三菱FX2N系列PLC对T68镗床改造的设计毕业设计

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1、常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系 别：机电工程学院 专 业：机电一体化 班 号：机电112 设计（论文）题目： 三菱FX2N系列PLC对T68镗床改造的设计 毕业设计（论文）任务书专业 机电一体化 班级 机电112 姓名 蔡乐元 去除工作岗位等内容一、 课题名称：三菱FX2N 系 列 P LC 对 T 6 8 镗 床 改 造 的 设 计T 6 8 镗 床控制系统PLC 改 造 二、 课题应达到的要求：1、原镗床的工艺加工方法不变； 2、在保留主电路组件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法； 3、电气控制系统控制组件，作用与原电器线路相同

2、；主轴和进给启动、制动、低速、高速、和变速冲动的操作方法不变；改造原继电器控制中的硬件线接线，改为PLC程序设计控制。 三、 主要工作内容：对本设计的课题做深刻的了解，分析被控制对象的工作原理和工艺流程，画出工作图。选择PLC的机型，编制PLC的梯形图并调试。正确选择电器元件，列出清单。根据输入输出变量的统计的结果对PLC和I/O进行分配和定义。编制完成后进行模拟调试，通过生动的工厂实地调查更深刻的了解PLC的功能。整理相关的资料 进行毕业设计的整理阶段，了解毕业设计的写作要求和相关的技术指标，最后完成毕业设计的工作。四、主要参考文献：1戴一平.可程序设计控制器M.北京:机械工业出版社，200

3、4.12朱应煌.维修电工实训M.北京:化学工业出版社，2008.53张普礼.机械加工设备M.北京:机械工业出版社，1999.84毛杰.计算机辅助绘图M.浙江:浙江大学出版社，2004.1学 生（签名） 年 月 日指 导 教师（签名） 年 月 日教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目三菱FX2N系列P LC 对T68镗床改造的设计一、 选题的背景和意义：随着社会经济的迅速发展，现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，它

4、的出现极大的推动了制造业的进步。虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以达到使用要求是比较现实的，也是必须的。三菱FX PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置。其系统配置即固定又灵活，编程简单，运算快速，外部机器通讯简单化，且有共同的外部设备。T68镗床具有通用和万能性，适应加工精度较高，或孔距要求较精确的中小型零件，可以镗孔、钻孔、扩孔、铰孔和铣削平面，以及车内螺纹等。其原控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、维修困难。针对这些情况，我们采用PLC改造的T68镗床控制

5、电路系统，不但克服了这些缺点，而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了设备的使用率。二、 课题研究的主要内容：1、原镗床的工艺加工方法不变； 2、在保留主电路组件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法； 3、电气控制系统控制组件，作用与原电器线路相同；主轴和进给启动、制动、低速、高速、和变速冲动的操作方法不变；改造原继电器控制中的硬件线接线，改为PLC程序设计控制。三、 主要研究（设计）方法论述：1、文献研究法：通过查找相关资料，了解镗床的用途、主要结构和运动，了解三菱FX2N系列P LC的性能、特点以及在机电一体化产品中的运用2、模拟法：用GX Developer软件进行梯形图程序的

6、编写及模拟运行3、经验总结法：对之前学过的相关知识进行归纳整理和分析，使之系统化、理论化4、描述性研究法：将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来5、信息研究法：根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容6.30-9.12选题，领取毕业设计任务书9.13-9.24查找资料，完成开题报告9.25-9.30查找资料，制定设计方案10.01-10.05分析被控制对象的工作原理和工艺流程, 画出工作图10.06-10.07正确选择电器元件，列出清单10.08-

7、10.12编制PLC的梯形图并调试10.13-10.16根据输入输出变量的统计的结果对PLC和I/O进行分配和定义10.17-10.19编制完成后进行模拟调试10.20-10.29撰写毕业设计报告，完成初稿10.30-11.0911.12毕业设计报告修改及定稿11.15-1611.15-16毕业设计答辩五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日三菱FX2N系列PLC 对T68镗床改造的设计目录摘要Abstract第一章 绪论 1 1.1 前言 1 1.2 选题的背景和意义 1第二章第三章 PLC简介 3 2.1 PLC的发展 .3 2.2 PLC的特

8、点 .4 2.3 电气控制技术的发展概况 .5第三章第二章：对改造原对象进行结构和工作原理的介绍T68镗床简介结构及工作原理 .7 3.1 镗床的发展史 .7 3.2 T68卧式镗床结构 .7 3.3 T68卧式镗床的主电路及控制电路 .9 3.4 T68卧式镗床电气控制电路中的保护环节 .11 3.5 T68卧式镗床电气控制线路的特点 .12第四章 PLC对T68镗床的改造改造方案的阐述：（1）改造理由；（2）改造方案论述（方案比较-方案的确定）第五章：、硬件方案阐述：方案构成；主要硬件结构、特点、工作原理等阐述；元器件的选型等； 13 4.1设计要求 .13 4.2 I/O分配 .13 4

9、.3 T68卧式镗床的PLC的输入输出端接线图 .14 4.4设计梯形图 .15 4.5指令语句表 .17第五章第六章程序设计与调试 程序调试 .20 5.1 主轴正转低速 .20 5.2 主轴正转高速 .20 5.3 主轴正转点动 .20 5.4 主轴反转低速 .20 5.5 主轴反转高速 .20 5.6 主轴反转点动 .21 5.7 正向反接制动 .21 5.8 反向反接制动 .21 5.9 主轴变速和进给变速控制 .22 5.10 联锁保护装置 .22 5.11调试结论 23结束语 .24参考文献 .25答谢辞 .26附录完整的电路图（CAD画的DWG图纸）摘 要300以上在什么背景下，

10、做了什么事情，取得什么成果，有何意义本课题探讨了三菱FX2N系列PLC对T68镗床改造设计的方案。通过分析T68镗床的工作原理和工艺流程，在保留主电路组件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法，改造原继电器控制中的硬件线接线，用PLC控制改造其继电器控制电路。从而简化了控制电路，提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度，延长镗床的使用寿命，降低了故障率、减小了维修量。关键词：T68镗床；三菱FX2N系列PLC；改造控制电路自己上网检索下，不要出现50%以上的重复AbstractThis topic discusses the mitsubishi Electric FX2N series PLC

11、of T68 boring machine design scheme. By analyzing the working principle and technological process of T68 boring machine, on the basis of retain main circuit components, without changing the original control system of electric operation method, modified the original relay control wire connection of t

12、he hardware, to transform the relay control circuit with PLC control. To simplify the control circuit, improve the stability of the boring machine control circuit and the degree of automation, prolong the service life of boring machine, reduce the failure rate, reduced the amount of maintenance. Key

13、words: T68 boring machine；Mitsubishi Electric FX2N series PLC；Transformation control circuit第1章 绪论1.1前言众所周知，在现代化工业生产中机床母机是不可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，自动化程度也较低。主要表现在现在大部分工厂里的机床还是老式传统的机床，接线复杂、排故困难。同时在设备的投资与维修上消耗过大。可编程控制技术正是在这种背景下应运而生。并且随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字

14、，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。目前，可编程控制器在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。其优点除了具有明显的节约成本的优点外，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，相对于传统继电器的利用弱电信号控制强电信号的电磁开关上，具有适应工

15、业环境，简单易懂，操作方面、可靠性高等优点。因此设计改造现有的传统式机床应用成为必然的趋势。 1.2选题的背景和意义随着社会经济的迅速发展，现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，它的出现极大的推动了制造业的进步。虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以达到使用要求是比较现实的，也是必须的。三菱FX PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置。其系统配置即固定又灵活，编程

16、简单，运算快速，外部机器通讯简单化，且有共同的外部设备。T68镗床具有通用和万能性，适应加工精度较高，或孔距要求较精确的中小型零件，可以镗孔、钻孔、扩孔、铰孔和铣削平面，以及车内螺纹等。其原控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、维修困难。针对这些情况，我们采用PLC改造的T68镗床控制电路系统，不但克服了这些缺点，而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了设备的使用率。第2章 PLC简介2.1 PLC的发展史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成

17、功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台PLC发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic C

18、ontroller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程

19、控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。2.2 PLC的特点（1） 功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。现代PLC所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。以开关量控制为其特长；也能

20、进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。（2） 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 PLC的运用能够做到在线修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。它能在不同环境下运行，可靠性十分强悍。（3）安装简单，容易维修。PLC可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，写入程序即可运行。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。PLC还有强大的自检功能，这为它的维修提供了方便。（4）抗干扰能

21、力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。隔离和滤波，是抗干扰的两大主要措施。对PLC的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保证供电质量。另外使输入/输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的干扰。正确的选择接地地点和完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。为适应工作现场的恶劣环境，还采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构。通过以上措施，保证了PLC能在恶劣环境中可靠工作，使平均故障间隔时间长，故障修复时间短。（5）环境要求低。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。（6）易学易用

22、。PLC是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。PLC编程大多采用类似继电器控制电路的梯形图形式，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。2.3电气控制技术的发展概况电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。电气控制系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制

23、功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。作为生产机械动力的电机拖动，经历了漫长的发展过程。20世纪初，电动机直接取代蒸汽机。开始是成组拖动，用一台电动机通过中间机构（天轴）实现能量分配与传递，拖动多台生产机械。这种拖动方式电气控制线路简单，但机构复杂，能量损耗大，生产灵活性也差，不适应现代化生产的需要。20世纪20年代，出现了单电机拖动，

24、即由一台电动机拖动一台生产机械。单电机拖动相对成组拖动，机械设备结构简单，传动效率提高，灵活性增大，这种拖动方式在一些机床中至今仍在使用。随着生产发展及自动化程度的提高，又出现了多台电动机分别拖动各运动机构的多电机拖动方式，进一步简化了机械结构，提高了传动效率，而且使机械的各运动部分能够选择最合理的运动速度，缩短了工时，也便于分别控制。继电器接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。它主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。

25、但由于其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且工作频率低，触点易损坏，可靠性差。以软件手段实现各种控制功能、以微处理器为核心的可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是20世纪60年代诞生并开始发展起来的一种新型工业控制装置。它具有通用性强、可靠性高、能适应恶劣的工业环境，指令系统简单、编程简便易学、易于掌握，体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点，正逐步取代传统的继电器控制系统，广泛应用于冶金、采矿、建材、机械制造、石油、化工、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等各个行业的控制中。在自动化领域，可编程控制器与C

26、AD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱，其应用日益广泛。可编程控制器技术是以硬接线的继电器接触器控制为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数，又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等功能的控制装置。它可通过数字量或者模拟量的输入、输出满足各种类型机械控制的需要。可编程控制器及有关外部设备，均按既易于与工业控制系统联成一个整体，又易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器已成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。第3章 T68镗床概况3.1 镗床的发展史由于制造武器的需要，在15世纪就已经出现了水力驱动的炮筒镗床。1769年J.瓦特取得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度就成了

27、蒸汽机的关键问题。1774年英国人J.威尔金森(又译约翰威尔金森)发明炮筒镗床，次年用于为瓦特蒸汽机加工汽缸体。1776年他又制造了一台较为精确的汽缸镗床。1880年前后，在德国开始生产带前后立柱和工作台的卧式镗床。为适应特大、特重工件的加工，20世纪30年代发展了落地镗床。随着铣削工作量的增加，50年代出现了落地镗铣床。20世纪初，由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距误差较小的设备，在瑞士出现了坐标镗床。为了提高镗床的定位精度，已广泛采用光学读数头或数字显示装置。有些镗床还采用数字控制系统实现坐标定位和加工过程自动化。3.2 T68卧式镗床结构T 68型卧式镗床主要由床身、前立柱、镗床架、

28、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等几部分组成。其结构如下图所示。图3-2-1 T68卧式镗床结构示意图（一）主要结构镗床在加工时，一般是将工件固定在工作台上，由镗杆或平旋盘（花盘）上固定的刀具进行加工。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

29、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。(二) 卧式镗床加工时运动1. 主运动：主轴的旋转与平旋盘的旋转运动。2. 进给运动：主轴在主轴箱中的进出进给；平旋盘上刀具的径向进给；主轴箱的升降，即垂直进给；工作台的横向和纵向进给。这些进给运动都可以进行手动或机动。3. 辅助运动：回转工作台的转动；主轴箱、工作台等的进给运动上的快速调位移动；后立柱的纵向调位移动；尾座的垂直调位移动。(三) 卧式镗床的控制要求1. 主轴旋转与进给量都有较宽的调速范围，主运动与进给运动由一台电动机拖动，为简化传

30、动机构采用双速笼型异步电动机。2. 由于各种进给运动都有正反不同方向的运转，故主电动机要求正、反转。3. 为满足调整工作需要，主电动机应能实现正、反转的点动控制。4. 保证主轴停车迅速、准确，主电动机应有制动停车环节。5. 主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速低速冲动过程。6. 为缩短辅助时间，各进给方向均能快速移动，配有快速移动电动机拖动，采用快速电动机正、反转的点动控制方式。7. 主电动机为双速电机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速起动。8. 由于运动部件多，应设有必要的联锁与保护环节。3.3 T68卧式镗床的主电路及控制电路(1) T

31、68卧式镗床的主电路图3-3-1 T68卧式镗床主电路电路图图中的M1为主电动机，由KM1和KM2的主触点控制正反转，KM3的主触点控制M1的低速运转，KM4和KM5的主触点控制M1的高速运转。YB为主轴断电制动型电磁铁的线圈，由KM3和KM5的辅助常开触点控制。FR作M1的过载保护用。(2) T68卧式镗床的控制电路图3-3-2 T68卧式镗床控制电路电路图1）低速起动的控制 低速起动时，将主电动机变速手柄扳在低速位置，此时SQ1-1闭合而SQ1-2断开。起动的过程为：按下SB3KM1通电KM1辅助常开触点闭合自锁，另一个KM1的辅助常开触点闭合KM3通电YB通电，M1松闸M1低速起动运行。

32、2）高速起动的控制 将变速手柄扳在高速位置，则SQ1-1断开，SQ1-2闭合。起动过程为：按下SB3KM1通电并且自锁KT通电，KT瞬间常开触点闭合KM3通电，M1低速起动运行，KT延时到，KM3断电KM4、KM5通电M1高速运转。（3）T68卧式镗床电气控制电路所用电器元件表（表1）文字符号器件名称以用途规格M1主电机、拖动主运动和进给运动用7.5KW,2900/1440r/minM2快速移动用电机3KW，1430r/minKM1主电动机正转用接触器20A，127VKM2主电动机反转用接触器20A，127VKM3使主电机M1形成三角形，低速运转用的接触器20A，127VKM4,KM5使主电机

33、M1形成双星YY型，高速运转用的接触器20A，127VKM6快速移动电机M2正转接触器10A,127VKM7快速移动电机M2反转接触器10A,127VKT主电机高低速转换时间继电器127VYB对主电机M1进行机械制动的电磁抱闸线圈380V，吸力78.5NSB1按钮500V，5ASB2按钮500V，5ASB3按钮500V，5ASB4按钮500V，5ASB5按钮500V，5ASQ1,SQ2限位开关500V，5ASQ3,SQ4限位开关500V，5ASQ5,SQ6限位开关500V，5AQS空气开关，限流，欠压保护500V,30ATC降压380/127、36、6.3VFU1到FU5短路保护熔断器40V、

34、20V、2V2V、2VFR热继电器16V至25V表1 T68卧式镗床电气控制电路所用电器元件表3.4 T68卧式镗床电气控制电路中的保护环节1. 主轴箱或工作台与主轴机动进给联锁主轴箱和工作台共用一个进给操作手柄，当操作手柄扳到“进给”位置的时候，限位开关SQ4常闭触点断开。当主轴及花盘操作手柄扳待“进给”位置的时候，可使限位开关SQ3常闭触点断开。这样，当仅有一个进给操作手柄扳动的时候，SQ3和SQ4常闭触点中总有一个闭合，从而决不会影响到KM1至KM7和KT的通电，可靠地实现所选的一种进给方式。但当二个手柄都进行扳动时，SQ3和SQ4常闭触点就都断开了，从而切断了控制电路，决不可能出现二种

35、进给同时进行的情况，实现了两种进给之间的联锁，否则会破坏机构。2. 其他联锁环节主电动机M1的正反转控制和高低速控制电路，快速度电动机M2的正反转控制电路都有设置互锁环节。3. 保护环节路中设置了基本保护，如短路保护、过载保护和失压及欠压保护等等。 3.5 T68卧式镗床电气控制线路的特点1. 主轴与进给电动机M1为双速度电动机，低速时可直接起动，高速时，先低速起动，而后自动转换成高速运行，以减小起动电流。2. 主电动机M1的制动采用电磁操作的断电式制动装置。3. 主轴和进给变速度均在运行中进行，变速操作时，主电动机便断电停车，变速度完成以后又恢复运行。4. 主轴箱、工作台与主轴进给等部分的快

36、速移动由单独的快速移动电动机M2拖动，它们与机动进给之间有机械和电气的联锁保护。第4章 PLC对T68镗床的改造本章节阐述：总-分-总结构4.1 设计要求1. 原镗床的工艺加工方法不变；2. 在保留主电路组件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法；3. 电气控制系统控制组件，作用与原电器线路相同；主轴和进给启动、制动、低速、高速、和变速冲动的操作方法不变；改造原继电器控制中的硬件线接线，改为PLC程序设计控制。4.2 I/O分配输入/输出的点数可以衡量PLC规模大小。准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑今后系统的调整和扩充，在实际统计I/O点数的基础上，一般应另上10%-20%

37、的备用点数，其I/O分配如表2。输入设备PLC输入继电器输出设备代号功能代号功能SB1M1的正转按钮X1KM1M1的正转接触器Y0SB2M1的反转按钮X2KM2M1的反转接触器Y1SB3M1的正转点动按钮X3KM3限流电阻制动接触器Y2SB4M1的反转点动按钮X4KM4M2的正转接触器Y3SB6M1停止按钮X0KM5M2的反转接触器Y4SQ高低速转换行程开关X5KM6M1高速三角形接触器Y5SQ1主轴变速行程开关X6KM7M1高速YY接触器Y6SQ2主轴变速行程开关X7KM8M1高速YY接触器Y7SQ3给进变速行程开关X10SQ4给进变速行程开关X11SQ5工作台或主轴机动进给限位X12SQ6

38、主轴或主轴箱机动进给限位X13SQ7快速电动机M2的正转限位X14SQ8快速电动机M2的反转限位X15FRM1的热继电器动合触点X16KS1速度继电器正转触点X17KS2速度继电器反转触点X20表2 I/O分配4.3 T68卧式镗床的PLC的输入输出端接线图图4-3-1 接线图4.4 设计梯形图控制要求-流程-程序梯形图是PLC的一种图形编辑语言和程序。梯形图很容易从电气控制电路转化而来，但梯形图是用软件实现的，它简化了符号，加强了许多功能，使用灵活的指令，结合计算机的特点，它是融逻辑操作、控制于一体，是一种图形化的编程语言，非常直观、易于理解，适合于工程电气人员使用。这种语言形式可完成全部电

39、气控制功能。其使用方便，修改灵活，是电器控制线路无法比拟的。用计算机编程软件编程，可在计算机上直接显示梯形图，编程更方便。首先用“化整为零”的方法，按被控制的对象和各个控制功能，逐一设计出主轴电机M1梯形图和电机M2的梯形图，再“积零为整”完善相互关系，设计出整体控制梯形图。4.5 指令语句表段指令功能及说明1LDI X12ORI X13ANI X16MC N0M110初始启动主控指令 NO22aLDI X0MC N1M110LD X0ORI X7ORI X11OR Y0OR Y1OUT M103MC N1M100主控指令 N1M1的低速，高速控制3LD X1OR M101ANI M102AN

40、I Y1OUT M101M1正转启动辅助继电器4LD X2OR M102ANI M101ANI Y0OUT M102M1反转启动辅助继电器5LD M101OUT T0K0.5M1正转启动延时6LD M102OUT T1K0.5M1反转启动延时7LD T0ANI Y2LD X3ORBLD T2AND M103ORBANI Y1OUT Y0M1正转运行、正转点动、反接制动8LD X20LDI X7OR X11LDI X17ANBORBOUT T2K0.5M1反转反接制动延时9LD T1ANI X2LD X4ORBOR T3ANI Y0OUT Y1M1反转运行、反转点动、反接制动10LD X17AN

41、D N103OUT T3K0.5M1正转反接制动延时11LD M101OR M102AND X6AND X10OUT Y2LD X5OUT T4K1.5短接电阻R低、高速转换延时12MCR M100主控程序N0结束13LD M103ANI T4ANI Y6OUT Y5M1低速连接14LD M103AND T4ANI Y5OUT Y6OUT Y7M1高速YY连接15LD X14ANI X15ANI Y4OUT Y3M2正转运行控制16LDI X14ANI X15ANI Y3OUT Y4 M2反转运行控制17MCR M110主程序N1结束18END程序结束表2 指令语言表第5章 程序调试编程、调试

42、软件介绍；编程、调试步骤；调试结果准备：将SQ1与SQ3常开串联（X10），SQ1与SQ3常闭并联（X7）置15.1 主轴正转低速按下SB2（X001）中间继电器KA1（M1）得电且自锁接触器KM3（Y3）得电KA1和KM3的常开触点都吸合KM1（Y1）得电其常开触点吸合KM4（Y4）得电M1（双速电动机）接成三角形低速正向运行。5.2 主轴正转高速将变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关SHY（X5）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y3）的工作做准备；当按下SB2（X1）时KA1（M1）得电且自锁KM3和KT都得电KM1得电，M1（双速电动机）先低速正向起动；当KT延时1s后KT的常闭触点

43、（T0）断开KM4（Y4）失电，同时KT的常开触点（T0）闭合KM5（Y5）得电M1接成双Y形切换为高速运转。5.3 主轴正转点动按下SB4（X3）KM1（Y1）得电KM4（Y4）得电。由于此时KA1（M1）、KM3（Y3）、KT（T0）都没有通电，所以M1（双速电动机）只能接成D形进行低速转动；松开按钮SB4后，因电路没有自锁作用，而且SB1（X0）的常开触点没有闭合，则KM1和KM4都失电，使M1停转。5.4 主轴反转低速按下SB3（X2），继电器和接触器的通电顺序KA2（M2）KM3（Y3）KM2（Y2）KM4（Y4），使M1（双速电动机）接成三角形形低速反向运行。5.5 主轴反转高速将

44、变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关SHY（X5）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y3）的工作做准备；当按下SB3（X2）时KA2（M2）得电且自锁KM3和KT都得电KM2（Y2）得电，M1（双速电动机）先低速反向起动；当KT延时（1s）后KT的常闭触点（T0）断开KM4（Y4）失电M1停转，同时KT的常开触点（T0）闭合KM5（Y5）得电M1接成双Y形切换为高速运转。5.6 主轴反转点动按下SB5（X4）KM2（Y2）得电KM4（Y4）得电。由于此时KA2（M2）、KM3（M3）、KT（T0）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SB5后，因电路没有自锁作用，而且SB1

45、（X0）的常开触点没有闭合，则KM2和KM4都失电，使M1停转。5.7 正向反接制动采用速度继电器来实现反接制动，当电动机按正常速度正向运转时，速度继电器SRZ的常开触点（X15）闭合，为反接制动做准备。若按下停止按钮SB1（X0），其常闭触点先断开，KA1（M1）、KT（T0）、KM1（Y1）、KM3（Y3）和KM5（Y5）都断电，使控制线路按以下动作进行反接制动。具体过程：1. KT断电KT的常开触点（T0）断开KM5断电M1（双速电动机）只能三角形低速运行；KT的常闭触点闭合KM4（Y4）通电，为M1反接制动做准备2. KM3断电KM3主触点断开M1定子绕组接入电阻R；KM1常闭触点闭合

46、为KM2工作做准备3. KM1断电KM1主触点断开M1断电，靠惯性运转4. M1惯性运转的初速很高，使SRZ常开触点（X15）还闭合KM2得电，开始反接制动 5. KM2得电 KM2常闭触点断开它与KM1联锁，使KM1不能得电;KM2常开触点闭合自锁SB1松开后使KM2还通电，M1继续制动6. 当M1速度120r/min时SRZ常开触点（X15）断开KM2、KM4断电M1停转，制动结束。5.8 反向反接制动M1（双速电动机）反转时使SRF的常开触点（X14）闭合，同样为反接制动做准备。在按下停止按钮SB1（X0）时，制动过程与正向反接制动相同。5.9 主轴变速和进给变速控制 主轴变速和进给变速

47、可以在电动机M1 或M2运转时进行。1. 主轴变速控制 当主轴变速手柄拉出时，与主轴变速手柄有机械联系的行程开关SQ1不再受压而分断，使SQ1的常开触点断开，则常开X10断开，SQ1的常闭触点闭合，而使行程开关SQ2因不受压而闭合，故常开触点X11闭合。其中，常开X10断开，使KM3（Y3）和KT（T0）断电而释放，KM1（Y1）或KM2（Y2）随之断电释放，M1（双速电动机）断电作惯性转动；而常闭触点X7闭合，且SRF或SRZ常开触点仍处于闭合状态，使KM2（Y2）或KM1(Y1)、KM4（Y4）通电吸合，M1在低速状态下串入电阻R反接制动。当制动结束，SRZ或SRF的常开触点分断，便可转动

48、变速操作盘进行变速。变速后，应将手柄推回原位，使SQ1、SQ2的触点恢复到与原来状态，使KM3（Y3）、KM1(Y1)或KM2(Y2)、KM4（Y4）相继通电吸合，电动机可以按原定的转向起动，而主轴则以新选定的转速运转。2. 进给变速控制 它与主轴变速控制过程相同，但由进给变速操作手柄控制，压合的是行程开关SQ3和SQ2。3. 快速进给控制为了缩短辅助时间，加快调整的速度，机床各移动部件都可快速移动。采用一台快速移动电动机M2单独拖动，通过不同的齿轮齿条等连接来完成各方向的快速移动，这些均由快速移动操作手柄控制。当将快速移动操作手柄向里推时，行程开关SQ5(X13)被压合，接触器KM6（Y6）

49、通电吸合，M2正向起动，通过齿轮、齿条等实现快速正向移动；松开操作手柄，则SQ5复位，KM6失电，M2停转。反之，将快速移动操作手柄向外拉时，压合SQ6（X12），使KM7（Y7）通电吸合，M2反向起动，实现快速反向移动。5.10 联锁保护装置为了防止在工作台或主轴箱快速进给时又将主轴进给手柄扳倒自动快速进给的误操作，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SP1，与主轴进给手柄连接的是行程开关SP2。电动机M1、M2必须在SP1、SP2两个都不闭合的情况下才能启动。5.11调试结论本课题是利用三菱PLC对T68卧式镗床原有的电气系统进行改造，通过镗床的电气原理图，对镗床进行PLC

50、编程。通过PLC的通信，实现对镗床的基本动作的控制，本系统首先在仿真系统中调试成功，实现了对主轴高低速的控制，点动以及快速进给等动作的控制，并且大大的简化了原来继电器线路的复杂连线。为现代的工业控制的生产起到了很积极的作用，由上述的调试测试中可以看出，利用PLC改造控制整个系统结构简单，操作方便、灵活，具有较好的实际价值和使用性。由于设计水平有限，本程序只在仿真软件内运行调试，实际调试如有错误和不妥之处，请给予批评指正。结束语时光荏苒，岁月如梭。在这几个月的毕业设计当中我学到了许多东西。同时也得到了许多启发。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力

51、。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。工业控制采用PLC比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，让我深入地知道了什么叫课程设计。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可利用资源完成所要完成的任务的可靠性和理想性。在这次的课程设计过程中，对课本上所学的知识有了一个很好的扩充，对所学过的知识进行巩固和加深。同样，也使我们在今后的学习和工作中能够更好地去完成任务，这样才能真正地掌握并运用所学到的知识。在设计的过程中遇到了很多不理解的东西，通过指导老师和同学的帮助，还通过网络和图书馆将问

52、题一一地解决。看到了我的设计的完成其实并不是一项很困难的事情。使我不惧怕困难，敢于与困难作斗争，并在此过程中学习和进步。参考文献1戴一平.可程序设计控制器M.北京:机械工业出版社，2004.12朱应煌.维修电工实训M.北京:化学工业出版社，2008.53张普礼.机械加工设备M.北京:机械工业出版社，1999.84毛杰.计算机辅助绘图M.浙江:浙江大学出版社，2004.1答谢辞大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校常州信息职业技术学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高

53、；感谢常信的老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师朱江老师对我的关心和支持尤为重要。朱老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来，朱老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向朱老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给

54、予过我帮助的伙伴们。在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！毕业设计（论文）成绩评定表一、指导教师评分表（总分为70分）序 号考 核 项 目满 分评 分1工作态度与纪律102调研论证103外文翻译54设计（论文）报告文字质量105技术水平与实际能力156基础理论、专业知识与成果价值157思想与方法创新5合计70指导教师综合评语： 指导教师签名： 年 月 日 二、答辩小组评分表（总分为30分）序 号考 核 项 目满 分评 分1技术水平与实际能力52基础理论、专业知识与成果价值53设计思想与实验方法创新54设计（论文）报告内容的讲述55回答问题的正确性10合计30答辩小组评价意见（建议等第）： 答辩小组组长教师签名： 年 月 日三、系答辩委员会审定表1 审定意见2审定成绩（等第）_ _ 系主任签字： 年 月 日28