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1、完成日期： 2013/11/30 目 录内容摘要和关键词 Abstract and Key words I文献综述 I一、前言 1（一）带锯床逐步占据主导地位 1（二）我国锯床的制造水平在逐步提高 1（三）锯床的发展趋势 1二、改造锯床介绍 2（一）锯床功能 2（二）进行改造前锯床具体状况 21.机械组成部分 22.液压组成部分 2 3.电气控制组成部分 3三、应用PLC对锯床电气部分进行改造 3（一）简介PLC应用 3 （二）PLC的主要功能4（三） PLC与锯床电气系统原理设计 4（四）工作状态图 4 （五）工作电气图 5（六） PLC输入输出分配表 6（七） PLC梯形图7四、设备改造效

2、果 7五、总结 7附录 7参考文献13致谢14内 容 摘 要公司拥有一台GZ4025卧式带锯床，使用了十几年设备比较陈旧，在生产中使用频率很高，电气用的是继电器控制电路，只能手动、半自动生产，利用PLC对其进行改造，实现连续自动循环工作，提高设备生产效率。用可编程控制器改造旧锯床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造GZ4025带锯床电气系统后，使线路简化，使联锁保护功能更加完善。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，提高了工作效率，而且还给以后维修时准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。关

3、键词：锯床 PLC 改造AbstractCompany owns a GZ4025 horizontal band sawing machine, the use of the more than ten years equipment is obsolete, use frequency is very high, in the production of electrical with relay control circuit, can only manual, semiautomatic production, using PLC to transform, to achieve co

4、ntinuous automatic work cycle, improve equipment production efficiency. By programmable controller reforming old sawing machine electrical system, is very realistic in existing enterprise technical transformation scheme, has the characteristics of saving investment, fast effect. Transform GZ4025 ban

5、d sawing machine by using PLC electrical system, make the circuit to simplify, so as to further perfect the interlock protection function. At the same time, because of the high reliability of the PLC, input and output part and indicator, make electrical failure frequency decrease greatly, not only i

6、mprove the working efficiency, and also later maintenance accurate judgment when electrical fault location provides great convenience. Company owns a GZ4025 horizontal band sawing machine, the use of the more than ten years equipment is obsolete, use frequency is very high, in the production of elec

7、trical with relay control circuit, can only manual, semiautomatic production, using PLC to transform, to achieve continuous automatic work cycle, improve equipment production efficiency. By programmable controller reforming old sawing machine electrical system, is very realistic in existing enterpri

8、se technical transformation scheme, has the characteristics of saving investment, fast effect. Transform GZ4025 band sawing machine by using PLC electrical system, make the circuit to simplify, so as to further perfect the interlock protection function. At the same time, because of the high reliabil

9、ity of the PLC, input and output part and indicator, make electrical failure frequency decrease greatly, not only improve the working efficiency, and also later maintenance accurate judgment when electrical fault location provides great convenience. Key words : Sawing machine； PLC ；modification Sawi

10、ng machine PLC modification 文 献 综 述两年多的电大专业课的学习，以及多年的工作实践总结，再结合重庆大学廖常初主编的跟我动手学FX系列PLC，应用PLC对公司的老锯床进行改造。PLC的应用特点：可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应

11、用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。配套齐全，功能完善，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外， PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎。PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

12、梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。该设备改为PLC自动控制升降及进给；锯架在切削中能保持最适宜的进给力，以达到最高的切削效率，自动的锯带张紧和锯带导向装置以及切削系统，保证了锯带有较长的使用寿命和较快的切削速度，并保证对工件进行准确的切削。采用PLC改造金属带锯床后具有结构紧凑、造型美观、加工精度高、工作可靠、噪声低、操作简便、节材和节能效果显著等特点。经过生产现场实践证明，该锯床改造合理、性能稳定，达到了预期的改造目的。同时PLC控制系统与液压系统配合，依靠重力和液压缸弹簧恢复力为进给动力，节约能源

13、，每工作l小时，比原先锯床节电3度，比原先锯床效率提高8倍，节约人工可以一人看五台，为企业节约了大量的资金。一、前言 传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。随着现代制造工业朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为金切加工的起点，已成为零件加工过程中重要的组成环节。锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率，因此锯床特别是自动化锯床已广泛应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域。（一）带锯床逐步占据主导地位弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要锯床形式，其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床而开始占据主导地位。虽然带锯床开发、普及的历史较短，但技术进

14、步显著。上世纪60年代切断150mm的45号钢需要1520min，今日仅需1.52min， 30多年间效率提高了10倍。在材料的利用率方面带锯床也具有明显优势，如切断100mm的45号钢锯口处，带锯床与弓型锯相比可节约原材料56%，与圆盘锯床相比节约原材料高达87.5%。由此可见，带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。除此之外，这种锯床适应性广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割，因而获得了越来越广泛的应用。在带锯床中又以双立柱带锯床性能最优。双立柱带锯床采用双导向柱双液压缸整体锯架结构，运用平行法锯削，刚度持久，保证了锯架工作稳定，提高了锯带寿命。随着近年我国国民经

15、济的快速发展，带锯床逐渐开始普及，目前已有少数生产厂家通过技术创新，研制开发了双立柱带锯床。在欧美等发达国家，弓锯床已基本被淘汰，而带锯床迅速普及，这一趋势在德国尤为明显。以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格 （BEHRINGER）公司为例，其生产双立柱带锯床的历史已有20余年，至今已开发近百个型号，达到了很高的技术水平（二）我国锯床的制造水平在逐步提高目前我国锯床制造水平已有了很大程度的提高，提高的途径主要有：锯床用户积极和科研院所联合，对已有的普通带锯床进行数控化改造；锯床生产商利用可编程控制器实现锯床的自动化或采用其它改进措施，如国产GZ4025、GZ4032-1锯床等；科研机构对锯床做一定

16、深度的理论研究，如哈尔滨理工大学的全自动带锯床的模糊控制系统的研究等。制造水平虽有很大程度的提高，但众多的国内锯床生产厂家，总体又以中低档产品居多，存在设备返修率高和锯口粗糙、加工范围较窄等问题。如包头某一钢铁公司购置的一台大型锯床，投入使用不久就发生多起故障。由于设备生产商的检修费用较高，用户又缺少必要的技术手段与资料，导致设备一直不能正常工作。但同样一台先进的德国锯床使用达十几年却很少出故障，所以锯床返修率高的问题已成为制约许多国内锯床企业发展的一个重要因素。另一制约因素是对于有色金属及特硬难加工材料的锯切往往依赖于进口国外先进锯床。所以我国锯床产业急需提高制造档次，向着生产中、高档锯床产

17、品的方向发展。（三）锯床的发展趋势加工精度进一步提高。采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和激光定位方式，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合，由此提高锯床的加工精度。此外，金属锯切的关键技术点高精度的切割力控制一直是锯床技术研究的重点，德国贝灵格锯床就很好地解决了这一问题。该锯床可实现恒定锯切力控制，保证了锯切不规则截面型材的切削率 （切割面积/分钟）恒定。该锯床的加工精度也较高，如切割厚材时，每100mm切割高度的误差仅为0.1mm。锯床加工高效化、范围扩大化。提高锯切效率，尤其是提高厚材及硬金属锯切效率，避

18、免锯切成为整条生产线的瓶颈，一直是锯切及锯床技术领域多年关注的焦点。德国贝灵格锯床锯切不锈钢切削率达48cm2/min。该公司还设计了安装两个锯切系统的锯床，可同时对工件进行两次锯切，从而大大提高生产效率，改善了锯切加工的经济性。锯切范围扩大化已是趋势，如目前我国最大的带锯床G42200型锯床可切割直径为2m的管料和空心料。德国贝灵格巨型卧式带锯床可锯切达2.5m2.0m的实心方材，巨型立式带锯床可锯切长达10m的板材及棒材。锯床全数控化、网络化。大型工件的切割过程往往持续数小时，为保证一人多机的生产条件，提高锯切加工的精度和效率，锯切过程的全数控化势在必行。网络化生产、远程诊断及维护是当今数

19、控机床的发展趋势，数控锯床也不例外。网络化生产可以使锯切过程与其余环节相联系，提高生产率，便于企业对各环节实现高效的统一管理。远程诊断和维护更是经济全球化的结果，可以提供跨国跨区域极为迅捷的设备维护。二、改造锯床介绍（一）锯床功能 卧式带锯床是一种以双金属带锯条作为切削工具，能切割金属材料的锯切设备，主要用于黑色金属的方料、圆料及各种型材的切割，亦可用于切割有色金属及非金属材料。由于带锯切口窄，切削效率高，因此能耗小，材料浪费少。是一种具有显著节能、节材效果的高效切割设备。（二）进行改造前锯床具体状况1.机械组成部分 （1）床身、工作台：床身采用焊接箱式结构，主要用以支撑其他部件，内腔间作液压

20、油池，工作台为铸件，用以承料，安装夹紧装置及锯架。（2）主传动装置：主传动采用蜗轮传动方式，由电机、蜗轮变速箱、锯轮箱及锯轮组成。主要用以传递扭矩，驱动带锯条回转，以便实现切削运动。通过变换皮带轮上的皮带位置，可以变换三档速度，以便适应不同材料的锯切。（3）锯带张紧机构：是由从动锯轮、滑座、滑块和丝杆、螺母组成，通过移动从动轮使带锯条得以张紧，保证带锯条与锯轮的轮缘之间形成一定的压力，产生足够的摩擦力来带动锯条作回转运动，实现切削运动，张紧力有大小可以通过调整测力扳手来确定。（4）工件夹紧机构：工件夹紧采用液压夹紧。是以油缸替代丝杆和丝杆螺母，并通过按钮和电磁阀进行操纵，实现工件的夹紧与松开。

21、（5）锯带导向装置：由左、右导向臂及导向头组成，导向头则由导向滚轮及导向块组成，主要用来将带锯条扭转一定角度使之与工作台面垂直，保证锯条的正确位置，提高切割精度。（6）冷却系统：是由冷却液箱、冷却泵、管道、阀及喷嘴组成，用来保证对切削区域供给充足的冷却液，以提高切削效果和锯带的使用寿命与切削断面精度，同时还有利于清除齿上的切屑。（7）承料架：是由滚轮、支架及送料机构组成，送料机构是由送料电机、蜗轮箱、链条和链轮组成。使用时，必须与主工作台面平行且其中心线应与夹紧钳座的中心线对齐，以保证正常切削精度。2.液压组成部分液压系统压力一般为2.5-3.5mpa，其大小可以通过齿轮泵上的溢流阀进行调整，

22、压力大小可从压力表上读出。进给速度由操纵面板上调速阀手柄调节，实现无级调速，锯架的快退与工进和工件夹紧，松开等一系列操作均由面板上的相应按钮并通过电磁阀来控制。为了保证锯架进给平稳，在进给油缸的下端盖内安装有一个单向阀，以便使进给时产生一定的背压，以起到平衡锯架的作用。液压油一般选用20#或30#液压油。液压原理图3.电气控制组成部分 （1）电气系统是传统继电器控制电路，由电气箱、操纵盒及行程开关组成，用来控制机床各部分动作执行元件（油缸），使之按一定的工作程序有序地动作来实现正常的切削循环，并对机床实施保护，避免发生设备事故。（2）电气操作说明电气控制元件除行程开关、过载保护开关和电磁阀外，

23、所有操作按钮都集中在操作面板上，操作时只需按一定的程序按下相应的功能按钮即可进行正常工作，每个按钮都有相应的功能指示标牌指示。按下带红色蘑菇按钮即可实现机床总停。锯架抬起的高度可由固定在立柱顶端的行程开关碰杆进行调整，从而达到所需高度。三、应用PLC对锯床电气部分进行改造 （一）简介PLC应用 输入/输出（I/O）接口I/O接口是PLC与工业现场的输入输出设备之间的连接部件,包括数字I/O和模拟I/O两种。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波部件,其作用是把PLC与外部电路隔离开,以提高PLC的抗干扰能力。PLC采用扫描工作方式，通过“采集输入量，执行程序，输出控制量”的循环扫描方式实现程序的运

24、行，扫描就是从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号执行指令，直至最后一条指令，然后再从头开始扫描，如此循环。从“输入采样执行程序输出刷新”所用的时间称为一个扫描周期。1.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入状态寄存器中，接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段或输出阶段，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器中的内容也不会改变，输入状态的变化要到下一个扫描周期的输入采样阶段才能被读入。2.程序执行阶段在程序执行阶段，PLC对程序按顺序逐行进行扫描并执行，在梯形图中，程序总是按先上后下，先左后右的顺序进行，CPU执行程序

25、时根据输入状态寄存器中的内容按用户编好的程序要求进行运算处理，运算结果存入输出状态寄存器中，在这个阶段CPU与输入输出端的状态无联系。3.输出刷新阶段当程序执行完毕后，输出状态寄存器中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。由于PLC对输入状态的采样只在输入采样阶段进行，当PLC进行程序执行阶段后输入端的状态变化CPU无法读取，要到下一个扫描周期开始的输入采样阶段才会被CPU读取到，输出端的状态刷新也是同样道理。这样当PLC采用了集中输出的方式时，如果程序较长，则程序运算时间相对较长，导致一个扫描周期就比较长，这样就会影响CPU对输入输出的速度。对于I/O点数少的小型PLC，一般程序也不会太长，影响较小，但对于I/O点数多的大中型PLC，其控制能力强，用户程序也较长，这时为提高系统的响应速度，可以采用定期输入采样，输出刷新或采用中断方式来提高响应速度。（二）PLC的主要功能1条件控制可编程序控制器设置了与（AND）、或（OR）、非（NOT）等逻辑指令，能处理继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此，它可以替代继电器进行开关