T68镗床的控制设计

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1、目录引言3 摘要5 第一章 绪论第 一 节 PLC 改造设 计 T68 镗 床 的目 的 和 意 义 .6 第二节 PLC 特点和发展 .7 第二章T68型卧式镗床的控制系统第一节 T68 型卧式镗床的控制原理 .8 T68 型 卧 式 镗 床 的 用 途 .8 主要结构和运动形式8 电气控制线路的特点8T68 型卧式镗床的电力拖动特点和控制要求9控制 线 路的 工作原理9 电 气 控 制 线 路 分析 11第二节 T68 型卧式镗床主要元件选择 . .17第三章PLC基础知识及设计方案选择第一节 PLC 相关知识 .19第二节 PLC 的 工作原理和过 程.21第三节 PLC 的 安装 .2

2、3 第四节 设计方案的 确定 24第四章PLC 改造 T68型卧式镗床电路第一节 PLC 型号的 选择 .25 第二节 设计流程图 .26 第三节 PLC 的 I/O 分配表（主电路）和 I/O 接线图. 27 第 四节 PLC 设 计梯 形 图 . . .29第五章改造后的T68镗床的调试过程32主轴正传低速主轴正传高速.32主轴正传点动.32主轴反接低速.32主轴反向高速.32主轴反向点动.32正向反接制动33反向 反接制 动 .33联锁保护装置.33第六章 机床面板电气线路安装机床面板对电气线路的基本要求.34机床电气线路的安装步骤.3435364041附录总结致谢参考文献引言镗床是一种

3、精密加工机床，主要用于加工精确高的孔，以及各孔间距离要求 较为精确的零件，如主轴箱，变速箱。由于镗床刚性好，其可动部分在导轨上活 动间隙小，还可附加支承，故能满足上述要求。镗床除镗孔外，在万能镗床上海口音钻孔、铰孔、扩孔；用镗轴或平旋盘铣 削平面；加上车螺纹附件后，还可以车削螺纹；装上平旋盘刀架还可加工大的孔 经，端面和外圆。因此，镗床加工范围广，调速范围大，运动部件多。按用途不 同，镗床可以分为卧式镗床，立式镗床，坐标镗床，金刚镗床和专门化镗床等。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它的加工精度和 表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。目前，部分中小型企业及高

4、校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床 经历了比较长的历史，虽然它在一定范围内满足单机和自动生产线的需要，但由 于它的电控系统是以继电器，接触器的硬件连接为基础的，技术上比较落后，特 别是其触点的可靠性问题，直接影响了产品的质量和生产效率。而用PLC对它的 进行技术上的改造，便能取得很好的效果。对 T68 镗床的电气控制线路进行了分析与研究后， T68 镗床具有主轴转速高， 调速范围宽等功能外；68镗床的电气控制系统还存在控制线路上的一些复杂性， 故障率高，维护工作量大，可靠性差，灵活性差等缺点；给生产与维护带来了诸 多不便，严重影响生产。采用可编程序控制器（PLC）对T68镗床的传统的电

5、气 控制系统进行改造，在实际生产线上有着明显的效率，这也使整个生产系统带来 推动的力量。PLC对T68镗床的控制改造的设计梯形图，提高了 T68镗床电气控 制系统的可靠性和抗干扰能力；然而PLC对T68镗床的继电器接触式控制系统进 行技术改造，从而保证了电控系统的快速性，准确性，合理性，更好的满足了实 际生产的需要，提高了经济效益。本设计主要介绍的是T68镗床的PLC改造控制，第一章是绪论，主要介绍设 计的目的和意义和以后的发展；第二章介绍了 T68镗床的电气控制原理和分析电 气控制线路；第三章介绍PLC有关知识和选择及设计方案的研究和确定；第四章 主要介绍了 PLC对T68镗床的改造设计；第

6、五章介绍了改造后的T68镗床的调试 过程；第六章介绍了机床面板电气线路安装。本设计在手法上采用模块化结构，运用图解的方法，以图为主，以文为辅。 设计中对梯形图的每个梯阶和语句表的每个语句都注释，说明该梯阶和语句的作 用，并且用电路工作过程图与电气元件和编程元件动作顺序表相结合的方法来说 明 PLC 的控制过程。设计在编写过程中，参考了一些书刊内容，并且引用了其中的一些资料。由 于编者能力有限，内容中难免会出现一些错误，请老师批评指正。编者摘要目前 PLC 已广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、交通、运 输等各行各业。随着机电一体化的发展，对不系统的可靠性要求愈来愈高。可编 程控制器有

7、控制可靠，体积小，功能强，速度快，组态灵活和可扩展的特点而得 到广泛的应用。可编程控制器是 20 世纪60 年代末在继电器控制系统的基础上开 发出来的。在我国 PLC 的应用最近几年发展很快。首当先应用一些大中型现代化工厂 的引进工程上，PLC是专为工业控制设计的控制装置，能适应工业现场的恶劣环 境。在老企业旧设备的技术改造上，PLC的应用比较广泛，而且已取得了可喜的 经济效益。为了提高镗床控制电路的稳定性和自动化程序，延长镗床的使用寿命，降低 机床的故障。分析了 T68 镗床的机械、电气控制原理，保留镗床主电路有 PLC 取代复杂的电气连线控制，设计出由 PLC 为镗床的控制电路。完成了将镗

8、床的 控制电路用 PLC 梯形图实现，大大的简化了电路，从而降低机床的故障、更加 便于控制、也降低了维修的难度。本设计介绍了 PLC 改造 T68 镗床控制系统的应用。运用了图解的方法。以 文为主，以图为辅，并且用电气元件和编程元件动作顺序表来说明 PLC 的控制 过程。关键词T68 镗床 西门子 PLC 改造 梯形图第一章 绪论第一节PLC改造T68镗床的目的和意义大多数企业的生产机床为普通机床，生产设备陈旧落后，由于丝杠、导轨、 进刀手轮间隙大、磨损厉害，用这种设备加工出来的产品普遍存在质量差，精度 低，成本高，供货周期长等问题，已经不能适合当今企业所面临的竞争需要。由 于数控机床的成本较

9、高，如企业靠重新购买新设备，需要大量资金，一般的企业 难以承受，为此，把普通机床改造为数控机床是提高机床数控化率的捷径和有效 手段。普通机床改造成经济型数控机床后，可以大大提高自动化程度和生产劳动 效率，提高原机床的加工精度，加工出普通机床难以加工各种外形比较复杂的工 件，具有投资少、见效快等特点。研究者已课题的目的和意义有以下几点。1) 将所学的知识得以综合的应用。2) 将所学的知识与实践相结合。3) 近年来 PLC 在工业自动化控制领域应用愈来愈广，它在控制性能.组机 周期和硬件成本等方面的综合优势，三其他工控产品难以比拟的，用PLC控制技 术对 T68 镗床控制电路改造，具有普遍的技术及

10、经济意义。4) 提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度。5) 通过 PLC 改造后，可以延长镗床的使用寿命，还可以降低机床的故障， 更加便于控制，方便维修等好处。第二节 PLC 特点和发展PLC（可编程序控制器）是以微机技术为核心的通用工业控制装置。它是将传 统的继电器-接触器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体，具有功能大、 环境适应性好、编成简单、使用方便等优点。因此，近年来在工业自动控制，机 电一体化，改造传统产业等方面，PLC得到了广泛的应用。学习，掌握和应用PLC 技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。21世纪，PLC会有更大的发展：1）向高速度，大容量方向发展。

11、2）向超大型，超小型两个方向发展。3）PLC 大力开发智能模块，加强联网通信能力。4）增加外部故障的检测与处理能力。5）编成语言多样化。因此，用PLC（可编程序控制器）对T68型卧式镗床的改造有助于提高镗床发 性能，提高生产效率。第二章T68型卧式镗床的控制系统第一节 T68 型卧式镗床控制原理T68 型卧式镗床的用途T68 型卧式镗床主要用于钻孔、镗孔、铰孔及加工段平面等。 主要结构和运动形式卧式镗床主要由床身, 前立柱, 镗头架, 后立柱, 尾座, 下溜板,，上溜板 和工作台等组成。T68 型镗床的运动形式有:(1) 主运动: 镗轴和平旋轴的旋转运动。(2) 进给运动: 镗轴的轴向进给,

12、平旋盘刀具溜板的径向进给, 镗头架的垂直 进给, 工作台的纵向进给和横向进给。(3) 辅助运动: 工作台的回旋运动, 后立柱的轴向移动, 尾座的垂直移动几各 部分的快速移动等。电气控制线路的特点(1) 主电动机 M1 为双速笼型异步电动机，实现机床的主轴旋转和工作进给。低 速时由接触器 KM6 控制，将电动机三相定子绕组接成三角形连接；高速时由 KM7、 KM8 控制，将电动机三相定子绕组接成双星形联结。高低速由主轴孔盘变速机构 内的行程开关 SQ 控制，选择低速时，电动机为直接启动；高速时，电动机采用 先低速起动再自动转换成高速起动运行的两极起动控制，以减少起动电流的冲 击。(2) 主电机能

13、正反转, 点动并具有停车反接制动。(3) 主轴变速或进给变速时主电动机缓慢转动，使齿轮易于啮合。T68 型卧式镗床的电力拖动特点和控制要求镗床加工范围广、运动部件多、调速范围广、而进给运动直接影响切削量， 切削量又与主轴转速、刀具、工件材料、加工精度等有关，所以一般卧式镗床主 运动与进给运动由一台主轴电动机拖动，由各自传动链传动，还应由一台快速电 动机拖动。T68 型卧式镗床的控制要求：1) 主轴与进给运动都有较大的调速范围,由一台电机拖动，采用双速笼型异 步电动机。（2）由于各种进给运动都要正反不同方向的转动，所以要求正反转。 （3）在加工过程中需要调整工作，主电动机应能实现正反转的点动控制

14、。（4）为缩短时间，各进给方向均能快速移动，设有快速移动电动机且采用正 反转的点动控制方式。（5）要求主轴停车迅速、准确，主电动机应由制动停车环节。（6）主电动机为双速电动机，有高、低两种速度供选择，高速快速移动时应 先经低速再进入高速。（7）主轴变速和进给变速在主电动机停车或运动时进行，为便于变速时齿轮 啮合，应由低速冲动。（8）由于卧式镗床运动部件多，应由必要的连锁和保护环节。 控制线路的工作原理（1）主轴的点动控制 主轴的正反向点动由按钮 SB3 和 SB4 操纵。按下正向点动按钮 SB3 后，使 KM1、 KM6线圈得电动作。因此，三相电源经KM1主触点和接触器主触点接通M1,使电 动

15、机在低速下旋转，放开按钮时， KM1 和 KM6 都相继断电释放，电动机断电停止， 反向点动与正向点动相似，由SB4操纵，经接触器KM2级KM6相互配合动作完成。（2）主电路的正反向长动主电路正反转控制有SB1和SB2操纵，当要求电动机低速运转时，限位开关XK 为断开状态，按下SB1,、KM1,、KM3,、KM6得点动作，主电路就在全压下和三角 形接线下，直接启动低速运行。使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机县低速起动，延时5秒后 KM6断开，经过秒KM7得电动作，KM7的住处点使电机的绕组连成双星形并从新 接入电流，从而使主电路从低速在起动到高速。（3）主电机的反接制动控制 当

16、电动机正传时，速度继电器的正转动合触点 Ks 闭合，而正转动断触点断开， 按下SB5时，KM1断电释放，切断了主电机电源，延时后，KM2闭合和KM6得电, 使三相电源经过KM2主触点和KM6主触点反接给电动机，反接制动。当电动机转 速降低到一定转速时，正转动合触点 Ks 三打开，切断 KM2 的通电回路，使 KM2 和 KM6 相继断电释放，及时切断电动机的反诘电源，制动结束。（4）主轴或进给变速时主电机的缓控 主轴变速时，主轴电动机可获得缓慢转动，以利于齿轮顺利啮合。将 S1、S2 闭 合，KM1、KM6线圈得电动作，电机得电正向加速，当达到一定速度时，速度继 电器 Ks 的动断触点断开，动

17、合触点闭合，延时秒后， KM2 闭合，电机开始反接 制动，当电机低于某一速度时，Ks动作，KM2断开，延时秒后KM1闭合，正向加 速，如此反复，实现缓动。进给变速时缓慢运转控制原理与主轴时完全相同，不 过用的是限位开关 SQ3 和 SQ4。（5）主轴箱、工作台或主轴的快速移动机床的各部件的快速移动由限位开关S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压动， PLC输出使KM4得电动作，快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动，PLC 输出使接触器KM5得电动作，快速电动机M2反转。电气控制线路分析机床的各部件的快速移动由限位开关S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压 动，PLC输出使KM4得电动作，

18、快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动， PLC输出使接触器KM5得电动作，快速电动机M2反转。（1 ） 主电路分析三相交流电源经低压断路器QS引入，M1为主电动机，由接触器KM1和KM2 控制其正反转；KM6控制M1低速运转（定子绕组接成三角形，为4极）；KM7和KM8 控制M1高速运转（定子绕组接成双星形，为2极）；KM3控制M1的反接制动电阻， 由热继电器FR实现过载保护。M2为快速移动电动机，由接触器KM4和KM5控制 其正反转， M2 为短时运行。因此，不需要过载保护， 低压断路器 QS 对整个电路 实现过电流保护和过载。图 1 T68 型卧式镗床电气控制主回路(2)控制电路分析

19、1 ) 主电动机的起动控制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，使接触器 KM4 线圈通电吸 合，三相电源经KM1的主触点，电阻R和KM4的主触点接通主电动机M1的定子 绕组，接法为三角形，使电动机在低速下正向旋转。松开SB4主电动机断电停止。 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) 主电动机的正、反转控制 当要求主电动机正向低速旋转时， 按 SB2， 中间继电器KA1线圈通电吸合，它有三对常开触点，KA1常开触点闭合自锁；KA1 常开触点闭合，接触

20、器KM3线圈通电吸合，KM3主触点闭合，使接触器KM1线圈 通电吸合，并将KM1线圈自锁。KM1的辅助常开触点闭合，接通主电动机低速用 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、定子绕组三角形联结下直接起动，低速运行。当要求主电动机为高速旋转时，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起动；另一方面由于SQ7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

21、合的常开触点闭合，使接触器KM5线圈通电吸合，KM5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，故从低速起动转为高 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。3）主电动机的反接制动的控制当主电动机正转时，速度继电器KS正转，常开触点KS闭合，而正转的常闭触点 KS 断开。主电动机反转时， KS 反转，主电动机正转或反转停止时的反接制动做 准备。按停止按钮SB1后，主电动机的电源反接，迅速制动，转速降至速度继电 器的复位转速时，其

22、常开触点断开，自动切断三相电源，主电动机停转。具体的 反接制动过程如下所述：主电动机正转时的反接制动：主电动机为低速正转时，电器KA1、KM1、KM3、 KM4的线圈通电吸合，按SB1，使KA1、KM3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分断，使KM4断电；SB1的常开触 点，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 断开， KM2 线圈断电，反接制动完

23、毕。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。在此仅 指明，高速正转时反接制动所用的电器是KM2、KM4、KS触点；高速反转时反接 制动所用的电器是 KM1、KM4、KS 触点。4) 主轴或进给变速时主电动机的缓慢转动控制 主轴或进给变速即可以在停车时进行，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断开，接触器KM3 线圈断电，KM3的辅助常开触点断开，使KM

24、1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断开，接触器KM1线圈断电，而KS正转常开触点KS闭合，使KM2线 圈通电吸合，主电动机反接制动。当转速降到KS的复位转速后，则KS常闭触点 KS又闭合，常开触点KS又断开。若孔盘退回原位，则SQ3，的常闭触点断，切断 缓慢转动电路。SQ3的常开触点SQ3闭合，使KM3线圈通电吸合，其常开触点闭 合，又使 KM1 线圈通电吸合，主电动机在新的转速下重新起动。5) 主轴箱、工作台或主轴的快速移动该机床各部件的

25、快速移动，由快速手柄操纵快速移动电动机2M拖动完成的。当 快速手柄扳向正向快速位置时，行程开关SQ9被压动，接触器KM6线圈通电吸合， 快速移动电动机2M正转。同理，当快速手柄扳向反向快速位置时，行程开关SQ8 被压动，KM7线圈通电吸合，M2反转。6) 主轴进刀与开作台联锁 为防止镗床或刀具的损坏，主轴箱和工作台的机动进给，在控制电路中必须互联 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，避免机床或刀具的损坏。嚣 逖需+H丑）罄Wjj,Xii_ri_r1H仃Ag5 r第二节T68型卧式镗床的主要元件选择11TIVA_

26、r 符号数量6O1O8 6 1AWX 9WX gjn 寸 WN ZWNtfw表1电气元件一览表名称及用途主电动机，拖动主运动和进给运动用Bumr曲雄瀏址占009-HxVE mz ZZ IZ oz 61 81 ZI 91 巴 VI ml Z二二-01 6 8-2, - 9M21快速移动用电机Q1空气开关，限流、欠压保护KM1 、 KM22主电动机正反转用接触器KM31限流电阻短路用接触器KM6、 KM73主电动机高低速转换用接触器KM4、 KM52快速电机正反转用接触器SB51主电动机停止用按钮Ks1主电动机反转制动用速度继电器SB1 SB22主电动机正反转用按钮SB3 SB42主电动机正反转点

27、动按钮S1 S22主轴用变速限位开关S3 S42进给变速用限位开关S1接通主电动机咼速用限位开关S5 S62快速电动机正反转用限位开关R2点动、高速启动，制动用限流电阻FU1FU88短路保护熔断器KR1主电动机过载保护用热继电器K11控制PLC用开关PLC1可编程控制器U V W N WBEU V W W U WUVWMUW4554KM1KM2KM3Y U V W0 2 2 2Y U V W12 2 2YUW233KM4Y U V W3888d n M U3 V3 W3M U V W M U4 W4KM6Y U V W5555KM7Y U V WM U V W7 7 7KM8YM U V W6

28、 6 6M U V W9 9 9KM5Y U V W4888K1CENLK2EBNC主板电气位置接线图图 3 安装板电气元件平面布置图第三章PLC基础知识及设计方案选择第一节PLC的基础知识的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计 的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出 控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与 工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。为了避免与个人计算 机 PC(Personal Computer )

29、相混淆，所以改为 PLC。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造 的计算机。它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程 控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要 进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。的产生在 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置 构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。 随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要 经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。 为了改变这一现状，美国通

30、用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装 置取代继电器控制装置。的主要特点(1) 高可靠性,抗干扰能力强。(2) 通用性强,灵活性好,功能齐全。(3) 编程简单,使用方便。PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说， 不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。(4) 模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均 采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计， 由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组 合。(5) 安装简便,调试方便PL

31、C 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现 场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行 和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的 方法，使系统迅速恢复运行。(6) 维修工作量小,维护方便。(7) 体积小,能耗低。的功能(1) 逻辑控制(2) 定时控制(3) 计数控制(4) 步进(顺序)控制(5) PID 控制(6) 数据控制 PLC 具有数据处理能力。(7) 通信和联网(8) 其它PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模 块，C

32、RT模块。的基本结构.(1) 中央处理单元(CPU)CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，(2) 存储器PLC 存储空间的分配其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区系统RAM存储区(包括I/O映象区和系统软设备等)用户程序存储区(3) 电源(4) 底板或机架(5) PLC 系统的其它设备第二节 PLC 的工作原理和工作过程1. 工作原理 按照分时操作(串行工作)方式每一次执行一个操作，按顺序逐个执行,从宏 观来说，PLC外部似乎是同时进行的，串行工作过程三PLC扫描工作方式。用扫 描工作方式执行用户程序时，扫描时从第一条程序开始扫描，在无终端或

33、跳转控 制的情况下，按程序存的顺序的先后执行用户程序，直到程序结束.然后再从头 开始扫描执行，周而复始重复运行。2. 扫描技术的工作过程当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫 描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状 态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入 用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改

34、变。因此，如果输入是脉冲信号， 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均 能被读入。(2) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯 形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控 制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算， 然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态； 或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形 图所规定的特殊功能指令。(3) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期

35、间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外 设。这时，才是 PLC 的真正输出。第三节 PLC 的安装1. 安装环境PLC 适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。 控制 PLC 的工作环境，可以有效的提高它的工作效率和寿命。2. PLC 的固定小型可编程控制器外壳的4个角上均有安装孔。有两种安装方法：一是用螺 钉固定，不同的但愿有不同的安装尺寸，二是 DIN 轨道固定。3. 电源接线PLC供电电源为50HZ、220V+_10%的交流电，是S7-200系列可编程控制器有 直流24V输出接线端，该接线端可为输入传感(如光电

36、开关或接近开关)提供直 流 24V 电源。4. 接地良好的接线是保证可靠工作的重要条件、可以避免偶然发生的电压冲击危 害。接地线与及其的接地端相接，基本单元接地。5. 输入接线注意(1)输入接线一般不要超过30m，但如果环境干扰较小，电压降不大时，输 入线可适当长些。(2 输入、输出线不能用一根电缆，输入输出线要分开。(3) 可编程控制器所接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描的时间。第四节 设计方案的确定 本课题的设计首先要了解 T68 镗床的结构组成，电气原理和控制电路；要明 确需要改造的要点内容。其次，要对所选用的西门子PLC有一定的了解和应用能 力，要有明确的思路。通过对 T68 型卧式镗床

37、工作原理的分析，设计出 PLC 改造系统的控制电路， 对系统的输入、输出点进行统计，共有 16 个输入点，8 个输出点，输入输出都 是开关量。分配PLC的I/O地址，设计PLC外围电路，确定PLC的I/O接线图, 采用逻辑设计方法进行梯形图设计。通过软件进行程序仿真，模拟镗床的现场控 制进行仿真调试，达到了系统改造的要求，并且运行效果良好。采用 PLC 实现对 T68 镗床的改造设计电气控制时，照明，电源指示灯，低压 备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原有电路配置连接。继电接触 器系统中按钮，速度继电器，行程开关为PLC的输入设备，接触器为PLC的输出 设备。为了节省PLC的I/O点数

38、，SQ1和SQ2的常开触点并联，SQ3和SQ4的常 开触点串联，常闭触点并联，SQ5和SQ6的常开触点并联之后接在PLC的输出端。必须注意：1. 原镗床的加工工艺方法不变2. 在保留主电路原有元件基础上，不改变控制的操作方法3. 电气控制系统控制元件作用与原电气线路相同4. 主轴和进给起动，制动，低速，高速和变速冲动操作方法不变5. 改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现第四章PLC改造T68型卧式镗床电路第一节 PLC 型号的选择PLC 机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护 使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好 (维修量较

39、小)的场合，还要从输入点数和输出点数来考虑，分析主电路及控制 电路功能后，整个系统输入点共16 个，输出点共8 个。所以，综合各方面条件 选用西门子S7-200系列的PLC。西门子S7-200有CPU21X系列和CPU22X系列， 其中型可编程控制器提供了 4个不同的型号，常见的有CPU221、CPU222、CPU224、 CPU226 和四种基本型号。一个完整的 PLC 系统主要由基本单元、个人计算机或 STEP7-Micro-WIN32 编程工具以及通信设备。S7-200CPU 又称为 PLC 系统的主机或主单元。它将一个微处理器、一个集成 电源和数字量I /0点集成在一个紧凑的封装中，从

40、而形成了一个功能强大的微 型PLC在下载了程序之后，S7-200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的 输入输出设备。 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。所以，综合各方面条件，选择S7-200CPU226PLC进行控制。S7-200CPU226 有两个 RS-485 通信口，分别为 PORT0 和 PORT1 。外形尺寸(190*80*62) CPU有直流24V和交流120V220V。基本输入端子：CPU226型PLC 共有 24 输入点，输入端子的编号采用八进制进行编号，起输入电路采用双向光 耦合器，24V直流极性可以任意选择；基本输出端子：共有16个输

41、出点，CPU226 的输出电路有晶体管和继电器输出电路可供选择。共40个数字量I/O点，可连 接7个扩展模块，最大扩展248路数字量I/O点或35路模拟I/O点。它包括13KB 程序和数据存空间，6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲 输出，具有PID控制器。它有2个RS485通信/编程口，具有PPI通信协议。其 I/O 端子排可很容易的整体拆卸，可用于较高要求的控制系统。它具有更多的输 入/输出点、更强的模块扩展能力。更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊 功能。第二节 设计步骤图4 PLC控制系统设计流程图第三节PLC的I/O分配表和I/O接线图表2输入/输出分配图输

42、入输出元件名称，符号输入点兀件名称，符号输出点停止按钮SB1主轴正转接触 器KM1正向起动按 钮SB2主轴反转接触 器KM2反向起动按 钮SB3变速控制接触 器KM3正向点动按 钮SB4主轴低速接触 器KM4反向点动按 钮SB5主轴高速接触 器KM5行程开关SQ1M2正转接触器KM6行程开关SQ2M2反转接触器KM7行程开关SQ3主轴高速接触KM8器行程开关SQ4行程开关SQ5行程开关SQ6行程开关SQ7行程开关SQ8行程开关SQ正向制动KS1反向制动KS2二.PLC硬件接线图SE1SB2删SB4SB5SQ1SQ2SQ3SQ4驱S06SQ7漏SQ曙KS2、10.0QO_Q、10.100/I n

43、 Q0.2I U. LI n qQ0. 3I U. MIQ 4%XIO. 5Q0.5IQ. 6QO. 6I：.；QQ. 100. sj -11.011,111.211.310.4X11.511.6GON11,7E1GOMS7-200CPU226第三节PLC设计梯形图FKIDIU! D!t!KENd-mk 1吳rrcrk TitI b-用如11.1工()Mdnrk 277苔：IQ. 1mo2E-.1JE-.QH&nrk 3网鄭10.1 110 -.&! 31D.1()13M1 I11 * I1 i II 1.14K.310K.0 )EfctwciXlk. T3rNct-mcix Ic. 1LJL

44、Mll11.3小NcLwox Ic. 1311.4什3tD. ZII. 4.00. 730-7MO. aQ0启M()第五章改造后的T68镗床的调试过程（准备:将SQ1和SQ3常开串联，SQ1与SQ3常闭并联置1）主轴正传低速按下SB2,中间继电器KA1的得电自锁，接触器KM3得电，KA1和KM3的常 开触点都吸合，KM1得电，其常开触点吸合,KM4得电，M1（双速电动机）接成三 角形低速正向运行。主轴正传高速将SQ置1,这时M1在低速运转,KT得电，当时间到,KT的常开触点闭合， KM7和KM8线圈得电,M1接成双Y形切换为高速运转。主轴正传点动按下SB4,KM1得电。由于此时KA1，KM3和

45、KT都没有通电，所以，M1 （双 速电动机）只能接成D形进行低速运动。松开SB3后，因电路没有自锁作用，而 且 SB1 的常开触点没有闭合，所以 M1 停转。主轴反接低速按下SB3，继电器和接触器的通电顺序KA2、KM3、KM2、KM6，使M1 （双速电动 机）接成三角形低速反向运行。主轴反向高速将变速手柄板在“高速”位置，使微动开关受压而闭合。为KT和KM3的工作准 备。当按下时，电动机先低速反向起动，当KT延时时间到后，常闭触点断开,KM6 失电，M1停转，同时KT的常开触点闭合，KM7和KM8得电,M1接成双Y形为高 速运转。主轴反向点动按下SB5, KM2得电KM6得电。由于此时KA2

46、、KM3、KT都没有通电，所以 M1只能接成三角形进行低速转动；松开按钮SB4后，因电路没有自锁作用，而 且的SB1常开触点没有闭合，则KM2和KM6都失电，使M1停转。 正向反接制动采用速度继电器实现反接制动，当电动机按正常速度正向运转到一定速度 时，速度继电器KS2常开触点闭合，若按下SB1，其常闭触点先断开，KA1、KT、 KM1、 KM3 和 KM6 都断电，使控制线路按以下动作进行反接制动。反向反接制动M1 （双速电动机）反接时使KS1的常开触点闭合，同样为反接制动做准备， 在按下时，制动过程与正向反接制动相同。联锁保护装置 为了防止在工作台或主轴箱快速仅给时又将进给手柄扳倒自动快速

47、进给的误操作，就采用了与工作台和主轴箱进给手柄有机械连接的行程开关，与主轴进 给手柄连接的是行程开关。电动机M1、M2必须在两个行程开关都不闭合的情况 下才能起动。第六章 机床面板电气线路安装机床面板对电气线路的基本要求(1) 必须满足机床的工作要求(2) 有保护措施:如短路保护、过载保护、欠压保护等(3) 成本要低，所用的元件尽量少，容量要选择适当，导线截面不要过大，分布 要经济合理(4) 便于维修调试机床电气线路的安装步骤(1) 安装时先检查电气设备和电气元件是否有短缺，规格是否符合明细表要求； 外观检查是否有损伤；检查所有触头是否光滑，接触面是否良好，操作机构和复 位机构是否灵活，绝缘电

48、阻是否符合要求等。(2) 机床对电路进行分析。分析方法和步骤：1) 首先从分析原理图着手，从主电路中找到该机床共有多台电动机和其他设 备，以及他们是否受那些接触器控制的。弄清每台电动机的启动方法，有无反转、 调速、联锁和制动等。2) 根据主电路每台电动机或其他设备的接触器主触头文字符号，在控制线路中 找到相应的线圈。3) 在控制线路中每个接触器线圈小回路中所串联、并联的其他元件(如接触器、 继电器的触点以及按钮、转换开关、行程开关的接线点)都找出来。分析它们相 互的关系。弄清那个先动作，那个后动作，在什么情况下动作，在什么情况下不 动作也就是要弄清控制线路中各种元件的相互关系、胡想制约的关系。

49、附录1. 语句表网络 1LDA网络 2LDOANANAN网络 3LDOANANAN网络 4LDOANAAN网络5LDOANAAANATON T37 ，10网络6LDOO网络7LDOOLDOANOALDAOANOLDAN网络 8LDOOAANLDOAANOLDAN网络 9LDOOA T37ANAN网络 10LDOOAN T37ANAN网络 11LDNAANAN网络 12LDNAANAN2.刀架的自动转动4 工位电动刀架，正常情况下可以装 4 把刀，它是以脉冲电波的形式接受指 令的。刀架内部有一端带涡轮的蜗杆，刀架和底座接触面上各有一个端面齿轮和 两个限位块，正常情况下两个端面齿轮时咬合的。底座上

50、面装有马达并有连轴蜗 杆，当接收到换刀指令时，马达正传，蜗杆带动涡轮同时刀架蜗杆转动使刀架上 升，端面齿轮分离，当刀架升高到一定程度时，刀架连同刀架蜗杆一起旋转，旋 转 90 度后遇到限位块阻挡，由于马达受阻力量达到一定时开始反转，然刀架下 降于底座端面齿轮咬合，位块锁死 完成换刀。通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力， 而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是大学三年所 学知识很好的总结。此次设计T68卧式镗床的PLC改造课题不仅使我对PLC的控 制原理和 T68 型卧式镗床的工作情况有了进一步的了解而且重温了过去所学的 知识，对所学过的知识进

51、行了巩固和加深，并学到了很多新的内容。工业控制采 用PLC比较传统的采用电子线路和继电器具有可靠性、维护方便、通用性强等特 点，而在本次设计的过程中，让我深深的知道了什么叫毕业设计。并通过很多途 径进行了解所需要的材料。这样也对我很好的利用资源完成所要完成的任务的可 靠性和理想性。使我们在今后的学习和工作中能够更好的去完成任务，这样才能真正的掌握 并运用所学到的知识。相信这次毕业设计对我以后的工作会有一定的帮助。所以， 我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。在设计过程中遇到了很多不理解的东西，通过指导老师杨老师和同学的帮 助，还通过了网络和图书馆将问题一一的解决，看到了我的设

52、计的完成并不是一 件一项很困难的事情，使我不惧怕困难，敢于与困难作斗争，并在此过程中学习 和成长。 这样的毕业设计给我们带来的不只是一种问题，而且是很多个要解决的问题。在 解决问题的同时学到了更多的知识才是我们这次设计的目的，我想这次毕业设计 一定会使我在今后的学习和工作过程中有很大的帮助和提高。由于学生水平有限，设计中可能存在许多问题望老师给予批评指正。致谢大学的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过的老师和关心过 我的同学，他们在我的学习过程中给予了很大的帮助。本课题能够成功的完成， 也特别感谢各位同学对我的关心和帮助，要是没有各位的帮助，我的毕业设计也 不会这么快、这么成功的完成，谢谢!谨以此文表达我的谢意！参考文献1 主编 缴瑞山 机电技术实训机械工业出版社，20022 主编 许缪电机与电气控制技术机械工业出版社，20093 主编 鲁远栋 PLC 机电控制系统应用设计技术 电子工业出版社，20054 主编5 主编2005张广明机电系统PLC控制技术国防工业出版社，2009 刘芬 机电电气控制与 PLC 国防工业出版社，6主编常辉 西门子S7-200PLC入门与应用实例中国电力出版社，20107主编 郑凤翼图解西门子S7-200系列PLC入门电子工业出版社，2009另注：应尽多的参考网络资源资料