PLC控制t610卧式镗床.doc

目 录第一章 改造意义（3）第二章 原T610镗床的特点和控制要求（4）第三章 改造思路（5）第四章 设计原理（6）1、 各电器设备的控制方式及控制要求（7）2、主轴特性（8）3、工作台回转控制系统（9）4、电气控制线路分析（10）第五章 电路设计（11） 1、主电路（11）2、信号、指示电路（12）第六章 接线图（13）1、I/O分配、接线图（14）2、梯形图（15）第七章 电器元件、设备的选择（19）1、PLC机型的选择（19）2、变频器选择（19）第八章 系统调试与运行（20）1、变频器调试（20）2、参数设定（20）3、PLC调试（20）参 考 文 献 （21）用PLC、变频器改造T610卧式镗床 摘要：本文针对T610卧式镗床，为加工的需要，主轴和平旋盘须有多种转速，它是用机械方式调速（钢球无级调速系统）,其结构复杂，故障率较高且效率低。用变频器的改造不仅可取代结构复杂，价格昂贵的直流电动机调速，而且原来由交流电动机拖动的负载实现变频调速后，能节省大量的能源，采用PLC和变频器控制的可以大大缩短控制环节和实现无级调速，通过对镗床PLC和变频器改造，提高了镗床的性能，降低了噪声，操作更方便。关键词：改造 PLC 变频器Abstract: In this paper, horizontal boring machine for the T610, for the processing needs, the main axis of peace there must be a wide range of disk rotation speed, it is mechanical speed (stepless speed ball system), the complexity of its structure, the failure rate of more high and low efficiency. Not only with the transformation of inverter can be used to replace the complex structure of the high cost of the DC motor speed control, and drag the original from the AC motor variable frequency speed the realization of the load, will save a lot of energy, the use of PLC and inverter control can greatly reduce the links and stepless speed control to achieve, through the PLC and inverter transformation boring, boring improved performance, reduced noise, more convenient operation. Key words: the transformation PLC Converter第一章 改造意义镗床主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较为精确的零件，在机械行业中有着相当广泛的应用。卧式镗床又称万能镗床，可以进行孔加工、车端面、车凸缘、车螺纹和铣平面等。尤其适于加工箱体零件中尺寸较大、精度较高且相互位置要求严格的孔系。目前国内使用镗床90%都是使用继电器接触器传统欧德控制方式，这种方式使及其振动噪声大、接线复杂、维修工作量大。老式镗床的技术改造成为老企业旧设备的技术更新的任务之一。随着机电一体化技术的发展，对系统的可靠性要求越来越高，将PLC技术应用于设备的技术改造上成为最有效的趋势，PLC具有控制可靠、组态灵活、体积小、功能强、速度快、扩展性好、维修方便等特点，它对大量的开关动作，用无触点的半导体电路来完成，采用了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰的措施，通过直观性很好的梯形图方式，进行软件编程来实现控制，不仅简化了控制线路，缩小了电控装置的体积，提高了工作的可靠性，节约了电能，还增强了机床的性能。交流电动机结构简单，造价低廉，运行控制比较方便，在工农业生产中得到广泛的应用。在T610卧式镗床中，为加工的需要，主轴和平旋盘须有多种转速，它是用机械方式调速（钢球无极调速系统），其结构复杂，故障率较高且效率低。变频器的出现为交流电动机的调速提供了契机，不仅可取代结构复杂，价格昂贵的直流电动机调速，而且原来由交流电动机拖动的负载实现变频调速后，能节省大量的能源，采用PLC和变频器控制的可以大大缩短控制环节和实现无极调速，通过对镗床PLC和变频改造，提高了镗床的性能，降低了噪音，操作更方便。第二章 原T610镗床的特点和控制要求1、T610镗床的主轴旋转、平旋盘旋转、工作台旋转及尾架的升降用电动机拖动。主轴和平旋盘刀架进给、镗头架进给、工作台的纵向和横向进给都用液压拖动，各进给部件的加紧也采用液压拖动。液压系统采用电磁阀控制。所以镗床的控制电路可分为两部分：一部分用继电器、接触器控制电动机的启动、停止和制动；另一部分用继电器和电磁阀控制进给机构的液压装置。2、主轴电动机需要正反转并采用Yr降压启动。主轴和平旋盘用机械方式调速。主轴有三挡、用电动机M6拖动钢球无极调速器作无极调速。当调速达到变速器上下速度极限时，电动机M6能自动停车，平旋盘只有二挡，如果误操作到三挡，电动机不能启动。3、主轴电机必须在液压泵和润滑泵电动机启动后才能启动。4、主轴要求能快速准确制动，故采用点磁离合器制动。5、工作台旋转电动机拖动，停车时采用能耗制动。6、尾架的升降用单独电动机拖动，要求能正反转。7、各进给部件都具有四种进给方式，即快速进给点动、工作进给、工作点动及微调点动。 第三章 改造思路虽然镗床电路较为复杂（见原理图），但根据上述可知电路由两部分功能电路组成，如果再把这两部分电路继续细化，分为若干功能部分，就可以专门对某部分功能进行分析研究得出这部分功能的详细动作流程。并把这部分流程列出流程图，然后把整个电路的各部分流程组合成一个整体，从而得到整个电路的动作流程，为PLC编程进行指导，进给电路部分，而且电磁阀较多，动作也较为杂乱，每一种进给动作都需要几个电磁阀进行所对应的电磁阀动作，所以列出动作表，对镗床进给动作进行模拟，然后根据控制要求对其进行分析从而得出更加详细正确的动作表。对电路进行分析后，对电路改造有了一个明确的目标，并设想主电路部分采用PLC可以实现其动作功能，主电路中钢球无极调速系统部分，采用变频器来实现。T610卧式镗床的主要结构及运动形式T610卧式镗床主要由床身、前立柱、主轴箱、镗头架、主轴、平旋盘、工作台和后立柱等部分组成，其结构如上图所示T610卧式镗床前立柱固定在床身上，在前立柱上装有可上下移动的镗头架，切削刀具固定在镗轴或平旋盘上，工作过程中，镗轴可一面旋转，一面带动刀具作轴向进给，后立柱在床身的另一端，可沿床身导轨做水平移动，工作台工作在床身导轨上，由下滑座，上滑座及可转动的工作台组成，工作台可在平行于或垂直于镗轴轴线的方向移动，并可绕工作台中心回转T610卧式镗床主要运动形式有：主运动镗轴或平旋盘的旋转运动进给运动主轴和平旋盘的轴向进给，镗头架的垂直进给以及工作台的横向和纵向进给辅助运动工作台的旋转运动、后立柱的水平移动和尾架的垂直移动第四章 设计原理由于原电路图纸已给出，通过对原电路的分析，其机械部分由主轴旋转带动平旋盘旋转电动机拖动、工作台转动及尾架的升降用电动机拖动，而主轴和平旋盘刀架进给镗头架进给，工作台纵向和横向进给都有用液压拖动各进给部件的夹紧也采用液压装置，液压系统采用电磁阀控制。所以镗床的控制电路又可分为两部分，一部分采用继电器，接触器控制电动机的启动，停止和制动，另一部分用继电器和电磁阀控制进给机构的液压装置。调速部分由调速电机带动钢球无极调速系统进行调速，并有速度反馈电路进行速度稳定。根据控制要求采用中型PLC对控制电路采用改造，主轴调速采用主轴电机同等功率7.5KW变频器进行调速控制。各电器设备的控制方式及控制要求1、镗削过程。就是通过镗刀的旋转使镗刀与工件表面产生相对运动，从而对工件表面进行切割和挤压，使一层金属切离工件表面，并使所加工的工件获得一定的尺寸精度、形状和位置精度，以及表面的粗糙精度要求的切削过程。2、主轴特性根据原电路的控制要求，当按下启动按钮后才能进行主轴的正反转操作，主轴启动采用Yr型降压启动，在按下停止按钮和点动松开后能够进行制动，如果采用变频器控制，降压启动可以省略，可以通过变频器内部的参数来设定加速时间，使电动机上电压不会立即上升，需要点动控制时只要接通变频器上的JOG端，就可实现点动控制。调速时在变频器中电位器上进行，主轴转速要求在3000500r/min,平旋盘转速要比主轴低一档在2000500r/min所以在进行平旋盘操作时设在变频器上的一个限压电阻限制平旋盘的上限速度。主轴控制流程图如下所示M2、M3闭合，同时接通控制电路油泵和润滑泵工作在操作面板上调速按下SB4正转按下SB6反转按下SB5点动正转平旋盘选择接通变频器可调电阻R1断开R2接通限制上限速度按下SB7点动反转接通变频器JOG启动KA1闭合正转KA2闭合反转变频器接通STF或STR或调速、点动松开点动按钮或按下SB3YC制动阀接通对主轴制动YV19、YV20得电使油缸左右两腔充满油SA1选择自动手动按下SB1启动进给控制分为主轴或平旋盘进退、升降，工作台横向进退，工作台纵向进退。各部件都有四种进给方式：快速进给点动、工作进给、工作进给点动和微动点动，都是通过控制液压电磁阀来达到控制夹紧机构的松开与夹紧和进给。其动作流程图如下图所示压力达到设定值KP2闭合接通进给控制自动工作台回转控制SA5-1主轴进或SA5-2主轴退快速进给SB12微调点动SB15主轴夹紧机构松开工作台横向进退SA6-3或SA6-4退工作点动SB14工作台纵向进退SA6-1进或SA6-2退主轴升降SA5-3或A5-4降SA5-1平旋盘进或SA5-2平旋盘退工作进给平旋盘选择按下SB3或组合开关中位工作进给停松开按钮YV20断电、与YV19延时2秒断YV19得电YV20得电13、工作台回转控制系统工作台自动回转时把旋钮开关旋置自动，分为正转、反转，当按下工作台正转或反转按钮时，工作台会自动松开夹紧机构使导轨充油，并把涡轮蜗杆啮合，由工作台回转电机带动工作台进行正转或反转，回转到90度时自动停止并进行能耗制动。如下图所示SB8正转1SB9反转碰下SQ1YV10得电使定位销拔出涡轮蜗杆啮合碰下行程开关SQ5快门自锁C13充电为能耗制动做准备YV11得电夹紧机构松开、YV16点动使工作台导轨充压油KM3自锁M4正转M4反转工作台回转90度，压合SQ6延时2秒YV10断电放下定位销，涡轮蜗杆脱离C13放电开始制动2秒压力开关KP1断开YV11、YV16断电工作台手动回转使把旋钮开关旋置手动，电磁阀YV11和YV16得电，工作台松开，压力时导轨充油，工作台松开后，压合位置开关SQ2，拔出定位销，就可以用手轮操作工作台的微量回转。 4、T610卧式镗床电气控制线路分析4.1主电路分析T610型镗床共有7台电动机。M1是主轴电动机，带动主轴和平旋盘旋转，用接触器KM1、KM2控制其正反转，而有KM3、KM4实现Yr降压启动控制。M2是液压泵电动机，M3是润滑泵电动机，都只能单向旋转，分别由接触器KM5、KM6控制其启动、停止。M4是工作台旋转电动机，由KM7、KM8控制其正反转，停车时采用能耗制动；M5是尾架升降电动机，由KM9、KM10控制其正反转；M6是主轴调速电动机，由KM11、KM12控制其正反转；M7是冷却泵电动机，只要求单向运转，由KM13控制。M1、M2、M3、M4分别由热继电器FR1、FR2、FR3和FR4实现过载保护，而M5、M6、M7属短时工作，不设过载保护。M1的短路保护由低压断路器QF完成，M2和M3由熔断器FU1实现短路保护，M4、M5、M6、M7由FU2实现短路保护。22第五章 电路设计1、主电路2、信号、指示电路输 入输 出序号名称地址号序号名称地址号1急停按钮SB1X01尾架降Y02启动按钮X12正转Y13停止按钮X23反转Y24正转按钮X34液压泵Y35正转点动按钮X45润滑油Y46反转反转点动按钮X56横向进给Y57工作台正转按钮X67制动阀Y418工作台反转按钮X78工作台进给Y429尾架点动升按钮X109工作台反转Y4310尾架点动降按钮X1110尾架升Y4411快速进给按钮X1211总停指示Y4512工作进给按钮X1312工作进给指示Y4613工作点动按钮X1413停车指示Y4714微调点动按钮X1514JOG点动Y4815松开工作台按钮X1615平旋盘选择Y4916机动进给1按钮X1717主轴正转X2018主轴停止X2119平旋盘选择X2220机动进给X2321机动进给X2422拔出定位销X2523主轴或平旋盘进X2624主轴或平旋盘退X2725主轴箱升X3026主轴箱降X3127工作台纵向退X3228工作台纵向进X3329工作台纵向后X3430工作台纵向前X3531自动X3632手动X3733工作台回转90度X3834变频器报警X3935363738第六章 接线图1、I/O分配表第六章 电器元件、设备的选择1、 PLC机型的选择根据控制对象对PLC控制系统的功能要求，可进行PLC型号的选定。进行PLC选型时，基本原则是满足疾控中心他的功能需求，同时要兼顾维修、备件的通用性。对开关量控制的系统，当控制要求不高时，一般的小型PLC都可能满足要求，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系统，如工业生产中经常遇到的温度、压力、流量、液位等变量的控制，应该选择具有所需功能的PLC的主机，还要根据需要选择相应的模块、陪接相应的传感器、变送器和驱动装置等。输入/输出的点数可以衡量PLC规模的大小。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点数基础上，一般应加上10%20%的备用点数。多数小型的PLC为整体式，具有体积小、价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求要求比较简单的系统。模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比整体式方便灵活，维修更换模块、判断与处理故障方便，适于工艺变化较多、控制要求复杂的系统。本设备控制的对象是一个开关量控制的系统。所以选用三菱FX2N-80MR，输出采用继电器输出，三菱FX2N具有性价比高、功能完善、指令丰富等优点，由于80点不够用，所以加装了一个FX2N-32ER共32点的扩展模块才能满足本对象各项控制要求。2、 变频器的选择选择变频器根据电动机的额定容量进行选择，由于主轴电机为7.5KW，所以，采用三菱FR-E540-7.5K-CH变频器进行变频调速，上限频率、下限频率、根据公式n=60f/p，可得，电机的速度为5003000r/min，电机的额定电流根据经验公式，额定容量*2为15A,变频器的额定电流为17A，可以满足要求。由于变频器由PLC进行联机控制，所以采用外部操作模式。第七章 系