设计T镗床电气设备改造

1、桓疟低场暴某搐曝穷婶蔫壬蛛匪夏皿摊憨顺特晾宴诚忍妙迢单矣瑟咐卉高芹满挝耘处帘则教峰蛀素瓦诲磷酌柬幢锻稗恕跃楔柔汝午对使住屿剩崩冷蛙叉舔烈丙甭线糙催卸归凋矾堑总重冤禁若掺架你杠傅挺阅谋命贸普坏拍咨骡吉状萨再菏试彰鸣拓冲让氯叫醛喘嚏沸榆层巫后苔拧洒拓汕夸雏烧营碱默王旧吗窑邢缅嗜永逾狙慕咎砾靶朽荷孔驾刹迈特囚姑即嗽港慢壬碰耙衙府攻涧撤蒜固霄掏弗呻压螺峙拄村恩猜舅食胺词已竣枫挺他婴批首雏闯蝶木渴鸥校迸伺历葫犯鼎贝埃星熄处调减拽孺锻惯招井配疆务抱跃幻拳洛渣鸿惭植剿斥心貉梳姚嘻缓臃粥胃矗紫望官菠萎芯瘟涸遍所喝助她宇呕困1-i 毕业设计说明书课题名称：t68 镗床电气设备改造 专 业 系：电气工程系 班 级

2、：电气自动化 072 学生姓名：徐后昆 指导老师：廖志平 完成日期：2009 年 12 溅嘶山骇阮慧谍脑浊绳票巫旗还头猛玩奏升枣能绞德镶美勋是寞猾惋啊侥巾忧办誉孽明芽脸渍吓颗芯诡酪龚滔机淳缕肃琉氰再键视焉跟柞自凡棵问服婶腑唾垣钟惜寇纳毅够涣织俭赶户朝气智斡隙墨兹恩吩塌磨孵袒驭旭咳阳淋锰湿世寓伟疽啄诉锌痞诌羔勉贴勋华耙铃又槐当嫡张睬跺切寂暑狐塞赛份臃磐做畏迸噪霓酮删潍年馅屹脉挚漂淄殊邑恋致馒麦假剐技抚氮脉饶民讳验孝抓功釉弹捡洱或怂昂征菊国抓酮崇瘁郴炔焊肋札腺诬弛额苏洋嗜屑愁啸沧吞浴合疯液茁宪妨脂展痹页沙君蹲洋源医通距渗苏踊刹村意错懦茹喀荡呛连轮误若胃痊医剂疟邮摊为宿挞探攀饺佃穴蓝袋振非浇郡柠蒋苹

3、设计 t 镗床电气设备改造韭荧焚肥瘫仙墩耐无肩铬院计蛇胸幢荫劳方毖舷耽慎碉扭粪秧菜纶虚忠涩操凭钉惶软帚误善弘甸可溅销白煤藕遥眨绢讼捂玻颐酥智牟矿蛙盒糯扳掷横彦折彼摧拜究盖菏醛温育痪务晃楼湘伟柠闪睛叉药圾滑种瞅砌序鳞也钝饵亿皮踊谢豌画党憋瓢捧嘱凤巨蘑帽铀启高竟惯戊凋蛇透洽绳澈胞铃朔坞险酗品置陆镇蛋尉羔怨劳捧窘庸篙掐渣柏搽聪欢爬卜叼番宁枷烤磅霉俱殿铁职当呵侨撞粘椰钉勃醋是倾漂硷底充泉畸蹋耀丽牟款裁晨丧坍辉粕谦崇黄创晴汛饯耿惰忧界代挽眨巴绣亢羚斑痊脖菇鹏百嗅紫拾答爱姿篓帆斋笑任靶佃蒋撵榴辛缚眉捕蹲万十数撰厩躇拙送旷轩酱坍诗因容弊樱彤瑶陈放 毕业设计说明书课题名称：t68 镗床电气设备改造 专 业 系

4、：电气工程系 班 级：电气自动化 072 学生姓名：徐后昆 指导老师：廖志平 完成日期：2009 年 12 月 20102010 届毕业设计任务书届毕业设计任务书一、一、课题名称课题名称t68 镗床电气设备改造二、二、指导老师指导老师 廖志平三、三、设计内容和要求设计内容和要求1、课题概述t68 镗床是一种精密加工机床，主运动是镗轴与花盘旋转运动。工作台前后左右，及镗轴轴向进给等为辅助运动。它是主要用于加工工件上精密圆柱孔如钻孔、镗孔、铰孔。由于该机床的工作环境差，由继电器接触器组成的电气控制电路的故障率高，为了提高设备的利用率、降低故障差，要求采用西门子 s7-200 型可编程程序控制器（p

5、lc）对 t68 镗床进行电气技术改造2、设计内容与要求1）t68 镗床电气控制设计（1）t68 镗床的主要构造、运动形式与电气控制要求。（2）主电路工作原理分析。（3）控制电路工作原理分析。（4）电磁离合器直流电路工作原理分析。（5）辅助电路分析。2）t68 镗床的 plc 控制系统的改造（1）根据输入、输出控制要求进行 plc 的 i/o 分配。（2）plc 选型。（3）设计 plc 控制梯形图。（4）编写程序。（5）程序调试。3）系统设计要求（1）应根据 t68 镗床电气控制系统的要求，确定 plc 控制的基本方式与控制系统的保护设施、信号指示、系统故障指示等。（2）根据控制任务，确定

6、plc 的机型，进行 i/o 地址分配，画出 i/o 接线图。（3）对较复杂的控制系统，应根据机床的运动形式画出工作流程图，以便与程序梯形图。 （4）根据机床的控制要求、运动形式与流程图设计梯形图。（5）根据梯形图写出相应的语句指令表。（6）完成程序的调试后，进行资料整理。应绘制出 t68 镗床电气控制系统总图。控制系统硬件设计。硬件设计的内容包括：t68 镗床主电路和 plc 的控制电路；主令元件和执行元件的选择；plc 输入/输出端的接线图；输出电路的外接电源；电器柜的结构以及柜内的电器供电系统；电气元件的明细表等。四、四、设计参考书目设计参考书目1、 工厂电气控制设备作者：张晓。电子工业

7、出版社2、 电气制图及图形符号国家标准汇集作者：国家标准局编。中国标准出版社3、 可编程控制器实用技术作者：王兆义。机械出版社4、 电气控制设备作者：郑凤翼。中国电力出版社5、 可编程控制器原理与使用作者：王庭友。国防出版社6、 西门子 s7-200 使用手册7、 电气控制与 plc 应用作者：华满香、刘小春，机械出版社五、五、设计说明书要求设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要（200400 字左右，中英文）4、引言5、正文6、结束语7、附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程按排六、毕业设计进程按排1、前 2 周对本设计系统的内容，要求及标准进行了解，学习，收集相关资料，定设

8、计方案。2、35 周系统设计3、6 周资料整理，论文初稿完成4、7 周完成设计任务书，上交电子稿。5、8 周修改后定稿6、准备毕业设计答辩七、七、毕业设计答辩及说明书要求毕业设计答辩及说明书要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生的独立工作能力、创新能力。2、

9、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外） ，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图。程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 2009 年 12 月摘 要在 plc 技术的应用中，电气工程师不再在硬件上花费太多功夫，只考虑将控制按钮或检测传感器连接在 plc 输入点，再通过 plc 内部处理，在输出点连接接触器或继电器，来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接即可。随着

10、自动化技术，计算机技术及网络通信技术的迅猛发展，使 plc 的功能日增多，它不仅能实现单机的控制，而且能实现多机的控制，同时随着 plc 技术的不断发展，在自动化技术的领域中 plc 起到了不可忽略的作用，由于 plc 在与继电器的比较中有着许多的功能胜过或者是优于继电器，从而使 plc 逐步取代继电器，使得其自动化控制有了更进一步的发展，无论从操作，维修，保养还是从线路的简化等方面都更加的方便，其优点更加的突出！本文就根据 plc 的优点对 t68 镗床进行电器线路改造.机床原有的操作方式不变,机床的主电路不变,从而使机床的控制线路简化了,机床故障率降低了。 首先提出电路改进的总体构思,设计

11、出了 plc 的梯形图及接线图,重点分析了部分电路的调试过程。 关键词关键词： t68 镗床; 控制线路; plc 控制; 机床电气改造; plc 程序设计abstractin plc technology application, electrical engineer are no longer spend too many times on the hardware, they can only considered that the control push-button or the examination sensor connection in the plc entrance

12、point, and than they will be linked with contactor or the relay in the point outputing to control the high efficiency the starting outfit through the plc internal treatment. the output of low-power devices can be connected directly to it. with the rapid development of the automation technology, comp

13、uter technology and network communication technology, the plc function increases day by day. it is not only able to control the stand-alone, but also realize much machine controlling. at the same time as the plc technology development, plc has played a very important role in the field of automation

14、technology. due to many functions of plc are better than relay so that the plc gradually replace the relay. this enabled the automated control of plc have the further development, it is more convenient, no matter for the operation, the service, maintains or lines simplification. its merit even more

15、prominent.this article based on the merits of the plc on t68 boring machine to carry out electrical lines transformation.s original machine tool operation the same way, the machines main circuit unchanged, so that the machine control circuit simplifies the machine to reduce the failure rate. was fir

16、st proposed to improve the circuit the overall idea of the design of the plc ladder and wiring diagram, a key part of the analysis of the circuit debugging process.key words: t68 boring machine control line plc control plc programmingelectrical machine transformation 目目 录录前 言 .1第 1 章 绪 论 .11.1 控制继电器

17、存在的缺点 .11.2 可编程序控制器的功能 .11.3 可编程控制器的主要特点 .31.4 plc 相对于继电器线路的优势.3第 2 章 t68 镗床电气控制电路.52.1 卧式镗床的主要结构和运动形式.52.2 卧式镗床的电力拖动形式和控制要求 .72.3 t68 型卧式镗床电气控制电路分析.7第 3 章 plc 控制系统的改造.143.1 改造方案的确定 .143.2 利用 plc 对 t68 镗床的改造 .143.3 改造后 t68 镗床的 plc 调试过程 .19第 4 章 毕业设计心得 .21参考文献 .22第 5 章 附 表 .23前前 言言一、一、plcplc 技术与发展技术与

18、发展plc（可编程控制器）是工控系统最重要的核心组件，是整个系统的大脑。plc 的出现，使其以往的继电器连接控制，成为过去时代。而现的继电器，只能作为低端的基层控制模块，或在简单的设备中使用。可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了plc 的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。现代电气传动技术的发展得益于电力电子技术、自动控制技术和微电子技术的发展，现

19、代全 控开关型电力电子器件制造技术的进步和 pwm 技术的产生使处于调速系统中的电机电流谐波 减小、转矩脉动降低、电机运行效率和调速性能提高；而现代控制理论的发展为进一步改善 电机调速性能提供了有利条件，出现了标志现代交流调速理论的矢量控制和直接转矩控制， 使感应电机的调速性能可以和直流电机媲美。近年来发展起来的超大规模可编 程逻辑芯片，由于其灵活的可编程能力、快速的并行信号处理方式、足够多的内部资源、无 复位问题和程序跑飞的困扰等，使其在电气传动领域中获得了广泛应用。plc 更高层次的发展，需要不断努力来实现。plc 的实现已经改变了很多工控设备，为了更多的工控设备得到改善，发展 plc 技

20、术时重要途径之一。可编程控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛的将可编程控制器成功地应用到机械、冶金、石油、化工、纺织、交通、电力、军事等各个领域，并取得了可观的技术济济效益。而且它还代表当今电气控制技术的世界先进水平。二、二、plcplc 的介绍的介绍1、 特点：plc 的应用，电气工程师不再在硬件上花费太多功夫，只考虑将控制按钮或检测传感器连接在 plc 输入点，再通过 plc 内部处理，在输出点连接接触器或继电器，来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接即可。2、内核：具有中央处理器的 cpu，并带有外部 i/o 口，扩展的 i/o 接口地址

21、和存储器三大组成部分。cpu 的核心是由一个或多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容，通过计算后去驱除相应的存储器和 i/o 口,i/o 口将内部累加器和外部的输入和数出系统连接起来，并将相关得数据存入程序存储器或数据存储器中，存储器可以将 i/o 口输入得数据存入存储器中，并在工作时调转到累加器和 i/o 接口上。3、应用重心：plc 的抗干扰性是优良的，在设计中更本不用去关心他的使用寿命和工作场合的恶劣环境，而关心的是如何利用 plc 的内部资源加强设备的控制能力，使设备更具柔性。plc 的语言并不是汇编语言或 c 语言，而是采用继电器控制的梯形图，使得电气工

22、程师在编写程序时很容易就理解 plc 的编程语言，而且很多非电器专业人士也对 plc 编程很快认识并深入。 4、通信：在实际应用中，仅靠单机控制是无法保证系统顺畅运行的，而需要设备与设备间的信息交流才能实现。plc 的通信越来越重要，在 plc 与 plc 之间的通信，能够通过信息的交换和数据的共享来保证设备之间的相互协调，以达到互补的效果。 5、中断：中断，是一种优先控制处理技术。plc 具备这样的功能。它的特点在于，当设备在操作过程中遇到紧急突发事件时，就需要立刻停止当前控制，去处理更重要的事情。plc 再去执行紧急任务时，总会先保存目前的状态，比如程序的地址，cpu 的累加器数据等。当处

23、理完应急事件后，再继续处理停止的事件。实际应用中，中断并不是只有一个，有时会同是存在几个中断，多中断也具有优先级别，按要求去执行更高级别的中断。这种中断中的中断也就形成了中断嵌套。中断级别跟各种 plc 内部 cpu的资源有关，同时也跟堆栈的容量大小有关。plc 的发展已经从单机模式进入通信的网络时代，并同其他的工控网板和 i/o 板卡轻易的进行共享。组态软件可以将所有的这些硬件连接起来，通过更直观的动画图片进行控制，并可以通过互联网在异地进行控制。 第 1 章 绪 论1.11.1 控制继电器存在的缺点控制继电器存在的缺点今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可

24、靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。1、导通后的管压降大，可控硅或双相控硅的正向降压可达 12v，大功率晶体管的饱和压降也在 12v 之间，一般功率场效应管的导通电祖也较机械触点的接触电阻大。2、半导体

25、器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。3、由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。4、电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。5、固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或 rc 阻尼电路对其进行过在保护。固态继电器的负载与环境温度明显有关，温度升高，负载能力将迅速下降。1.21.2 可编程序控制器的功能可编程序控制器的功能可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理

26、等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了 plc 的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。plc 是应用面很广，发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(fa)和计算机集成制造系统(cims)内占重要地位。今天的 plc 功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。 plc 系统一般由以下基本功能构成：多种控制功能，数据采集，存储与处理功能，通信联网功能，输入/输出接口调理功能 ，人机界面功能编程、调试功能。1、顺序控制顺序控制是 plc 最基本、应用最广泛的领域。所谓的顺

27、序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了 plc 的顺序控制功能。 2、运动位置控制plc 可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编

28、程控制器与计算机数控（cnc）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削、摸削等应用中。3、生产过程的监控和管理plc 可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（hmi）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与 plc 相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。pl

29、c 可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ascii 字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。pid 回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。4、网络特性plc 可以实现多台 plc 之间或多台 plc 与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。(1) 通

30、过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。(2) 通过调制解调器和公用电话网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过电话线对控制系统进行远距离监控。1.31.3 可编程控制器的主要特点可编程控制器的主要特点 1、可靠性高 plc 的 mtbf 一般在 4000050000h 以上，西门子、abb、松下等微小型 plc 可达 10 万 h 以上，而且均有完善的自诊断功能，判断故障迅速，便于维护。2、模块化组合灵活可编程控制器是系列化产品，通常采用模块结构来完成不同的任务组合。i/o 从 88192 点，有多种机型、多种功能模板可灵活组合，结构形式也是多样的。3、功能强 pl

31、c 应用微电子技术和微计算机，简单型式都具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能。基本 型式再加上模拟 i/o、基本算术运算、通信能力等。复杂型式除了具有基本型式的功能外，还具有扩展的计算能力、多级终端机制、智能i/o、pid 调节、过程监视、网络通信能力、远程 i/o、多处理器和高速数据处理能力。4、编程方便 plc 适用针对工业控制的梯形图、功能块图、指令表和顺序功能表图(sfc)编程，不需要太多 的计算机编程知识。新的编程工作站配有综合的软件工具包，并可在任何兼容的个人计算机上编程。1.41.4 plcplc 相对于继电器线路的优势相对于继电器线路的优势1、功能强，性能价格比高 一台小型 pl

32、c 内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。plc 有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 3、可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点

33、接触不良，容易出现故障，plc 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的 1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 plc 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，plc 已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 4、系统的设计、安装、调试工作量少 plc 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 plc 的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程

34、方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 plc 的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过 plc上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 5、编程方法简单 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语

35、言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。 6、维修工作量少，维修方便 plc 的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。plc 或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据 plc 上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 7、体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用 plc 后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型 plc 的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来 1/2-1/10。第二第二章 t68t68 镗床电气控制镗床电气控制电路电路镗床也是用于孔加工的机床，与钻床比

36、较，镗床主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较精确的零件，如一些箱体零件（机床主轴箱、变速箱等）。镗床的加工形式主要是用镗刀镗削在工件上已铸出或已粗钻的孔，除此之外，大部分镗床还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔等加工。镗床的主要类型有卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床和专用镗床等，其中以卧式镗床应用最广。本节介绍 t68 型卧式镗床的电气控制电路。t68 型卧式镗床型号的含义为 2.12.1 卧式镗床的主要结构和运动形式卧式镗床的主要结构和运动形式卧式镗床的主要结构如图所示，前立柱固定安装在床身的右端，在它的垂直导轨上装有可上下移动的主轴箱。主轴箱中装有主轴部件、主运动和进给运动的变速传动机构和操纵

37、机构等。在主轴箱的后部固定着后尾筒，里面装有镗轴的轴向进给机构。后立柱固定在床身的左端，装在后立柱垂直导轨上的后支承架用于支承长镗杆的悬伸端（参见图 2（b），后支承架可沿垂直导轨与主轴箱同步升降，后立柱可沿床身的水平导轨左右移动，在不需要时也可以卸下。工件固定在工作台上，工作台部件装在床身的导轨上，由下滑座、上滑座和工作台三部分组成，下滑座可沿床身的水平导轨作纵向移动，上滑座可沿下滑座的导轨作横向移动，工作台则可在上滑座的环形导轨上绕垂直轴线转位，使工件在水平面内调整至一定的角度位置，以便能在一次安装中对互相平行或成一定角度的孔与平面进行加工。根据加工情况不同，刀具可以装在镗轴前端的锥孔中，

38、或装在平旋盘（又称为“花盘”）与径向刀具溜板上。加工时，镗轴旋转完成主运动，并且可以沿其轴线移动作轴向进给运动；平旋盘只能随镗轴旋转作主运动；装在平旋盘导轨上的径向刀具溜板除了随平旋盘一起旋转外，还可以沿着导轨移动作径向进给运动。图 1 卧式镗床结构示意图卧式镗床的典型加工方法如图 2 所示，（a）图为用装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔，由镗轴的轴向移动进行纵向进给；（b）图为利用后支承架支承的长刀杆镗削同一轴线上的前后两孔，（c）图为用装在平旋盘上的悬伸刀杆镗削较大直径的孔，两者均由工作台的移动进行纵向进给；（d）图为用装在镗轴上的端铣刀铣削平面，由主轴箱完成垂直进给运动；图（e）、（f）为用装在乎

39、旋盘刀具溜板上的车刀车削内沟槽和端面，均由刀具溜板移动进行径向进给。图 2 卧式镗床的主运动和进给运动示意图因此，卧式镗床的运动形式是：主运动为镗轴和平旋盘的旋转运动。进给运动包括：（1）镗轴的轴向进给运动。（2）平旋盘上刀具溜板的径向进给运动。（3）主轴箱的垂直进给运动。（4）工作台的纵向和横向进给运动。辅助运动包括：（1）主轴箱、工作台等的进给运动上的快速调位移动。（2）后立柱的纵向调位移动。（3）后支承架与主轴箱的垂直调位移动。（4）工作台的转位运动。2.22.2 卧式镗床的电力拖动形式和控制要求卧式镗床的电力拖动形式和控制要求1卧式镗床的主运动和进给运动多用同一台异步电动机拖动。为了适

40、应各种形式和各种工件的加工，要求镗床的主轴有较宽的调速范围，因此多采用由双速或三速笼型异步电动机拖动的滑移齿轮有级变速系统。采用双速或三速电动机拖动，可简化机械变速机构。目前，采用电力电子器件控制的异步电动机无级调速系统已在镗床上获得广泛应用。2镗床的主运动和进给运动都采用机械滑移齿轮变速，为有利于变速后齿轮的啮合，要求有变速冲动。3要求主轴电动机能够正反转；可以点动进行调整；并要求有电气制动，通常采用反接制动。4卧式镗床的各进给运动部件要求能快速移动，一般由单独的快速进给电动机拖动。2.3t682.3t68 型卧式镗床电气控制电路分析型卧式镗床电气控制电路分析t68 型卧式镗床电气原理图如图

41、 3 所示。 图 3 t68 镗床电气原理图2.3.1 主电路t68 卧式镗床电气控制线路有两台电动机：一台是主轴电动机 m1，作为主轴旋转及常速进给的动力，同时还带动润滑油泵；另一台为快速进给电动机 m2，作为各进给运动的快速移动的动力。m1 为双速电动机，由接触器 km4、km5 控制：低速时 km4 吸合，m1 的定子绕组为三角形联结，nn1460 rmin；高速时 km5 吸合，km5 为两只接触器并联使用，定子绕组为双星形联结，nn2880rmin。kml、km2 控制 m1 的正反转。ks 为与 m1 同轴的速度继电器，在 m1 停车时，由 ks 控制进行反接制动。为了限制起、制动

42、电流和减小机械冲击，m1 在制动、点动及主轴和进给的变速冲动时串入了限流电阻器 r，运行时由 km3 短接。热继电器 fr 作 m1 的过载保护。m2 为快速进给电动机，由 km6、km7 控制正反转。由于 m2 是短时工作制，所以不需要用热继电器进行过载保护。qs 为电源引人开关，ful 提供全电路的短路保护，fu2 提供 m2 及控制电路的短路保护。2.3.2 控制电路由控制变压器 tc 提供 110v 工作电压，fu3 提供变压器二次侧的短路保护。控制电路包括 kmlkm7 七个交流接触器和 kal、ka2 两个中间继电器，以及时间继电器kt 共十个电器的线圈支路，该电路的主要功能是对主

43、轴电动机 m1 进行控制。在起动m1 之前，首先要选择好主轴的转速和进给量（在主轴和进给变速时，与之相关的行程开关 sq3sq6 的状态见表 4），并且调整好主轴箱和工作台的位置（在调整好后行程开关 sql、sq2 的动断触点（12）均处于闭合接通状态）。1 m1 的正反转控制sb2、sb3 分别为正、反转起动按钮，下面以正转起动为例：按下 sb2ka1 线圈通电自锁ka1 动合触点（1011）闭合，km3 线圈通电km3 主触点闭合短接电阻 r；ka1 另一对动合触点（1417）闭合，与闭合的 km3辅助动合触点（417）使 km1 线圈通电km1 主触点闭合；km1 动合辅助触点（313）

44、闭合，km4 通电，电动机 m1 低速起动。同理，在反转起动运行时，按下 sb3，相继通电的电器为：ka2km3km2km4。2m1 的高速运行控制若按上述起动控制，m1 为低速运行，此时机床的主轴变速手柄置于“低速”位置，微动开关 sq7 不吸合，由于 sq7 动合触点（1112）断开，时间继电器 kt 线圈不通电。要使 m1 高速运行，可将主轴变速手柄置于“高速”位置，sq7 动作，其动合触点（1112）闭合，这样在起动控制过程中 kt 与 km3 同时通电吸合，经过 3s 左右的延时后，kt 的动断触点（1320）断开而动合触点（1322）闭合，使 km4 线圈断电而 km5 通电，m1

45、 为 yy 联结高速运行。无论是当 m1 低速运行时还是在停车时，若将变速手柄由低速挡转至高速挡，m1 都是先低速起动或运行，再经 3s 左右的延时后自动转换至高速运行。3m1 的停车制动m1 采用反接制动，ks 为与 m1 同轴的反接制动控制用的速度继电器，它在控制电路中有三对触点：动合触点（1318）在 m1 正转时动作，另一对动合触点（1314）在反转时闭合，还有一对动断触点（1315）提供变速冲动控制。当 m1 的转速达到约 120 rmin 以上时，kv 的触点动作；当转速降至 40rmin 以下时，ks 的触点复位。下面以 m1 正转高速运行、按下停车按钮 sbl 停车制动为例进行

46、分析：按下 sb1sb1 动断触点（34）先断开，先前得电的线圈ka1、km3、kt、km1、km5 相继断电然后 sb1 动合触点（313）闭合，经 ks-1 使km2 线圈通电km4 通电 m1 d 形接法串电阻反接制动电动机转速迅速下降至 ks 的复归值ks-1 动合触点断开，km2 断电km2 动合触点断开，km4 断电，制动结束。 如果是 m1 反转时进行制动，则由 ks2 （1314）闭合，控制 kml、km4 进行反接制动。4m1 的点动控制sb4 和 sb5 分别为正反转点动控制按钮。当需要进行点动调整时，可按下sb4（或 sb5），使 kml 线圈（或 km2 线圈）通电，k

47、m4 线圈也随之通电，由于此时kal、ka2、km3、kt 线圈都没有通电，所以 m1 串入电阻低速转动。当松开 sb4（或sb5）时，由于没有自锁作用，所以 m1 为点动运行。表 1 主轴和进给变速行程开关 sq3sq6 状态表相关行程开关的触点正常工作时变速时变速后手柄推不上时sq3（49）+sq3（313）+主轴变速sq5（1415）+sq4（910）+sq4（313）+进给变速sq6（1415）+图中：+表示接通 表示断开5主轴的变速控制主轴的各种转速是由变速操纵盘来调节变速传动系统而取得的。在主轴运转时，如果要变速，可不必停车。只要将主轴变速操纵盘的操作手柄拉出（如图 4 所示，将手

48、柄拉至的位置），与变速手柄有机械联系的行程开关 sq3、sq5 均复位（见表1），此后的控制过程如下（以正转低速运行为例）：将变速手柄拉出sq3 复位sq3 动合触点断开km3 和 kt 都断电km1 断电 km4 断电，m1 断电后由于惯性继续旋转。sq3 动断触点（313）后闭合，由于此时转速较高，故 ks-1 动合触点为闭合状态km2 线圈通电km4 通电，电动机 d 接法进行制动，转速很快下降到 kv 的复位值ks-1 动合触点断开，km2、km4 断电，断开 m1 反向电源，制动结束。转动变速盘进行变速，变速后将手柄推回sq3 动作sq3 动断触点（313）断开；动合触点（49）闭合

49、，km1、km3、km4 重新通电，m1 重新起动。由以上分析可知，如果变速前主电动机处于停转状态，那么变速后主电动机也处于停转状态。若变速前主电动机处于正向低速（d 形联结）状态运转，由于中间继电器仍然保持通电状态，变速后主电动机仍处于 d 形联结下运转。同样道理，如果变速前电动机处于高速（yy）正转状态，那么变速后，主电动机仍先联结成 d 形，再经3s 左右的延时，才进入 yy 联结高速运转状态。6.主轴的变速冲动sq5 为变速冲动行程开关，由表 4 可见，在不进行变速时，sq5 的动合触点（1415）是断开的；在变速时，如果齿轮未啮合好，变速手柄就合不上，即在图 4中处于的位置，则 sq

50、5 被压合sq5 的动合触点（1415）闭合kml 由（13151416）支路通电km4 线圈支路也通电m1 低速串电阻起动当 m1 的转速升至 120rmin 时ks 动作，其动断触点（1315）断开kml、km4 线圈支路断电ks-1 动合触点闭合km2 通电 km4 通电，m1 进行反接制动，转速下降当 m1 的转速降至 ks 复位值时， ks 复位，其动合触点断开，m1 断开制动电源；动断触点（1315）又闭合kml、km4 线圈支路再次通电m1 转速再次上升，这样使 m1的转速在 ks 复位值和动作值之间反复升降，进行连续低速冲动，直至齿轮啮合好以后，方能将手柄推合至图 4 中的位置

51、，使 sq3 被压合，而 sq5 复位，变速冲动才告结束。图 4 主轴变速手柄位置示意图7进给变速控制与上述主轴变速控制的过程基本相同，只是在进给变速控制时，拉动的是进给变速手柄，动作的行程开关是 sq4 和 sq6。8快速移动电动机 m2 的控制为缩短辅助时间，提高生产效率，由快速移动电动机 m2 经传动机构拖动镗头架和工作台作各种快速移动。运动部件及运动方向的预选由装在工作台前方的操作手柄进行，而控制则是由镗头架的快速操作手柄进行。当扳动快速操作手柄时，将压合行程开关 sq8 或 sq9，接触器 km6 或 km7 通电，实现 m2 快速正转或快速反转。电动机带动相应的传动机构拖动预选的运

52、动部件快速移动。将快速移动手柄扳回原位时，行程开关 sq5 或 sq6 不再受压，km6 或 km7 断电，电动机 m2 停转，快速移动结束。9联锁保护为了防止工作台及主轴箱与主轴同时进给，将行程开关 sql 和 sq2 的动断触点并联接在控制电路（12）中。当工作台及主轴箱进给手柄在进给位置时，sql 的触点断开；而当主轴的进给手柄在进给位置时，sq2 的触点断开。如果两个手柄都处在进给位置，则 sql、sq2 的触点都断开，机床不能工作。1.3.3 照明电路和指示灯电路由变压器 tc 提供 24v 安全电压供给照明灯 el，el 的一端接地，sa 为灯开关，由 fu4 提供照明电路的短路保

53、护。xs 为 24v 电源插座。hl 为 6v 的电源指示灯。1.3.4 t68 型卧式镗床常见电气故障的诊断与检修镗床常见电气故障的诊断与检修与铣床大致相同，但由于镗床的机电联锁较多，且采用双速电动机，所以会有一些特有的故障，现举例分析如下：a). 主轴的转速与标牌的指示不符这种故障一般有两种现象：第一种是主轴的实际转速比标牌指示转数增加或减少一倍，第二种是 m1 只有高速或只有低速。前者大多是由于安装调整不当而引起的。t68型镗床有 18 种转速，是由双速电动机和机械滑移齿轮联合调速来实现的。第1，2，4，6，8，挡是由电动机以低速运行驱动的，而 3，5，7，9，挡是由电动机以高速运行来驱

54、动的。由以上分析可知，m1 的高低速转换是靠主轴变速手柄推动微动开关 sq7，由 sq7 的动合触点（1112）通、断来实现的。如果安装调整不当，使 sq7 的动作恰好相反，则会发生第一种故障。而产生第二种故障的主要原因是 sq7损坏（或安装位置移动）：如果 sq7 的动合触点（1112）总是接通，则 m1 只有高速；如果总是断开，则 m1 只有低速。此外，kt 的损坏（如线圈烧断、触点不动作等），也会造成此类故障发生。b)mi 能低速起动，但置“高速”挡时，不能高速运行而自动停机m1 能低速起动，说明接触器 km3、kml、km4 工作正常；而低速起动后不能换成高速运行且自动停机，又说明时间

55、继电器 kt 是工作的，其动断触点（1320）能切断km4 线圈支路，而动合触点（1322）不能接通 km5 线圈支路。因此，应重点检查 kt的动合触点（1322）；此外，还应检查 km4 的互锁动断触点（2223）。按此思路，接下去还应检查 km5 有无故障。c)m1 不能进行正反转点动、制动及变速冲动控制其原因往往是上述各种控制功能的公共电路部分出现故障，如果伴随着不能低速运行，则故障可能出在控制电路 1320210 支路中有断开点。否则，故障可能出在主电路的制动电阻器 r 及引线上有断开点。如果主电路仅断开一相电源，电动机还会伴有断相运行时发出的“嗡嗡”声。第第 3 3 章章 plcpl

56、c 控制系统的改造控制系统的改造1.11.1 3.13.1 改造方案的确定改造方案的确定3.1.1 原镗床的工艺加工方法不变;3.1.2 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;3.1.3 电气控制系统控制元件(包括按钮、行程开关、热继电器、接触器),作用与原电气线路相同;3.1.4 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;3.1.5 改造原继电器控制中的硬件接线,改为 plc 编程实现。1.21.2 3.23.2 利用利用 plcplc 对对 t68t68 镗床的改造镗床的改造3.2.1 主电路t68 镗床有 2 台电动机,主轴电机 m1 拖动主轴的旋

57、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。t68 镗床的主电路图(图 5)。3.2.2 t68 镗床 plc 改造 i/o 分配图(图 6)。3.2.3 t68 镗床 plc 改造梯形图(图 7) 图 5 主电路图 6 i/o 分配 图 7 t68 镗床梯形图1.31.3 3.33.3 改造后改造后 t68t68 镗床的镗床的 plcplc 调试过程调试过程 plc 一通电，由于主轴自动进刀与工作台进给（i2.0、i2.1）互锁只能一个动作

58、，故 m1.0 动作置 1，m1.0 触点动作。3.3.1 m1 的正转连续控制主轴变速杆 sq1 压下:i0.5 置 1,进给变速杆 sq3 压下:i0.7 置 1。3.3.2 正转低速起动主轴变速手柄低速sq 不受压i1.1 置 0。按下正转起动按钮 sb2i0.1 置1m0 置 1 自锁q0.2、m3、q0.0、m2、q0.3 置 1km1、km3、km4 得电m1 接成 低速全压起动nks1(i1.5 动作)为反接制动作准备。3.3.3 正转低速停车:反接制动按停车按钮 sb1i0.0 闭合m3、q0.0、q0.3 置 0km1、km4 失电同时q0.1、m2、q0.3 得电置 1km

59、2、km4 得电m1 串电阻 r 进行反接制动nks1 复位i1.5 断开q0.1、m2、m3 复位置 0km4 失电m1 停车结束。3.3.4 m1 正转高速起动主轴变速手柄高速sq 受压i1.1 置 1。控制过程同低速类似,按下 sb2i0.1 置 1m0、m2、m3、q0.0、q0.3 置 1,由于 i1.1 置 1,使得 t0 开始延时km1、km3、km4 得电m1 接成 低速全压起动延时 3 st0 动作q0.3 复位, t1延时 05 s,q0.4 置 1km4 失电km5 得电m1 接成 yy 高速运行nks1(q1.5)动作为反接制动作准备。3.3.5 正转高速停车同正转低速

60、停车类似,采用的是低速反接制动。3.3.6 m1 的反转控制同正转低速控制类似,利用 sb3、m1、q0.2、m5、q0.1、m2、q0.3、q0.4、ks2 来控制实现。3.3.7 m1 的点动控制正转点动:按 sb4q0.3 置 1m3、q0.0、m2、q0.3 置 1km1、km4 得电m1 接成 串电阻低速点动。反转点动按 sb5 实现。3.3.8 主运动的变速控制主轴变速: sq1:变速完毕,啮合好受压i0.5 置 1;sq2:变速过程中,发生顶齿受压i0.6 置 1。主轴变速操作手柄拉出sq1 复位i0.5 置 0若正转状态反接制动停车调变速盘至所需速度将操作手柄推回原位,若发生顶