PLCT镗床电气控制标准系统改造

1、基于 PLC 的 T68 镗床控制系统改造机电班 姓名 学号摘要：本论文概述了利用西门子 S7-200 小型 PLC 为控制器，对现有的 T68 镗 床的继电器控制系统进行了改造， 在保留原有控制系统功能的基础上， 增强了控 制系统的灵活性、 提高了自动化程度、 扩展了系统的网络功能。 设备调试的结果 证明，镗床电气控制系统的 PLC 改造是成功了，可为企业单位的老式机床的电 气控制改造提供有益经验。关键词； PLC ；自动分拣；硬件设计；软件设计1、引言：企业要在当前市场需求多变， 竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更 新和开发出新产品， 以最低价格、 最好的质量、 最短的时间去满足市场

2、需求的不 断变化。而普通机床己不适应多品种、 小批量生产要求， 对普通机床的控制系统 进行自动化改造， 增强控制系统的灵活性、 网络化与自动化程度， 已成为机械行 业中一个方兴未艾的产业。 镗床主要是用镗刀在工件上镗孔的机床， 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， 在机械加工行业应用广泛。 传统的 镗床的电气控制系统是继电器控制系统， 这种控制系统成本低， 技术与产品比较 成熟，但自动化程度低，控制灵活性差，不具有网络化的功能，不适应机械行业 中生产过程高度自动化的发展趋势。所以有必要在现有继电器控制系

3、统的基础 上，对镗床的电气控制系统进行自动化改造。2、方案分析：在现代工业设备及自动化工程中， 我们会遇到大量的开关量、 脉冲量及模拟 量等控制装置。如电机的启动与停止，电磁阀的开闭，工件的位置、速度、加速 度的测定，产品的计数以及温度、压力、流量等物理量的设定和控制等等。传统 的工业自动控制主要是由继电器或分离的电子线路来实现的。 上世纪五六十年代 以来，PLC由于其特有的优势而在工业控制中得了愈来愈广泛的应用。(1) PLC 与继电器控制系统的比较继电器控制是采用硬接线逻辑， 利用继电器触点的串、 并联及时间继电器的 延迟动作来组成控制逻辑， 其缺点是一个系统一旦确定就很难轻易再改动。 如

4、果 要在现场做一些更改和扩展更是难以实行。而 PLC是利用其内部的存储器以数据 形式将控制逻辑存储起来的，所以只要改变 PLC内存储器的内容，也就可以实现 更改控制逻辑的目的。对于PLC来讲，只要用PLCB己备的编程器在现场就可以完成 更改。至于PLC对外部的联系，只有I/O点，只要输入输出对象不变，就无须对硬 接线作任何改动。(2) PLC 与单片机控制系统比较虽然单片机的配置较微机系统简单， 成本也较易接受， 但它仍然不是为工业 控制而设计的。同样存在着编程难、不易掌握、需要做大量的接口工作，可靠性 仍较差，成本高等缺点。 尽管其有较强的数据处理能力， 但工业控制都为开关量 控制，所以其长

5、处仍得不到发挥。在很大程度上，PLC是专为工业控制而设计的。(3) PLC 与计算机控制系统的比较PLC是专为工业控制所设计的。而微型计算机是为科学计算、数据处理等而 设计的，尽管两者在技术上都采用了计算机技术， 但由于使用对象和环境的不同， PLC较之微机系统具有面向工业控制、抗干扰能力强、适应工程现场的温度、湿 度环境、输入、输出一般采用“光一电”隔离技术，并配备有可承受较大负载的 继电器或可控硅 (也有用晶体管 ) 输出部件，一般可以直接驱动小型电机等负载。综合以上分析，我们采用PLC故为核心控制器，组成了 T68镗床的电气控制系 统。3、控制方案实现31 控制需求T68镗床的电气控制的

6、主要功能如下：主轴可以正反转，并分高低速运行， 还可以实现反接制动。 反接制动是靠速度继电器配合反向接法接触器来共同完成 的，主轴正向起动时，按SB2按钮，然后KM闭合，之后KM闭合，再之后KM闭合， 主轴电动机此时以正转低速运行。 要变高速时， 只要扳动主轴变速手柄， 将些手 柄置于高速位置，这时限时开关SQ被压，它接通了通电延时继电器 KT，经过延 时后，KM断开，KM闭合，主轴电动机就变为高速了。无论何时主轴变高速都要 先经低速后再到高速，制动时，只要按 SB1 亭止按钮，速度继电器KS勺常开触点 KS就会配合反向接触器KM2把速度立刻降下来，如果先起动了反向，整个过程 与正向相同，只是

7、起制动作用的是 KM 了。如果在主轴工作过程中需变速，这时不用按停止 SB1只要将主轴变速操作 盘的操作盘的操作手柄拉出，使行程开关SQ3不再受压，SQ也不再受压，使KM3 KT线圈断电释放，KM（或KM2也随之断电，之后接制动回路又能形成使KM2（或 KM），KM线圈立即通电吸合。电动机在低速状态下串电阻反接制动，当制动 结束后，便可转动变速操纵盘进行变速。变速后，将手柄推回原位，使SQ3、SQ5的触点恢复原来状态，使KM3 KM1 （或KM2、KM的线圈相继通电吸合。电动机 按原来的转向起动，而以新选定的转速运转。变速时，若手柄出现卡住问题，这 时S! 5配合KS的常闭触点，周期性地使KM

8、、KM线圈相继通电吸合，直至齿轮啮 合后，卡住问题消失，方可推回操纵手柄，变速冲动才算结束。如果主轴在进给过程中希望变速， 这时只是拉开进给变速操作手柄即可， 不 过这时与之相关联的行程开关是SQ与SQ6动作过程与主轴转动是相同的。切记， 这两个变速过程是靠两个操作手柄来完成的， 各负其责。 如果这两个操作手柄同时都被扳动， 那 么这时与之相应的SQ与SQ就都断开了，控制电路全部断电，换句话说，这两个 手柄不能同时动作。快速进给电动机2M勺控制。这里又有一个操作手柄，名称叫快速进给操作手 柄，将它向里推，压合行程开关SQ9使KM线圈通电吸合，2ME向起动。松开手 柄，快速进给停止。SQ复位，使

9、KM失电，反之，向外拉手柄时。压合 SQ8使 KM线圈吸合，电动机反向起动。总之，镗床上共有2台电动机，分别为IMffi2M 1M负责主轴的旋转和进给， 2M是快速进给电动机，有3个操作手柄，有2个与1Mt关，1个与2Mt关，名称是 主轴变速操作手柄。主轴进给变速操作手柄。快速进给操作手柄。有9个行程开关，SQ1与SQ负责两个变速手柄的联锁，不可同时动作。SQ3 SQ4 SQ5 SQ6都与变速手柄有关，SQ7与主轴变高速时有关。SQ8 SQ9快速进给的两个方向。有7个接触器，其中KM主轴正转；KM主轴反转；KM主轴高速；KM快 速正向进给；KM快速反向进给；KT时间继电器，低向高转换延时。本次

10、改 造是以1994年中国劳动出版社出版，劳动部培训司组织编写的维修电工生产实 习（第二版）为样本，原控制系统原理图如图 2所示，结构示意图如图1所示。前主柱主轴箱图1 T68卧式镗床结构简图总總路悭护主轴电动机怏进q1功机控制电源主轴主轴、诳蝇边唯圭鹉飕熨）和主轴快述蒋动控制娜 7TK正转、低速、反转、爲谨廉护止转反转电破正转|反转瘦换控制制渤龟制袄速|髙堪正蒋|反轉9HLU5 卩A K4O137201SQ2 W3 MKL/ O 晡 2W423 3g匸3 524閱才2112匚匚匚函 2T68 孚MSBwjas31 函234579门12 |31415161718212324KH-T68卧式镇床电

11、气原理图XJlL10.0IX 1Id 2TDMI0l410. &ID. bia. 7 rroLl. 1IL 2IL 3Tl. 4ri.5U.S11,71?. 012. 1OOl I g?VOL 3Q（X 4QI）. 5Q0. 63. 2 PLC选型分析控制需求，系统需要18个输入点，8个输出点，选用24入/16出的的 西门子S7-200, CPU226的小型PLC为控制系统的核心控制器。西门子 S7-200 系列PLC具有编程指令功能强，程序开发简单，适合工业组网的特点，可以满足 镗床电气控制系统改造与以后网络化功能扩展的需要。3. 3硬件部分的实现：（1）根据系统的控制需求，PLC的I/O分

12、配地址如以下的程序符号表所示：168/ USEK1Q U 1 SB_l却F51KS3上囲5C9SB.!二 E 5皿越KSGGE1_NCFFKill皿KN4KW5KMGW(2) PLC接线图:AC 220V制动按钮主轴正向启动按钮 主轴反向启动按钮 速度继电器正向触点 速度继电器常闭触点 速度继电器反向触点 反向快速进给触点 正向快速进给触点 主轴正向点动按钮 主轴反向点动按钮 主轴变速操作手柄 主轴进给变速操作手柄 主轴变速操作手柄拉开 主轴进给变速操作手柄拉开 主轴变速手柄动作后没有复位 进给变速手柄动作后没有复位 主轴低速变高速时动作 停止按钮 热保护继电器更2山KS1 .iKSz KS3

13、 一SQ8SQ9WB旷丄一 SB5一丄厂 -SQ1 ,- SQ2 -SQ3 SQ4 |- -SQ5SQ6 _SQ7_I f SB1 山- fR j丄 内供DC24V(I0.OQ0.0I0.1Q0.1I0.2S7-200PLCQ0.2I0.3Q0.3CPU226I0.42L105-Q0.4I0.6Q0.5I0.7Q0.6I1.0Q0.7I1.1Q1.0I1.23LII.3Q1.1I1.4Q1.22MQ1.3I1.5Q1.4I1.6Q1.5I1.7Q1.612.0Q1.7I2.1IN-L+L1KM4KM1KM2KM3KM6AC 220VKM5KM7图3 PLC的电气控制系统接线图3.3软件设计：根

14、据系统硬件结构特点与控制流程，编制的PLC程序如下:T紳 / MAIN2股J*1l:iBL JiCI11r11O()出IN CB14、设备调试软硬件联合调试中，我们总结了以下的注意事项：一定要保证现场电气柜的密封性和透气性防止铁粉等导电性粉末和油污等 的侵入，并保证柜内温度不会过高。电气的安装前要根据设计图纸画好电气位置图和接线图， 接线图中一定要标 注清楚线号在拆线过程中要做好标记，接好线后要核实。插头焊接，一定要注意不要把焊点虚焊导线的连接， 一定要在导线两端压好 冷轧端头做好抗干扰屏蔽工作， 应远离干扰源和动力线， 应与其他设备分别使用自己 的接地装置，通信线路等采用屏蔽电缆。交流线与直

15、流线、输入线与输出线都最好分开走线，尤其要保证伺服控制器 相关的电 线和相关的电线分开。对于一些关键线路要采用硬接线连锁保证万无一失， 如星三角转换的两个接 触器之间的连锁。程序编制好以后要在脱机和最小系统情况下先调试， 调试好以后才可以联机 调试。布好线后，一定要用万用表测量校准以后，才一能进行通电调试。 调试时首先检查三相交流电源、 两相交流电源以及直流电源的输入、 输出是 否正确。5、总结经过运行调试 T68 镗床控制系统改造， S7-200 材料分拣监控系统，工作可 靠，稳定，充分发挥了控制程序方便， 控制灵活的特点， 达到了预期的控制要求， 取得了良好的控制效果。6、参考文献1 肖宝兴.西门子S7-200 PLC