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T68_镗床的PLC_改造设计论文正文 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途1 前 言1。1 可编程序控制器的概况可编程序控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的,以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通讯技术等高新技术，而在近年来发展迅速、应用极广的一类工业装置。早期的可编程序控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller）简称PLC.它主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。因此,今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。国际电工委员会(IEC)1987年颁布的可编程序控制器标准草案中对PLC作了定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为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要求与控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它是有丰富的输入/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。1.2 可编程序控制器的特点和功能可编程序控制器适应工业环境,简单易懂、操作方便，是可靠性较高的新一代通用控制装置，其特点为:（1）可靠性高，抗干扰能力强。(2）适应性强，应用灵活。(3）编程方便，易于接受.(4）控制系统设计、安装、调试方便。（5）维修方便，维修工作量小.（6)功能完善。主要功能为:（1）开关量控制功能现代可编程序控制器可以取代传统的继电器，完成开关量的控制。可编程序控制器中所有软继电器及其触点数量很多，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。（2）模拟量控制可编程序控制器中的微处理器（CPU）只处理数字量,可编程序控制器中配置了A/D和D/A转换模块,把现场输入的模拟量经A/D转换后送微处理器处理。而微处理器处理结果的数字量,经D/A转换后，变换成模拟量控制被控设备，以完成对连续量(温度、压力、流量、液位和速度等）的控制。（3）定时控制可编程序控制器可以提供相当数量的定时器,定时时间可在较大范围内任意设定，使用非常灵活、方便.（4）计数控制可编程序控制器可以提供众多计数器,完全能满足生产过程的计数要求。（5)步进控制可编程序控制器设置了一定数量长度可变的移位寄存器，很容易满足各种步进控制要求。(6）数据处理一般可编程序控制器都设置有四则混合运算指令，可以方便地对生产过程中的数据进行处理。(7）自诊断功能可编程序控制器对电源、程序语法、动作状态等作自诊断，并用代码显示诊断结果,在发生异常时能自动终止运作。(8）定位控制可编程序控制器中的轴定位模块可以组成开环或闭环定位控制系统，以控制加工时定位运动、可变速定位运动、强制定位运动和自动找原点等。(9）通信联网功能某些控制系统需要多台可编程序控制器连接起来使用或由一台计算机与多台可编程序控制器组成分布式控制系统，可编程序控制器配置的通信模块可以满足这些通信联网要求.1.3 可编程序控制器国内外的研究现状PLC生产厂约30多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产.虽然我国在PLC生产方面比较弱,但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品,年销售额30多亿人民币，应用的行业也很广。在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）：微型： 32 I/O；小型: 256 I/O；中型：1024 I/O；大型：4096 I/O；巨型：8192 I/O；在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47，64点至256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现百花齐放的态势,但从行业上分,有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC，居多,小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势,而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商(代理商）、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。典型的PLC产品有：施耐德公司,Quantum、Premium、Momentum等；罗克韦尔(AB公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等；西门子公司,SIMATIC S7-400/300/200系列;GE公司；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。1.4 可编程序控制器技术的发展趋势 可编程序控制器最新发展动态主要在以下四个方面: (1）可编程序控制器向大型化、网络化发展 多层次分布式控制系统与集中型相比，具有更高的安全性和可靠性。可编程序控制器网络化技术的发展，其中有两个趋势，一方面，可编程序控制器网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展,各大品牌可编程序控制器除了形成自己各具特色的可编程序控制器网络系统，完成设备控制任务以外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息、管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用,可编程序控制器与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双胶线、同轴电缆、光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的可编程序控制器远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。（2）可编程序控制器向高性能小型化发展可编程序控制器的功能正越来越丰富,而体积却越来越小。比如三菱的FX-ON系列可编程序控制器最小的机种，体积仅为609070mm,相当于一个继电器，但却具有高速计数、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能.可编程序控制器已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其它过去只有计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算，PID调节,精确定位，步进驱动，报表统计等，从这种意义上说，可编程序控制器系统与DCS(集散控制系统）的差别已经越来越小。用可编程序控制器同样可以构成一个过程控制系统.（3）可编程序控制器系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透和结合。可编程序控制器与计算机已成功结合并广泛应用，可编程序控制器不再说是单独的一个控制装置，它已成为控制系统中的一个重要的组成部分和环节。随着集成电路和计算机技术的进一步发展,可编程序控制器与工业控制计算机、集散控制系统、嵌入式计算机等系统进一步渗透和结合,这将更进一步拓宽可编程序控制器的应用领域和空间。(4）实现软、硬件的标准化长期以来，可编程序控制器走的是专门化的道路，因此制定可编程序控制器的国际标准有如下5种:11311：General Information(一般信息)；1131-2:Equipment Characteristics and Test Requirement（设备特性与测试要求）;1131-3：Programming Language(编程语言）；11314:User Guidelines（用户向导);11315:MMS Companion Standard（制造信息规范伴随标准）。第 7 页 共 32 页2 设计项目的目的和意义2。1 设计项目的目的随着工业技术的不断完善，各种新型技术在工业生产中广泛应用，使劳动人员从劳动条件差、任务繁重、单一、重复、高温、危险等工作中得以解脱，并且提高工作效率。传统的镗床控制系统采用继电接触器控制系统，不但接触触点多而且接线复杂 ，而且经常出现故障 ，可靠性较差,因此许多工厂应用PLC可编程控制器对现有的机械加工设备的电气控制系统进行改造。2。2 镗床改造的意义本设计利用三菱公司FX系列PLC对T68型卧式镗床的改造, 其改造过程包括可编程控制器的机型选择、输入输出地址分配、输入输出端接线图及可编程控制器梯形图程序设计，分析了用可编程序控制器控制镗床的工作过程。运用其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，将机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平 ,改善产品的加工质量 ，降低设备故障率 ,提高生产效率 ,其经济效率显著.2.3 镗床的分类及选用镗床是一种精密加工机床，主要用于加工精密的孔和各孔间相互位置要求较高的零件。镗床按结构和被加工对象一般可分为： （1)卧式镗床：这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体（或支架)类零件的孔加工及其与孔有关的其它加工面加工。 （2）坐标镗床:具有精密坐标定位装置的镗床,它主要用于位置精度要求较高的孔系，也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。 （3）精镗床：用金刚石或硬质合金等刀具,进行精密镗孔的镗床。（4）深孔镗床：用于镗削深孔的镗床.(5）落地镗床：工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。根据本设计任务要求所知，本设计采用T68型卧式镗床.在现代化生产中，要求自动化程度较高，因此大量使用到了卧式镗床。3 T68型卧式镗床电气控制电路3。1 镗床的主要结构,运动形式和控制要求3.1。1 卧式镗床的主要结构T68卧式镗床的结构如图1,主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等部分组成。图1 T68型卧式镗床的结构床身是一个整体的铸件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，镗头架可沿导轨垂直移动。镗头架上装有主轴、主轴变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具固定在镗轴前端的锥形孔里,或装在平旋盘的刀具溜板上.在镗削加工时，镗轴一面旋转，一面沿走轴向做进给运动。平旋盘只能旋转,装在其上的刀具溜板做径向进给运动，因此独自旋转，也可以不同转速同时旋转。在床身的另一端装有后立柱，后立柱可沿床身导轨在镗主向方向调整位置。在后立柱导轨上安装有尾座，用来支持镗轴的末端，尾座与镗头架同时升降，保证二者的轴心在同一水平线上。安装工件的做工台安放在床身中部的导轨上，它由下溜板、上溜板与可转动的做工台组成。下溜板可沿床身导轨做纵向运动，上溜板可沿下溜板的导轨做横向运动，工作台相对于下溜板可做回转运动。3.1。2 卧式镗床的运动形式(1）主运动为镗轴和平旋盘的旋转运动.(2）进给运动为镗轴的轴向进给、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)辅助运动为工作的回转、后立柱的轴向移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动等。3.1。3 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。2 电气控制电路分析T68型卧式镗床电气原理图见附录I ，电气元件明细表见附录II。3.2.1 电动机配置情况及其控制T68型卧式镗床由两台三相笼形感应电动机驱动,主轴电动机M1拖动机床的主运动和进给运动,快速移动电动机M2实现主轴箱与工作台的快速移动.主轴电动机M1为双速电动机,由5只接触器控制，其中KM1和KM2控制M1的正反转；KM3在主轴电动机M1正常运行时短接R；KM4,KM5(双线圈接触器)控制M1的高、低速运行。R为反接制动电阻,熔断器FU1和热继电器FR1分别作M1的短路和长期过载保护。与主轴电动机M1主轴相连接的速度继电器KS用于M1的反接制动控制。快速移动电动机M2由KM6、KM7控制其正反转,用熔断器FU2作其短路保护。由于M2是短时工作，因此未设过载保护。3。2。2 控制电路的分解图2 主电动机M1的控制电路(1)如图2所示,根据电动机M1主电路控制电器主触头文字符号KM1KM5,在图区1521及13中找到KM1KM5的线圈电路，其中有KA1和KA2的动合触头，在图区11、12中找到KA1和KA2的线圈电路，这样可分解出主电动机M1的控制电路,如图2所示。图中有行程开关SQ、SQ1SQ6和速度继电器KS的触头KS1(14-17)16 、KS2（1415）15.SQ为主轴电动机M1的高速、低速选择开关，SQ1为主轴变速时自动停车与启动开关。SQ4为进给变速齿轮齿合冲动开关,SQ5、SQ6为主轴自动进刀与工作台自动进给间的互锁开关。这些行程开关由各相应操作手柄联动压合与松开。因此，行程开关SQ1、SQ1SQ6在控制过程中触头工作状态的变化,就成为分析该电路的第一个关键点，而各相操作手柄如何通过联系机构压合与松开相应行程开关,就成为分析该电路的第二个关键点。主轴速度选择开关SQ有主轴速度选择手柄联动压合与松开。当将速度选择手柄置于“低速”挡时,与速度选择手柄有关联的行程开关SQ不受压，其触头SQ（1113）14断开，当将主轴速度选择置于“高速”挡时，经联动机构将行程开关SQ压下时触头SQ（1113)闭合。 当主运动和进给运动都处于非变速状态时，各自的变速手柄通过联动机构使SQ1、SQ3受压,而行程开关SQ2、SQ4不受压。T68型卧式镗床主运动与进给运动的速度变换，是通过“变速操作盘”改变传动比来实现的。它可在电动机M1启动运行前进行变速,也可在运行过程中进行变速。其变速操作过程是，主轴变速时，首先将变速操作盘上的主轴变速操纵手柄向外拉出，然后转动主轴变速盘，选择所需的速度，最后将变速操作手柄推回原位。在拉出与推回变速操纵手柄的同时,与其联动的行程开关SQ1、SQ2相应动作，即手柄向外拉出时，SQ1不受压而SQ2受压；推回时,SQ2不受压而SQ1受压.进给变速操纵过程与主轴变速操纵过程相似。进给变速时，首先将进给变速手柄向外拉出，然后转动进给变速盘,选择所需要的进给速度，最后将变速操作手柄推回原位.在拉出或推回变速手柄的同时，与其联动的行程开关SQ3、SQ4相应动作，即手柄向外拉出时，SQ3不受压而SQ4受压，推回手柄时,SQ3受压而SQ4不受压.与主轴电动机M1主轴相连的速度继电器KS，用于实现M1的反接制动控制.KS1（1419)19 、KS2（14-15）15分别为正、反转的动合触头，KS1（1417）16为动断触头.当电动机M1的正反转速度达到一定值时，KS1（14-19)或KS2（1415)闭合，而KS1（1417）断开。（2）根据进给电动机M2主电路控制电器主触头文字符号KM6、KM7，在图区22、23中找到KM6、KM7的线圈电路，图中有行程开关SQ7和SQ8.SQ7为快速移动正转行程开关，SQ8为快速移动反转行程开关，它们均由快速移动操作手柄通过相应的传动机构控制。3。2.3 主轴电动机M1控制电路的分解 （1)主轴电动机M1的正、反转控制如图2所示 当主运动和进给运动处于非变速状态时，各自的变速手柄使行程开关SQ1、SQ3受压，而行程开关SQ2、SQ4不受压。主轴电动机M1由接触器KM1、KM2进行正、反转控制。在图区17、18中可找到KM1、KM2的线圈电路，与KM1、KM2线圈串联的动合按钮SB4、SB5两端分别串联有KM3、KA1、KA2的动合触头KM3（5-18)KA1（15-18） 、KM3(5-18）-KA2（1819)，也就是说串联动合触头切断了KM1、KM2的自锁电路，因此判定SB4、SB5为电动机M1的正反转电动按钮。在主电路中，电阻R两端并联有KM3的主触头，在图区13中可找到KM3线圈电路，可见，KM1、KM2得电吸合，对KM3线圈电路无影响，因此电动时串接电阻R。在主电路中，还有接触器KM4、KM5,在图区20、21中可找到KM4、KM5的线圈电路，由于KM1、KM2得电吸合,其动合触头KM1（414）或KM2(414)闭合（注意，此时SQ3（414）已断开),时KM4得点吸合，其主触头闭合。由上述分析可得,主电动机M1正反转点动控制电路如图3所示，电动机串入减压电阻R、三相定子绕组接成三角形，进行低速点动.图3 主轴电动机M1的点动控制电路由上诉分析可知，若使KM1、KM2得电吸合并自锁，应使KM3（518)KA1（1518）或者KM3（518)KA2（1819）闭合,也就是使KA1、KM3或KA2、KM3得电吸合。在图区11、12、13中可找到KA1、KA2和KM3线圈电路。当KA1或KA2得电吸合时，触头KA1(120)或KA2（12-0）闭合，此时变速手柄置于原位，主轴变速行程开关SQ1和变速行程开关SQ3均被压下,即SQ1（5-10）和SQ1（10-11）闭合,使 KM3得电吸合。由此可得如图4所示电动机M1的低速控制电路,SB1、SB2 为正反转启动按钮，KA1、KA2为正反转启动中间继电器，主轴电动机M1在接法下全压启动并以低速运行。图4 主轴电动机M1正反转低速运转控制电路在主电动机M1正反转低速控制电路的基础上，将主轴速度选择开关SQ置于高速档，此时主轴速度选择手柄经联动机构将行程开关SQ压合,即SQ（1113) 接通，将通电延时时间继电器KT接入，可得如图5所示的主轴电动机M1正反转高速控制电路。利用KT按时间原则进行高低速切换，低速时KM4得电吸合,KM5失电释放；高速时,KM5得电吸合，KM4失电释放。图5 主轴电动机M1正反转高速控制电路在图2所示的电路中,电动机M1启动运行后，按下停止按钮 SB1，其动断触头SB1（4-5)断开,使KA1、KA2、KM3、KM1（或KM2）、KM4(低速）或 KM5（高速）失电释放，切断了电动机M1的正序(反相序)电源，限流电阻R串入M1的定子绕组。此时M1虽与电源断开，但由于惯性作用， M1仍以较高速度正向或反相旋转,速度继电器KS 的正转动合触头KS1(1419)或反转动合触头KS2（14-15)仍闭合.SB1的动合触头SB1(4-14）15闭合,经触头 KS1（14-19)或KS2(14-15） ，使KM2或KM1得电吸合，并使KM4得电吸合,主电动机M1经限流电阻R在连接下进行反接制动.由此可得图所示的电动机图6停车及反接制动电路。图6 主轴电动机M1停车及反接制动电路(2)主电动机M1主运动和进给运动的变速控制主轴运行中变速控制。主轴变速时，进给运动仍保持变速工作状态，即SQ3受压、SQ4不受压。主轴变速手柄拉出,SQ1不受压，SQ2受压；主轴变速手柄推回,则SQ1受压，SQ2不受压。这样，根据图2可得主轴变速时,变速手柄拉出和推回时的控制电路，如图7所示。进给速度时，主轴变速保持非变速状态，即SQ1受压、SQ2不受压；进给变速手柄拉出，则SQ3不受压、SQ4受压，而进给变速手柄推回,则SQ3受压、SQ4 不受压。因此，进给变速控制电路与主轴变速控制电路相似,将图7中的 SQ1(4-14）换成SQ3（4-14） ,SQ2（1517)换成SQ4（1517）,即可得进给变速控制电路。图7 主轴运行中的变速控制电路4 电器元件、设备的选择4。1 可编程序控制器的机型选择根据被控对象对PLC控制系统功能的要求,可进行PLC型号的选定。进行PLC选型时，基本原则是满足控制系统的功能需要,同时要兼顾维修、备件的通用性。对开关量控制的系统，当控制速度要求不高时,一般的小型PLC都可以满足要求。如对小型泵的顺序控制,单台机械的自动控制等；当控制速度要求较高，输出有高速脉冲信号等情况时，要考虑输入/输出点的形式,最好采用晶体管形式输出;对带有部分模拟量控制的应用系统,如工业生产中经常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应该选择具有所需功能的PLC；还要根据需要，选择相应模块，配备相应的传感器、变送器和驱动装置等。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1020%的备用点数。此外,还应考虑用户存储器的容量、PLC的处理速度是否能满足实时控制要求等等。目前市场上PLC产品很多.最具有代表性的有日本立石公司（欧姆龙OMRON），德国西门子以及日本三菱公司的PLC系列产品。OMRON公司的PLC产品指令系统功能强大，处理复杂控制的功能强;编程语言梯形图和指令助记符并重,编程简单、易掌握、特殊功能模块和智能模块品种多,使用方便;网络配置简单、实用、价格低；具有明显的价格优势及良好的售后服务系统。其中OMRON的PLC以小型产品最受欢迎。本设计采用三菱FX2N系列PLC的系统配置。4.2 可编程序控制器的编程语言选择可编程序控制器一般有多种编程语言,供用户选用。各厂家的PLC编程语言有所区别，用户需了解多种编程语言。PLC的编程语言是面向用户的，简单易学，操作方便，对使用者要求低。最常用的编程语言是梯形图和指令(语句）表。梯形图直观易懂,而指令（语句）表便于实验。若指令（语句）句与梯形图配合，就更能互相补充、图文并茂，无论是逻辑操作还是复杂的数据处理操作，都能表达得十分清楚。（1）梯形图语言梯形图语言是一种最受工厂电气工程技术人员欢迎的编程语言。梯形图与继电接触器控制图相似。PLC梯形图是通过PLC的内部器件如输入、输出、辅助继电器、定时器/计数器等实现控制的，并用其在梯形图中的图形符号表示，它表明了PLC的输入、输出之间的逻辑关系。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。（2)指令（语句）表这种编程语言像计算机的汇编语言，以助记符指令为基础结构的编程语言形式，各种操作都由相应的指令来管理，能完成全部的控制、运算功能.这种编程语言形式适合于具有计算机专业知识的技术人员。其中操作码指定要执行操作的信息,要求PLC用什么来执行操作.（3）功能图编程语言这种编程语言是以方框图的形式来表示操作功能,是由数字电子电路设计演变而来的，用像控制系统流程图一样的功能图表达一个控制过程，适合于有一定专业知识的系统设计人员使用.这种语言形式一般只能完成逻辑控制功能。(4）高级语言。 在有些系列PLC中已引入计算机高级语言（如BASIC、FORTRAN、C语言等)进行程序设计.这些高级语言应用在对一些特殊功能模块（如通信模块、操作站等）的编程上。由于这些控制模块本身配有微处理器，有较强的计算机功能，用高级语言编程比较方便，能更好地发挥组态软件的作用。如用户要求实现复杂的数学运算、统计分析和高级控制策略时,就会体会到这些非梯形图指令的强大功能，指令的数目和实现的难度都大大降低。本设计采用的编程语言是梯形图语言.4.3 改造方案的确定（1）原镗床的工艺加工方法不变；（2)在保留主电路的原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法; (3）电气控制系统控制元件（包括按钮、行程开关、热继电瑞、接触器),作用与原电气线路相同;（4）主轴和进给起动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变；（5）改造原继电器控制中的硬件接线，改为 PLC 编程实现.5 应用PLC对T68型卧式镗床的电气改造的设计5。1 利用三菱PLC对T68型卧式镗床的改造 T68镗床主电路有2台电动机，主轴电机 M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是接法,高速是 YY 接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。5。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的备用点数,其I/O分配如表1。表1 I/O分配表输入设备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 5.3 接线图图8是T69卧式镗床的PLC的输入输出端接线图。图8 接线图5.4设计梯形图梯形图语言是一种最受工厂电气工程技术人员欢迎的编程语言。梯形图与继电接触器控制图相似。PLC梯形图是通过PLC的内部器件如输入、输出、辅助继电器、定时器/计数器等实现控制的，并用其在梯形图中的图形符号表示，它表明了PLC的输入、输出之间的逻辑关系。设计梯形图如下：上图 3 11部分: 图9 梯形图梯形图是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见图9。5.5 编程语言LDIX12 初始化启动ORIX13ANIX16MCN0主控指令N0M110LDIX0主控指令N1MCN1M100LDX0M1的低速,高速控制ORIX7ORIX11ORY0ORY1OUTM103MCN1M100LDX1M1正转启动辅助继电器ORM101ANIM102ANIY1OUTM101LDX2M1反转启动辅助继电器制ORM102ANIM101ANIY0OUTM102LDM101M1正转启动延时OUTT0K0。5LDM102M1反转启动延时OUTT1K0。5LDT0M1正转运行，正转点动,反接制动ANIY2LDX3ORBLDT2ANDM103ORBANIY1OUTY0LDX20M1反转反接制动延时LDIX7ORIX11LDIX17ANBORBOUTT2K0.5LDT1M1反转运行,反转点动，反接制动ANIX2LDX4ORBORT3ANIY0OUTY1LDX17M1正转反接制动延时ANDM1O3OUTT3K0.5LDM101ORM102ANDX6ANDX10OUTY2短接电阻RLDX5OUTT4低，高速转换延时 K1。5MCRM100 主控程序N0结束LDM103M1低速三角形连接ANIT4ANIY6OUTY5LDM103M1高速YY连接ANDT4ANIY5OUTY6OUTY7LDX14M2正转运行控制ANIX15ANIY4OUTY3LDIX14M2反转运行控制ANIX15ANIY3OUTY4MCRM110主控程序N1结束END程序结束5。6 改造后控制系统的调试 系统调试分为两个阶段:第一阶段为模拟调试，第二阶段为现场运行调试。在程序输入PLC后，应先进行模拟调试.因为在程序设计过程中,难免有疏漏的地方，因此在将PLC连接到现场设备之前，必须进行模拟调试，以排除程序中的错误，同时也为现场运行调试打好基础,缩短现场运行调试的周期。在模拟调试时,外接适当数量的输入开关作为模拟输入信号，通过输出模块上的发光二极管来观察PLC的输出是否满足要求，发现问题立即修改和调整程序，直到满足控制要求。 在PLC软、硬件设计控制柜及现场施工完成后，就可进行整个系统的现场运行调试。如果控制系统由几个部分组成，则先作局部调试,然后进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调试。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。现场调试完成并对各种安全环节详细检查后，若没有问题则可进行考验性的试运行，经运行后如果一切正常,则的程序固化确定。T68镗床原继电器电路经三菱 FX2N 系列PLC改造后，虽然PLC一次性投资较大,但改造后的设备大大降低了运行的故障率,提高了设备运行的稳定性和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成本，并可避免出现因误操作而引起的事故。改造后设备经使用运行，结果表明效果非常好。6 总 结在指导老师和同学们的帮助下,经过近几个月的忙碌，本次设计已接近尾声，其功能基本达到要求. 控制系统的开发设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程.在设计的过程中边学习、边实践,遇到新问题就不断探索和努力,在这个过程中,我对利用可编程序控制器对T68镗床的电气改造进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识,对T68镗床的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经验，为今后走向工作岗位奠定了基础。在设计中,体会到对知识灵活运用的重要性。在实际的运用中必须懂得如何运用已掌握的知识。实际运用中并不是分学科，而往往是多学科的综合运用，许多问题都不是照搬书上的就可以解决的,往往需要分析、修改后,才能达到使用要求.致 谢 我衷心的感谢我的指导老师-熊辉老师,在他悉心指导和关心下本次设计才圆满完成。在我做毕业设计的初期给我一些见意，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查、结构调整，后期出稿等等，整个过程都得到了他无微不至的关怀、帮助和指导。他认真负责的工作态度、严谨的治学精神和深厚的理论水平都值得我去学习，并将积极影响我今后的学习和工作。 还要感谢教授我的所有老师,他们使我打下良好专业知识基础；同时也要感谢所有同学和亲朋好友，正因为有了你们的支持和鼓励，才会有此次毕业设计的顺利完成。 再一次我最诚挚的谢意熊辉老师！感谢我的亲友和同学！最后，向审阅本设计的老师致敬!参考文献1张桂香编著机电类专业设计指南北京：机械工业出版社2李世基编著微机与可编程控制器北京：机械工业出版社3许 谬编著电气控制与PLC应用北京：机械工业出版社4郭宗仁编著可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术北京：机械工业出版社 第 32 页 共 32 页