和进给变速用行程开关SQ3（4-9）、SQ4（9-10）均为闭合状态。按SB2，中间继电器KA1线圈通电吸合，它有三对常开触点，KA1常开触点（4-5）闭合自锁；KA1常开触点（10-11）闭合，接触器KM3线圈通电吸
11、合，KM3主触点闭合，电阻R短接；KA1常开触点（17-14）闭合和KM3的辅助常开触点（4-17）闭合，使接触器KM1线圈通电吸合，并将KM1线圈自锁。KM1的辅助常开触点（3-13）闭合，接通主电动机低速用接触器KM4线圈，使其通电吸合。由于接触器KM1、KM3、KM4的主触点均闭合，故主电动机在全电压、定子绕组三角形联结下直接起动，低速运行。当要求主电动机为高速旋转时，行程开关SQ7的触点（11-12）、SQ3（4-9）、SQ4（9-10）均处于闭合状态。按SB2后，一方面KA1、KM3、KM1、KM4的线圈相继通电吸合，使主电动机在低速下直接起动；另一方面由于SQ7（11-12）的闭合
12、，使时间继电器KT（通电延时式）线圈通电吸合，经延时后，KT的通电延时断开的常闭触点（13-20）断开，KM4线圈断电，主电动机的定子绕组脱离三相电源，而KT的通电延时闭合的常开触点（13-22）闭合，使接触器KM5线圈通电吸合，KM5的主触点闭合，将主电动机的定子绕组接成双星形后，重新接到三相电源，故从低速起动转为高速旋转。主电动机的反向低速或高速的起动旋转过程与正向起动旋转过程相似，但是反向起动旋转所用的电器为按钮SB3、中间继电器KA2，接触器KM3、KM2、KM4、KM5、时间继电器KT。2.主电动机的反接制动的控制当主电动机正转时，速度继电器KS正转，常开触点KS（13-18）闭合，
13、而正转的常闭触点KS（13-15）断开。主电动机反转时，KS反转，常开触点KS（13-14）闭合，为主电动机正转或反转停止时的反接制动做准备。按停止按钮SB1后，主电动机的电源反接，迅速制动，转速降至速度继电器的复位转速时，其常开触点断开，自动切断三相电源，主电动机停转。具体的反接制动过程如下所述：(1)主电动机正转时的反接制动 设主电动机为低速正转时，电器KA1、KM1、KM3、KM4的线圈通电吸合，KS的常开触点KS（13-18）闭合。按SB1，SB1的常闭触点（3-4）先断开，使KA1、KM3线圈断电，KA1的常开触点（17-14）断开，又使KM1线圈断电，一方面使KM1的主触点断开，主
14、电动机脱离三相电源，另一方面使KM1（3-13）分断，使KM4断电；SB1的常开触点（3-13）随后闭合，使KM4重新吸合，此时主电动机由于惯性转速还很高，KS（13-18）仍闭合，故使KM2线圈通电吸合并自锁，KM2的主触点闭合，使三相电源反接后经电阻R、KM4的主触点接到主电动机定子绕组，进行反接制动。当转速接近零时，KS正转常开触点KS（13-18）断开，KM2线圈断电，反接制动完毕。(2)主电动机反转时的反接制动 反转时的制动过程与正转制动过程相似，但是所用的电器是KM1、KM4、KS的反转常开触点KS（13-14）。(3)主电动机工作在高速正转及高速反转时的反接制动过程可仿上自行分析。在此仅指明，高速正转时反接制动所用的电器是KM2、KM4、KS（13-18）触点；高速反转时反接制动所用的电器是KM1、KM4、KS（13-14）触点。3.主轴或进给变速时主电动机的缓慢转动控制主轴或进给变速既可以在停车时进行，又可以在镗床运行中变速
