T68型臥式鏜床PLC控制設(shè)計

1、目錄目錄1一、確定課題和設(shè)計要求2一、課題背景2二、設(shè)計要求2二、總體設(shè)計方案3一、主電路3二、控制電路3三、硬件選擇和接線5二、硬件選擇5二、接線方案5四、程序框圖和梯形圖設(shè)計7一、程序框圖7二、梯形圖7四、心得體會8五、參考文獻(xiàn)9附錄101、T68型臥式鏜床電氣控制線路圖102、硬件接線圖113、梯形圖12T68型臥式鏜床的PLC控制設(shè)計一、確定課題和設(shè)計要求一、課題背景鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工精確的孔和對個孔間相互位置要求精確的零件。鏜床除了鏜孔外，還可以鉆孔、鉸孔及加工端面；加裝平旋盤刀架后，還可以加工大的孔徑、端面和外圓；加裝車螺紋附件后，還可以車削螺紋。鏜床的工藝范圍廣

2、，調(diào)速范圍大，運(yùn)動形式多。由于鏜床本身剛性好，其可動部分在導(dǎo)軌上的活動間隙小，且具有附加支撐，因此加工精度高。以T68型臥式鏜床為例，對其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析，但該分析是建立在交流接觸器基礎(chǔ)的，操作不方便，并且控制部分體積較大，可靠性要差一些。因此，選擇常用的PLC，即可編程序控制器來控制。二、設(shè)計要求鏜床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動用同一臺電動機(jī)拖動。用PLC的梯形圖語言，實(shí)現(xiàn)主軸電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，點(diǎn)動，雙速運(yùn)轉(zhuǎn)和制動。 根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)，對T68的設(shè)計有如下要求：1） 鏜床的主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動用同一臺雙速電動機(jī)來拖動。采用機(jī)械齒輪變速和電動機(jī)變速相結(jié)合。2） 主軸電動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動控制，

3、為實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確停車應(yīng)有制動環(huán)節(jié)。3） 鏜床運(yùn)動部件較多，應(yīng)有必要的聯(lián)鎖和保護(hù)措施。4） 為保證變速后齒輪良好的嚙合，主軸變速和進(jìn)給變速時主軸電動機(jī)應(yīng)設(shè)有低速點(diǎn)動環(huán)節(jié)。5） 應(yīng)有快速移動電動機(jī)拖動各進(jìn)給部分快速用，節(jié)約工件和加工時間。二、總體設(shè)計方案 T68型臥式鏜床電氣控制線路圖見附錄1，下面先從主電路和控制電路介紹其設(shè)計要求一、主電路在圖中，電動機(jī)M1為主電動機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)鏜床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。它的正、反轉(zhuǎn)有接觸器KM1和KM2的主觸點(diǎn)控制，主電動機(jī)采用雙速電動機(jī)，低速時將電動機(jī)定子繞組采用三角形連接，有接觸器KM3的主觸點(diǎn)完成。在高速時定子繞組連接成雙星型，有接觸器KM4、KM5的主觸點(diǎn)

4、完成。高、低速選擇由手柄和與之關(guān)聯(lián)的行程開關(guān)SQ1來實(shí)現(xiàn)。在三角形和雙星型接法的電動工作狀態(tài)，主軸斷電制動型電磁鐵YB線圈通電，松開抱閘，電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；停轉(zhuǎn)時電動機(jī)M1斷電，電磁鐵YB線圈斷電，電動機(jī)抱閘制動，迅速停機(jī)。主電路的熱繼電器FR用作電動機(jī)M1的過載保護(hù)M2是快速移動電動機(jī)，它由接觸器KM6和KM7的主觸點(diǎn)控制正、反轉(zhuǎn)。由于M2只采用點(diǎn)動操作，運(yùn)行時間較短，因此電路不需要設(shè)置過載保護(hù)。二、控制電路（1）主軸電動機(jī)的啟動。主軸電動機(jī)可以以正、反相低速啟動和正、反向低速點(diǎn)動運(yùn)動控制。高速啟動時，為減少啟動電流，先低速啟動，然后切換到高速啟動和運(yùn)行。在圖中，SB3、SB2控制按鈕為高、低速啟

5、動時的正、反向啟動按鈕，SB4、SB5為正、反向點(diǎn)動控制按鈕。下面對正向運(yùn)行的控制方式的控制方式進(jìn)行說明。正向低速啟動：將主軸電動機(jī)變速手柄置于低速位置，行程開關(guān)SQ1保持原狀。按啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電自鎖，接觸器KM3線圈通電，斷電制動電磁鐵YB線圈通電，電動機(jī)M1松閘做低速啟動和運(yùn)行。 正向高速啟動：將主軸電動機(jī)變速手柄置于高速位置，壓下行程開關(guān)SQ1。按動啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電自鎖，通電延時性時間繼電器KT線圈通電，接觸器KM3線圈通電，斷電制動電磁鐵YB線圈通電，電動機(jī)M1松閘做低速運(yùn)動；時間繼電器KT延時一定時間后，接觸器KM3線圈斷電，中長期KM4和KM

6、5線圈通電，此時電磁鐵YB仍然通電，保持松閘狀態(tài)，將電動機(jī)M1的定子繞組連接成雙星型并通電，電動機(jī)M1高速啟動并運(yùn)行。正向點(diǎn)動：按下正向點(diǎn)動按鈕SB3，接觸器KM1線圈得電（無自鎖），位置開關(guān)SQ1保持原狀，接觸器KM3線圈通電，制動電磁鐵YB線圈通電，電動機(jī)M1松閘做低速點(diǎn)動。松開按鈕SB3，接觸器KM1、KM3、YB線圈失電，主軸電動機(jī)M1抱閘制動，停止工作。主軸電動機(jī)反向高、低速啟動和反向點(diǎn)動的控制按鈕分別為SB5、SB4,控制過程的分析方法與正向類似。（2）、主軸電動機(jī)的制動。在主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)動過程中，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1和KM2線圈斷電，KM3，KM4和KM5線圈斷電，電

7、磁鐵YB線圈斷電。主軸電動機(jī)M1的電磁鐵抱閘制動，迅速停機(jī)。（3）、主軸（刀具）進(jìn)給和工作臺（工件）進(jìn)給的聯(lián)鎖。為避免引起機(jī)床和刀具的損壞，保證主軸帶動刀具進(jìn)給運(yùn)動和工作臺帶工件做進(jìn)給運(yùn)動這兩種運(yùn)動形式不能同時進(jìn)行，因此主軸進(jìn)給和工作臺進(jìn)給必須有聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。它通過兩個行程開關(guān)SQ3、SQ4的斷動觸點(diǎn)并聯(lián)后串聯(lián)在電路中來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)主軸進(jìn)給手柄和工作臺進(jìn)給手柄均扳在進(jìn)給位置時，則SQ3、SQ4的斷動觸點(diǎn)都斷開，切斷控制電路，實(shí)現(xiàn)兩者間的聯(lián)鎖控制。（4）、快速移動。鏜床鏜頭架和工作臺的快速移動操作手柄控制，快速電動機(jī)M2拖動?？焖僖苿硬僮魇直獾拐蚧蚍聪蚩焖傥恢脮r，壓動行程開關(guān)SQ5或SQ6，寄出去

8、KM6或KM7線圈通電，電動機(jī)M2正向或反向轉(zhuǎn)動，運(yùn)動部件按照所選方向快速移動。若要停止快速移動，將手柄置于“停止”位置即可。（5）、主軸變速活變速時的連續(xù)。鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速既可在停車狀態(tài)進(jìn)行，也可以在電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行，也可以在電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行。變速時為便于齒輪的嚙合，主軸電動機(jī)一般運(yùn)行在連續(xù)-低速狀態(tài)，以利于齒輪嚙合。以下分析的鏜床主軸變速和進(jìn)給變速是在主電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程 中進(jìn)行的。拉出主軸變速操作盤或進(jìn)給變速手柄，行程開關(guān)SQ2受壓斷開，接觸器KM3或KM4、KM5線圈斷電，時間繼電器KT線圈斷電，主軸電動機(jī)M1抱閘制動并停止轉(zhuǎn)動。選擇好主軸轉(zhuǎn)速后，推回變速操作盤，則SQ2復(fù)位閉合，

9、接觸器KM3線圈通電，主軸電動機(jī)M1自動低速啟動。若齒輪未嚙合好，變速操作盤推不上，此時只要拉出主軸變速操作盤或進(jìn)給變速手柄，位置開關(guān)SQ2就會受壓斷開，主軸電動機(jī)M1停止轉(zhuǎn)動，來回推拉，可以使電動機(jī)M1產(chǎn)生變速點(diǎn)動，直至變速操作盤或手柄推回原味，齒輪正確嚙合為止。三、硬件選擇和接線二、硬件選擇1、 PLC型號選擇在對T68型臥式鏜床進(jìn)行梯形圖語言描述控制電路時共有13個開關(guān)或按鈕輸入，8信號輸出。由教材可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用知，西門子T78ST-200 CPU224系列PLC是14入/10出的小型PLC；故此選擇ST-200 CPU224型PLC。技術(shù)結(jié)構(gòu)型號CPU224CN外形尺寸/（

10、mm*mm*mm）90*80*62程序儲存區(qū)4096字掉電保持時間/h190本機(jī)I/O14入/10出擴(kuò)展模塊數(shù)量7高頻計數(shù)器單相6路30KHZ雙相4路20KHZ脈沖輸出2路20KHZ模擬電位（DC）2實(shí)時時鐘內(nèi)置通信口1RS-485浮點(diǎn)數(shù)計算有I/O印象區(qū)256(128入/128出)布爾指令執(zhí)行速度0.37s/指令二、接線方案開關(guān)、按鍵和LED顯示分配類型符號意義實(shí)驗(yàn)箱相應(yīng)器件QSI1.4斷路器SA8FRI0.0熱繼電器SA1SQ1I0.6高低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2SQ2I0.7主軸變速或進(jìn)給手柄SA3SQ3I1.0主軸、工作臺進(jìn)給互鎖SA4SQ4I1.1主軸、工作臺進(jìn)給互鎖SA5SQ5I1.2反向

11、快速移動SA6SQ6I1.3正向快速移動SA7SB1I0.1停止按鈕SB1SB2I0.2正向低速啟動按鈕SB2SB3I0.3正向點(diǎn)動按鈕SB3SB4I0.4反向電動按鈕SB4SB5I0.5反向低速啟動按鈕SB5LED1Q0.0正向低速啟動L1LED2Q0.1反向低速啟動L2LED3Q0.2正向高速啟動L3LED4Q0.3反向高速啟動L4LED5Q0.4反向快速移動L5LED6Q0.5正向快速移動L6LED7Q0.6電磁抱閘指示L7LED8Q0.7上電指示燈L8硬件接線方案見附錄2。四、程序框圖和梯形圖設(shè)計一、程序框圖參照附錄1的T68型臥式鏜床電氣控制線路圖，畫出梯形圖的結(jié)構(gòu)程序框圖。Q0.1

12、啟動Q0.2M1正向轉(zhuǎn)動Q0.3M1反向轉(zhuǎn)動Q0.4M1低速轉(zhuǎn)動Q0.5M1高速轉(zhuǎn)動Q0.6M1正轉(zhuǎn)點(diǎn)動Q0.7M1反轉(zhuǎn)點(diǎn)動I0.1停止按鈕SB1I0.2正向啟動按鈕SB2I0.3反向啟動按鈕SB5I0.4行程開關(guān)SQ1保持原狀I(lǐng)0.5行程開關(guān)SQ1壓下I0.6正向點(diǎn)動按鈕SB3I0.7反向點(diǎn)動按鈕SB4I1.4電源開關(guān)QS二、梯形圖參照上面所畫程序結(jié)構(gòu)框圖，梯形圖見附錄3。四、心得體會經(jīng)過一個星期的設(shè)計與修改，最后終于基本完成的T68型臥式鏜床PLC改造，由于條件的限制，基本實(shí)現(xiàn)了改造，這個過程我學(xué)會了很多東西。首先，對工廠電氣控制設(shè)備這門課程有了更深入的理解，為我以后的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)

13、。其次，對電氣控制畫圖工具Visio有了更多的應(yīng)用，學(xué)會了使用Visio，這是一個很好用的畫圖軟件，電氣控制、原理圖、流程圖等等均可用此軟件作圖。最重要的，對于PLC即可編程序控制器較為熟練的運(yùn)用，PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，在工廠中倍受歡迎，用量高居首位。這為我以后的學(xué)習(xí)大有益處。通過本次課程設(shè)計，使我感受到過程是艱辛同時又充滿樂趣的。在沒有做課程設(shè)計以前覺得這個設(shè)計好有難度，我上網(wǎng)或去圖書館查資料，設(shè)計梯形圖，用畫圖工具畫圖，一周以來一直忙忙碌碌，辛苦中流露出快樂的氣息，將自己的所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際中是很快樂的一件事情，我也明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以