T68PLC改造Word文档格式.docx
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8-平旋盘(花盘);
9-刀具溜板;
10-主轴(镗轴);
11-回转工作台;
12-后立柱;
13-镗杆支撑架;
14快速操纵手柄;
15按钮板
图1T68卧式镗床外形图
1、运动形式
⏹主运动:
主轴的旋转与花盘的旋转运动。
⏹进给运动:
主轴在主轴箱中的进出进给,花盘上刀具的径向进给,工作台的横向和纵向进给,主轴箱的升降。
这些进给运动都可以进行手动或自动。
⏹辅助运动:
回转工作台的转动,后立柱的纵向移动,镗杆支架的垂直移动及各部分的快速移动。
2、控制要求
⏹为了适应各种加工工艺的要求,有较大的调速范围,主电动机采用双速电动机,用于拖动主运动和进给运动。
主运动和进给运动的调速采用变速孔盘机构。
⏹由于进给运动有几个方向,要求主电动机能正反转,为适应调整需要主电动机还能正反向点动,也可串入电阻反接制动。
⏹主电动机可以低速全压启动。
若需要高速运转,必须先低速启动,经一段延时后,再自动转为高速,以减小启动电流。
⏹各进给部分的快速移动,采用一台快速移动电动机拖动。
设计要求:
选用西门子7S-200系列的PLC对T68卧式镗床的电气控制系统进行改造设计。
给定参数:
主电动机5.5/7.5kW,1460/2880r/min,380V;
快速移动电动机3kW,1430r/min,380V。
其余参数由学生自己设定。
目的:
(1)通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造(继电器——接触器控制、PLC控制)的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识,培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力,为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。
(2)提高学生对工作认真负责、一丝不苟,认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。
(3)培养学生综合运用所学知识,结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。
(4)对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。
任务:
(1)收集T68卧式镗床的相关资料,分析其工作过程。
(2)技术参数的设定。
(3)设计机床电气控制系统,分析电气控制电路工作过程。
(4)选择PLC型号,设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。
(5)完成电气元件计算选择、列出元件清单。
(6)设计机床电气接线施工方案。
工作日程安排:
(1)准备阶段:
(7月5日~7月6日)
学生在指导教师指导下确定论文题目
(2)毕业设计阶段:
(7月7日~9月11日)
学生在指导教师的指导下,进行电气控制电路的设计。
初步完成后,指导老师审阅,并修改。
(3)编写设计说明书阶段:
(9月12日~9月15日)
(4)修改说明书阶段(9月16日~9月24日)
学生根据指导教师提出的意见和建议,对说明书作出必要的补充修改,并于9月3日前交全部设计终稿。
(5)答辩准备阶段(9月25日~9月26日)
指导教师审定设计,推荐合格的学生参加答辩,学生准备答辩资料
(6)论文答辩阶段(9月27日~9月30日)
毕业设计分组答辩。
设计(论文)要求:
要求每个学生设定不同的工艺要求及技术参数独立完成设计。
(1)画出电气控制原理图,分析电气控制电路工作过程。
(2)画出PLC控制输入输出接线图、梯形图,写出程序清单。
(3)完成电气元件选择、列出元件清单。
(4)绘制电器元件安装位置图和电气接线示意图。
(5)编写设计说明书(不少于7000字)及进行毕业答辩。
主要参考文献:
(1)《机床电气控制》山东科学技术出版社高学民主编
(2)《可编程控制器入门与应用实例》中国电力出版社张万忠主编
(3)《PLC开发与应用实例详解》北京航空航天大学出版社吴作明主编
(4)《机床电气控制线路图识图技巧》机械工业出版社贺哲荣主编
(5)《低压电器产品样本》机械工业出版社机械工业部编
(6)《常用低压电器手册》化学工业出版社杨国福主编
(7)《机床电器与可编程控制器》机械工业出版社姚永刚主编
学生开始执行任务书日期年月日
学生送交毕业设计(论文)日期:
年月日
指导教师签名:
年月日
教研室主任签名:
学生签名:
目录
目录1
一、摘要2
二、PLC技术应用3
2.1可编程序控制器的概况3
2.2可编程序控制器的特点和功能3
三、T68型卧式镗床电气控制电路5
3.1镗床的主要结构,运动形式和控制要求5
3.2T68型卧式镗床电气控制电路原理图6
3.3电气控制线路分析8
四、PLC的选型11
五、PLC的I/O分配表和I/O接线图11
5.1T68型卧式镗床PLC控制输入输出点分配表11
5.2T68卧式镗床的PLC的输入输出端接线图13
5.3T68卧式镗床电气PLC控制电路图13
5.4T68镗床PLC控制系统梯形图15
5.5T68镗床PLC控制系统指令(语句)表18
六、改造后控制系统的调试20
6.1调试过程20
6.2、电柜内电器元件安装位置图24
6.3、电柜内电器元件接线示意图25
6.4、电柜外电器元件接线示意图25
6.5、操作面板按钮安装位置图27
七、电器元件的计算27
7.1、电动机的额定电流27
7.2、接触器的额定电压与电流27
7.3、热继电器的额定电流28
7.4、低压断路器28
八、T68型卧式镗床的主要元件选择28
总结30
主要参考文献31
一、摘要
镗床是一种精密加工机床,主要用于加工精确高的孔,以及各孔间距离要求较为精确的零件,如主轴箱,变速箱。
由于镗床刚性好,其可动部分在导轨上活动间隙小,还可附加支承,故能满足上述要求。
镗床除镗孔外,在万能镗床上海口音钻孔、铰孔、扩孔;
用镗轴或平旋盘铣削平面;
加上车螺纹附件后,还可以车削螺纹;
装上平旋盘刀架还可加工大的孔经,端面和外圆。
因此,镗床加工范围广,调速范围大,运动部件多。
按用途不同,镗床可以分为卧式镗床,立式镗床,坐标镗床,金刚镗床和专门化镗床等。
卧式镗床主要由床身,前立柱,镗头架,后立柱,尾座,下溜板,,上溜板和工作台等组成。
T68型镗床的运动形式有:
(1)主运动:
镗轴和平旋轴的旋转运动。
(2)进给运动:
镗轴的轴向进给,平旋盘刀具溜板的径向进给,镗头架的垂直进给,工作台的纵向进给和横向进给。
(3)辅助运动:
工作台的回旋运动,后立柱的轴向移动,尾座的垂直移动几各部分的快速移动等。
通常,镗刀旋转为主运动,镗刀或工件的移动为进给运动。
它的加工精度和表面质量要高于钻床。
镗床是大型箱体零件加工的主要设备。
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,接触器的硬件连接为基础的,技术上比较落后,特别是其触点的可靠性问题,直接影响了产品的质量和生产效率。
而用PLC对它的进行技术上的改造,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的一些复杂性,故障率高,维护工作量大,可靠性差,灵活性差等缺点;
给生产与维护带来了诸多不便,严重影响生产。
采用可编程序控制器(PLC)对T68镗床的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镗床的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,更好的满足了实际生产的需要,提高了经济效益。
目前PLC已广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、交通、运输等各行各业。
随着机电一体化的发展,对不系统的可靠性要求愈来愈高。
可编程控制器有控制可靠,体积小,功能强,速度快,组态灵活和可扩展的特点而得到广泛的应用。
可编程控制器是20世纪60年代末在继电器控制系统的基础上开发出来的。
本设计介绍了PLC改造T68镗床控制系统的应用。
运用了图解的方法。
以文为主,以图为辅,并且用电气元件和编程元件动作顺序表来说明PLC的控制过程。
二、PLC技术应用
2.1可编程序控制器的概况
可编程序控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的,以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术、通讯技术等高新技术,而在近年来发展迅速、应用极广的一类工业装置。
早期的可编程序控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC。
它主要用来代替继电器实现逻辑控制,随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。
因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。
但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆,所以将可编程序控制器简称PLC。
2.2可编程序控制器的特点和功能
2.2.1、功能强,性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。
与相同功能的继电器相比,具有很高的性能价格比。
可篇程序控制器可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。
2.2.2、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强
可编程序控制器产品已经标准化,系列化,模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。
用户能灵活方便的进行系统配置,组成不同的功能、不规模的系统。
楞编程序控制器的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。
PLC有很强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
2.2.3、可靠性高,抗干扰能力强
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。
由于触点接触不良,容易出现故障,PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
2.2.4、系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。
这种编程方法很有规律,很容易掌握。
对于复杂的控制系统,梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。
完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。
2.2.5、编程方法简单
梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似,梯形图语言形象直观,易学易懂,熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制用户程序。
梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言,可编程序控制器在执行梯形图的程序时,用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。
2.2.6、维修工作量少,维修方便
PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。
PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
2.2.7、体积小,能耗低
对于复杂的控制系统,使用PLC后,可以减少大量的中间继电器和时间继电器,小型PLC的体积相当于几个继电器大小,因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。
PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多,故可以省下大量的配线和附件,减少大量的安装接线工时,可以减少大量费用。
在我国PLC的应用最近几年发展很快。
首当先应用一些大中型现代化工厂的引进工程上,PLC是专为工业控制设计的控制装置,能适应工业现场的恶劣环境。
在老企业旧设备的技术改造上,PLC的应用比较广泛,而且已取得了可喜的经济效益。
为了提高镗床控制电路的稳定性和自动化程序,延长镗床的使用寿命,降低机床的故障。
分析了T68镗床的机械、电气控制原理,保留镗床主电路有PLC取代复杂的电气连线控制,设计出由PLC为镗床的控制电路。
完成了将镗床的控制电路用PLC梯形图实现,大大的简化了电路,从而降低机床的故障、更加便于控制、也降低了维修的难度。
三、T68型卧式镗床电气控制电路
3.1镗床的主要结构,运动形式和控制要求
3.1.1卧式镗床的主要结构
T68卧式镗床的结构如图1,主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等部分组成。
图1T68型卧式镗床的结构
床身是一个整体的铸件,在它的一端固定有前立柱,在前立柱的垂直导轨上装有镗头架,镗头架可沿导轨垂直移动。
镗头架上装有主轴、主轴变速箱、进给箱与操纵机构等部件。
切削刀具固定在镗轴前端的锥形孔里,或装在平旋盘的刀具溜板上。
在镗削加工时,镗轴一面旋转,一面沿走轴向做进给运动。
平旋盘只能旋转,装在其上的刀具溜板做径向进给运动,因此独自旋转,也可以不同转速同时旋转。
在床身的另一端装有后立柱,后立柱可沿床身导轨在镗主向方向调整位置。
在后立柱导轨上安装有尾座,用来支持镗轴的末端,尾座与镗头架同时升降,保证二者的轴心在同一水平线上。
安装工件的做工台安放在床身中部的导轨上,它由下溜板、上溜板与可转动的做工台组成。
下溜板可沿床身导轨做纵向运动,上溜板可沿下溜板的导轨做横向运动,工作台相对于下溜板可做回转运动。
3.1.2卧式镗床的运动形式
(1)主运动为镗轴和平旋盘的旋转运动。
(2)进给运动为镗轴的轴向进给、平旋盘刀具溜板的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的纵向进给和横向进给。
(3)辅助运动为工作的回转、后立柱的轴向移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动等。
3.1.3卧式镗床的控制要求
(1)主轴旋转与进给量都有较宽的调速范围,主运动与进给运动由一台电动机拖动,为简化传动机构采用双速笼型异步电动机。
(2)由于各种进给运动都有正反不同方向的运转,故主电动机要求正、反转。
(3)为满足调整工作需要,主电动机应能实现正、反转的点动控制。
(4)保证主轴停车迅速、准确,主电动机应有制动停车环节。
(5)主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。
为便于变速时齿轮啮合,应有变速低速冲动过程。
(6)为缩短辅助时间,各进给方向均能快速移动,配有快速移动电动机拖动,采用快速电动机正、反转的点动控制方式。
(7)主电动机为双速电机,有高、低两种速度供选择,高速运转时应先经低速起动。
(8)由于运动部件多,应设有必要的联锁与保护。
3.2T68型卧式镗床电气控制电路原理图
3.3电气控制线路分析
3.3.1主电路分析
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是短期工作,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KM3、KM4和KM5作三角形一双星形变速切换。
M2用接触器KM6和KM7控制正反转。
3.3.2控制电路分析
1、主轴电动机M1的控制
1)主轴电动机的正反转控制
按下正转起动按钮SB2,中间继电器KA1线圈获电吸合,KA1常开触头(12区)闭合,接触器KM3线圈得电(此时位置开关SQ3和SQ4已被操纵手柄压合),KM3主触头闭合,将制动电阻R短接,而KM3常开辅助触头(19区)闭合,接触器KM1线圈获电吸合,KM1主触头闭合,接通电源。
KM1的常开触头(22)闭合,KM4线圈获电吸合,KM4主触头闭合,电动机M1接成Δ正向起动,空载转速1500r/min.
反转时只需按下反转起动按钮SB3动作原理同上,所不同的是中间继电器KA2和接触器KM2线圈获电吸合.
2)主轴电动机M1的点动控制
按下正向点动按钮SB4,接触器KM1线圈获电吸合,KM1常开触头(22区)闭合,接触器KM4线圈获电吸合.这样,KM1和KM4的主触头闭合,便使电动机M1接成Δ并串电阻R点动.
同理,按下反向点动按钮SB5,接触器KM2和KM4线圈获电吸合,M1反向点动.
3)主轴电动机M1的停车制动
假设电动机M1正转,当速度达到120转/分以上时,速度继电器SR2常开触头闭合,为停车制动作好准备。
若要M1停车,就按SB1,则中间继电器KM1和接触器KM3断电释放,KM3常开触头(19区)断开,KM1线圈断电释放,KM4线圈也断电释放,由于KM1和KM4主触头断开,电动机M1断电作惯性运转。
紧接着,接触器KM2和KM4线圈获电吸合,KM2和KM4主触头闭合,电动机M1串电阻R反接制动。
当转速降至于120r/min以下时,速度继电器SR2常开触头(21区)断开,接触器KM2和KM4断电释放,停车反接制动结束。
如果电动机M1反转,当速度达到120转/分以上时,速度继电器SR1常开触头闭合,为停车制动作好准备。
以后的动作过程与正转制动时相似,读者可自行分析。
4)主轴电动机M1的高、低控制
若选择电动机M1在低速(△接法)运行,可通过变速手柄使变速行程开关SQ(13区)处于断开位置,相应的时间继电器KT线圈断电,接触器KM5线圈也断电,电动机M1只能由接触器KM4接成△连接。
如果需要电动机在高速运行,应首先通过变速手柄使限位开关SQ压合,然后按正转启动按钮SB2(或反转启动按钮SB3)KA1线圈(反转时应为KA2线圈)获电吸合,时间继电器KT和接触器KM3线圈同时获电吸合。
由于KT两副触头延时动作,故KM4线圈先获电吸合,电动机M1接成△低速启动,以后KT的常闭触头(22区)延时断开,KM4线圈断电释放,KT的常开触头(23区)延时闭合,KM5线圈获电吸合,电动机M1成YY连接,以高速(空载时m=2880转/分运行)。
5)主轴变速及进给变速控制
本机床主轴的各种速度是通过变速操纵盘以改变传动比来实现的。
当主轴在工作过程中欲要变速,可不必按停止按钮,而可直接进行变速。
设M1原来运行在正转状态,速度继电器SR1(21区)早已闭合。
将主轴变速操纵盘的操作手柄拉出,与变速手柄有机械联系的行程开关SQ3不再受压而断开,KM3和KM4线圈先后断电释放,电动机M1断电,由于行程开关SQ3常闭触头(15区)闭合,KM2和KM4线圈获电吸合,电动机M1串接电阻R反接制动/等速度继电器SR2(21区)常开触头断开,M1停车,便可转动变速操纵盘进行变速。
变速后,将变速手柄推回原位,SQ3重新压合,接触器KM3、KM1和KM4线圈获电吸合,电动机M1启动,主轴以新选定的速度运转。
变速时,若因齿轮卡住手柄推不上时,此时变速冲动行程开关SQ6被压合,速度继电器的常闭触头SQ2(15区)已恢复闭合,接触器KM1线圈获电吸合,电动机M1启动。
当速度高于120r/min时,SR2常闭触头(15区)又断开,KM1线圈断电释放,电动机M1又断电,当速度降到120转/分时,SR2常闭触头又闭合了,从而又接通低速旋转电路而重复上述过程。
这样,主轴电动机就被间歇地启动和制动而低速旋转,以便齿轮顺利啮合。
直到齿轮啮合好,手柄推上后,压下行程开关SQ3,松开SQ6,将冲动电路切断。
同时,由于SQ3的常开触头(13区)闭合,主轴电动机启动旋转,从而主轴获得所选定的转速。
2、变速的操作和控制
变速的操作和控制与主轴变速的操作和控制相同。
只是在进给变速时,拉出的操作手柄是给变速操纵盘的手柄,与该手柄有机械联系的是行程开关SQ4,进给变速冲动的行程开关是SQ5。
1)快速移动电动机M2的控制
主轴的轴向进给、主轴箱(包括尾架)的垂直进给、工作台的纵向和横向进给等的快速移动,是由电动机M2通过齿轮、齿条来完成的。
快速手柄扳到正向快速位置时,压合行程开关SQ8,接触器KM6线圈获电吸合,电动机M2正转启动实现快速正向移动。
将快速手柄扳到反向快速位置,行程开关SQ7被压合,KM7线圈获电吸合,电动机M2反向快速移动。
2)联锁保护装置
为了防止在工作台或主轴箱自动快速进给时又将主轴进给手柄扳到自动快速进给的误操作,就采用了与工作台和主轴箱进给手柄有机械联接的行程开关SQ1(在工作台后面)。
当上述手柄扳在工作台(或主轴箱)自动快速进给的位置时,SQ1被压断开。
同样,在主轴箱上还有装有另一个行程开关SQ2,它与主轴进给手柄有机械联接,当这个手柄动作时,SQ2也受压分断。
电动机M1和M2必须在行程开关SQ1和SQ2中有一个处于闭合状态时,才可以启动。
如果工作台(或主轴箱)在自动进给(此时SQ1断开)时,再将主轴进给手柄扳到自动进给位置(SQ2也断开),那么电动机M1和M2便都自动停车,从而达到联锁保护之目的。
3.3.3T68操作
1、压下SQ3、SQ4,按下SB2,KA1–KM3–KM1–KM4–主电动机正转低速运行。
2、按下SB1、KA1、KM3、KM1、KM4相继失电,接着,经SB1(3–13)–KS(13–18)–KM1(18–19)KM2得电,电动机进行反接制动,KS(13–18)断开,制动结束。
3、压下SQ3、SQ4,按下SB3,KA2–KM3–KM2–KM4–主电动机反转低速运行。
4、按下SB1、KA2、KM3、KM2、KM4相继失电,接着,经SB1(3–13)–KS(13–14)–KM2(14–16)KM1得电,电动机进行反接制动,KS(13–14)断开,制动结束。
5、压下SQ3、SQ4、SQ9按下SB2,KA1–KM3–KM1–KM4–主电动机正转低速运行。
–KT–(13–20)断开–KM4失电低速停止。
–KT–(13–22)闭合–KM5得电–电动机正转高速运行。
6、压下SQ3、SQ4、SQ9按下SB3,KA2–KM3–KM2–KM4–主电动机反转低速运行。
–KT–(13–22)闭合–KM5得电–电动机反转高速运行。
3.3.4电气线路常见故障分析
T68
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