T611臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)設計報告

1、. . . . 1 / 21T611T611 臥式鏜床臥式鏜床 PLCPLC 控制控制系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計目目 錄錄摘要摘要1前言前言21. 可編程序控制器技術可編程序控制器技術31.1 可編程序控制器的概況31.2 可編程序控制器的特點和功能31.3 可編程序控制器國外的研究現狀51.4 可編程序控制器技術的發(fā)展趨勢62. 設計項目的目的和意義設計項目的目的和意義72.1 設計項目的目的72.2 設計項目的意義72.3 鏜床的分類與選用73. T611T611型臥式鏜床電氣控制電路型臥式鏜床電氣控制電路83.1 T611臥式鏜床主要構造和運動情況83.2 電氣原理分析93.3 I/O分配表153

2、.4 接線圖163.5 設計梯形圖164. 總結總結195. 參考文獻參考文獻20. . . . - 1 - / 21摘 要T611 鏜床是萬能性的機床,適用于機器制造創(chuàng)業(yè)的各種孔和平面的加工.特別適用于加工黑色金屬零件,本機床還可以單獨的或借增加一定的工藝裝備.加工各種大,中型零件如變速箱，減速箱體等進行精讀較高的鉆，鏜，平。T611 鏜床是一種設計制造周期短、投資少、加工精度穩(wěn)定、改裝方便、經濟效益高的專用高效自動化設備。關鍵詞：鏜床 高效 總體設計. . . . - 2 - / 21前前 言言鏜床主要是用鏜刀在工件上鏜孔德機床，通常，鏜刀旋轉為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它的加工

3、精度和表面質量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備。臥式鏜床是鏜床中應用最廣泛的一種。它主要是 孔加工，鏜孔精度可達 IT7，表面粗糙度 Ra 值為 1.6-0.8um.臥式鏜床的主參數為主軸直徑。 鏜軸水平布置并做軸向進給，主軸箱沿前立柱導軌垂直移動，工作臺做縱向或橫向移動，進行鏜削加工。這種機床應用廣泛且比較經濟，它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工與其與孔有關的其他加工面加工。PLC（可編程序控制器）是近幾十年來發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制器，由于它編程靈活，功能齊全，應用廣泛，比繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾力強、性價比高、工作壽命高，而其本身具有體積小、重量輕、耗電

4、省等特點。PLC 的安裝和現場接線簡便，可以應用其部的軟繼電器簡化繼電器系統(tǒng)的繁雜中間環(huán)節(jié)，實現軟接線邏輯構成系統(tǒng)，方便集中控制，除此之外，PLC還具備有自診斷、故障報警、故障報警種類顯示與網絡通訊功能，便于操作和維修人員檢查。PLC 主要是指數字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機械的生產過程。也是公共、電源線車等的名稱縮寫。西門子 S7-200 系列PLC（CPU224,14 輸入，10 輸出）體積小、重量輕、安裝方便、功能齊全、配置靈活、運行可靠、編程簡單，具有可觀的經濟性和更強的適應性，完全可以代替由交流接觸器組成的搖臂鉆床控制系統(tǒng)，改造后的搖臂鉆床經過長時間的電氣控制無故障

5、穩(wěn)定運行，證明其控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性得到了極大提高，到達了應用要求。. . . . - 3 - / 211 1 可編程序控制器技術可編程序控制器技術1.11.1 可編程序控制器的概況可編程序控制器的概況可編程序控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的，以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術、通訊技術等高新技術，而在近年來發(fā)展迅速、應用極廣的一類工業(yè)裝置。早期的可編程序控制器稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）簡稱 PLC。它主要用來代替繼電器實現邏輯控制，隨著技術的發(fā)展這種裝

6、置的功能已經大大超過了邏輯控制的圍。因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC。國際電工委員會(IEC)1987 年頒布的可編程序控制器標準草案中對 PLC 作了定義：可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的，它采用一類可編程的存儲器用于其部存儲程序執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程，可編程控制器與其有關外部設備都按要求與控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？傊?/p>

7、，可編程控制器一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機，它是有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力，但可編程控制器產品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時其硬件需根據實際需要進行選用、配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。1.21.2 可編程序控制器的特點和功能可編程序控制器的特點和功能可編程序控制器適應工業(yè)環(huán)境，簡單易懂、操作方便，是可靠性較高的新一代通用控制裝置，其特點為：（1）可靠性高，抗干擾能力強。（2）適應性強，應用靈活。（3）編程方便，易于接受。. . . . - 4 - / 21（4）控制系統(tǒng)設計、安裝、調試方便。（5）維修方便，維修工作量小。（6）功能完善

8、。主要功能為：（1）開關量控制功能現代可編程序控制器可以取代傳統(tǒng)的繼電器，完成開關量的控制?？删幊绦蚩刂破髦兴熊浝^電器與其觸點數量很多，可以實現各種簡單和復雜的邏輯控制。（2）模擬量控制可編程序控制器中的微處理器（CPU）只處理數字量，可編程序控制器中配置了 A/D 和 D/A 轉換模塊，把現場輸入的模擬量經 A/D 轉換后送微處理器處理。而微處理器處理結果的數字量，經 D/A 轉換后，變換成模擬量控制被控設備，以完成對連續(xù)量（溫度、壓力、流量、液位和速度等）的控制。（3）定時控制可編程序控制器可以提供相當數量的定時器，定時時間可在較大圍任意設定，使用非常靈活、方便。（4）計數控制可編程序控

9、制器可以提供眾多計數器，完全能滿足生產過程的計數要求。（5）步進控制可編程序控制器設置了一定數量長度可變的移位寄存器，很容易滿足各種步進控制要求。（6）數據處理一般可編程序控制器都設置有四則混合運算指令，可以方便地對生產過程中的數據進行處理。（7）自診斷功能可編程序控制器對電源、程序語法、動作狀態(tài)等作自診斷，并用代碼顯示診斷結果，在發(fā)生異常時能自動終止運作。（8）定位控制. . . . - 5 - / 21可編程序控制器中的軸定位模塊可以組成開環(huán)或閉環(huán)定位控制系統(tǒng)，以控制加工時定位運動、可變速定位運動、強制定位運動和自動找原點等。（9）通信聯(lián)網功能某些控制系統(tǒng)需要多臺可編程序控制器連接起來使用

10、或由一臺計算機與多臺可編程序控制器組成分布式控制系統(tǒng)，可編程序控制器配置的通信模塊可以滿足這些通信聯(lián)網要求。（10）顯示打印功能可編程序控制器可以連接顯示終端和打印機等外部設備，從而實現顯示和打印功能。1.31.3 可編程序控制器國外的研究現狀可編程序控制器國外的研究現狀PLC 生產廠約 30 多家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產能力和名牌產品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產。雖然我國在 PLC 生產方面比較弱，但在 PLC 應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入 10 萬臺套PLC 產品，年銷售額 30 多億人民幣，應用的行業(yè)也很廣。在我國，一般按 I/O點數將 PLC 分為

11、以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）：微型： 32 I/O；小型： 256 I/O；中型：1024 I/O；大型：4096 I/O；巨型：8192 I/O；在我國應用的 PLC 系統(tǒng)中，I/O 64 點以下 PLC 銷售額占整個 PLC 的47%，64 點至 256 點的占 31%，合計占整個 PLC 銷售額的 78%。在我國應用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現百花齊放的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美 PLC，居多，小型控制系統(tǒng)、機床、設備單體自動化與 OEM 產品采用日本的 PLC 居多。歐美 PLC 在網絡和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本 PLC 在靈活性和

12、價位方面占優(yōu)勢。我國的 PLC 供應渠道，主要有制造商、分銷商（代理商） 、系統(tǒng)集成商、OEM 用戶、最終用戶。其中，大部分 PLC 是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。典型的 PLC 產品有：. . . . - 6 - / 21施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum 等；羅克韋爾（A-B 公司） ，SLC、MicroLogix、Control Logix 等；西門子公司，SIMATIC S7-400/300/200 系列；GE 公司；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。1.41.4 可編程序控制器技術的發(fā)展趨勢可編程序控制器技術的發(fā)展趨勢 可編程序控制器最新發(fā)展動態(tài)主要

13、在以下四個方面：（1）可編程序控制器向大型化、網絡化發(fā)展多層次分布式控制系統(tǒng)與集中型相比，具有更高的安全性和可靠性?？删幊绦蚩刂破骶W絡化技術的發(fā)展，其中有兩個趨勢，一方面，可編程序控制器網絡系統(tǒng)已經不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌可編程序控制器除了形成自己各具特色的可編程序控制器網絡系統(tǒng)，完成設備控制任務以外，還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網，實現信息交流，成為整個信息、管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現場總線技術得到廣泛的采用，可編程序控制器與其他安裝在現場的智能化設備，比如智能化儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅動執(zhí)行機構等，通過一根傳輸介質（比如雙膠線、同軸電纜、

14、光纜）連接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構成一個現場工業(yè)控制網絡，這種網絡與單純的可編程序控制器遠程網絡相比，配置更靈活，擴容更方便，造價更低，性能價格比更好，也更具開放意義。（2）可編程序控制器向高性能小型化發(fā)展可編程序控制器的功能正越來越豐富，而體積卻越來越小。比如三菱的FX-ON 系列可編程序控制器最小的機種，體積僅為 609070mm，相當于一個繼電器，但卻具有高速計數、交替輸出與 16 位四則運算等能力，還具有可調電位器時間設定功能?？删幊绦蚩刂破饕巡辉偈窃缙谀欠N只能進行開關量邏輯運算的產品了，而是具有越來越強的模擬量處理能力，以與其它過去只有計算機上才能具有的高級處理能

15、力，如浮點數運算，PID 調節(jié)，精確定位，步進驅動，報表統(tǒng)計等，從這種意義上說，可編程序控制器系統(tǒng)與 DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別已經越來越小。用可編程序控制器同樣可以構成一個過程控制系統(tǒng)。（3）可編程序控制器系統(tǒng)將與智能控制系統(tǒng)更進一步地相互滲透和結合。. . . . - 7 - / 21可編程序控制器與計算機已成功結合并廣泛應用，可編程序控制器不再說是單獨的一個控制裝置，它已成為控制系統(tǒng)中的一個重要的組成部分和環(huán)節(jié)。隨著集成電路和計算機技術的進一步發(fā)展，可編程序控制器與工業(yè)控制計算機、集散控制系統(tǒng)、嵌入式計算機等系統(tǒng)進一步滲透和結合，這將更進一步拓寬可編程序控制器的應用領域和空間。（4）實

16、現軟、硬件的標準化長期以來，可編程序控制器走的是專門化的道路，因此制定可編程序控制器的國際標準有如下 5 種：11311:General Information（一般信息） ；11312:Equipment Characteristics and Test Requirement（設備特性與測試要求） ；11313:Programming Language（編程語言） ；11314:User Guidelines（用戶向導） ；11315:MMS Companion Standard（制造信息規(guī)伴隨標準） 。2 2 設計項目的目的和意義設計項目的目的和意義2.12.1 設計項目的目的設計項目的

17、目的隨著工業(yè)技術的不斷完善，各種新型技術在工業(yè)生產中廣泛應用，使勞動人員從勞動條件差、任務繁重、單一、重復、高溫、危險等工作中得以解脫，并且提高工作效率。傳統(tǒng)的鏜床控制系統(tǒng)采用繼電接觸器控制系統(tǒng),不但接觸觸點多而且接線復雜 ,而且經常出現故障 ,可靠性較差，因此許多工廠應用 PLC可編程控制器對現有的機械加工設備的電氣控制系統(tǒng)進行改造。2.22.2設計項目的意義設計項目的意義本設計利用三菱公司FX系列PLC對T611型臥式鏜床的設計, 其設計過程包括可編程控制器的機型選擇、輸入輸出地址分配、輸入輸出端接線圖與可編程控制器梯形圖程序設計，分析了用可編程序控制器控制鏜床的工作過程。運用其可靠性高、

18、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質量輕、功能強和價格低廉等特點，將機械加工設備的功能、效率、柔性提高到一個新的水平 ,改善產品的加工質量 ,降低設備故障率 ,提高生產效率 ,其經. . . . - 8 - / 21濟效率顯著。2.32.3鏜床的分類與選用鏜床的分類與選用鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精密的孔和各孔間相互位置要求較高的零件。鏜床按結構和被加工對象一般可分為： （1）臥式鏜床：這種機床應用廣泛且比較經濟，它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工與其與孔有關的其它加工面加工。 （2）坐標鏜床：具有精密坐標定位裝置的鏜床，它主要用于位置精度要求較高的孔系，也

19、可用于精密坐標測量、樣板劃線、刻度等工作。 （3）精鏜床：用金剛石或硬質合金等刀具，進行精密鏜孔的鏜床。（4）深孔鏜床：用于鏜削深孔的鏜床。（5）落地鏜床：工件安置在落地工作臺上，立柱沿床身縱向或橫向運動。根據本設計任務要求所知，本設計采用 T611 型臥式鏜床。在現代化生產中，要求自動化程度較高，因此大量使用到了臥式鏜床。3 3 T611T611 型臥式鏜床電氣控制電路型臥式鏜床電氣控制電路. . . . - 9 - / 21. . . . - 10 - / 21. . . . - 11 - / 21. . . . - 12 - / 21. . . . - 13 - / 21. . . .

20、- 14 - / 21. . . . - 15 - / 213.33.3 I/OI/O 分配表分配表輸入信號名稱代號輸入點編號主軸電動機正傳啟動SB1X0主軸電動機反轉按鈕SB2X1主軸電動機正傳按鈕SB3X2主軸電動機反轉按鈕SB4X3停止按鈕SB6X4進給速度時用行程開關SQ1X5主軸速度時用行程開關SQ2X6進給速度沖動用行程開關SQ3X7主軸轉速沖動用行程開關SQ4X10主軸電動機高、低速選用行程開關SQ5X11快速電動機反轉開關SQ6X12快速電動機正轉開關SQ7X13工作臺或鏜頭架自動進給時壓下的行程開關SQ8X14主軸自動進給時壓下的行程開關SQ9X15輸出信號名稱代號輸出點編號

21、主軸電動機正傳接觸器KM1Y0主軸電動機反轉接觸器KM2Y1電阻 R 短接接觸器KM3Y2快速電動機正轉接觸器KM4Y3快速電動機正轉接觸器KM5Y4主電機高、低速轉換用交流接觸器KM6Y5主軸電動機三角形接法接觸器KM7Y6主軸電動機雙星形接法接觸器KM8Y7. . . . - 16 - / 213.43.4 接線圖接線圖圖圖 8 8 是是 T69T69 臥式鏜床的臥式鏜床的 PLCPLC 的輸入輸出端接線圖的輸入輸出端接線圖。圖圖 8 8 接線圖接線圖3.53.5 設計梯形圖設計梯形圖梯形圖語言是一種最受工廠電氣工程技術人員歡迎的編程語言。梯形圖與繼電接觸器控制圖相似。PLC 梯形圖是通過 PLC 的部器件如輸入、輸出、輔助繼電器、定時器/計數器等實現控制的，并用其在梯形圖中的圖形符號表示，它表明了 PLC 的輸入、輸出之間的邏輯關系。設計梯形圖如下：. . . . - 17 - / 21. . . . - 18 - / 21圖圖 9 9 梯形圖梯形圖( (詳圖見后面整體圖詳圖見后面整體圖) ). . . . - 19 - / 21梯形圖是 PLC 的一種圖形編輯語言和程序。梯形圖很容易從電氣控制電路轉化而來，但