【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，使微動開關(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→ KA1（ M1）得電且自鎖→ KM3和 KT 都得電→ KM1 得電， M1（雙速電動機(jī)）先低速正向起動；當(dāng) KT 延時 1s 后→ KT 的常閉觸點(diǎn)（ T0）斷開→ KM4（ Y4）失電，同時 KT 的常開觸點(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(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 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，程序結(jié)束。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 設(shè)計流程圖 Y Y Y N N 開始 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 主軸電機(jī)低速反轉(zhuǎn) SB5 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動 SB1 主軸電機(jī)反接制動 SQ5 SQ6 是否 有鍵按下 快速移動電機(jī)正轉(zhuǎn) 快速移動電機(jī)反轉(zhuǎn) 圖 41 設(shè)計流程圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 PLC 的 I/O分配 根據(jù)設(shè)計要求對 PLC 的輸入輸出元件進(jìn)行分配見表 41 輸入元件名稱、代號 輸入點(diǎn) 主軸停、制動 SB1 X0 主軸正轉(zhuǎn) SB2 X1 主軸反轉(zhuǎn) SB3 X2 主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動 SB4 X3 主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動 SB5 X4 主軸轉(zhuǎn)速切換 SHY X5 行程開關(guān) SP1 與 SP2 常開并聯(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 常開串聯(lián) X10 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ2 與 SQ4 常開并聯(lián) X11 工作臺快速正轉(zhuǎn)行程開關(guān) SQ6 X12 工作臺快速反轉(zhuǎn)行程開關(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、代號 輸出點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) KM1 Y1 主軸反轉(zhuǎn) KM2 Y2 主軸制動 KM3 Y3 主軸低速 KM4 Y4 主軸高速 KM5 Y5 工作臺快速正轉(zhuǎn) KM6 Y6 工作臺快速反轉(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 16 表 42續(xù) PLC的 I/O分配 輸出元件名稱、代號 輸出點(diǎn) 主軸反轉(zhuǎn)中間單元 KA2 M2 時間繼電器 KT TIM T0 設(shè)計梯形圖 主控電路。 （ 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(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)提供的輸入信號的處理設(shè)計輸入電路時，盡量采用常開觸點(diǎn)。 （ 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(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)計方案 T68 鏜床的 PLC 梯形圖程序參照 T68 鏜床電氣控制線路《附件 3： T68 電氣控制圖》設(shè)計。為了節(jié)省 PLC的 I／ O 點(diǎn)數(shù)， SQ SQ2 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ4 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)， SQ SQ4的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ6 的常開觸點(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 13 第 4 章 T68 鏜床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC 改造方案 采用 PLC 實(shí)現(xiàn) T68 鏜床電氣控制時，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 硬件接線圖 通過對 T68 鏜床的分析對其 PLC 的硬件接線進(jìn)行了設(shè)計，如圖 34 所示 圖 34 PLC硬件接線圖 FX2N32R 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 電氣元件選型 PLC 的選擇：由于系統(tǒng)需要 14 個輸入點(diǎn)， 7 個輸出點(diǎn)，又基于三菱的 PLC 在市場上被廣泛使用且價格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號為FX2N32MR 的 PLC。因此，我們決定用高性能價格比的自 動控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。 原有繼電器控制線路存在的問題 因長年使用 繼電器會 產(chǎn)生了以下問題：原來的繼電器控制回路接線復(fù)雜容易出故障；繼電器長期使用后常出現(xiàn)接頭氧化、接觸不良和線圈燒損等現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生故障，可靠性很差；時間繼電器老化不穩(wěn)定，時間參數(shù)需經(jīng)常校正調(diào)整，機(jī)床電子元器件市場上缺乏相應(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 11 低。 （ 4） 為適應(yīng)調(diào)整需要， 要求主拖動電動機(jī)應(yīng)能正反向點(diǎn)動，并且?guī)в兄苿印? （ 3） 進(jìn)給方向均能快速移動。 （ 2） 進(jìn)給傳動和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺電動機(jī)拖動，由于進(jìn)給運(yùn)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(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。 電力拖動及控制要求 T68 型鏜床的主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動由同一臺雙速電動機(jī) M1 拖動，各方向的運(yùn)動由相應(yīng)手柄選擇，各自的快速移動由另一臺電動機(jī) M2 拖動。為限制電動機(jī)的起動電流和反接制動電流，在點(diǎn)動和反接制動時，在電動機(jī)定子繞組中串聯(lián)了限流電阻。當(dāng) KM6 的主觸點(diǎn)斷開，KM7 和 KM8 的主觸點(diǎn)閉合時，繞組接成雙星形，主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 為 2880r/min。接觸器 KM KM7 以及 KM8 用來改變主電動機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。主電動機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SHY 控制。因為快速移動是短時間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。 M1 的過載保護(hù)繼電器是 FR1。 M1 是主電動機(jī)，由交流接觸器 KM1 與 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動的起動與停止。 圖 33 T68鏜床主電路 主電路的分析 本機(jī)床的電力拖動系統(tǒng)由兩臺三相交流異步電動機(jī)組成。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤徑向滑板的徑向刀架上時，徑向帶著刀具徑向給，可車削端面 [5]。裝在鏜軸上的鏜刀還可隨鏜軸作軸向運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給或調(diào)整刀具的軸向位置。工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動。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(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 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運(yùn)動、工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上滑座、下滑座的移動運(yùn)動、主軸箱的升降運(yùn)動、正反向機(jī)動進(jìn)給運(yùn)動、快速移動運(yùn)動。其中臥式鏜床的用途很廣，除了對各種復(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、車削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻絲，車外圓柱面和端面，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） 編程語言的高級化：除了梯形圖、語句表、流程圖外，一些 PLC 還增加了BASIC， C 等編程語言 [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 也朝滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平發(fā)展。 （ 2） 模塊種類多樣化：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)，連線多。而 PLC 則可同時進(jìn)行，十分方便。 （ 5） 設(shè)計與施工。繼電器控制系統(tǒng)一般只能進(jìn)行開關(guān)量的邏輯控制，且沒有記數(shù)功能。但是，時間繼電器定時精度不高，易受環(huán)境溫度和濕度的影響，而 PLC 用半導(dǎo)體集成電路作定時器，精度高，且受環(huán)境影響小。 （ 3） 延時控制。繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)控制，其 動作頻率低，一般在幾十毫秒，此外機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。而 PLC 采用存儲邏輯，通過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，連線多而復(fù)雜，且體積大，功耗大，一旦設(shè)計制造完成后，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。 （ 3） 設(shè)計、安裝容易、調(diào)試周期短，維護(hù)簡單。 （ 2） 編程簡單易學(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 5 端發(fā)展意與計算機(jī)兼容?？删幊炭刂破鞯陌l(fā)展分為三個階段：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。 從廣義上來說，可編程控制器也是一種計算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過它比一般的計算機(jī)具有更強(qiáng)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。 目前，我國機(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)械自動化技術(shù)時，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)自動化程度，用可編程序控制器改造通用 機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床自動設(shè)備與半自動設(shè)備組成的生產(chǎn)線，這樣可以把計算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡單、抗干擾能力強(qiáng)、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來這是一條低成本、高效益，符合我國國情的機(jī)械自動化技術(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，因而稱為可編程程序邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)簡稱 PLC。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 簡述 PLC 及其發(fā)展前景 可編程控制器的由來特點(diǎn)性能等情況 隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)實(shí)力的加強(qiáng)，國內(nèi)很多企業(yè)為了加強(qiáng)自身的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力，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，在