基于PLC的T68鏜床電氣控制系統(tǒng)改造

基于PLC的T68鏜床限制系統(tǒng)改造機(jī)電班姓名學(xué)號摘要：本論文概述了利用西門子S7-200小型PLC為限制器，對現(xiàn)有的T68鏜床的繼電器限制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在保留原有限制系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，增加了限制系統(tǒng)的敏捷性、提高了自動化程度、擴(kuò)展了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能。設(shè)備調(diào)試的結(jié)果證明，鏜床電氣限制系統(tǒng)的PLC改造是勝利了，可為企業(yè)單位的老式機(jī)床的電氣限制改造供應(yīng)有益閱歷。關(guān)鍵詞；PLC；自動分揀；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計1、引言：企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就須要快速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價格、最好的質(zhì)量、最短的時間去滿意市場需求的不斷變更。而一般機(jī)床己不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，對一般機(jī)床的限制系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造，增加限制系統(tǒng)的敏捷性、網(wǎng)絡(luò)化與自動化程度，已成為機(jī)械行業(yè)中一個方興未艾的產(chǎn)業(yè)。鏜床主要是用鏜刀在工件上鏜孔的機(jī)床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進(jìn)給運動。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備，在機(jī)械加工行業(yè)應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的鏜床的電氣限制系統(tǒng)是繼電器限制系統(tǒng)，這種限制系統(tǒng)成本低，技術(shù)與產(chǎn)品比較成熟，但自動化程度低，限制敏捷性差，不具有網(wǎng)絡(luò)化的功能，不適應(yīng)機(jī)械行業(yè)中生產(chǎn)過程高度自動化的發(fā)展趨勢。所以有必要在現(xiàn)有繼電器限制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對鏜床的電氣限制系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造。2、方案分析：在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項目中，我們會遇到大量的開關(guān)量、脈沖量及模擬量等限制裝置。如電機(jī)的啟動與停止，電磁閥的開閉，工件的位置、速度、加速度的測定，產(chǎn)品的計數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和限制等等。傳統(tǒng)的工業(yè)自動限制主要是由繼電器或分別的電子線路來實現(xiàn)的。上世紀(jì)五六十年頭以來，PLC由于其特有的優(yōu)勢而在工業(yè)限制中得了愈來愈廣泛的應(yīng)用。(1)PLC與繼電器限制系統(tǒng)的比較繼電器限制是采納硬接線邏輯，利用繼電器觸點的串、并聯(lián)剛好間繼電器的延遲動作來組成限制邏輯，其缺點是一個系統(tǒng)一旦確定就很難輕易再改動。假如要在現(xiàn)場做一些更改和擴(kuò)展更是難以實行。而PLC是利用其內(nèi)部的存儲器以數(shù)據(jù)形式將限制邏輯存儲起來的，所以只要變更PLC內(nèi)存儲器的內(nèi)容，也就可以實現(xiàn)更改限制邏輯的目的。對于PLC來講，只要用PLC配備的編程器在現(xiàn)場就可以完成更改。至于PLC對外部的聯(lián)系，只有I/O點，只要輸入輸出對象不變，就無須對硬接線作任何改動。(2)PLC與單片機(jī)限制系統(tǒng)比較雖然單片機(jī)的配置較微機(jī)系統(tǒng)簡潔，成本也較易接受，但它仍舊不是為工業(yè)限制而設(shè)計的。同樣存在著編程難、不易駕馭、須要做大量的接口工作，牢靠性仍較差，成本高等缺點。盡管其有較強的數(shù)據(jù)處理實力，但工業(yè)限制都為開關(guān)量限制，所以其特長仍得不到發(fā)揮。在很大程度上，PLC是專為工業(yè)限制而設(shè)計的。(3)PLC與計算機(jī)限制系統(tǒng)的比較PLC是專為工業(yè)限制所設(shè)計的。而微型計算機(jī)是為科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理等而設(shè)計的，盡管兩者在技術(shù)上都采納了計算機(jī)技術(shù)，但由于運用對象和環(huán)境的不同，PLC較之微機(jī)系統(tǒng)具有面對工業(yè)限制、抗干擾實力強、適應(yīng)工程現(xiàn)場的溫度、濕度環(huán)境、輸入、輸出一般采納“光一電”隔離技術(shù)，并配備有可承受較大負(fù)載的繼電器或可控硅(也有用晶體管)輸出部件，一般可以干脆驅(qū)動小型電機(jī)等負(fù)載。綜合以上分析，我們采納PLC做為核心限制器，組成了T68鏜床的電氣限制系統(tǒng)。3、限制方案實現(xiàn)3．1限制需求T68鏜床的電氣限制的主要功能如下：主軸可以正反轉(zhuǎn)，并分凹凸速運行，還可以實現(xiàn)反接制動。反接制動是靠速度繼電器協(xié)作反向接法接觸器來共同完成的，主軸正向起動時，按SB2按鈕，然后KM3閉合，之后KM1閉合，再之后KM4閉合，主軸電動機(jī)此時以正轉(zhuǎn)低速運行。要變高速時，只要扳動主軸變速手柄，將些手柄置于高速位置，這時限時開關(guān)SQ7被壓，它接通了通電延時繼電器KT，經(jīng)過延時后，KM4斷開，KM5閉合，主軸電動機(jī)就變?yōu)楦咚倭恕o論何時主軸變高速都要先經(jīng)低速后再到高速，制動時，只要按SB1停止按鈕，速度繼電器KS的常開觸點KS就會協(xié)作反向接觸器KM2，把速度馬上降下來，假如先起動了反向，整個過程與正向相同，只是起制動作用的是KM1了。假如在主軸工作過程中需變速，這時不用按停止SB1。只要將主軸變速操作盤的操作盤的操作手柄拉出，使行程開關(guān)SQ3不再受壓，SQ5也不再受壓，使KM3，KT線圈斷電釋放，KM1（或KM2）也隨之?dāng)嚯姡蠼又苿踊芈酚帜苄纬墒筀M2（或KM1），KM4線圈馬上通電吸合。電動機(jī)1M在低速狀態(tài)下串電阻反接制動，當(dāng)制動結(jié)束后，便可轉(zhuǎn)動變速操縱盤進(jìn)行變速。變速后，將手柄推回原位，使SQ3、SQ5的觸點復(fù)原原來狀態(tài)，使KM3、KM1（或KM2）、KM4的線圈相繼通電吸合。電動機(jī)按原來的轉(zhuǎn)向起動，而以新選定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。變速時，若手柄出現(xiàn)卡住問題，這時S！5協(xié)作KS的常閉觸點，周期性地使KM1、KM4線圈相繼通電吸合，直至齒輪嚙合后，卡住問題消逝，方可推回操縱手柄，變速沖動才算結(jié)束。假如主軸在進(jìn)給過程中希望變速，這時只是拉開進(jìn)給變速操作手柄即可，不過這時與之相關(guān)聯(lián)的行程開關(guān)是SQ4與SQ6。動作過程與主軸轉(zhuǎn)動是相同的。切記，這兩個變速過程是靠兩個操作手柄來完成的，各負(fù)其責(zé)。假如這兩個操作手柄同時都被扳動，那么這時與之相應(yīng)的SQ1與SQ2就都斷開了，限制電路全部斷電，換句話說，這兩個手柄不能同時動作?？焖龠M(jìn)給電動機(jī)2M的限制。這里又有一個操作手柄，名稱叫快速進(jìn)給操作手柄，將它向里推，壓合行程開關(guān)SQ9，使KM6線圈通電吸合，2M正向起動。松開手柄，快速進(jìn)給停止。SQ9復(fù)位，使KM6失電，反之，向外拉手柄時。壓合SQ8，使KM7線圈吸合，電動機(jī)反向起動?？傊?，鏜床上共有2臺電動機(jī)，分別為1M和2M。1M負(fù)責(zé)主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給，2M是快速進(jìn)給電動機(jī)，有3個操作手柄，有2個與1M有關(guān)，1個與2M有關(guān)，名稱是主軸變速操作手柄。主軸進(jìn)給變速操作手柄?？焖龠M(jìn)給操作手柄。有9個行程開關(guān)，SQ1與SQ2負(fù)責(zé)兩個變速手柄的聯(lián)鎖，不行同時動作。SQ3、SQ4、SQ5、SQ6都與變速手柄有關(guān)，SQ7與主軸變高速時有關(guān)。SQ8、SQ9快速進(jìn)給的兩個方向。有7個接觸器，其中KM1—主軸正轉(zhuǎn)；KM2—主軸反轉(zhuǎn)；KM3—主軸高速；KM6—快速正向進(jìn)給；KM7—快速反向進(jìn)給；KT—時間繼電器，低向高轉(zhuǎn)換延時。本次改造是以1994年中國勞動出版社出版，勞動部培訓(xùn)司組織編寫的《修理電工生產(chǎn)實習(xí)》（其次版）為樣本，原限制系統(tǒng)原理圖如圖2所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)簡圖圖2T68臥式鏜床電氣限制原理圖3．2PLC選型分析限制需求，系統(tǒng)須要18個輸入點，8個輸出點，選用24入/16出的的西門子S7-200，CPU226的小型PLC為限制系統(tǒng)的核心限制器。西門子S7-200系列PLC具有編程指令功能強，程序開發(fā)簡潔，適合工業(yè)組網(wǎng)的特點，可以滿意鏜床電氣限制系統(tǒng)改造與以后網(wǎng)絡(luò)化功能擴(kuò)展的須要。3．3硬件部分的實現(xiàn)：（1）依據(jù)系統(tǒng)的限制需求，PLC的I/O安排地址如以下的程序符號表所示：（2）PLC接線圖：S7-200PLCCPU226S7-200PLCCPU226圖3PLC的電氣限制系統(tǒng)接線圖3.3軟件設(shè)計：依據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)特點與限制流程，編制的PLC程序如下：4、設(shè)備調(diào)試軟硬件聯(lián)合調(diào)試中，我們總結(jié)了以下的留意事項：肯定要保證現(xiàn)場電氣柜的密封性和透氣性防止鐵粉等導(dǎo)電性粉末和油污等的侵入，并保證柜內(nèi)溫度不會過高。電氣的安裝前要依據(jù)設(shè)計圖紙畫好電氣位置圖和接線圖，接線圖中肯定要標(biāo)注清晰線號在拆線過程中要做好標(biāo)記，接好線后要核實。插頭焊接，肯定要留意不要把焊點虛焊導(dǎo)線的連接，肯定要在導(dǎo)線兩端壓好冷軋端頭。做好抗干擾屏蔽工作，應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源和動力線，應(yīng)與其他設(shè)備分別運用自己的接地裝置，通信線路等采納屏蔽電纜。溝通線與直流線、輸入線與輸出線都最好分開走線，尤其要保證伺服限制器相關(guān)的電線和相關(guān)的電線分開。對于一些關(guān)鍵線路要采納硬接線連鎖保證萬無一失，如星三角轉(zhuǎn)換的兩個接觸器之間的連鎖。程序編制好以后要在脫機(jī)和最小系統(tǒng)狀況下先調(diào)試，調(diào)試好以后才可以聯(lián)機(jī)調(diào)試。布好線后，肯定要用萬用表測量校準(zhǔn)以后，才一能進(jìn)行通電調(diào)試。調(diào)試時首先檢查三相溝通電源、兩相溝通電源以及直流電源的輸入、輸出是否正確。5、總結(jié)經(jīng)過運行調(diào)試T68鏜床限制系統(tǒng)改造，S7-200材料分揀監(jiān)控系統(tǒng)，工作牢靠，穩(wěn)定，充分發(fā)揮了限制程序便利，限制敏捷的特點，達(dá)到了預(yù)期的限制要求，取得了良好的限制效果。6、參考文獻(xiàn)[1]肖寶興.西門子S7-200PLC的運用閱歷與技巧機(jī)械工業(yè)出版社2008年[2]蔡行健黃文鈺李娟深化淺出西門子S7-200PLC北京航空航天高校出版社200