PLC控制的T68型卧式镗床电气控制

..页脚淮阴工学院课程设计课程名称：机电传动控制课程设计题目：PLC控制的T68型卧式镗床电气控制学院：机械工程学院专业班次：机械电子2011级姓名：宋建辉指导教师：路连学期：2013~2014学年第一学期日期：2013.12.27..页脚目录第一章引言……………………………………………………11.1本设计的意义……………………………………………11.2PLC的概述………………………………………………11.3卧式镗床介绍……………………………………………1第二章系统工作原理介绍与电机控制系统的控制要求分析2.1T68卧式镗床电气线路的工作原理……………………22.2T68卧式镗床电气控制线路的分析……………………3第三章T68镗床电气控制系统的PLC改造3.1PLC的选择……………………………………………83.2I/O地址分配…………………………………………93.3PLC接线图……………………………………………103.4系统PLC的程序梯形图………………………………11第四章心得体会………………………………………………13参考文献…………………………………………………………13..页脚1.引言1.1本设计的意义课题通过用PLC控制系统取代了原来的T68镗床继电接触控制系统，使性能大为改善，自动化程度提高，生产效率得到了很大提高，并能很好地保证其加工精度。系统运行稳定、可靠，满足生产工艺的要求；同时，对其它同类设备的技术改造也有较大的参考价值，在工业上有广泛的应用前景。1.2PLC的概述可编程控制器简称PLC，是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机。它的软件，硬件配置与计算机极为类似，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言。硬件主要由中央处理器CPU、存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成。PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。1.3卧式镗床介绍卧式镗床的发展以其注入加速度概念而倍受关注，为高速运行作技术支撑的传动元件电主轴、直线电机、线性导轨等得到广泛应用，将机床的运行速度推向了新的高度。而主轴可更换式卧式镗加工中心的创新设计解决了电主轴与镗杆移动伸缩式结构各存利弊的不足，具有复合加工与一机两用的功效，也是卧式镗铣床的一大技术创新。落地式镗床的发展以其新的设计理念引领现代加工的潮流，以高速加工为理念的无镗轴滑枕式、多种铣头交换使用的结构型式尽显风采，大有替代传统铣削加工的趋势。以两坐标摆角铣头为代表的各种铣头附件成为实现高速、高效复合加工的主要手段，其工艺性能更广，功率更大，刚性更强，是落地镗床发展的一大突破。..页脚2.系统工作原理介绍与电机控制系统的控制要求分析2.1T68卧式镗床电气线路的工作原理2.1.1结构与运动形式1.结构：如下图所示1)前立柱：固定地安装在床身的右端，在它的垂直导轨上装有可上下移动的主轴箱。2)主轴箱：其中装有主轴部件，主运动和进给运动变速传动机构以及操纵机构。3)后立柱：可沿着床身导轨横向移动，调整位置，它上面的镗杆支架可与主轴箱同步垂直移动。如有需要，可将其从床身上卸下。4)工作台：由下溜板，上溜板和回转工作台三层组成。下溜板可沿床身顶面上的水平导轨作纵向移动，上溜板可沿下溜板顶部的导轨作横向移动，回转工作台可以上溜板的环形导轨上绕垂直轴线转位，能使要件在水平面内调整至一定角度位置，以便在一次安装中对互相平等或成一角度的孔与平面进行加工。2.运动形式：（在上图中用箭头表示）（1）主运动：镗杆（主轴）旋转或平旋盘（花盘）旋转。（2）进给运动：主轴轴向（进，出）移动，主轴箱（镗头架）的垂直（上，..页脚下）移动，花盘刀具溜板的径向移动，工作台的纵向（前，后）和横向（左，右）移动。（3）辅助运动：有工作台的旋转运动，后立柱的水平移动和尾假垂直移动。主体运动和各种快速进给由主轴电机1M驱动，但各部分的快速进给运动是由快速进给电机2M驱动。2.1.2电气控制线路的特点（1）机床的主运动与进给运动共用一台双速电动机M1{5.5/7.5KW，（1440/2900）r/min}来拖动。用主轴变速操作机构内的行程开关SQ控制时间继电器KT，用三个接触器KM4和KM5、KM6控制定子绕组的“Δ-YY”接线转换，以实现高、低速的转换。低速时，电动机可直接启动。高速时，采用先低速起动，而后自动转换为高速运行的二级控制，以减少起动电流。（2）主电动机M1能逆运行，并可正、反向点动及反接制动，在点动、制动以及变速过程的脉动慢转时，线路中均串接限流电阻R，以减少起动和制动电流。（3）主轴和进给变速均可在运行中进行。只要进行变速，主电动机M1就脉动缓慢旋转，以利于齿轮的啮合。主轴变速时，电动机的脉动旋转是通过行程开关SQ1和SQ2，进给变速是通过行程开关SQ3和SQ4以及速度继电器KR来共同完成。（4）为缩短机床加工的辅助工作时间，主轴箱、工作台、主轴以单独的电动机M2（2.2KW）拖动起快速移动。它们之间的机动进给有机械和电气联锁保护。（5）为了保证准确选择所需运动(上滑座移动、下滑座移动、主轴移动、主轴箱升降、工作台回转)，夹紧和松开由单独的主轴箱油泵电机M3（0.75Kw），工作台油泵电机M4（0.5kW）拖动。它们之间的机动进给有机械和电气联锁保护。2.2T68卧式镗床电气控制线路的分析2.2.1T68型卧式镗床电气控制系统原理图图2-1为T68型卧式镗床电气控制系统原理图..页脚2.2.2控制电路分析..页脚1.主电动机的启动控制（1）主电动机的点动控制主电动机的点动有正向点动和反向点动，分别由按钮SB4和SB5控制。按SB4接触器KM1线圈通电吸合，KM1的辅助常开触点（3-13）闭合，使接触器KM4线圈通电吸合，三相电源KM1的触点，电阻R和KM4的主触点接通主电机1M的定子绕组，接线法为三角形，使电动机在低速下正向运转。松开SB4主电机断电停止。反向点动与正向点动控制过程相似，由按钮SB5，接触器KM2，KM4来实现。（2）主电动机的的正，反转控制当要求主电动机正向低速旋转时行程开关QS7的触点（11-12）处于断开位置，主轴变速和进给变速用行程开关SQ3（4-9），SQ4(9-10)均为闭合状态。按SB2，中间继电器KA1线圈通电吸合，它有三对常开触点，KA1常开触点（4-5）闭合自锁；KA1常开触点（10-11）闭合，接触器KM3线圈通电吸合，KM3主触点闭合，电阻R短接；KA1常开触点（17-14）闭合和KM3辅助常开触点（4-17）闭合，使接触器KM1通电吸合，并将KM1线圈自锁。KM1的辅助常开触点（3-13）闭合接通主电机低速用接触器KM4线圈，使其通电吸合。由于接触器KM1，KM3，KM4的主触点均闭合，故主电动机在全电压，定子绕组三角形连接下直接启动，低速运行。当要求主电动机为高速旋转时，行程开关SQ7的触点（11-12），SQ3(4-9)，SQ4(9-10)均处于闭合状态。按SB2后，一方面KA1，KM3，KM1，KM4的线圈相继通电吸合，使主电动机在低速下直接启动；另一方面由于SQ7（11-12）的闭合，使时间继电器KT（通电延时式）线圈通电吸合，经延时后，KT的通电延时断开的常闭触点（13-20）断开，KM4线圈断电，主电动机的定子绕组脱离三相电源，而KT的通电延时闭合的常开触点（13-22）闭合，使接触器KM5线圈通电吸合，MKM5的主触点闭合，将主电动机的定子绕组接成双星形后，重新接到三相电源，故从低速启动转为高速旋转。主电动机的反向低速或高速的起动旋转过程与正向起动旋转过程相似，但是反向起动旋转所用的电器为按钮SB3，中间继电器KA2，接触器KM3，KM2，KM4，KM5，时间继电器KT。2.主电动机的反转制动控制当主电机正转时，速度继电器KS正转，常开触点KS（13-18）闭合，而正转得常闭触点KS（13-15）断开。主电动机反转时，KS反转，常开触点KS（13-14）..页脚闭合，为主电动机正转或反转停止时的反制制动做准备。按停止按钮SB1后，主电机的电源反接，迅速制动，转速降至速度继电器的复位转速时，其常开触点断开，自动切断三相电源，主电机停转。具体的反接制动过程如下所诉：(1)主电动机正转时的反接制动设主电动机为低速正转时,电器KA1,KM1,KM3,KM4的线圈通电吸合,KS的常开触点KS(13-18)闭合。按SB1,SB1的常闭触点（3-4）先断开，使KA1,KA3线圈断电，KA1的常开触点（17-14）断开，又使KM1线圈断电，一方面使KM1的主触点断开，主电动机脱离三相电源，另一方面使KM1（3-13）分断，使KM4断电；SB1的常开触点（3-13）随后闭合，使KM4重新吸合，此时主电动机由于惯性转速还很高，KS(13-18)仍闭合，故使KM2线圈通电吸合并自锁，KM2的主触点闭合，使三相电源反接后经电阻R，KM4的主触点接到主电动机定子绕组，进行反接制动。当转速接近零时，KS正转常开触点KS（13-18）断开，KM2线圈断电，反接制动完毕。(2)主电动机反转时的反接制动反转时的制动过程与正转制动过程相似，但是所用的电器是KM1,KM4,KS的反转常开触点KS（13-14）。(3)主电动机工作在高速正转及高速反转时的反接制动过程可仿上自行分析。在此仅指明，高速正转时反接制动所用的电器是KM2,KM4,KS(13-18)触点；高速反转时反接制动所用的电器是KM1,KM4,KS（13-14）触点。3.主轴或进给变速时主电动机的缓慢转动控制主轴或进给变速既可以在停车时进行，又可以在镗床运行中变速。为使变速齿轮更好的啮合，可接通主电动机的缓慢转动控制电路。当主轴变速时，将变速孔盘拉出，行程开关SQ3常开触点SQ3（4-9）断开，接触器KM3线圈断电，主电路中接入电阻R，KM3的辅助常开触点（4-17）断开，使KM1线圈断电，主电动机脱离三相电源。所以，该机床可以在运行中变速，主电动机能自动停止。旋转变速孔盘，选好所需的转速后，将孔盘推入。在此过程中，若滑移齿轮的齿和固定齿轮的齿发生顶撞时，则孔盘不能推回原位，行程开关SQ3、SQ5的常闭触点SQ3（3-13）、SQ5（15-14）闭合，接触器KM1、KM4线圈通电吸合，主电动机经电阻R在低速下正向起动，接通瞬时点动电路。主电动机转动转速达某一转时，速度继电器KS正转常闭触点KS（13-15）断开，接触器KM1线圈断电，而KS正转常开KS（13-18）闭合，使KM2线圈通电吸合，主..页脚电动机反接制动。当转速降到KS的复位转速后，则KS常闭触点KS（13-15）又闭合，常开触点KS（13-18）又断开，重复上述过程。这种间歇的起动、制动，使主电动机缓慢旋转，以利于齿轮的啮合。若孔盘退回原位，则SQ3、SQ5的常闭触点SQ3（3-13）、SQ5（15-14）断开，切断缓慢转动电路。SQ3的常开触点SQ3（4-9）闭合，使KM3线圈通电吸合，其常开触点（4-17）闭合，又使KM1线圈通电吸合，主电动机在新的转速下重新起动。进给变速时的缓慢转动控制过程与主轴变速相同，不同的是使用的电器是行程开关SQ4、SQ6.4.主轴箱，工作台或主轴的快速移动该机床各部件的快速移动，由快速手柄操纵快速移动电机2M拖动完成。当快速手柄扳向正向快速位置时，行程开关SQ9被压住，接触器KM6线圈通电吸合，快速移动电机2M正转。同理，当快速手柄扳向反向快速位置时，行程开关SQ8被压住动，KM7的线圈通电吸合，2M反转。5.主轴进刀或工作台联锁为防止镗刀或刀具的损坏，主轴箱的工作台的机动进给，在控制电路中必须互相联锁，不能同时接通，它是由行程开关SQ1，SQ2实现。若同时有两种进给时，SQ1，SQ2均被压动，切断控制电路的电源，避免刀具或机床的损坏。3．