T68卧式镗床电气控制线路的PLC改造毕业设计.pdf

摘摘 要要 早期卧式镗床多数采用继电器控制系统，受限于当时控制技术及使用期限延长，生产中经常发生故障。为了让机器继续发挥余热，引入可编程逻辑控制器PLC，使用程序控制改造原来的继电器控制。T68 卧式镗床采用传统继电器控制，存在系统复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等弊端，通过PLC 改造后的 T68 卧式镗床具有使用方便、运行可靠、控制程序段设计简单等优点，大大降低电气控制维修难度，节约维修时间和费用。PLC（可编程逻辑控制器）作为现代工业控制核心，将传统的继电器接触器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体，具有功能大、环境适应性好、运行稳定可靠、编程简单、使用维护方便等优点。近年来，PLC 在工业自动化控制、机电一体化改造传统产业等方面，得到广泛的应用。T68 卧式镗床是常用的一种精密加工机床，主要用于加工精确孔和孔间距离要求较为精确的零件。因T68 卧式镗床采用继电器控制系统，存在结构复杂、故障率高、可靠性差和灵活性差等缺点，给生产与维护带来诸多不便。利用 PLC 改造 T68 卧式镗床的电气控制系统，能提高系统运行的可靠性和抗干扰能力，保证系统能快速、准确操作，更好地满足实际生产的需要，提高了经济效益。关键词：T68 卧式镗床 控制线路 PLC 控制 PLC 程序设计 机床电器改造 目录目录 摘要摘要 ./第第 1 1 章章 引引 言言 .1 1 1.1 设计概述.1 1.2 设计目标与意义.2 1.3 章节安排.2 第第 2 2 章章 方案论证与选型方案论证与选型 .3 3 2.1 设计任务分析.3 2.2 方案论证与选择.5 2.2.1 方案一.5 2.2.2 方案二.5 2.3 方案确定.5 第第 3 3 章章 硬件电路设计硬件电路设计 .7 7 3.1 电路原理图.7 3.1.1 原理分析.8 3.1.2 主回路分析.8 3.1.3 控制电路分析.8 3.1.4 其它电路分析.10 3.1.5 连锁保护.10 3.2 I/0 输入输出分配表.11 3.3 PLC 外部接线图.12 3.4 程序及注释.13 第第 4 4 章章 产品调试产品调试 .1818 4.1 调试的设备.18 4.2 调试步骤.18 4.2.1 电源开关.18 4.2.2 主轴电动机低速正转与制动.19 4.2.3 主轴电动机低速反转与制动.19 4.2.4 主轴电动机点动低速正转.19 4.2.5 主轴电动机点动低速反转.19 4.2.6 主轴电动机高速正转与制动.19 4.2.7 主轴电动机高速反转与制动.20 4.2.8 主轴电动机点动高速正转.20 4.2.9 主轴电动机点动高速反转.20 4.2.10 快速移动电动机正、反转.20 4.3 调试过程.21 4.4 故障分析.21 4.4.1 主轴电机 M1 高速烧保险.21 4.4.2 M1、M2 电机不转.22 4.4.3 快速移动电动机 M2 缺相.22 第第 5 5 章章 产品使用说明产品使用说明 .2323 5.1 功能描述.23 5.2 使用说明.23 第第 6 6 章章 心得体会心得体会 .2424 致 谢.25 参 考 文 献.26 附 录.27 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 1 第第 1 1 章章 引引 言言 1.11.1 设计概述设计概述 可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了 PLC 的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。PLC 是应用面很广，发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。今天的 PLC 功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。PLC 系统一般由以下基本功能构成：多种控制功能，数据采集，存储与处理功能，通信联网功能，输入/输出接口调理功能，人机界面功能编程、调试功能。顺序控制是 PLC 最基本、应用最广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。PLC 可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自PLC 可以通过通讯接口与显示终端和打印机等外设相连。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC 可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII 字符等方式进行显示。PID 回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任意时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 2 1.21.2 设计目标与意义设计目标与意义 PLC（可编程控制器）是以微机技术为核心的通用工业控制装置。它是将传统的继电器接触器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体,具有功能大、环境适应性好、编程简单、使用方便等优点。因此,近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面,PLC 得到广泛的应用。学习掌握和应用 PLC 技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。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 T68 镗床的电气控制线路进行了分析与研究后,T68 镗床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外；T68 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 T68 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 T68 镗床控制改造的设计梯形图,提高了 T68 镗床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力;然而 PLC 对 T68 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。1.31.3 章节安排章节安排 本论文大致可分为三部分：第一部包含第一章至第三章；第二部分包含第四章至第五章，给出电路原理图及设计过程；第三部分包括第六章，是对设计成果的总结及心得体会。设计成果报告，内容具体组织安排如下：第一章主要讲述论文的设计概述，设计目标及意义。第二章主要讲述的是方案论证与方案的选择。第三章电路原理分析和原理图。第四章调试的设备、步骤及故障分析。第五章产品的使用说明。第六章论文的心得体会及参考文献。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 3 第第 2 2 章章 方案论证与选型方案论证与选型 2.1 2.1 设计任务分析设计任务分析 本课题设计的是T68卧式镗床电气控制线路的PLC改造，为了完成设计要求，我们需要采用对镗床的控制电路进行 PLC 改造。图图 2.1 2.1 T68T68 型卧式镗床的结构示意图型卧式镗床的结构示意图 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。镗床在加工时，一般是将工件固定在工作台上，由镗杆或平旋盘（花盘）上固定的刀具进行加工。1.前立柱:固定地安装在床身的右端,在它的垂直导轨上装有可上下移动的主轴箱。2.主轴箱:其中装有主轴部件,主运动和进给运动变速传动机构以及操机构。3.后立柱:可沿着松散散床身导轨横向移动,调整位置,它上面的镗杆支架 可与主轴箱同步垂直移动。如有需要,可将其从床身上卸下。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 4 4.工作台:由下溜板,上溜板和回转工作台三层组成。下溜板可沿床身顶面 上的水平导轨作纵向移动,上溜板可沿下溜板顶部的导轨作横向移动,回转工作 台可以上溜板的环形导轨上绕垂直轴线转位,能使要件在水平面内调整至一定角 度位置,以便在一次安装中对互相平等或成一角度的孔与平面进行加工。T68 型镗床的主运动与进给运动由同一台双速电动机 M1 拖动，各方向的运动由相应手柄选择，各自的快速移动由另一台电动机 M2 拖动。上述运动对 T68型卧式镗床控制提出了以下要求：1.为了适应各种工件的加工工艺要求，主轴旋转和进给都应有较大的调速范围。因此，该机床采用双速笼型异步电动机 M1 作为主拖动电动机，并采用机电联合调速，这样既扩大了调速范围又使机床传动机构简化。2.进给传动和主轴及花盘旋转采用同一台电动机拖动，由于进给运动有几个方向(主轴轴向、花盘径向、主轴垂直方向、工作台横向、工作台纵向)，所以要求电动机能正反转，并有高、低速度选择。高速运转应先低速起动，各方向的进给应有电气联锁。3.进给方向均能快速移动。因此，该机床采用另一台快速电动机 M2 拖动，正反两个方向都能短时点动。4.为适应调整需要，要求主拖动电动机应能正反向点动，并且带有制动。为此，该机床采用电磁铁带动的机械制动装置。继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。PLC 不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。PLC 有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。对 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC 有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 5 2 2.2.2 方案论证与选择方案论证与选择 经过对设计任务的分析，我们有两套方案可以完成设计要求；2.2.1 方案一 方案一：采用三菱 PLC 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。2.2.2 方案二 采用西门子 PLC 产品包括 LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400 等，具备体积小、速度快、标准化的特点，PLC 采用梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言，其不需要大量的活动元件和连线电子元件，编程简单，有较高的易操作性，能自动诊断，维修容易。2.3 2.3 方案确定方案确定 方案二，西门子 PLC 可靠性高，抗干扰能力强，西门子 PLC 高可靠性是电气控制设备的关键性能。西门子 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，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从西门子 PLC 的机外电路来说，使用西门子 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。1.西门子 PLC 带有硬件故障自我检测功能，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，使系统中除西门子 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.西门子 PLC 配套齐全，功能完善，适用性强，西门子 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，现代西门子 PLC 具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来西门子 PLC 的功能单元大量涌现，使西门子 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、西门子 PLC 等各种工业控制中。加上西门子 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用西门子 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。3.西门子 PLC 易学易用，深受工程技术人员喜欢。西门子 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张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 6 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，只用西门子 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。4.西门子 PLC 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，西门子 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、小批量的生产场合。5.西门子 PLC 体积小，重量轻，能耗低，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。通过两种方案的对比，可以看出要达到此次设计的目标，应当选择第二种方案，既采用西门子 S7-200 来对平面磨床进行 PLC 改造。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 7 第第 3 3 章章 硬件电路设计硬件电路设计 3.13.1 电路原理图电路原理图 T68 型卧式镗床电气控制线路图 3-1:图图 3 3-1 T681 T68 型型卧式镗床卧式镗床电气控制线路图电气控制线路图 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 8 3.1.1 原理分析 T68 型卧式镗床共由两台三相异步电动机驱动，即主拖动电动机 M1 和快速移动电动机 M2。熔断器 FU1 作电路总的短路保护，FU2 作快速移动电动机和控制电路的短路保护。M1 设置热继电器作过载保护，M2 是短时工作，所以不设置热继电器。M1 用接触器 KM1 和 KM2 控制正反转，接触器 KM4 和 KM5 作三角型一双星型变速切换，接触器 KM3 用作限制 M1 的制动电流。M2 用接触器 KM6 和 KM7 控制正反转。3.1.2 主回路分析 T68 卧式镗床电气控制线路有两台电动机：一台是主轴电动机 M1，作为主轴旋转及常速进给的动力，同时还带动润滑油泵；另一台为快速进给电动机 M2，作为各进给运动的快速移动的动力。M1 为双速电动机，由接触器 KM4、KM5 控制：低速时 KM4 吸合，M1 的定子绕组为三角形联结，高速时 KM5 吸合，KM5 为两只接触器并联使用，定子绕组为双星形联结。KM1、KM2 控制 M1 的正反转。KV 为与 M1 同轴的速度继电器，在 M1停车时，由 KV 控制进行反接制动。为了限制起、制动电流和减小机械冲击，M1在制动、点动及主轴和进给的变速冲动时串入了限流电阻器 R，运行时由 KM3 短接。热继电器 FR 作 M1 的过载保护。M2 为快速进给电动机，由 KM6、KM7 控制正反转。由于 M2 是短时工作制，所以不需要用热继电器进行过载保护。QS 为电源引人开关，FU1 提供全电路的短路保护，FU2 提供 M2 及控制电路的短路保护。3.1.3 控制电路分析 1.主轴电动机 M1 的控制 主轴电动机 M1 的控制有高速和低速运动，正反转，点动控制和变速冲动。（1）正反转 主轴电动机正反转由接触器 KM1、KM2 主触点完成电源相序的改变，达到改变电动机转向。按下正转起动按钮 SB2，接触器KM1 线圈（1-2-3-4-17-14-16-104）得电，互锁触点 KM1(18-19)断开，实现对接触器 KM2 的互锁。另处，常开触点KM1(3-13)闭合，为主电动机高速或低速运转做好准备。主电路中的 KM1 主触点闭合，电源通过 KM3 或 KM4、KM5 接通定子绕组，主电动机 M1 正转。相继通电的电器为：KA1-KM3-KM1-KM4。反 转 时，按 正 反 转 起 动 按 钮SB3，对 应 接 触 器KM2线 圈（1-2-3-4-17-18-19-104）得电，主轴电动机 M1 反转。为了防止接触器 KM1 和KM2 同时得电引起电源短路事故，采用这两个接触器互锁。相继通电的电器为：张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 9 KA2-KM3-KM2-KM4。（2）点动控制 主轴的正反向点动由按钮 SB3 和 SB4 操纵。按下正向点动按钮 SB3 后，PLC输出使 KM1、KM6 线圈得电动作。因此，三相电源经 KM1 主触点、限流电阻 R 和接触器 KM6 的主触点接通电动机 M1，使电动机在低速下旋转。放开按钮时，KM1和 KM6 都相继断电释放，电动机断电停止。反向点动与正向点动相似，由 SB4操纵，经接触器 KM2 及 KM6 相互配合动作来完成。（3）高速运行控制 电动机 M1 正常启动运行时为低速运行，此时机床的主轴变速手柄置于“低速”位置，微动开关 SQ7 不吸合，由于 SA1 常开触点（1112）断开，时间继电器 KT 线圈不通电。要使 M1 高速运行，可将主轴变速手柄置于“高速”位置，SA1动作，其常开触点（1112）闭合，这样在起动控制过程中 KT 与 KM3 同时通电吸合，经过 3s 左右的延时后，KT 的常闭触点（1320）断开而常开触点（1322）闭合，使 KM4 线圈断电而 KM5 通电，M1 为 YY 联结高速运行。无论是当 M1低速运行时还是在停车时，若将变速手柄由低速挡转至高速挡，M1 都是先低速起动或运行，再经 3s 左右的延时后自动转换至高速运行。（4）停车制动 M1 采用反接制动，KS 为与 M1 同轴的反接制动控制用的速度继电器，它在控制电路中有三对触点：常开触点（1318）在 M1 正转时动作，另一对常开触点（1314）在反转时闭合，还有一对常闭触点（1315）提供变速冲动控制。当M1 的转速达到约 120 rmin 以上时，KS 的触点动作；当转速降至 40rmin 以下时，KS 的触点复位。以 M1 正转高速运行、按下停车按钮 SB1 停车制动为例：按下 SB1SB1 常闭触点（34）先断开，先前得电的线圈 KA1、KM3、KT、KM1、KM5 相继断电然后 SB1 常开触点（313）闭合，经 KS-1 使 KM2 线圈通电KM4 通电M1 D 形接法串电阻反接制动电动机转速迅速下降至 KS 的复归值KS-1 常开触点断开，KM2 断电KM2 动合触点断开，KM4 断电，制动结束。如果是 M1 反转时进行制动，则由 KS-2（1314）闭合，控制 KM1、KM4 进行反接制动。2.快速移动电动机 M2 的控制 M2 的控制加工过程中，主轴箱、工作台或主轴的快速移动，是将快速手柄扳动，接通机械传动链，同时压动限位开关 SQ7 或 SQ8，使接触器 KM6,KM7 线圈得电，快速移动电动机 M2 正转或反转，拖动有关部件快速移动。(1)将快速移动手柄扳到“正向”位置，压动 SQ8,其常开触头 SQ8（24-25）闭合，KM6 线圈经过（1-2-24-25-26-104）得电动作，M2 正向转动。将手柄扳张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 10 到中间位置，SQ8 复位，KM6 线圈失电释放，M2 停转。(2)将快速移动手柄扳到“反向”位置，压动 SQ7，其常开触头 SQ7(2-27)闭合，KM7 线圈经过（1-2-27-28-29-104）得电动作，M2 反向转动。将手柄扳至中间位置，SQ7 复位，KM7 线圈失电释放，M2 停转。3.1.4 其它电路分析 由变压器 TC 提供 24V 安全电压供给照明灯 EL，EL 的一端接地，SA 为灯开关，由 FU4 提供照明电路的短路保护。XS 为 24V 电源插座。HL 为 6V 的电源指示灯。3.1.5 连锁保护 为了防止工作台及主轴箱与主轴同时进给，将行程开关 SQ1 和 SQ2 的动断触点并联接在控制电路（12）中。当工作台及主轴箱进给手柄在进给位置时，SQ1的触点断开；而当主轴的进给手柄在进给位置时，SQ2 的触点断开。如果两个手柄都处在进给位置，则 SQ1、SQ2 的触点都断开，机床不能工作。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 11 3.23.2 I/0I/0 输入输出分配表输入输出分配表 根据其控制要求我们将 PLC 进行输入输出做出如表 3-1 的分配：表表 3 3-1 I/O1 I/O 分配表分配表 输入（INPUT）输出(OUPUT)名称 功能 地址 名称 功能 地址 FR 过载保护 I0.0 KM1 主轴电机正转接触器 Q0.0 SQ1 照明灯开关 I0.1 KM2 主轴电机反转接触器 Q0.1 SQ2 主轴电机开关 I0.2 KM3 主轴电机高速接触器 Q0.2 SB1 主轴电机正转按钮 I0.3 KM4 主轴电机低速接触器 Q0.3 SB2 主轴电机正转点动按钮 I0.4 KM5 快速移动电机正转接触器 Q0.4 SB3 主轴电机反转按钮 I0.5 KM6 快速移动电机反转接触器 Q0.5 SB4 主轴电机反转点动按钮 I0.6 L1 主轴电机制动指示灯 Q0.6 SQ3 主轴电机调速开关 I0.7 L2 总电源指示灯 Q1.4 SB5 电机正转快速移动按钮 I1.0 L3 照明灯 Q1.0 SB6 电机反转快速移动按钮 I1.1 SQ4 电源总开关 I1.2 SB7 主轴电机制动按钮 I1.3 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 12 3.33.3 PLCPLC 外部接线外部接线图图 根据输入输出分配表，我们可将 PLC 的外部接线图画出（如下图）：图图 3 3-2 2 外部接线图外部接线图 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 13 3.43.4 程序及注释程序及注释 图图 3 3-3 3 总电源与照明灯控制程序总电源与照明灯控制程序 网络 1：拨动开关 I1.2，中间继电器 M0.0 通电，Q1.0 通电输出，总电源指示灯L2 亮。网络 2：拨动开关 I0.1，因为中间继电器 M0.0 通电，M0.0 常开闭合，Q1.0 通电输出，照明灯 L3 亮。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 14 图图 3 3-4 4 快速移动电机正反转程序快速移动电机正反转程序 网络 3：因 M0.0 常开闭合，按点动开关 I1.0，Q0.4 通电输出,快速移动电机 M2正转；按点动开关 I1.0，Q0.5 通电输出,快速移动电机 M2 反转。网络中常闭开关 I1.0、I1.1、Q0.4 和 Q0.5 为互锁，按 I1.0，Q0.5 不通电，按 I1.1,Q0.4 不通电，Q0.4 通电，Q0.5 不通电，Q0.5 通电，Q0.4 不通电。图图 3 3-5 5 主轴电机高低速程序主轴电机高低速程序 网络 4：当开关 I0.2 闭合，M0.0 常开闭合，Q0.7 常闭还是闭合，当 Q0.0 或 Q0.1闭合，I0.7 常闭还是闭合时，M2.0 通电输出；当 I0.7 常开闭合，常闭断开时计时器 T37 与 M2.1 同时通电，1S 后 M2.1 断电，Q0.2 通电，主轴电机 M1 高速运行。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 15 图图 3 3-6 6 主轴电机低速输出与制动程序主轴电机低速输出与制动程序 网络 5：当 M2.0 或 M2.1 闭合时，计时器 T37 和 Q0.2 常闭闭合，Q0.3 通电输出，主轴电机 M1 低速运行。网络 6：当 I0.2 和 M0.0 闭合，闭合开关 I1.3，计时器 T38 和主轴制动 Q0.7 通电，2S 后制动停止。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 16 图图 3 3-7 7 主轴电机正转与点动程序主轴电机正转与点动程序 网络 7：当开关 I0.2 闭合，闭合开关 I0.3，中间继电器 M3.0 自锁通电。网络 8：当开关 I0.2 闭合，按 I0.4，中间继电器 M3.1 点动通电。图图 3 3-8 8 主轴电机正转输出与反转程序主轴电机正转输出与反转程序 网络 9：当开关 I0.2 闭合，网络 7 中的中间继电器 M3.0 通电自锁，主轴电机 M1正转运行，当网络 8 中的中间继电器 M3.1 点动通电时，主轴电机正转点动。网络 10：当 I0.2 开关闭合，闭合开关 I0.5，中间继电器 M4.0 自锁通电。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 17 图图 3 3-9 9 主轴电机反转点动与反转输出主轴电机反转点动与反转输出 网络 8：当开关 I0.2 闭合，按 I0.6，中间继电器 M4.1 点动通电 网络 9：当开关 I0.2 闭合，网络 10 中的中间继电器 M4.0 通电自锁，主轴电机M1 反转运行，当网络 11 中的中间继电器 M4.1 点动通电时，主轴电机反转点动。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 18 第第 4 4 章章 产品调试产品调试 4.14.1 调试的设备调试的设备 T68 型卧式镗床电气控制线路的改造是否成功与调试有很大的关系，下表4-1 是需要用到的电气设备：表表 4 4-1 1 调试设备清单调试设备清单 4.24.2 调试步骤调试步骤 调试的过程中首先从通电接通总电源开关开始，再从调试主轴电动机，然后 就调试快速移动电机，最后调试辅助电路。主轴电动机有高、低速与制动：先从主轴低速正、反转到低速点动正、反转；然后就是主轴低速变高速正、反转到低速变高转点动正、反转；再是调试主轴电动机正、反转的制动。接下来就调试快速移动电动机，先调试的是快速移动电机的正转，后调试快速移动电机的反转。最后就来调试照明灯电路。4.2.1 电源开关 将总电源开关 QS（I1.2)热继电器 FR1(I0.0)中间继电器 M0.0 与电源指示灯（Q1.0)。名称 型号 数量 PLC 西门子 S7-200CN 一台 热继电器 JR36-20 一个 接触器 CJX2-9 六个 按钮开关 LAIO-2K 七个 拨动开关 SK12D07 四个 指示灯 三个 导线 若干 电脑 一台 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 19 4.2.2 主轴电动机低速正转与制动 按下 SB1（I0.3）中间继电器 M3.0 通电自锁主轴电动机正转接触器 KM1（Q0.0)线圈通电SQ3（I0.7)低速档中间继电器 M2.0 通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速正转。按下 SB7（I1.3）时间继电器 T38 与 Q0.7 线圈通电制动 Q0.7 常闭断开、常开闭合KM1（Q0.0）线圈与 KM4（Q0.3）线圈断电和启动耗能电路主轴快速停止。4.2.3 主轴电动机低速反转与制动 按下 SB3（I0.5）中间继电器 M4.0 通电自锁主轴电动机反转接触器 KM2（Q0.1)线圈通电SQ3（I0.7)低速档中间继电器 M2.0 通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速反转。按下 SB7（I1.3）时间继电器 T38 与 Q0.7 线圈通电制动 Q0.7 常闭断开、常开闭合KM2（Q0.1）线圈与 KM4（Q0.3）线圈断电和启动耗能电路主轴快速停止。4.2.4 主轴电动机点动低速正转 按下 SB2（I0.4）中间继电器 M3.1 通电（不自锁）中间继电器 M3.1 常开闭合主轴电动机正转接触器 KM1（Q0.0)线圈通电SQ3（I0.7)低速档中间继电器 M2.0 通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1低速点动正转。4.2.5 主轴电动机点动低速反转 按下 SB4（I0.6）中间继电器 M4.1 通电（不自锁）中间继电器 M4.1 常开闭合主轴电动机反转接触器 KM2（Q0.1)线圈通电SQ3（I0.7)低速档中间继电器 M2.0 通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1低速点动反转。4.2.6 主轴电动机高速正转与制动 按下 SB1（I0.3）中间继电器 M3.0 通电自锁主轴电动机正转接触器 KM1（Q0.0)线圈通电SQ3（I0.7)高速档中间继电器 M2.1 与计时器 T37 同时通电张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 20 主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速正转1S 后低速接触器 KM4（Q0.3)线圈断电，高速接触器 KM3（Q0.2)线圈通电，主轴电动机M1 高速正转。按下 SB7（I1.3）时间继电器 T38 与 Q0.7 线圈通电制动 Q0.7 常闭断开、常开闭合KM1（Q0.0）、KM4（Q0.3）和 KM3（Q0.2)线圈断电和启动耗能电路主轴停止。4.2.7 主轴电动机高速反转与制动 按下 SB3（I0.5）中间继电器 M4.0 通电自锁主轴电动机正转接触器 KM2（Q0.1)线圈通电SQ3（I0.7)高速档中间继电器 M2.1 与计时器 T37 同时通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速正转1S 后低速接触器 KM4（Q0.3)线圈断电，高速接触器 KM3（Q0.2)线圈通电，主轴电动机M1 高速反转。按下 SB7（I1.3）时间继电器 T38 与 Q0.7 线圈通电制动 Q0.7 常闭断开、常开闭合KM2（Q0.1）、KM4（Q0.3）和 KM3（Q0.2)线圈断电和启动耗能电路主轴停止。4.2.8 主轴电动机点动高速正转 长按 SB2（I0.4）中间继电器 M3.1 通电（不自锁）中间继电器 M3.1 常开闭合主轴电动机正转接触器 KM1（Q0.0)线圈通电SQ3（I0.7)高速档中间继电器 M2.1 与计时器 T37 同时通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速点动正转1S 后低速接触器 KM4（Q0.3)线圈断电，高速接触器 KM3（Q0.2)线圈通电，主轴电动机 M1 高速点动正转。4.2.9 主轴电动机点动高速反转 长按 SB4（I0.6）中间继电器 M4.1 通电（不自锁）中间继电器 M4.1 常开闭合主轴电动机反转接触器 KM2（Q0.1)线圈通电SQ3（I0.7)高速档中间继电器 M2.1 与计时器 T37 同时通电主轴电机低速接触器 KM4（Q0.3)线圈通电，主轴电动机 M1 低速点动反转1S 后低速接触器 KM4（Q0.3)线圈断电，高速接触器 KM3（Q0.2)线圈通电，主轴电动机 M1 高速点动反转。4.2.10 快速移动电动机正、反转 快速移动电机正转：按下 SB5(I1.0)快速正转移动电机接触器 KM5（Q0.4）张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 21 线圈通电（不自锁）快速移动电机 M2 正转。快速移动电机反转：按下 SB6(I1.1)快速正转移动电机接触器 KM6（Q0.5）线圈通电（不自锁）快速移动电机 M2 反转。4.34.3 调试过程调试过程 在调试的过程中，先把程序下载好，所有的线圈就用 PLC 的输出等代替。测试程序的过程中，按 I0.3，Q0.0 通电自锁有输出，接下来按 I0.6，Q0.0 断电，Q0.1 在 I0.6 没有松开的情况下有输出；同样按 I0.5，Q0.1 通电自锁有输出，接下来按 I0.4，Q0.1 断电，Q0.0 在 I0.4 没有松开的情况下也有输出。经向老师寻求帮助后得知是一种违规操作，当Q0.0与Q0.1在自锁时是不可以按点动的。在确定好程序后，就先把控制电路接好，在通电的情况下，测试了一下，可以通过。接下来再把主电路接好，接入电机试机了，当在低速的情况下主轴电机的动作全部正常动作，快速移动正常；当把电机从低速转高速时，计时器时间一到，立马就烧保险、跳闸，然后就断电检查电路，线路跟图纸一样的，换了保险还是一样。后来就听别人的检查了一次程序，一查就看出了问题，高、低速两接触器同时吸合，使电路短路了，所以跳闸。让后就在改程序，Q0.2 与 Q0.3 互锁，在 Q0.3 线圈前加 T37 的常闭开关，这样所有的问题都解决了。4.44.4 故障分析故障分析 无论是那台电机在用了一段时间后多会出现一些大大小小的故障，因此我们在给机床进行故障诊断时应遵循先电气后机械的原则。如经 PLC 控制的镗床的故障可分为硬性故障和软性故障。硬性故障，静态检查中就能发现；软性故障，就得在运行当中检查才能发现从电脑显示器上可以显示错误信息。所以我们在给经PLC 改造的镗床维修时尽量遵循该原则，减少维修时间与不必要的的经济损失。4.4.1 主轴电机 M1 高速烧保险 在线路接完以后，通电时，当 SQ3（I0.7)拨到低速档时，主轴电机 M1 正常运行，只要一拨动 SQ3（I0.7）到高速档，立马烧保险，电源跳闸。这时我们就先检查线路。如果线路正常就来检查 PLC的程序，检查高速接触器线圈 KM3(Q0.2)与低速线圈 KM4（Q0.3)是否同时通电，如有同时通电就用计时器 T37 的常闭加在低速线圈 KM4(Q0.3)的前一段即可。重新下载程序，拨动 SQ3(I0.7)，主轴电机的高低速正常运行。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 22 4.4.2 M1、M2 电机不转 在通电的状况下，主轴电机 M1 与快速移动电机 M2 就是不转，所有接触器线圈多不吸和，指示灯是亮着的，PLC 上的输入、输出指示灯按开关都不亮。我们就用电阻法来测量，把万用表调到欧姆档，首先就测量所有开关公共端接 24V间的电阻，还有 24V 与 M 间的电阻，接下来就测所以线圈的公共端与 380V 一端的电阻和 380V 的另一端与 L 间电阻。如某处或几处电阻无穷大就是那出或那几处断开，重新用导线接好故障点，然后就按所有的开关，所有电机均能正常运行。4.4.3 快速移动电动机 M2 缺相 在主轴电机正常运行的情况下，快速移动电机的接触器 KM5 与 KM6 线圈能够正常吸合，可快速移动电动机正、反转都不能正常运行，发出不正常的声音，这种情况我们就可以考虑电机是否缺相。接下来首先就切断电源，我们就用电阻法来测量，把万用表调到欧姆档，先测 W3 到 W4 间的电阻，然后就测 U5、V5、W5各自的电阻。如某处或几处电阻无穷大就是那出或那几处断开，重新用导线接好故障点，按开关 SB5（I1.0)与 SB6（I1.1），快速移动电机能正常的正反点动。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 23 第第 5 5 章章 产品使用说明产品使用说明 5.15.1 功能描述功能描述 T68 镗床具有通用和万能性，适应加工精度较高，或孔距要求较精确的中小型零件，可以镗孔、钻孔、扩孔、铰孔和铣削平面，以及车内螺纹等。平盘滑块能作径向进给，可以加工较大尺寸的孔和平面，在平旋