【正文】 電，使 M1 停轉(zhuǎn)。 （ 2） 主軸正轉(zhuǎn)高速 將變速手柄扳在“高速”位置，使微動(dòng)開(kāi)關(guān) SHY（ X5）受壓而閉合，為 KT（ T0）和 KM3（ Y3）的工作做準(zhǔn)備；當(dāng)按下 SB2（ X1）時(shí)→ KA1（ M1）得電且自鎖→ KM3和 KT 都得電→ KM1 得電， M1（雙速電動(dòng)機(jī)）先低速正向起動(dòng)；當(dāng) KT 延時(shí) 1s 后→ KT 的常閉觸點(diǎn)（ T0）斷開(kāi)→ KM4（ Y4）失電，同時(shí) KT 的常開(kāi)觸點(diǎn)（ T0）閉合→ KM5（ Y5）得電→ M1接成雙 Y 形切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 主軸電機(jī)反接制動(dòng)模塊，梯形圖如圖 43 所示 簡(jiǎn)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(dòng)模塊 圖 44 簡(jiǎn)化模塊 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 電機(jī) 正反轉(zhuǎn)控制模塊，梯形圖如圖 45 所示 主軸電機(jī)高低速控制模塊，梯形圖如圖 46 所示 快速移動(dòng)電機(jī)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(xiàn)，程序結(jié)束。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 設(shè)計(jì)流程圖 Y Y Y N N 開(kāi)始 QF 是否閉合 SP1和 SP2是否都不閉合 SB2 低速 高速 SHY 主軸電機(jī)低速正轉(zhuǎn) 主軸電機(jī)高速正轉(zhuǎn) SB3 主軸電機(jī)高速反轉(zhuǎn) 低速 高速 SHY SB4 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 主軸電機(jī)低速反轉(zhuǎn) SB5 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB1 主軸電機(jī)反接制動(dòng) SQ5 SQ6 是否 有鍵按下 快速移動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn) 快速移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn) 圖 41 設(shè)計(jì)流程圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 PLC 的 I/O分配 根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì) PLC 的輸入輸出元件進(jìn)行分配見(jiàn)表 41 輸入元件名稱(chēng)、代號(hào) 輸入點(diǎn) 主軸停、制動(dòng) SB1 X0 主軸正轉(zhuǎn) SB2 X1 主軸反轉(zhuǎn) SB3 X2 主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB4 X3 主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB5 X4 主軸轉(zhuǎn)速切換 SHY X5 行程開(kāi)關(guān) SP1 與 SP2 常開(kāi)并聯(lián) X6 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ1 與 SQ3 常閉并聯(lián) X7 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ1 與 SQ3 常開(kāi)串聯(lián) X10 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ2 與 SQ4 常開(kāi)并聯(lián) X11 工作臺(tái)快速正轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān) SQ6 X12 工作臺(tái)快速反轉(zhuǎn)行程開(kāi)關(guān) SQ5 X13 速度繼電器（正轉(zhuǎn)） SRZ X14 速度繼電器（反轉(zhuǎn)） SRF X15 熱繼電器 FR X16 輸出元件名稱(chēng)、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) KM1 Y1 主軸反轉(zhuǎn) KM2 Y2 主軸制動(dòng) KM3 Y3 主軸低速 KM4 Y4 主軸高速 KM5 Y5 工作臺(tái)快速正轉(zhuǎn) KM6 Y6 工作臺(tái)快速反轉(zhuǎn) KM7 Y7 主軸正轉(zhuǎn)中間 單元 KA1 M1 表 41 PLC的 I/O分配 表 42 PLC的 I/O分配 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 42續(xù) PLC的 I/O分配 輸出元件名稱(chēng)、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸反轉(zhuǎn)中間單元 KA2 M2 時(shí)間繼電器 KT TIM T0 設(shè)計(jì)梯形圖 主控電路。 （ 4） 外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計(jì)在梯形圖中設(shè)置對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的線(xiàn)圈串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)組成的軟件互鎖外，還應(yīng)在 PLC 外部設(shè)置硬件互鎖電路。 （ 3） 常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號(hào)的處理設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，盡量采用常開(kāi)觸點(diǎn)。 （ 1） 設(shè)置中間單元在梯形圖中，為簡(jiǎn)化電路，多個(gè)線(xiàn)圈都受某一觸點(diǎn)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。 梯形圖程序的設(shè)計(jì)方案 T68 鏜床的 PLC 梯形圖程序參照 T68 鏜床電氣控制線(xiàn)路《附件 3： T68 電氣控制圖》設(shè)計(jì)。為了節(jié)省 PLC的 I／ O 點(diǎn)數(shù)， SQ SQ2 的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ4 的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)， SQ SQ4的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ6 的常開(kāi)觸點(diǎn)并 聯(lián)之后接在 PLC 的輸入端。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 4 章 T68 鏜床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 改造方案 采用 PLC 實(shí)現(xiàn) T68 鏜床電氣控制時(shí)，照明、電源指示燈、低壓備用電源插座及控制電源變壓器及相關(guān)電路保持原電路配置連接。額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的額定電流，選擇 CJ2016 220V。過(guò)電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于電路最大負(fù)載電流，選擇 C65N/3P D 型 32A。 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。 PLC 硬件接線(xiàn)圖 通過(guò)對(duì) T68 鏜床的分析對(duì)其 PLC 的硬件接線(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如圖 34 所示 圖 34 PLC硬件接線(xiàn)圖 FX2N32R 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 電氣元件選型 PLC 的選擇：由于系統(tǒng)需要 14 個(gè)輸入點(diǎn)， 7 個(gè)輸出點(diǎn)，又基于三菱的 PLC 在市場(chǎng)上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號(hào)為FX2N32MR 的 PLC。因此，我們決定用高性能價(jià)格比的自 動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。 原有繼電器控制線(xiàn)路存在的問(wèn)題 因長(zhǎng)年使用 繼電器會(huì) 產(chǎn)生了以下問(wèn)題：原來(lái)的繼電器控制回路接線(xiàn)復(fù)雜容易出故障；繼電器長(zhǎng)期使用后常出現(xiàn)接頭氧化、接觸不良和線(xiàn)圈燒損等現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生故障，可靠性很差；時(shí)間繼電器老化不穩(wěn)定，時(shí)間參數(shù)需經(jīng)常校正調(diào)整，機(jī)床電子元器件市場(chǎng)上缺乏相應(yīng)的配件；維修費(fèi)用高因故障率高，總體控制系統(tǒng)老化導(dǎo)致加工精度的降石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 低。 （ 4） 為適應(yīng)調(diào)整需要， 要求主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)能正反向點(diǎn)動(dòng)，并且?guī)в兄苿?dòng)。 （ 3） 進(jìn)給方向均能快速移動(dòng)。 （ 2） 進(jìn)給傳動(dòng)和主軸及花盤(pán)旋轉(zhuǎn)采用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有幾個(gè)方向 (主軸軸向、花盤(pán)徑向、主軸垂直方向、工作臺(tái)橫向、工作臺(tái)縱向 )，所以要求電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。 （ 1） 為了適應(yīng) 各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。 電力拖動(dòng)及控制要求 T68 型鏜床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由同一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)，各方向的運(yùn)動(dòng)由相應(yīng)手柄選擇，各自的快速移動(dòng)由另一臺(tái)電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)。為限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和反接制動(dòng)電流，在點(diǎn)動(dòng)和反接制動(dòng)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)定子繞組中串聯(lián)了限流電阻。當(dāng) KM6 的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM7 和 KM8 的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接成雙星形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 為 2880r/min。接觸器 KM KM7 以及 KM8 用來(lái)改變主電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。主電動(dòng)機(jī)高低速的變換由主軸孔盤(pán)變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開(kāi)關(guān) SHY 控制。因?yàn)榭焖僖苿?dòng)是短時(shí)間工作，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)。 M1 的過(guò)載保護(hù)繼電器是 FR1。 M1 是主電動(dòng)機(jī)，由交流接觸器 KM1 與 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的起動(dòng)與停止。 圖 33 T68鏜床主電路 主電路的分析 本機(jī)床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤(pán)徑向滑板的徑向刀架上時(shí)，徑向帶著刀具徑向給，可車(chē)削端面 [5]。裝在鏜軸上的鏜刀還可隨鏜軸作軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給或調(diào)整刀具的軸向位置。工件安裝在工作臺(tái)上，可與工作臺(tái)一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動(dòng)。加工時(shí)，刀具裝在主軸箱的鏜軸和平旋盤(pán)上，由主軸箱獲得各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。 T68 臥式鏜床主要技術(shù)參數(shù) 圖 31 鏜床主軸部件結(jié)構(gòu)圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 鏜軸直徑（ mm）： 130 主軸最大鈕矩 （ ）： 3136 主軸最大轉(zhuǎn)向力 （ N）： 31360 主軸最大行程 （ mm）： 900 工作臺(tái)工作面 積（ mm）： 1600*1400 主電機(jī)功率 （ kW）： 機(jī)床重量 （ kg）： 25500 圖 32 是臥式鏜床的外觀圖。 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(dòng)運(yùn)動(dòng)、工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上滑座、下滑座的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)、主軸箱的升降運(yùn)動(dòng)、正反向機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、快速移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。其中臥式鏜床的用途很廣，除了對(duì)各種復(fù)雜的大型工件，如箱體零件 、機(jī)體等的鏜孔以外，還可以完成鉆、擴(kuò)、鉸孔、車(chē)削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻絲，車(chē)外圓柱面和端面，用端銑刀與圓柱銑刀銑削平面等多種工序。它主要用于加工工件上的精密圓柱孔。 （ 6） 編程語(yǔ)言的高級(jí)化：除了梯形圖、語(yǔ)句表、流程圖外，一些 PLC 還增加了BASIC， C 等編程語(yǔ)言 [3]。 （ 4） 良好的兼容性：由于世界經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的一體化，因此 PLC 也朝滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平發(fā)展。 （ 2） 模塊種類(lèi)多樣化：為了適應(yīng)各種特殊功能要求，各種功能模塊將層出不窮。而PLC 則極其容易。繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線(xiàn)多。而 PLC 則可同時(shí)進(jìn)行，十分方便。 （ 5） 設(shè)計(jì)與施工。繼電器控制系統(tǒng)一般只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，且沒(méi)有記數(shù)功能。但是，時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，易受環(huán)境溫度和濕度的影響，而 PLC 用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，精度高，且受環(huán)境影響小。 （ 3） 延時(shí)控制。繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，其 動(dòng)作頻率低，一般在幾十毫秒，此外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。而 PLC 采用存儲(chǔ)邏輯，通過(guò)改變程序很容易改變控制邏輯。它只能完成既定的邏輯控制，連線(xiàn)多而復(fù)雜，且體積大，功耗大，一旦設(shè)計(jì)制造完成后，再想更改十分困難。 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。除 了單元式小型 PLC 外，多數(shù)采用模塊式結(jié)構(gòu)，并形成大、中、小系列產(chǎn)品。設(shè)計(jì)者可在規(guī)格繁多、品種齊全的 PLC 中選用性能價(jià)格比高的產(chǎn)品。 （ 3） 設(shè)計(jì)、安裝容易、調(diào)試周期短，維護(hù)簡(jiǎn)單。 （ 2） 編程簡(jiǎn)單易學(xué)。其主要特點(diǎn)如下： （ 1） 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。在軟件方面，可編程控制器不斷向上石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 端發(fā)展意與計(jì)算機(jī)兼容。可編程控制器的發(fā)展分為三個(gè)階段：第一階段 (七十年代中期 )為實(shí)用化發(fā)展階段；第二階段 (七十年代末期 )為成熟階段；第三階段 (九十年代 )為加速發(fā)展階段。 從廣義上來(lái)說(shuō)，可編程控制器也是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語(yǔ)言。 目前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)存在大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備，比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備，提高單機(jī)自動(dòng)化程度，用可編程序控制器改造通用 機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)設(shè)備與半自動(dòng)設(shè)備組成的生產(chǎn)線(xiàn)，這樣可以把計(jì)算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)這是一條低成本、高效益，符合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱(chēng)為可編程程序邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 簡(jiǎn)述 PLC 及其發(fā)展前景 可編程控制器的由來(lái)特點(diǎn)性能等情況 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)實(shí)力的加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)為了加強(qiáng)自身的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，相繼進(jìn)行了適合本企業(yè)特點(diǎn)的改造和結(jié)構(gòu)升級(jí)，在