T68卧式镗床电气控制的PLC改造设计(共39页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业洛阳理工学院洛阳理工学院毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 填表时间: 2009 年 3 月 2 日 (指导教师填表)学生姓名刘坦专业班级06 机电对口(2)班指导教师赵秀婷课题 类型软件工程题目T68 卧式镗床电气控制的 PLC 改造设计主要研究目标(或研究内容)1.掌握 T68 卧式镗床的电气控制的工作原理及特点2.掌握三菱 FX2N 系列 PLC 实现控制系统的原理和方法3.掌握电气控制元件的选择和使用方法4.掌握 T68 卧式镗床电器控制的维护与维修课题要求、主要任务及数量(指图纸规格、张数,说明书页数、论文字数等)1.PLC 机型的
2、选择及输入输出分析2.I/O 地址的分配3.顺序功能图设计4.梯形图设计5.程序设计与分析6.毕业论文字数一般为 0.8-1.5 万字7.查阅到 15 篇以上与题目相关文献进度计划第 56 周 确定毕业设计(论文)题目,查阅资料第 78 周 将论文涉及到的知识点总结出来,有一个系统的提纲第 912 周 调试程序,实现功能,编写电子稿毕业论文第 1316 周 将电子稿交给老师检查进一步完善论文5.第 1115 周毕业论文出稿打印修改到成文并修改打印主要参考文献电气控制与 PLC 应用 中国电力出版社 2007机械设备控制技术 高等教育出版社 2005机床电器控制技术 机械工业出版社 2002可编
3、程序控制器原理及程序设计 机械工业出版社 2005精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业指导教师签字: 教研室主任签字: 年 月 日 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业T68 卧式镗床电气控制的 PLC 设计改造摘 要本课题探讨了 T68 型卧是式镗床的 PLC 改造控制系统的实现方案。根据实际需要和市场的需求,选择了以三菱公司的可编程控制器作为控制方案。镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件(如一些箱体零件) ,属于精密机床19。主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直,相互间的距离也
4、要求很准确。其原控制电路为继电器控制,接触触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大,为了克服以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用效率,针对这种情况,我们用 PLC 控制改造其继电器控制电路。通过对 T68 型卧式镗床工作原理的分析,设计出 PLC 改造系统的控制电路,对系统的输入、输出点进行统计,共有 24 个输入点,24 个输出点,输入输出都是开关量20。选用日本三菱公司生产的 FX2N-48MR 可编程序控制器,分配 PLC的 I/O 地址,设计 PLC 外围电路,确定 PLC 的 I/O 接线图。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。最
5、终达到了系统改造的要求,并且运行效果良好。关键词: 可编程控制器, T68 镗床, 梯形图, 改造精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 T68 HORIZONTAL BORING MACHINE PLC ELECTRICAL DESIGN CONTROLLED TRANSFORMATIONABSTRACT T68 of the topics discussedis the type Horizontal Boring Machine transformation of the PLC program control system. According to actual needs an
6、d the needs of the market, Mitsubishi has chosen the companys programmable logic controller as a control. Boring is the more common use of cold working of the equipment it is mainly used for precision machining, finish the hole and the higher the distance between the holes require a more precise par
7、ts (such as some of tank parts), are precision machine tool. Mainly used for precision machining of cylindrical workpieces on the hole. Axis line of these holes tend to demand strict parallel or perpendicular to the distance between each other also requires very accurate. Its original control circui
8、t for the relay control, contact-contact and more complex circuits, fault and more the operator a larger maintenance tasks, in order to overcome the shortcomings of the above, reducing the failure rate of equipment to improve efficiency in the use of the equipment, in view of this situation, we to t
9、ransform their use of PLC control relay control circuit. T68 through horizontal boring machine working principle of the analysis, design of PLC control circuit transformation system, the system input and output points to statistics, a total of 24 input, 24 output points are input and output switch.
10、Japans Mitsubishi company selected the FX2N-48MR PLC, the distribution of PLCs I / O addresses, the design of peripheral circuits PLC, PLC to determine the I / O wiring diagram. Boring machine control in accordance with the requirements and characteristics are listed in the logic of algebraic expres
11、sions, the use of ladder logic design methods design. Reached the final system requirements, and run well.KEY WORDS: programmable logic controller, T68 boring machine, ladder ,transform精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目 录前 言1第 1 章 T68 卧式镗床的结构和运动形式21.1 T68 卧式镗床控制原理说明书21.1.1 T68 型卧式镗床的结构21.1.2 电气控制线路的特点31.1.3 镗床运
12、动对电路控制的要求31.1.4 控制线路工作原理31.2 T68 型卧式镗床电气控制主回路51.3 相关电器元件平面布置图6第 2 章 PLC 在机床电气控制中的应用82.1 可编程控制器的结构和工作原理82.1.1 PLC 的定义82.1.2 PLC的结构82.1.3 PLC的工作过程原理92.1.4 PLC各组成部件的功能 102.2 可编程控制器的应用特点13第 3 章 用 PLC 对 T68 卧式镗床电气控制改造143.1 T68 镗床 PLC 改造 T/O 分配图143.2 T68 卧式镗床 PLC 改造梯形图143.3 助记符语言143.4 改造后 T68 镗床的 PLC 调试过程
13、 173.5 触摸屏控制和电气元件一览表193.6 可编程控制器的安装和维护20结 论24谢 辞25参考文献26附 录27外文资料翻译31精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业前 言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品,为了满足这一要求,生产设备和自动线的控制系统具有极高的可靠性和灵活性,PLC(Programmable Logic Controller,可编程控制器)正是顺应这一要求而出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置18。PLC
14、是 20 世纪 60 年代末在美国出现的,是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子设置,使用了可编程存储器以储存指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算功能,并通过模拟和数字输入输出组件,控制各种机械生产过程。PLC 以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点,在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用16。用 PLC 控制系统代替体积大、投资大、耗能大的继电器接触器系统,是今后控制系统发展的趋势。因为在旧有的机床中,其电气控制多为继电控制。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。我
15、们对这些机床用 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,镗床是冷加工中使用比较普遍的设备,它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔、孔间的距离要求比较精确的零件(如一些箱体零件) ,属于精密机床。T68 卧式镗床是应用最广泛的一种,其原控制电路为继电器控制,接触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大17。正是针对以上这种情况,我们计划用 PLC 控制改造 T68 卧式镗床的继电器电气控制电路,以其克服以上缺点,最终达到降低设备故障率、提高设备使用效率,改善 T68 卧式镗床运行效果的目的。本文选用可编程序控制器对 T68 卧式镗床的电气控制系统改造
16、做一论述。但由于时间、实践论证及自身知识水平的限制,不足之处在所难免,希望老师及各位同学给予指正,在此表示感谢。 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第 1 章 T68 卧式镗床的结构和运动形式1.1 T68 卧式镗床控制原理1.1.1 T68 型卧式镗床的结构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15。T68 型卧式镗床主要用于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
17、课程设计主要以 T68 卧式镗床为例。其结构如图 1-1 所示: 图 1-1 T68 型卧式镗床的结构示意图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 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。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,
18、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14。1.1.2 电气控制线路的特点1. 主电机为双速电机,它提供机床的主运动和进给运动的动力13。高低速转换,由主轴孔盘变速机构内的限位开关 S 控制,S 常态时接通低速,被压下时接通高速。由接触器 KM6 及 KM7 实现定子绕组从三角形接法转接成双星型接法。2. 主电机可正反转、点动及反接制动。3. 主电机用低速时,可直接启动;但用高速时,则由控制线路先起动到低速,延时后再自动转换到高速,以减少起动电流。4. 在
19、主轴变速或进给变速时主电动机能缓慢转动,使齿轮易于啮合。1.1.3 镗床运动对电气控制电路的要求121. 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;精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.1.4 控制线路工作原理 T68 卧式镗床的电气控制原理图21 如附图 A 所示。1. 主轴的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,P
20、LC 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。2. 主电机的正反向长动主电机正反控制由 SB1 和 SB2 操纵。当要求电动机低速运转时,限位开关XK 为断开状态,按下起动按钮 SB1、KM1、KM3、KM6 得电动作。主电机就在全电压和三角形接线下,直接起动低速运行。使用高速时,限位开关 XK 闭合,按下 SB1 后,电动机先低
21、速起动,延时 5秒后 KM6 断开,再经 0.6 秒 KM7 得电动作。KM7 的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流,从而使主电动机从低速再起动到高速。反向起动原理与正向起动相同,但参与控制的按钮为 SB2,接触器为 KM2、KM3、KM6 及 KM7。3. 主电机的反接制动控制当电动机正转时,速度继电器的正转动合触点 Kn 闭合,而正转动断触点 Kn断开,当按下 SB5 时,KM1 断电释放,切断了主电机电源。延时 0.6 秒后,KM2 闭合和 KM6 得电,使三相电源经过 KM2 主触点,限流电阻 R 和 KM6 主触点反接给电动机。电动机反接制动。当电动机转速降低到一定速度时,正
22、转动合触点 Kn 打开,切断 KM2 的通电回路,使 KM2 和 KM6 相继断电释放,及时切断电动机的反接电源,制动结束。反向运行时的制动过程与正向相似。此时参与控制的电器是速度继电器的反转动合触点 Kn 接触器 KM1、KM2。4. 主轴或进给变速时主电机的缓转控制主轴变速时,主轴电动机可获得缓慢转动,以利于齿轮顺利啮合。将 S1、S2闭合,KM1、KM6 线圈得电动作,电机得电,正向加速,当达到一定速度时,速度继电器 Kn 的动断触点断开,动合触点闭合,延时 0.6 秒后,KM2 闭合,电机开始反接制动,当电机低于某一速度时,Kn 动作,KM2 断开,延时 0.6 秒后KM1 闭合,正向
23、加速,如此反复,实现缓动。进给变速时缓转控制原理与主轴时精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业完全相同,不过用的是限位开关是 S3、S4。5. 主轴箱、工作台或主轴的快速移动机床的各部件的快速移动由限位开关 S2、S6 和快速电机 M2 驱动。S2 被压动,PLC 输出使 KM4 得电动作,快速移动电动机 M2 正转、限位开关 S6 被压动,PLC 输出使接触器 KM5 得电动作,快速电动机 M2 反转。 1.2 T68 型卧式镗床电气控制主回路T68 卧式镗床电气控制主回路图 如图 1-2 所示。 图 1-2 T68 卧式镗床电气控制主回路精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.3
24、 相关电器元件平面布置图T68 镗床的安装板电器元件平面布置图 如图 1-3 所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 图 1-3 安装板电气元件平面布置图镗床控制面板按钮、行程开关平面布置如图 1-4 所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 COMSB5SB1SB2SB3SB4S1S2S3S4SS5S6FS5S6SB1SB2SB3SB4SB5SFS4S3S2S1图 1-4 控制面板按钮、行程开关平面布置图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第 2 章 PLC 在机床电气控制中的应用2.1 可编程控制器的结构和工作原理2.1.1 PLC 的定义早期的可编程控制器主要是用
25、来替代可编程控制器(Programmable Controller)缩写为 PC ,为了与个人计算机的 PC(Personal Computer)相区别,于是在 PC 中人为地增加 L 而写成 PLC11。自 1969 年第一台可编程控制器面世以来,经历了 30 多年的发展,可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器,可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制计算机。初期可编程控制器只是用于逻辑控制器,用于代替继电控制盘,但现在可编程控制器已进入包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点,同时它吸收发展了其它控制器(如过程
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