【正文】 職稱 副教授 評 定 成 績 指導教師 得 分 評閱人 得分 答辯小組組長 得分 成績： 院長 (主任 ) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 題 目 基于 PLC的臥式鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名 學號 2 班級 專業(yè) 電氣工程及其自動化 承擔指導任務(wù)單位 電氣工程系 導師 姓名 吳秋瑞 導師 職稱 副教授 一、主要內(nèi)容 臥式鏜床的電氣控制部分用 PLC實現(xiàn)。 教研室主任簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 基于 PLC的臥式鏜床控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名 學號 班級 專業(yè) 電氣工程及其自動化 一、本課題的研究背景 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，隨著機械工業(yè)的發(fā)展，作為工作母機的各類機床得到了廣泛的應(yīng)用，而這些機床的自動化和精密程度卻有很大差異。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 眾所周知，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中機床母機是不易缺少的重要組成部分，我們國家現(xiàn)在在機床技術(shù)方面還是一直比較落后的，自動化程度也比較低。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，企業(yè)對機床的可靠性的要求也不斷的提高； 再加上目前產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，利用先進的 PLC 控制技術(shù)，設(shè)計改造現(xiàn)有的傳動式機床應(yīng)用成為必然的趨勢。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。 X軸、 Y軸、 Z軸移動電動機 M M M4由于是電動短時運行可以正反向點動，并且有準確的制動，所以采用了電磁帶動的機械制動，直接啟動。熱繼電器 FR 對主電動機進行過載保護，速度繼電器 KS實現(xiàn)主電動機的反接制動，熔斷器 FU1和 FU2分別對 M1和 M2 電動機主電路進行短路保護， QS為電路隔離開關(guān)。 指導教師簽字 時 間 年 月 日 摘 要 電子與信息技術(shù)的不斷發(fā)展，給我國機床加工設(shè)備的現(xiàn)代化提供了強有力的技 術(shù)支持。因此，鏜床的加工范圍很廣。介紹了 PLC常見的編程方法，設(shè)計了 T68 鏜床 PLC 控制系統(tǒng)的程序。從硬件和軟件兩個方面采取措施，提高 PLC 控制系統(tǒng)的抗干擾能力。 2 課題研究的目的意義 2 論文研究內(nèi)容 3 第 2 章 簡述 PLC 及其發(fā)展前景 4 可編程控制器的由來特點性能等情況 7 臥式鏜床的概述及加工范圍 7 主電路工作原理分析 10 原有繼電器控制線路存在的問題 11 電氣元件選型 13 梯形圖程序的設(shè)計方案 18 第 5 章 改造后 控制系統(tǒng)的調(diào)試 22 參考文獻 36 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設(shè)計 2 第 1 章 緒 論 課題研究的目的意義 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，隨著機械工業(yè)的發(fā)展，作為工作母機的各類機床得到了廣泛的應(yīng)用，而這些機床的自動化和精密程度卻有很大差異。隨著我國加入 WTO 后，越來越明顯的跡象表明，大陸正在成為為“世界工廠”，我國的制造業(yè)面臨著極大的機遇與挑戰(zhàn)，不具有先進加工手段的企業(yè)是不可能在今后的激烈市場競爭中生存下來的。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 眾所周知，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中機床母機是不易缺少的重要組成部分，我們國家現(xiàn)在在機床技術(shù)方面還是一直比較落后的，自動化程度也比較低。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，企業(yè)對機床的可靠性的要求也不斷的提高； 再加上目前產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，利用先進的 PLC 控制技術(shù)，設(shè)計改造現(xiàn)有的傳動式機床應(yīng)用成為必然的趨勢。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。然后按照其接線畫出相應(yīng)原理圖，并對其進行注釋。分析了 T68 鏜床的機械、電氣控制原理，保留鏜床主電路由 PLC 取代復(fù)雜的電氣連線控制，設(shè)計出由 PLC 為鏜床的控制電路。早期的可編程控制器在功能上只能進行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)簡稱 PLC。 從廣義上來說，可編程控制器也是一種計算機控制系統(tǒng)，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言。在軟件方面，可編程控制器不斷向上石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設(shè)計 5 端發(fā)展意與計算機兼容。 （ 2） 編程簡單易學。設(shè)計者可在規(guī)格繁多、品種齊全的 PLC 中選用性能價格比高的產(chǎn)品。 可編程控制器控制與傳統(tǒng)的繼電器控制的比較 （ 1） 控制方式。而 PLC 采用存儲邏輯，通過改變程序很容易改變控制邏輯。 （ 3） 延時控制。繼電器控制系統(tǒng)一般只能進行開關(guān)量的邏輯控制，且沒有記數(shù)功能。而 PLC 則可同時進行，十分方便。而PLC 則極其容易。 （ 4） 良好的兼容性：由于世界經(jīng)濟、技術(shù)的一體化，因此 PLC 也朝滿足國際標準化的程度和水平發(fā)展。它主要用于加工工件上的精密圓柱孔。 T68 臥式鏜床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 T68 鏜床的工作原理大致可分為主軸的移動運動、工作臺的回轉(zhuǎn)運動、上滑座、下滑座的移動運動、主軸箱的升降運動、正反向機動進給運動、快速移動運動。加工時，刀具裝在主軸箱的鏜軸和平旋盤上，由主軸箱獲得各種轉(zhuǎn)速和進給量。裝在鏜軸上的鏜刀還可隨鏜軸作軸向運動，以實現(xiàn)軸向進給或調(diào)整刀具的軸向位置。 圖 33 T68鏜床主電路 主電路的分析 本機床的電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機組成。 M1 的過載保護繼電器是 FR1。主電動機高低速的變換由主軸孔盤變速機構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SHY 控制。當 KM6 的主觸點斷開，KM7 和 KM8 的主觸點閉合時，繞組接成雙星形，主電動機的轉(zhuǎn)速 為 2880r/min。 電力拖動及控制要求 T68 型鏜床的主運動與進給運動由同一臺雙速電動機 M1 拖動，各方向的運動由相應(yīng)手柄選擇，各自的快速移動由另一臺電動機 M2 拖動。 （ 2） 進給傳動和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺電動機拖動，由于進給運動有幾個方向 (主軸軸向、花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺橫向、工作臺縱向 )，所以要求電動機能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。 （ 4） 為適應(yīng)調(diào)整需要， 要求主拖動電動機應(yīng)能正反向點動，并且?guī)в兄苿?。因此，我們決定用高性能價格比的自 動控制系統(tǒng)進行改造。 低壓斷路器的選擇：斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)大于或等于電路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流，熔斷器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于最大短路電路電流。額定電流應(yīng)等于或稍大于負載的額定電流，選擇 CJ2016 220V。為了節(jié)省 PLC的 I／ O 點數(shù)， SQ SQ2 的常開觸點并聯(lián)， SQ SQ4 的常開觸點串聯(lián)， SQ SQ4的常閉觸點并聯(lián)， SQ SQ6 的常開觸點并 聯(lián)之后接在 PLC 的輸入端。 （ 1） 設(shè)置中間單元在梯形圖中，為簡化電路，多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控制，在梯形圖中設(shè)置用該電路控制的中間繼電器。 （ 4） 外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計在梯形圖中設(shè)置對應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的常閉觸點組成的軟件互鎖外，還應(yīng)在 PLC 外部設(shè)置硬件互鎖電路。 主軸電機反接制動模塊，梯形圖如圖 43 所示 簡化模塊，梯形圖如圖 44 圖 41 主控模塊 圖 42 中間環(huán)節(jié)模塊 圖 43 反接制動模塊 圖 44 簡化模塊 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設(shè)計 17 電機 正反轉(zhuǎn)控制模塊，梯形圖如圖 45 所示 主軸電機高低速控制模塊，梯形圖如圖 46 所示 快速移動電機正反轉(zhuǎn)控制模塊， 梯形圖如圖 47 所示 主控結(jié)束返回母線，程序結(jié)束。由于 此時 KA1（ M1）、KM3（ Y3）、 KT（ T0）都沒有通電，所以 M1（雙速電動機）只能接成△形進行低速轉(zhuǎn)動；松開按鈕 SB4 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1（ X0）的常開觸點沒有閉合，則 KM1 和 KM4 都失電，使 M1 停轉(zhuǎn)。由于此時 KA2（ M2）、KM3（ M3）、 KT（ T0）都沒有通電，所以 M1 只能接成三角形進行低速轉(zhuǎn)動；松開按鈕 SB5 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1（ X0）的常開觸點沒有閉合，則 KM2石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設(shè)計 20 和 KM4 都失電，使 M1 停轉(zhuǎn)。KM2常開觸點閉合自鎖→ SB1 松開后使 KM2 還通電， M1 繼續(xù)制動 ⑥ 當 M1 速度≤ 120r/min 時→ SRZ 常開觸點（ X15）斷開→ KM KM4 斷電→M1 停轉(zhuǎn)，制動結(jié)束。采用一臺快速移動電動機 M2 單獨拖動，通過不同的齒輪齒條等連接來完成各方向的快速移動，這些均由快速移動操作手柄控制。電動機 M M2 必須在 SP SP2 兩個都不閉合的情況下才能啟動。 （ 3） 對 T68 鏜床控制系統(tǒng)改造進行安裝與調(diào)試，對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行了分析，提出了解決方案，并成功解決了問題。此次 設(shè)計 T68 鏜床的 PLC 改造課題 不僅重溫了過去所學知識，而且學到了很多新的內(nèi)容。 通過這次設(shè)計，在很高程度上彌補了我的理 論知識的不足，進一步鞏固了我們的理論知識，讓我學得更扎實，對PLC 的認識更加形象，在這里我還要感謝我的專業(yè)老師，是你們和我一起度過了緊張愉快的大學生活，這將是我人生中永遠值得回憶的一段美好時光。 最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯 的各位老師表示感謝！ 石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設(shè)計 23 參考文獻 [1] 史國生 .電氣控制與可編程控制器技術(shù) .化學工業(yè)出版社， ~18 [2] 王維義 .拓展舊機床數(shù)控化改造的市場 .中國機電工業(yè)， ~35 [3] 卜基橋 .讓老機床煥發(fā)青春 .現(xiàn)代制造， ~13 [4] 熊辜明 .機床電路原理與維修 .北京人民郵政出版社， ~9 [5] 高 偉 .西門子 $7200系列 PLC在舊機床上改造的應(yīng)用 .煤炭技術(shù)， ~5 [6] 方承遠 .工廠電氣控制技術(shù) .機械工業(yè)出版社， ~35 [7] Michel Logic Controllers:Architecture and Application . 48~49 [8] 高欽和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例 .北京人民郵電出版社， ~19 [9] . 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