畢業(yè)設(shè)計(jì)用s7200 PLC改造T68臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)

1、.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：用plc改造t68臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)姓名 學(xué)號(hào) 20090103107 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年級(jí) 2009 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 .目錄任 務(wù) 書3plc簡(jiǎn)介5鏜床的概述8t68臥式鏜床的概述8改造的目的8西門子系列plc對(duì)t68鏜床的改造9t68機(jī)床電氣原理圖.12t68機(jī)床電氣原理分析12 1.主電路分析.12 2.控制電路分析.13plc控制的i/o分配表.15plc控制的i/o接線圖.16plc控制的梯形圖.17plc指令表18電氣元件的計(jì)算20電氣元器件清單21電氣元件安裝位置圖.23電柜外電氣元件接線圖.24電柜內(nèi)電器元件接線示意圖.25

2、總結(jié)26主要參考文獻(xiàn)：26柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任 務(wù) 書 系（部） 專業(yè) 班學(xué)生 學(xué)號(hào) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 用plc改造臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：2011年7月5日起至2011年9月30日 止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： 四、任務(wù)書的內(nèi)容：鏜床主要用于孔的精加工，它可以進(jìn)行。t68臥式鏜床外形圖如圖1所示。1-床身；2-下溜板；3-上溜板；4-主軸變速機(jī)構(gòu)；5-主軸箱；6-前立柱；7-進(jìn)給變速操縱盤；8-平旋盤（花盤）；9-刀具溜板；10-主軸（鏜軸）；11-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；12-后立柱；13-鏜桿支撐架；14快速操縱手柄；15按鈕板圖1

3、 t68臥式鏜床外形圖1、運(yùn)動(dòng)形式n 主運(yùn)動(dòng)：主軸的旋轉(zhuǎn)與花盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：主軸在主軸箱中的進(jìn)出進(jìn)給，花盤上刀具的徑向進(jìn)給，工作臺(tái)的橫向和縱向進(jìn)給，主軸箱的升降。這些進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)。n 輔助運(yùn)動(dòng)：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，后立柱的縱向移動(dòng)，鏜桿支架的垂直移動(dòng)及各部分的快速移動(dòng)。2、控制要求n 為了適應(yīng)各種加工工藝的要求，有較大的調(diào)速范圍，主電動(dòng)機(jī)采用雙速電動(dòng)機(jī)，用于拖動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的調(diào)速采用變速孔盤機(jī)構(gòu)。n 由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有幾個(gè)方向，要求主電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，為適應(yīng)調(diào)整需要主電動(dòng)機(jī)還能正反向點(diǎn)動(dòng)，也可串入電阻反接制動(dòng)。n 主電動(dòng)機(jī)可以低速全壓?jiǎn)?dòng)。若需要高速運(yùn)

4、轉(zhuǎn)，必須先低速啟動(dòng)，經(jīng)一段延時(shí)后，再自動(dòng)轉(zhuǎn)為高速，以減小啟動(dòng)電流。n 各進(jìn)給部分的快速移動(dòng)，采用一臺(tái)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。設(shè)計(jì)要求：選用西門子7s-200系列的plc對(duì)t68臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù)：主電動(dòng)機(jī)5.5/7.5kw，1460/2880r/min，380v；快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)3kw，1430r/min，380v。其余參數(shù)由學(xué)生自己設(shè)定。目的： （1）通過(guò)本設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握根據(jù)普通機(jī)床的加工工藝要求進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造（繼電器接觸器控制、plc控制）的基本方法進(jìn)一步鞏固電氣控制技術(shù)與可編程控制器的理論和應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析控制要求、設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)的能力，為將來(lái)從事

5、機(jī)電設(shè)備電氣控制設(shè)計(jì)、維修和管理打下基礎(chǔ)。（2）提高學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，認(rèn)真思考、用于開拓、用于實(shí)踐的基本素質(zhì)。（3）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力和解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。（4）對(duì)學(xué)生的知識(shí)面、掌握知識(shí)的深度、運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂?jì)算機(jī)運(yùn)用水平、書面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行綜合考核。任務(wù)： （1）收集 t68臥式鏜床的相關(guān)資料，分析其工作過(guò)程。（2）技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。（3）設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，分析電氣控制電路工作過(guò)程。（4）選擇plc型號(hào)，設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)輸入輸出接線圖、梯形圖。（5）完成電氣元件計(jì)算選擇、列出元件清單。（6）設(shè)計(jì)機(jī)床

6、電氣接線施工方案。 工作日程安排： （1）準(zhǔn)備階段：（7月5日7月6日） 學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下確定論文題目（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)階段：（7月7日9月11日）學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行電氣控制電路的設(shè)計(jì)。初步完成后，指導(dǎo)老師審閱，并修改。（3）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書階段：（9月12日9月15日） （4）修改說(shuō)明書階段（9月16日9月24日）學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師提出的意見(jiàn)和建議，對(duì)說(shuō)明書作出必要的補(bǔ)充修改，并于9月3日前交全部設(shè)計(jì)終稿。（5） 答辯準(zhǔn)備階段（9月25日9月26日）指導(dǎo)教師審定設(shè)計(jì)，推薦合格的學(xué)生參加答辯，學(xué)生準(zhǔn)備答辯資料。（6）論文答辯階段（9月27日9月30日）畢業(yè)設(shè)計(jì)分組答辯。設(shè)計(jì)（論文）要求：

7、 要求每個(gè)學(xué)生設(shè)定不同的工藝要求及技術(shù)參數(shù)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。（1）畫出電氣控制原理圖，分析電氣控制電路工作過(guò)程。（2）畫出plc控制輸入輸出接線圖、梯形圖，寫出程序清單。（3）完成電氣元件選擇、列出元件清單。（4）繪制電器元件安裝位置圖和電氣接線示意圖。（5）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（不少于7000字）及進(jìn)行畢業(yè)答辯。plc簡(jiǎn)介plc主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。plc = programmable logic controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，

8、順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。1、plc的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller,plc)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱plc,plc自1966年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（dec）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本

9、，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。2、plc的基本結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： a、電源 plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用

10、戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器

11、稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 d、輸入輸出接口電路 1現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是plc與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 2現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用plc通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 e、功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、rs485、profibus-dp通訊模塊等。3、plc的工作原理一. 掃描技術(shù) 當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行

12、上述三個(gè)階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)

13、成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即i/o指令則可以直

14、接存取i/o點(diǎn)。即使用i/o指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從i/o模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。4、plc內(nèi)部運(yùn)作方式雖然plc所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但plc內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空

15、間。實(shí)際上plc執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入cpu 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：plc首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入cpu 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，cpu直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至plc輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。此

16、三步驟稱為plc之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為plc 之反應(yīng)時(shí)間，plc 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。 plc內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)5、plc的特點(diǎn)plc 具有以下鮮明的特點(diǎn)。 (1) 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的pid回 路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 ddc 和 dcs 等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。 (2) 使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容

17、易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 (3) 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。西門子plc德國(guó)西門子（siemens）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（siemens）公司的plc產(chǎn)品包括logo，s7-200(cn)，s7-1200, s7-300，s7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，hmi人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子s7系列plc體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。s7系列plc產(chǎn)品可分為微型plc（如s7-200），小規(guī)模性能要求的plc（如s7-300）

18、和中、高性能要求的plc（如s7-400）等。 1simatic s7-200 plc s7-200 plc是超小型化的plc，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。s7-200 plc的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 s7-200plc可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種cpu可供選擇使用。 6 simatic s7工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類： （1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于plc或pc用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。step 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包simatic s7是用于s7-300/400，c7 plc和si

19、matic winac基于pc控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，step 7-micro/win是在windows平臺(tái)上運(yùn)行的s7-200系列plc的編程、在線仿真軟件。 （2）基于pc的控制軟件 基于pc的控制系統(tǒng)winac允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（plc）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了windows nt4.0操作系統(tǒng)的simatic工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。winac提供兩種plc，一種是軟件plc，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽plc（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)pc卡），它具有硬件plc的全部功能。winac與simatic s7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)

20、一的simatic編程工具（如step 7），編制的程序既可運(yùn)行在winac上，也可運(yùn)行在s7系列處理器上。鏜床的概述由于制造武器的需要，在15世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)了水力驅(qū)動(dòng)的炮筒鏜床。1769年j.瓦特取得實(shí)用蒸汽機(jī)專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題。1774年英國(guó)人j.威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于為瓦特蒸汽機(jī)加工汽缸體。1776年他又制造了一臺(tái)較為精確的汽缸鏜床。1880年前后，在德國(guó)開始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺(tái)的臥式鏜床。為適應(yīng)特大、特重工件的加工，20世紀(jì)30年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。20世紀(jì)初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較

21、小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標(biāo)鏜床。為了提高鏜床的定位精度，已廣泛采用光學(xué)讀數(shù)頭或數(shù)字顯示裝置。有些鏜床還采用數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)定位和加工過(guò)程自動(dòng)化。 鏜床分為臥式鏜床、落地鏜銑床、金剛鏜床和坐標(biāo)鏜床等類型(見(jiàn)彩圖)。臥式鏜床：應(yīng)用最多、性能最廣的一種鏜床，適用于單件小批生產(chǎn)和修理車間。落地鏜床和落地鏜銑床：特點(diǎn)是工件固定在落地平臺(tái)上，適宜于加工尺寸和重量較大的工件,用于重型機(jī)械制造廠。金剛鏜床:使用金剛石或硬質(zhì)合金刀具，以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度鏜削精度較高、表面粗糙度較小的孔，主要用于大批量生產(chǎn)中。坐標(biāo)鏜床：具有精密的坐標(biāo)定位裝置，適于加工形狀、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，還可用以進(jìn)行

22、劃線、坐標(biāo)測(cè)量和刻度等工作，用于工具車間和中小批量生產(chǎn)中。其他類型的鏜床還有立式轉(zhuǎn)塔鏜銑床、深孔鏜床和汽車、拖拉機(jī)修理用鏜床等。t68臥式鏜床的概述鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工精密的孔和各孔間的距離要求較為精確的零件。t68臥式鏜床的主拖動(dòng)采用yy的雙速電動(dòng)機(jī)。為了克服主軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在采用滑移齒輪變速時(shí)出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，在變速過(guò)程中才用低速。為適應(yīng)加工過(guò)程中調(diào)整的需要，主軸可以正、反點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，這是通過(guò)主軸電動(dòng)機(jī)低速點(diǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)主軸還有正、反向旋轉(zhuǎn)，這也是通過(guò)主軸電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于主軸的制動(dòng)要求快而準(zhǔn)確，所以t68臥式鏜床常采用反接制動(dòng)。根據(jù)t68臥式鏜床運(yùn)動(dòng)要求，各進(jìn)給部分

23、應(yīng)能快速移動(dòng)。t68臥式鏜床的運(yùn)動(dòng)方式有：主運(yùn)動(dòng)：主軸的旋轉(zhuǎn)與花盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：主軸在主軸箱中的進(jìn)出進(jìn)給，花盤上刀具的徑向進(jìn)給，工作臺(tái)的橫向和縱向進(jìn)給，主軸箱的升降。這些進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，后立柱的縱向移動(dòng)，鏜桿支架的垂直移動(dòng)及各部分的快速移動(dòng)。改造的目的plc(可編程序控制器)是以微機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置。它是將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有功能大、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，plc得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用plc技術(shù)對(duì)提高我國(guó)

24、工業(yè)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。目前，部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用傳統(tǒng)的繼電器控制機(jī)床，這些機(jī)床經(jīng)歷了比較長(zhǎng)的歷史，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線的需要，但由于它的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)的，技術(shù)上比較落后，特別是其觸點(diǎn)的可靠性問(wèn)題，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。而用plc對(duì)它進(jìn)行技術(shù)改造，便能取得很好的效果。對(duì)t68鏜床的電氣控制線路進(jìn)行了分析與研究后,t68鏜床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等功能外；t68鏜床的電氣控制系統(tǒng),還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn);給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。采用可編程

25、序控制器(plc)對(duì)t68鏜床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,在實(shí)際生產(chǎn)線上有著明顯的效率，這也使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)推動(dòng)的力量。plc對(duì)t68鏜床控制改造的設(shè)計(jì)梯形圖,提高了t68鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而plc對(duì)t68鏜床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性,更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要,提高了經(jīng)濟(jì)效益。 本設(shè)計(jì)在手法上采用模塊化結(jié)構(gòu)，運(yùn)用圖解的方法，意圖為主，以文為輔。本設(shè)計(jì)對(duì)梯形圖的每個(gè)梯級(jí)和語(yǔ)句表的每個(gè)語(yǔ)句都添加注解說(shuō)明，解釋和說(shuō)明該梯級(jí)和語(yǔ)句的作用，并且用電路工作過(guò)程圖與電器元件和編程元件動(dòng)作順序表相結(jié)合的方法來(lái)說(shuō)明plc的控制過(guò)程。

26、西門子系列plc對(duì)t68鏜床的改造 鏜床是冷加工中使用比較普遍的設(shè)備它主要用于加工精度、光潔度要求較高的孔以及各孔間的距離要求較為精確的零件（如一些箱體零件），屬于精密機(jī)床。t68鏜床是應(yīng)用最廣泛的一種，其原控制電路為繼電器控制，接觸觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修任務(wù)較大。針對(duì)這種情況，我們用plc控制改造其繼電器控制電路，克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用效率，運(yùn)行效果良好。 改造方案的確定 1 原鏜床的工藝加工方法不變； 2 在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法； 3 電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器），作用與原電氣線

27、路相同； 4 主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變； 5 改造原繼電器控制中的硬件接線，改為plc編程實(shí)現(xiàn)。t68機(jī)床電氣原理分析1. 主電路分析：快速移動(dòng)電機(jī)m2：km6、km7作主軸進(jìn)給和工作臺(tái)進(jìn)給的正、反轉(zhuǎn)控制。主軸電機(jī)m1：km1、km2用于主軸電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制km4、km5用于高速yy連接高2. 控制電路分析：主軸電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：主軸電動(dòng)機(jī)的正向啟動(dòng):按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb2,中間繼電器ka1線圈獲電吸合,ka1常開觸頭閉合,接觸器km3線圈得電(此時(shí)位置開關(guān)sq3合sq4已被操縱手柄壓合),km3住觸頭閉合,將制動(dòng)電阻r短接,而km3常開輔助觸頭閉合,接觸器k

28、m1線圈獲電吸合,km1主觸頭閉合,接通電源。km1的常開觸頭閉合，km4線圈獲電吸合，km4主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)m1接成正向啟動(dòng)，空載1500r/min。主軸電動(dòng)機(jī)的反向啟動(dòng):反轉(zhuǎn)是只需按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb3動(dòng)作原理同上，所不同的是中間繼電器ka2和接觸器km2獲電吸合。（2）主軸電動(dòng)機(jī)m1的點(diǎn)動(dòng)控制按下正向點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)按鈕sb4，接觸器km1線圈獲電吸合，km1常開觸頭閉合，接觸器km4線圈獲電吸合。這樣，km1和km4的主觸頭閉合，便使電動(dòng)機(jī)m1接成并串聯(lián)電阻r點(diǎn)動(dòng)。同理，按下反向點(diǎn)動(dòng)按鈕sb5，接觸器km2和km4線圈獲電吸合，m1反向點(diǎn)動(dòng)。（3）主軸電動(dòng)機(jī)m1的停車制動(dòng)假設(shè)電動(dòng)機(jī)m1正轉(zhuǎn)，

29、當(dāng)速度達(dá)到120r/min以上時(shí)，速度繼電器ks常開觸頭閉合，為停車制動(dòng)作好準(zhǔn)備。若要m1停車，就按sb1，則中間繼電器ka、km1和接觸器km3斷電釋放，km3常開觸頭斷開，km1線圈斷電釋放，km4線圈也斷電釋放，由于km1和km4主觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)m1斷電作慣性運(yùn)轉(zhuǎn)。緊接著，接觸器km2和km4線圈獲電吸合，km2和km4主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)m1串電阻r反接制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至120r/min以下時(shí)，速度繼電器ks常開觸頭斷開，接觸器km2和km4斷電釋放，停車反接制動(dòng)結(jié)束。如果電動(dòng)機(jī)m1反轉(zhuǎn)，當(dāng)速度到達(dá)120r/min以上時(shí)，速度繼電器ks常開觸頭斷開，為停車制動(dòng)作好準(zhǔn)備。以后的動(dòng)作過(guò)程與正

30、轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)相似。（4）主軸電動(dòng)機(jī)m1的高、低控制，若選著電動(dòng)機(jī)m1在低速（接法）運(yùn)行，可通過(guò)變速手柄使變速行程開關(guān)sq處于斷開位置，相應(yīng)的時(shí)間繼電器kt線圈斷電，接觸器km5線圈也斷電，電動(dòng)機(jī)m1只能由接觸器km4接成連接。如果需要電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)行，應(yīng)首先通過(guò)變速手柄使限位開關(guān)sq7壓合，然后按正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb2（或反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕sb3）ka1線圈（反轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)為ka2線圈）獲電吸合，時(shí)間繼電器kt和接觸器km3線圈同時(shí)獲電吸合。由于kt兩幅觸頭延時(shí)動(dòng)作，故km4線圈先獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m1接成低速啟動(dòng)，以后kt的常閉觸頭延時(shí)斷開，km4線圈斷電釋放，kt的常開觸頭演示閉合，km5線圈獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m

31、1成yy連接，以高速運(yùn)行。（5）主軸變速及進(jìn)給變速控制。本機(jī)床主軸的各種速度是通過(guò)變速操縱盤以改變傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)主軸在工作過(guò)程中欲要變速，可不必按停止按鈕，而可直接進(jìn)行變速。設(shè)m1原來(lái)運(yùn)行在正轉(zhuǎn)狀態(tài)，速度繼電器ks早以閉合，將主軸變速操縱盤的操作手柄拉出，與變速手柄有機(jī)械機(jī)械聯(lián)系的行程開關(guān)sq3不再受壓而斷開，km3和km4線圈先后斷電釋放，電動(dòng)機(jī)m1斷電，由于行程開關(guān)sq3常閉觸頭閉合，km2和km4線圈獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m1串接電阻r反接制動(dòng)、等速度繼電器sr2常開觸頭斷開，m1停車，便可轉(zhuǎn)動(dòng)變速操縱盤進(jìn)行變速。變速后，將變速手柄推回原位，sq3重新壓合，接觸器km3、km1和km4線圈

32、獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m1啟動(dòng)，主軸以新選定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 變速時(shí)，若因齒輪卡主手柄推不上時(shí)，此時(shí)變速?zèng)_動(dòng)行程開關(guān)sq6被壓合，速度繼電器的常閉觸頭sq2已回復(fù)閉合，接觸器km1線圈獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m1啟動(dòng)。當(dāng)速度高于120r/min時(shí)，ks常開觸頭又?jǐn)嚅_，km1線圈斷電釋放，電動(dòng)機(jī)又?jǐn)嚯?，?dāng)速度降到120r/min時(shí)，ks常閉觸頭又閉合了，從而又接通低速旋轉(zhuǎn)電路而重復(fù)上述過(guò)程。這樣，主軸電動(dòng)機(jī)就被間歇地啟動(dòng)和制動(dòng)而低速旋轉(zhuǎn)，以便齒輪順利撮合。知道齒輪撮合好，手柄推上后壓下行程開關(guān)sq3,松開sq6,將沖動(dòng)電路切斷。同時(shí)，由于sq3的常開觸頭閉合，主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而主軸獲得所選定的轉(zhuǎn)速。進(jìn)給變速

33、的操作和控制欲主軸變速的操作和控制相同。只是在進(jìn)給變速時(shí)，拉出的操作手柄是給變速操縱盤的手柄，與該手柄有機(jī)械聯(lián)系的是行程開關(guān)sq4，進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)的行程開關(guān)是sq5。(6)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)m2的控制，主軸的軸向進(jìn)給、主軸箱（包括尾架）的垂直進(jìn)給、工作臺(tái)的縱向和橫向進(jìn)給等的快速移動(dòng)，是由電動(dòng)機(jī)m2通過(guò)齒輪、齒條來(lái)完成的。快速手柄扳到正向快速位置時(shí)，壓合行程開關(guān)sq8，接觸器km6線圈獲電吸合，電動(dòng)m2正轉(zhuǎn)啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速正向移動(dòng)。將快速手柄扳到反向快速位置，行程開關(guān)sq7被壓合，km7被壓合，km7線圈獲電吸合，電動(dòng)機(jī)m2反向快速移動(dòng)。(7)聯(lián)鎖保護(hù)裝置。為了防止在工作臺(tái)或主軸箱自動(dòng)快速進(jìn)給時(shí)，將主軸進(jìn)

34、給手柄扳到自動(dòng)快速進(jìn)給的錯(cuò)誤操作，就采用了與工作臺(tái)和主軸箱進(jìn)給手柄有機(jī)械聯(lián)接的行程開關(guān)sq1（在工作臺(tái)后面）、當(dāng)上述手柄扳在工作臺(tái)（或主軸箱）自動(dòng)快速進(jìn)給的位置時(shí)，sq1被壓斷開。同樣，在主軸箱上還有裝有另一個(gè)行程開關(guān)sq2，它與主軸進(jìn)給手柄有機(jī)械聯(lián)接，當(dāng)這個(gè)手柄動(dòng)作時(shí)，才可以啟動(dòng)。如果工作臺(tái)（或主軸箱）在自動(dòng)進(jìn)給（此時(shí)sq1斷開）時(shí)，再將主軸進(jìn)給手柄扳到自動(dòng)進(jìn)給位置（sq2也斷開），那么電動(dòng)機(jī)m1和m2便都自動(dòng)停車，從而達(dá)到聯(lián)鎖保護(hù)之目的。plc控制的i/o分配表輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件控制對(duì)象i0.0sb1停止q0.1km1m1正轉(zhuǎn)i0.1sb2m1長(zhǎng)車正轉(zhuǎn)q0.2

35、km2m1反轉(zhuǎn)i0.2sb3m1長(zhǎng)車反轉(zhuǎn)q0.3km3短接ri0.3sb4m1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)q0.4km4m1低速i0.4sb5m1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)q0.5km5m2高速i0.5sq1聯(lián)鎖q0.6km6m2正轉(zhuǎn)i0.6sq2聯(lián)鎖q0.7km7m2反轉(zhuǎn)i0.7sq3m1變速起停i1.0sq4m2變速起停i1.1sq5m2變速齒合i1.2sq6m1變速齒合i1.3sq7m1高低速i1.4sq8m2快速正轉(zhuǎn)i1.5sq9m2快速反轉(zhuǎn)i1.6ks1正轉(zhuǎn)計(jì)速i1.7ks2反轉(zhuǎn)計(jì)速i2.0sa照明i2.1kh過(guò)載保護(hù)plc控制的指令表網(wǎng)絡(luò)（段）指令功能及說(shuō)明1ld i0.5o i0.6a q1.0a i2.1 = m1

36、.0聯(lián)鎖保護(hù)、過(guò)載保護(hù)2ldn i0.7on i1.0an i1.7ld i1.1 o i1.2 ald ld i0.0a i1.6old a m1.0 = m0.5主軸變速、進(jìn)給變速、m1停車制動(dòng)3ld i0.0on i0.7on i1.0a i1.7 a m1.0= m0.6主軸變速、進(jìn)給變速、m1停車制動(dòng)4ld i0.1o m0.0an m0.1an i0.0 a m1.0= m0.0起動(dòng)、ka1自鎖5ld i0.2o m0.1an m0.0an i0.0 a m1.0= m0.1反轉(zhuǎn)、ka2自鎖6ld m0.0o m0.1a i0.5a i0.7 an i0.0a m1.0= q0.3

37、a i1.3ton t37,50輸出km3，延時(shí)5s高速起動(dòng)方式7ld q0.3a m0.0o i0.3an i0.0 a m1.0= m0.3正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)8ld m0.3o m0.5an q0.2an i0.0 a m1.0= q0.1km1輸出m1正轉(zhuǎn)9ld q0.3a m0.1o i0.4an i0.0 a m1.0= m0.4反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)10ld m0.4o m0.6an q0.1an i0.0 a m1.0= q0.2km2輸出m1反轉(zhuǎn)11ld q0.1o q0.2an t37an q0.5 a n i0.0a m1.0= q0.4km4輸出m1低速12ld t37an q0.4

38、an i0.0a m1.0 = q0.5km5輸出m1高速13ldn 1.4a i1.5an q0.7= q0.6 快速電機(jī)m2正轉(zhuǎn)14ldn i1.5a i1.4an q0.6= q0.7 快速電機(jī)m2反轉(zhuǎn)電器元件的計(jì)算1、 電動(dòng)機(jī)的線電流 =7500(3*380*0.9)12.7a2、 快速電機(jī)：3000(3*380*0.9)5.0a2、接觸器1）主觸點(diǎn)的額定電壓與=380vk的取值為1.01.42）吸引線圈的額定電壓3）輔助觸點(diǎn)的數(shù)量3、熱繼電器4、熔斷器1）負(fù)載較平穩(wěn)，無(wú)尖峰電流，如照明電路、信號(hào)電路、電阻爐電路等。熔體額定電流2）負(fù)載出現(xiàn)尖峰電流，如籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為47倍ied(電動(dòng)機(jī)額定電流)。單臺(tái)不頻繁啟動(dòng)、停機(jī)，且長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)：?jiǎn)闻_(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)：多臺(tái)長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)共用熔斷器：3）采用降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)：電器元器件清單序號(hào)符號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1km1主軸正轉(zhuǎn)交流接觸器cj10-20a，220v1輔助觸點(diǎn)3常開3常閉2km2主軸反轉(zhuǎn)交流接觸器cj10-20a，220v1輔助觸點(diǎn)3常開3常閉3km3交流接觸器cj10-20a，220v1輔助觸點(diǎn)3常開3常閉4km4主軸低速交流接觸器cj10-20a，220v1輔助觸點(diǎn)3常開3常閉5km5主軸高速交流接觸器cj10-20a，220v2輔助觸點(diǎn)3常開3常