基于PLC的卧式镗床控制系统设计.docx

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基于PLC的卧式镗床控制系统设计

石家庄铁道学院四方学院毕业设计

基于PLC的卧式镗床控制系统设计

DesignofElectricalControlSystemforTheT86BoringMachineBasedonPLC

完成日期2012年5月15日

毕业设计成绩单

学生姓名

学号

2

班级

专业

电气工程及其自动化

毕业设计题目

基于PLC的卧式镗床控制系统设计

指导教师姓名

吴秋瑞

指导教师职称

副教授

评定成绩

指导教师

得分

评阅人

得分

答辩小组组长

得分

成绩：

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题　目

基于PLC的卧式镗床控制系统设计

学生姓名

学号

2

班级

专业

电气工程及其自动化

承担指导任务单位

电气工程系

导师

姓名

吴秋瑞

导师

职称

副教授

一、主要内容

卧式镗床的电气控制部分用PLC实现。

二、基本要求

1、主轴电动机M1采用双速三相异步电动机、正，反转，X轴、Y轴、Z轴移动电动机M2、M3、M4正反转，液压泵电动机M5；

2、主运动与进给运动由一台双速电动机拖动，高低速可选择；

3、主电动机要求正反转以及点动控制；

4、主电动机应设有快速准确的停车环节；

5、主轴变速应有变速冲动环节；

6、快速移动电动机采用正反转点动控制方式；

7、进给运动和工作台不平移动两者只能取一，必须要有互锁；

8、M1，M5要有过载保护。

三、主要技术指标（或研究方法）

1、设计应贯彻最新国家标准；

2、根据控制选择PLC型号，分配I/O端口；

3、设计I/O电路，选择电器元件；

4、绘制电气控制系统图，梯形图，绘制用户程序短语表并模拟调试；

5、编制元件清单；

6、编写设计、使用说明书。

四、应收集的资料及参考文献

[1]《电气控制原理与设计》方承运宁夏人民出版社

[2]《工厂电气控制设备》赵明机械工业出版社

[3]《电气控制技术》韩顺杰中国林业出版社

[4]《可编程序控制器应用技术》张万忠化学工业出版社

[5]《小型可编程序控制实用技术》王兆义机械工业出版社

[6]《可编程序控制器应用技术》王也访机械工业出版社

五、进度计划

第1周—第2周：

收集资料，完成开题报告；

第3周—第4周：

分析、确定方案；

第5周—第7周：

系统软、硬件设计；

第8周：

中期检查；

第9周—第12周：

模拟调试；

第13周—第14周：

论文审核定稿；

第15周—第16周：

答辩。

教研室主任签字

时　间

　　年　月日

毕业设计开题报告

题目

基于PLC的卧式镗床控制系统设计

学生姓名

学号

班级

专业

电气工程及其自动化

一、本课题的研究背景

随着社会经济的迅速发展，随着机械工业的发展，作为工作母机的各类机床得到了广泛的应用，而这些机床的自动化和精密程度却有很大差异。

在欧美、日本等国家里，他们的机床数控化程度都相对比较高，但在我国国内的机床绝大部分还处于老式的继电器控制下。

由于继电器控制的机床有耗材、耗能、故障率高的缺陷，从而浪费了很多的人力、物力和财力。

如果说把这些机床全部都更新换代，那样会需要很大一笔资金，就目前情况上来说是不现实的，所以就有人开始尝试从控制部分的改造方面来下手，将它们的性能提升一个档次，更可以解决它的一些弊端。

二、国内外研究现状

众所周知，在现代化生产中机床母机是不易缺少的重要组成部分，我们国家现在在机床技术方面还是一直比较落后的，自动化程度也比较低。

主要表现在现在大部分工厂里面的机床还是老式传统的机床，接线复杂，排故障困难。

同时在设备的投资与维修上消耗过大。

可编程控制技术在工业和生活中有广泛的应用前景，除了具有明显的节约成本的修点外，还具有操作方便，容易，维护量小等特点，可编程控制的软启动功能也减少了对设备的冲击，使设备运行的方式更趋于合理，设备的自动化水平得到了提高。

随着工业生产的迅速发展，企业对机床的可靠性的要求也不断的提高；再加上目前产品生产成本较高，利用先进的PLC控制技术，设计改造现有的传动式机床应用成为必然的趋势。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。

目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。

数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。

国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

三、研究方案

主轴电机M1为△与YY接法的双速电动机，低速时可以直接启动，高速时先低速启动，然后转换成高速运行，以减小电流，M1通过改变定子绕组之间的变换完成变极调速，主轴电机M1的制动方式为电气制动中的反接制动。

X轴、Y轴、Z轴移动电动机M2、M3、M4由于是电动短时运行可以正反向点动，并且有准确的制动，所以采用了电磁带动的机械制动，直接启动。

液压泵电动机M5没有正反转、点动、变速等要求，所以可以直接启动，制动为电磁带动的机械制动。

电动机控制由接触器进行，KM1和KM2控制主电动机的正、反转、KM3控制限流电阻R是否串入主电机电路，KM4、KM5、KM8控制电动机的低、高速运行。

KM6和KM7控制快速移动电动机拖动工作台快速移动。

热继电器FR对主电动机进行过载保护，速度继电器KS实现主电动机的反接制动，熔断器FU1和FU2分别对M1和M2电动机主电路进行短路保护，QS为电路隔离开关。

控制主轴电机正反转的继电器中，为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，设置了接线联锁电路，PLC在梯形图中也设置了相应的互锁电路，在PLC外部增设相应的连锁电路，进一步从硬件上提高系统的可靠性。

主轴电动机M1X轴、Y轴、Z轴移动电动机M2、M3、M4实现正反转，主电动机能实现正反转点动控制和快速准确的停车，对主轴变速设置变速冲动环节，由一台双速电动机拖动主运动与进给运动，两运动之间设置互锁，使进给运动和工作台不平移动两者只能取一。

用正反转点动控制方式控制快速移动电动机；主轴电动机和液压泵电动机设置过载保护。

指导教师签字

时间

年月日

摘要

电子与信息技术的不断发展，给我国机床加工设备的现代化提供了强有力的技术支持。

为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式机床进行技术改造，取得了良好的效果。

镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件（如一些箱体零件），属于精密机床。

镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、车及铣等工序。

因此，镗床的加工范围很广。

论文对T68型卧式镗床的结构和工作原理进行了介绍，通过镗床继电器控制系统的分析，提出了基于PLC改造的总体方案和框架设计。

对系统的输入、输出点进行统计，根据PLC的选型相关规定和输入输出的总点数，选用日本三菱FX2N-32MR可编程序控制器。

分配了PLC的I／O地址，设计出PLC的外接线图。

介绍了PLC常见的编程方法，设计了T68镗床PLC控制系统的程序。

这种方法易学易用，成功率高，设计复杂的控制程序可以节约大量的设计时间。

在此基础上，进行了现场安装、调试。

针对系统调试、安装以及运行过程中出现的问题，进行了分析，提出了解决办法和注意的事项。

从硬件和软件两个方面采取措施，提高PLC控制系统的抗干扰能力。

关键词：

可编程控制器梯形图镗床改造调试

Abstract

Withthedevelopmentofelectronandinformationtechnology，thetechnologysustainhaveprovidedforourmachinetoolequipmentmodernization．Moreandmorefinancingandtechno-logyarepleughintothetraditionmachineforexertingefficiencyandpromptingprecisionrapidly，acquirewellimpression．

BoringMachineisthecommoncoldintheuseoftheequipmentitmainlyforprocessingprecision，requireahigherfinishtheholeandthedistancebetweeneachholedemandsamoreprecisecomponents（suchassomecabinetparts），aprecisionmachinetools．Mainlyusedforprecisionmachiningpartsonthecylindricalhole．Theseholesoftheaxislineoftenrequiresstrictadherencetotheparallelorvertical，thedistancebetweeneachotheralsorequiresveryaccurate．Itsoriginalcontrolcircuitfortherelaycontrol，contactcontacts，linescomplicated，failures，operatorsoflargemaintenancetasks，inordertoovercometheseshortcomingsreducingtheequipmentfailurerateandimproveefficiencyintheuseoftheequipment，thelightofthissituation，weWithPLCcontrolofitsrelaycontrolcircuit．

ThispaperintroducesthestructureandworkingprincipleoftheT68horizontalboringmachine。

ThroughtheanalysisoftheT68horizontalboringmachine’Scontrollingsystem，designasystemofthePLCcontrolcircuit，thesysteminputandoutput，statistics．SelectionofJapanMitsubishiFX2N-32