数控机床润滑系统的PLC控制Word下载.docx
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设计起止日期
2013年12月16日-2013年12月27日
设计题目：
设计任务：
应用S7-200SPLC完成数控机床润滑系统的PLC控制
要求完成以下工作：
1.课题相关任务及PLC的描述；
2.PLC的型号选择
3.完成主电路设计以及相应电器元件的选择
4.设计PLC的I/O接线图
5.完成梯形图的设计
6.编写、整理设计说明书。
指导教师评分：
项目
分值
出勤情况
10
一次缺席扣2分，两次缺席扣4分，三次缺席扣10分，出勤情况连带影响学习态度和质疑答辩成绩。
学习态度
学习态度认真，遵守纪律
质
疑
答
辩
第一次
PLC硬件选型
第二次
主电路（5分）和I/O接线图（5分）设计
第三次
梯形图设计
答辩
30
1、程序仿真：
正确打开仿真软件（5分），成功导入程序（5分），正确操作并仿真（10分）
2、回答问题：
老师根据设计内容提问2-3个问题，答对一个5分
说明书质量
20
内容完整（5分），结构设计合理（5分），撰写规范工整（5分），排版准确（5分）
总分
教师签字：
年月日
摘要
机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。
但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题：
一是润滑系统工作状态的监控。
数控机床控制系统中一般仅设油箱油面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。
二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。
数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。
针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。
关键字：
数控机床，润滑系统，PLC，故障分析
引言
众所周知，要使运动副的磨损减小，必须在运动副表面保持适当的清洁的润滑油膜，即维持磨擦副表面之间恒量供油以形成油膜。
这通常是连续供油的最佳特性（恒流量），然而，有些小型轴承需油量仅为每小时1-2滴，一般润滑设备按此要求连续供油是非常困难的。
此外，很多事实表明，过量供油与供油不足是同样有害的。
例如：
对一些轴承在过量供油时会产生附加热量、污染和浪费。
大量实验证明，周期定量供油，既可使油膜不被损坏又不会产生污染和浪费，是一种非常好的润滑方式。
因此当连续供油成为不合适时可采用经济的周期供油系统来实现。
该系统使定量的润滑油按预定的周期时间对各润滑点供油，使运动副均适合采用周期润滑系统来润滑
机床润滑系统在机床整机中占有十分重要的位置，其设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。
现代机床导轨、丝杆等滑动副的润滑，基本上都是采用集中润滑系统。
集中润滑系统是由一个液压泵提供一定排量、一定压力的润滑油，为系统中所有的主、次油路上的分流器供油，而由分流器将油按所需油量分配到各润滑点：
同时，由控制器完成润滑时间、次数的监控和故障报警以及停机等功能，以实现自动润滑的目的。
集中润滑系统的特点是定时、定量、准确、效率高，使用方便可靠，有利于提高机器寿命，保障使用性能。
1、润滑系统的分类5
1.1单线阻尼式润滑系统
5
1.2递进式润滑系1
2、任务分析2
2.1PLC简介3
2.2具体任务原解释3
4、主电路、I/O接线图的设计以及对应元器件的选择6
5、梯形图的设计7
6、程序仿真10
7、润滑系统故障分析11
7.1润滑系统工作状态的监控11
7.2润滑时间及润滑次数的控制11
7.3润滑报警信号的处理13
结语13
8、致谢14
9、参考文献：
14
1、润滑系统的分类
集中润滑系统按使用的润滑元件可分为阻尼式润滑系统、递进式润滑系统和容积式润滑系统。
此系统适合于机床润滑点需油量相对较少，并需周期供油的场合。
它是利用阻尼式分配器，把泵打出的油按一定比例分配到润滑点。
一般用于循环系统，也可以用于开放系统，可
通过时间的控制，以控制润滑点的油量。
该润滑系统非常灵活，多一个润滑点或少一个都可以，并可由用户安装，且当某一点发生阻塞时，不影响其他点的使用，故应用十分广泛。
图1-1所示为单线阻尼式润滑系统。
图1-1单线阻尼式润滑系统
1.2递进式润滑系
递进式润滑系统主要由泵站、递进片式分流器组成，并可附有控制装置加以监控。
其特点是能对任一润滑点的堵塞进行报警并终止运行，以保护设备；
定量准确、压力高，不但可以使用稀油，而且还适用于使用油脂润滑的情况。
润滑点可达100个，压力可达21MPa。
图1-2递进式润滑系统
递进式分流器由一块底板、一块端板及最少三块中间板组成。
一组阀最多可有8块中间板，可润滑18个点。
其工作原理是由中间板中的柱塞从一定位置起依次动作供油，若某一点产生堵塞，则下一个出油口就不会动作，因而整个分流器停止供油。
堵塞指示器可以指示堵塞位置，便于维修。
图1-2所示为递进式润滑系统。
1.3容积式润滑系统
该系统以定量阀为分配器向润滑点供油，在系统中配有压力继电器，使得系统油压达到预定值后发讯，使电动机延时停止，润滑油从定量分配器供给，系统通过换向阀卸荷，并保持一个最低压力，使定量阀分配器补充润滑油，电动机再次起动，重复这一过程，直至达到规定润滑时间。
该系统压力一般在50MPa以下，润滑点可达几百个，其应用范围广、性能可靠，但不能作为连续润滑系统。
图1-3容积式润滑系统
定量阀的结构原理是：
由上下两个油腔组成，在系统的高压下将油打到润滑点，在低压时，靠自身弹簧复位和碗形密封将存于下腔的油压入位于上腔的排油腔，排量为0.1~1.6mL，并可按实际需要进行组合。
图1-3所示为容积式润滑系统。
2、任务分析
当系统准备好之后，CNC发出信号，使得润滑系统开始工作，首次润滑15s后，电机停止工作。
当压力开关SP2因压力降低而接通时，开始计时25min，计时完成后，当压力开关SP2断开，润滑电机再次工作15s，并循环工作。
QF4为润滑电动机过载保护开关，SL为润滑油检测开关，SP3为油路泄露开关，SP4为油路堵塞开关，当电机过载或润滑油不足时则使系统发出报警信号。
2.1PLC简介
★PLC的概念
可编程序控制器，英文称ProgrammableController，简称PC。
但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；
调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
★PLC的组成
PLC的构成：
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
PLC的硬件系统结构如图1所示：
2.2具体任务原解释
如图2-2，为润滑系统自动控制流程图。
当系统准备好之后，CNC发出信号，使得润滑系统开始工作，首次润滑15s后，电机停止工作。
图2-2润滑系统自动控制流程图
3、PLC型号的选择
输入
输出
名称
地址编码
符号
启动按钮
SB1
I0.0
电动机启动
M1
Q0.0
油路堵塞开关
SP4
I0.1
油路堵塞
L1
Q0.1
润滑油不足开关
SL
I0.2
润滑油不足
L2
Q0.2
油路漏油开关
SP3
I0.3
油路漏油
L3
Q0.3
润滑电动机过载开关
QF4
I0.4
润滑电动机过载
L4
Q0.4
压力开关
SP2
I0.5
压力开关未接通
L5
Q0.5
I0.6
压力开关未断开
L6
Q0.6
S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列和CPU22X系列,其中CPU22X系列可编程控制器提供了CPU221、CPU222、CPU224和CPU2264种基本型号。
CPU222集成8输入/6输出,I/O点数为14点,有两个模块的扩展,6KB程序和数据存储容量,可进行一定模拟量的控制,是S7-200系列中低成本的单元
-200系列是一类可编程逻辑控制器（MicroPLC）。
这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，下图展示一台S7-200MicroPLC的CPU222系列PLC的CPU外型图，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。
此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。
S7-200CPU模块包括一个中央处理器单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。
S7
S7-200CPU外型图
●CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。
●输入和输出是系统的控制点：
输入部分从现场设备（例如传感器或开
关）中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及工业过程中的其他设备。
●电源向CPU及其所连接的任何模块提供电力。
●通讯端口允许将S7-200CPU同编程器或一些设备连接起来。
●状态信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机的I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误。
●通过扩展模块可以增加CPU的I/O点数。
●通过扩展模块可以提供其通讯功能。
●EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序传送到另一个CPU中。
4、主电路、I/O接线图的设计以及对应元器件的选择
在数控系统中，大部分的自动控制都是通过PLC来实现的，润滑系统的控制也一样，通过PLC程序控制电机的工作。
本节以FX-24M为例，讲述一下润滑系统PLC的控制。
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