基于FX2N的T68镗床的PLC改装设计--电气工程专业毕业论文.doc

目 录第一部分 设计任务与调研2第二部分 设计说明3第三部分 设计成果7第四部分 结束语15第五部分 致谢16第六部分 参考文献171第一部分 设计目标与意义1、毕业设计的主要目标 实现T68镗床的PLC改造设计。2、设计的思路、步骤、方法2.1 设计的思路 充分运用三年所学专业知识和实践技能，以及相关资料设计以三菱FX2N系列PLC为核心的T68镗床的改造设计，记录设计过程中所遇到的问题并通过所学知识与相关资料进行故障排除与调试，修订并完善设计，实现T68镗床的PLC改造设计的成功。2.2 设计的步骤 分析电气控制线路，包括机械结构、运动形式、电力拖动和电气控制特点以及主要技术性能。对主要电器元件选型，标明其代号、名称、型号与规格、数量、作用及用途，然后绘制元件布局图、PLC外语硬件接线图以及说明常见故障及检修与排除方法。2.3 设计的方法通过三年所学习的知识，上网查阅各类文献，PLC编程实训的程序调试，向老师和同学咨询自己不明白的地方。T68镗床的实物图，控制原理图，梯形图以及外部接线图等等。让自己充分的去理解与分析。3、调研的目的与总结T68镗床是目前我国机械厂中使用较为普遍的一种镗床，在加工中有比较高的精度要去，但传统T68镗床多采用继电器实现电路控制，可靠性差，故障排除和诊断比较困难，所以针对传统继电器控制的T68镗床存在的缺点，提出PLC对T68镗床电气控制部分进行改造，提高电气控制系统的工作性能，减少故障排除的工作量，提高设备的使用率，提高T68镗床的生产效率。通过本次调研培养了我的自主学习能力，也增强了我的探索精神和实践能力，提高了我的综合素质。第二部分 设计说明1、T68镗床的简介1.1 T68镗床的主要结构T68镗床主要由床身，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。 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。 图2-1 T86镗床结构图2、T68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、T68镗床的控制原理图及分析3.1 电路分析电源经低压断路器QF引入，M1为主电动机，由接触器KM1、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、KM8控制M1高速运转（定子绕组接成双星形，为2级）；KM3控制M1反接制动限流电阻。M2为快速移动电机，由KM4、KM5控制其正反转。热继电器FR作M1过载保护，热继电器FR1作M2过载保护。图2-2 T86镗床电气原理图4、 PLC介绍4.1 PLC的概念PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的储存器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。4.2 PLC的特点（1）可靠性强，抗干扰性能高。（2）编程简单，运行速度快。（3）体积小，功耗低。（4）组态灵活，安装方便（5）环境要求低，通用性强。4.3 PLC的分类PLC按I/O点总数可分为小型PLC（总数点256）、中型PLC（256总数点2048）、大型PLC（总数点2048）PLC按结构可分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC三类。4.4 PLC的型号选择 随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多，而且功能也日趋完善。其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有所不同，适用的场合也各有所侧重。因此，合理的选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。（1）根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯等），从而确定与三菱PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。（3）选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统，对三菱PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 选所以本次设计选择三菱FX2N48MR的系统配置第三部分 设计成果1.电器元件与设备的选择表3-1 T86镗床主元器件选型明细表符号名称型号与规格数量PLC可编程控制器FX2N48MR1M1主轴电动机JD02-51-4/2 5.5/7.5KW1M2快速移动电动机JD2-32-4 3KW1QS组合开关H12-60/3 60A三极1SA开关HZ10-101QF控所开关DZ20Y-1001EL工作照明灯K-11FU1熔断器RL1-60/401FU2 FU3熔断器RL1-15/15.42KM1 KM2 KM4 KM5交流接触器CJ0-40 5KM7 KM8KM3交流接触器CJ0-403TC变压器BK-3001FR热继电器JR0-10/3D1SB1-SB5按钮LA2 380V 5A5SQ5行程开关LX1-11H1SQ1-SQ4行程开关LX1-11K4SQ行程开关LX5-111SQ6-SQ8行程开关LX3-11K3R1电阻器ZB2-0.9 0.92R电阻器508C电容500V 0.47uF8KS速度继电器JY-1500V 2A12.PLC对T68镗床的改造表3-2 PLC的I/O地址分配表输 入输 出地 址名 称功 能地 址名 称功 能X0SB6主电动机停止按钮Y0KM1主电动机正转接触器X1SB1主电动机正转按钮Y1KM2主电动机反转接触器X2SB2主电动机反转按钮Y2KM3限流电阻制动接触器X3SB3主电动机正转点动按钮Y3KM4快速移动电机正转接触器X4SB4主电动机反转点动按钮Y4KM5快速移动电机反转接触器X5SQ高低速转换行程按钮Y5KM6主电动机高速三角形接触器X6SQ1主电动机变速行程开关Y6KM7主电动机高速YY继电器X7SQ2主电动机变速行程开关Y7KM8主电动机高速YY继电器X10SQ3给进变速行程开关X11SQ4给进变速行程开关X12SQ5主电动机机动给进限位X13SQ6主电动机箱机动给进限位X14SQ7快速电动机M2的正转限位X15SQ8快速电动机M2的反转限位X16FR热继电器X17KS1速度继电器的正转触点X20KS2速度继电器的反转触点图3-1 接线图3 程序指令LDI X12 初始化启动ORI X13ANI X16MC NO 主控指令 NO M100LDI X0 主控指令 N1 MC N1 M100LD X0 M1的低速，高速控制ORI X7ORI X11OR Y0OR Y1OUT M103MC N1 M100LD X1 M1反转启动辅助继电器制OR M101ANI M102OUT M101LD X2OR M102ANI M101ANI Y0OUT M102LD M101 M1 正转启动延迟OUT T0 K0.5LD M102 M1反转启动延迟OUT T1 K0.5LD T0 M1 正转运行，正转点动，反接制动ANI Y2LD X3ORBLD T2AND M103ORBANI Y1OUT Y0LD X20 M1反转反接制动延迟LDI X7ORI X11LDI X17ANBORBOUT T2 K0.5LD T1 M1反转运行，反转点动，反接制动ANI X2LD X4ORBOR T3ANI Y0OUT Y1LD X17 M1正转反接制动延迟AND M103OUT T3 K0.5LD M101OR M102AND X6AND X10OUT Y2 短接电阻RLD X5OUT T4 低，高速转换延迟 K1.5MCR M100 主控程序N0结束LD M103 M1低速三角形连接ANI T4ANI Y6OUT Y5LD M103 M1高速YY连接AND T4ANI Y5OUT Y7LD X14 M2正转运行控制ANI X15ANI Y4OUT Y3LDI X14 M2反转运行控制ANI X15ANI Y3OUT Y4MCR M110 主控程序N1结束END 程序结束4.测试与调试表3-3 SQ1-SQ4触电动作状态表操作手柄行程开关非变速状态主轴变速（SQ1.SQ2）进给变速(SQ3.SQ4)手柄拉出手柄推回手柄拉出手柄推回主轴变速操作手柄SQ1受压+不受压-受压+受压+受压+SQ2不受压-受压 +不受压-不受压-不受压-进给变动操作手柄SQ3受压+受压+受压+不受压-受压+SQ4不受压-不受压-不受压-受压+不受压- 第四部分 结束语在指导老师和同学的帮助下，经过许久的忙碌，本次设计已经接近尾声。从开始接触设计题目到作品完成，每一步对我来说都是一次又一次挑战，还好在何磊老师的精心指导和严厉要求下顺利的画上了句号。可编程控制器，可靠性高，抗干扰能力强，维护方便，容易改造。本次设计的主要任务是实现PLC对T68镗床的改造。首先我对T86镗床的主要结构和运动形式进行了图文分析，对T68镗床的控制原理做了比较深的了解。然后根据自己所了解的以及学习的知识，通过PLC梯形图，编程语言，接线图等。对T68镗床的控制系统进行了改造。使机器的使用率提高，提高了机器效率，降低了工人的工作量，减少和方便了机器故障排除。通过这次设计我对PLC的电气控制方面有了更加深刻的理解和更加全面的掌握，对我以后在社会中的拼搏有莫大的帮助，通过这次设计我也发现了自己许许多多的不足之处，以前不太明白的知识通过本次设计都得到了极大的补足。第五部分 致谢非常感谢我的指导老师对我的精心指导和严格的要求，在他很忙的时候还抽空出来指导我的毕业设计，总是不厌其烦的回答我的各种问题。我非常感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，还有曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，通过自己的努力认真，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次设计所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结合作的力量。正是因为有了你们的帮助，我才能克服各种困难，在他们的帮助下使我顺利的完成了毕业设计，在这里也想他们报以真挚的感谢。第六部分 参考文献【1】电气控制与PLC应用.王少华.中南大学出版社.2013年7月.P113-P193【2】电气控制及PLC.周军.机械工业出版社.2001年8月.P100-P130【3】工厂电气控制技术.熊幸明.清华大学出版社.2005年10月.P20-P100【4】电气控制与PLC应用技术.刘长春.科学出版社.2008年7月.P99-P150【5】机床电气控制系统改造.王建.中国劳动社会保障出版社.22011年2月.P100-P155【6】电气控制与PLC应用技术.刘长春.科学出版社.2008年7月.P99-P150【7】电气与PLC控制技术.蔡红斌.清华大学出版社.2007年8月.P11-P50【8】机电一体化技术.张建平.湖南大学出版社.2011年10月.P17-P11117