T68卧式镗床电控系统故障报警PLC改造毕业论文

目录（1）巩固和提高学生学过的基础理论和专业知识；（2）提高学生运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力；（3）培养学生掌握正确的思维方法和利用计算机解决实际问题的基本技能；（4）增强学生对信息管理工作的认识，掌握信息处理方法，进行编制技术文件等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。（5）使学生掌握文献检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。（6）促使学生学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。（7）通过参与实际工作，使学生了解社会和工作，具备一定的实际工作能力。T68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。目前国内使用镗床90%都是使用继电器-接触器控制方式。掌握T68镗床电气控制电路板中各电器位置的合理布置及配线方式。熟悉所用电器的规格、型号、用途及动作原理。以及简单的维2修并把常见的故障用PLC不同声音的报警来提示对应故障。本设计是针对T68卧式镗床的。希望通过PLC来改进镗床的常见问题报警及修理，做不到自动维修但是已通过PLC不同方式不同故障灯的报警来提示镗床中常见问题能够节约排故诊断时间让工作人员心理有故障准备的主动式故障报警系统。3在介绍t68镗床运动特性之前，先看镗床各运动部的分布情况，找来一张镗床整体外观图。中里装有主轴、变速箱、进给箱和操纵机构等部件。切削刀具一般安中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动，而花盘只能旋转，装在身的另一端。4同时升降，两者的轴线始终在同一水平直线上。根据镗杆的长短，可通过后立柱沿床身水平导轨的移动来调整前、后立柱之间的距离。有以上分析可知，T68型卧式镗床运动形式为：（1）主运动镗轴和花盘的旋转运动（2）进给运动镗轴是轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的横向和纵向进给。（3）辅助运动工作台的回转、后立柱的轴向水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。2.2T68镗床电力拖动方式及电气控制要求（1）电力拖动式T68型卧式镗床由两台电动机拖动：主轴电动机M1和快速转动电动机M2。主轴电动机M1用来驱动镗轴或花盘的旋转，并通过变速工作台相对位置的快速移动电动机M2来拖动。（2）电气控制要求：①、卧式镗床的主运动与进给运动由一台电动机拖动。主轴拖动要求恒功率调速，且要求正、反转，一般采用双速三相笼型异步电动机拖动。反转的点动控制。5③、主轴及进给变速可在开车前进行预选，也可以在工作进程中进行变速，为了便于齿轮之间的啮合，应有变速冲动。④、为缩短辅助时间，机床各运动部件应能实现快速移动，并由单独的快速移动电动机拖动且采用正、反转的点动控制方式。⑤、为了快速、迅速、准确停车，要求主轴电动机具有制动过程。⑥、主电动机为双速电动机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速再进入高速。⑦、镗床运动部件较多，应设置必要的连锁及保护环节。6T68（1）T68型卧式镗床电气控制系统原理图型卧式镗床电气元件明细表:7（一）主电路分析主轴电动机M1由6个接触器控制。其中接触器KM1和KM2控制主轴电动机M1的正反转；接触器KM3在主轴电动机正常运行时短接电阻；动限流电阻。熔断器FU1和热继电器FR分别作主轴电动机M1的短路保气制动。快速电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正、反转，用熔断器FU2作其短路保护。（二）控制电路分析1.主轴电动机M1的正、反转起动控制而行程开关SQ2、SQ4不受压。全压起动并运行（低速）。此时，KA1，KM1，KM3，KM4通电。8开触点→3→SQ5(3-4)常闭触点→4→SB1（4－5）常闭触点→5→KM3（5－18）常开触点→18→KA1（18－15）常开触点→15→KM2（15－16）常闭触点→16→KM1线圈→PE。（14－23）常闭触点→23→KM5（23－24）常闭触点→24→KM4线圈→PE。此时，中间继电器KA2通电并自锁，过程与正向起动类似。开关SQ压下，使SQ触头（12－13）闭合。这样，在接触器KM3通电的过一段延时后，时间继电器通电延时时常闭触头KT（14－23）断开，通电延时闭合触头KT（14－21）闭合，分别使接触器KM4断电，接触自动控制环节。正向高速运行时，KT,KA1,KM1,KM3,KM5,KM8通电。KM5,KM8线圈的通电电流通路为：1→FU3(1-2)→2→FR(2-3)常闭触点→3→SQ5（3－4）常闭触点常闭触点→22→KM5,KM8线圈→PE。2.主轴电动机的点动控制9接触器KM3未通电，所以电动机串入电阻接成△低速起动。正转点动时，按SB4,KM1,KM4接通，接触器KM1线圈的通电电流常闭触点→4→SB1（4－5）常闭触点→5→SB4（5－15）常开触点→15→KM2（15－16）常闭触点→16→KM1线圈→PE。开触点→14→KT（14－23）常闭触点→23→KM5（23－24）常闭触点→24→KM4线圈→PE。点动按钮松开后，电动机自然停车。3.主轴电动机的停车与制动主轴电动机M1在运行中，可以通过按下停止按钮SB1来实现主轴电动机M1的自然停止或反接制动（将SB1按到底）。接触器KM3,KM1,KM4均通电吸合，速度继电器的常开触头KS1-1（14－19）闭合，为正转反接制动作准备。断了主轴电动机M1正向电源。主轴电动机M1自然停止。当需要反接制动时，将停止按钮SB1（4－5），而另一常开触头SB1（4－14）闭合，经速度继电器常开触头KS1-1（14－19）使接触10电动机M1定子串入反接制动电阻进行反接制动。KM2线圈的通电电流点→19→KM1（19－20）常闭触点→20→KM2线圈→PE。此时KM4线圈（3－4）常闭触点→4→KM2（4－14）常开触点→14→KT（14－23）常闭触点→23→KM5（23－24）常闭触点→24→KM4线圈→PE。当电动机转速降低至速度继电器KS的释放值(n<100r/min)时，KM2,KM4相继断电，反接制动结束。若主轴电动机M1已运行在高速正转状态下，按下停止按钮SB1,可实现自然停车和反接制动停车，反接制动时，SB1（4－5）断开，中间继电器KA1、接触器KM3、时间继电器KT、接触器KM1、接触器低速反接制动，直至速度继电器常开触头KS1-1（14－19）释放，反接制动结束。电流通路同上。要注意的是：在进行制动停车操作时，应该将停止按钮SB1按到底，否则将无法接通反接制动回路，只能实现停车4.主运动和进给运动的变速控制11T68型卧式镗床主运动和进给运动的变速，是通过变速操纵盘实运行中进行变速1.主轴变速时，首先将变速操纵盘上的主轴变速操纵手柄向外拉出，然后转动主轴变速盘，选择所需要的速度，最后将变速操纵手柄推回原位。在拉出变速操纵手柄的时候，行程开关SQ2受压，而行程开关SQ1释放。推回手柄时的情况正好相反。出，这时行程开关SQ1不在受压，其常开触头SQ1（5－10）断开接触器KM3,KM1,接触器KM2经行程开关SQ1（4－14）的常闭触头、速度继电器常开触头KS1-1（14－19）而通电吸合，使主轴电动机M1定子串入电阻R进行反接制动。接触器KM2线圈的通电电流通路为：1→FU3（1－2）→2→FR（2－3）常闭触点→3→SQ5（3－4）常闭触点→4→SQ1-1（4－14）常开触点→14→KS1-1（14－19）常开触点→19→KM1（19－20）常闭触点→20→KM2线圈→PE。若主轴电动机M1KM4KM3,KM1断电，接触器KM2通电，主轴电动机M1接成△，串入电阻R进行反接制动。若主轴电动机M1原来运行在高速挡，则此时有时间继电器KT的触头将绕组YY接自动切换成△接法，低速串入电阻R进行接制动。随后转动变速盘，选择所需要的速度，最后将变速操纵手柄推回原位。12关SQ2受压，其常开触头SQ2（17－15）闭合，接触器KM1经速度继电器常闭触头SQ1接通电源，同时接触器KM4通电，使主轴电动机M1定子串入电阻R,绕KM1（4－14）常闭触点→14→KS1-2（14－17）常闭触点→17SQ2（17－15）常开触点→15→KM2（15－16）常闭触点→16→KM1线圈→PE4.当转速升到速度继电器KS1－17）断开，使接触器KM1断电释放；另一速度继电器常开触头KS1-1（14－19）闭合，使接触器KM2通电吸合，对主轴电动机M1进行反接制动，使转速下降。当到达速度继电器KS1的释放值时，其常开触头合，反接制动结束。5.若此时变速操纵手柄仍然推不回去，则控制电路继续重复上述过程，从而使主轴电动机M1处于间歇起动和制动状态，获得变速时的低速冲动，利于齿轮啮合，直到变速操纵手柄能推回原位为止。当手柄推回原位后，压下行程开关SQ1,而行程开关SQ2释放，整个变速过程完成。此时行程开关SQ2动控制电路，而行程开关SQ1的常开触头（5－10）闭合，使接触器13KM3,KM1相继通电吸合，主轴电动机M1自行起动，拖动主轴在新选定的转速下旋转。在拉出变速操纵手柄时，行程开关SQ3释放，而行程开关SQ4受压。变速手柄推不动，则主轴电动机M1处于间歇起动和制动状态，获得主轴变速控制相同，其控制电路不再另行分析。由于变速过程中KA1或KA2一直保持自锁，从而记忆了变速前的主轴方向，保证变速后M1仍按原来的方向起动运转。的快速移动由快速移动电动机M2拖动，通过快速移动操作手柄来控SQ7或SQ8KM7或KM6通电，使快速移动电动机M2行程开关SQ7或SQ8KM7或KM6动电动机M2停止旋转，快速移动过程结束14T68M1不能启动T68镗床故障的分析与排除【故障原因】主轴电动机M1是双速电动机，正、反转控制不可能同时损坏。熔断器FU1、FU2、FU4的其中一个有熔断，自动快速进给、主轴进给操作手柄的位置不正确，压合动作，热继电器FR动作，使电动机不能启动。【排除方法】查熔断器FU1熔体已熔断。查电路无短路,更换熔体,故障排除。(查FU1已熔断，说明电路中有大电流冲击，故障主要集中在M1主电路上)。【故障原因】接触器KM4已损坏；接触器KM5动断触点损坏；时间继电器KT延时断开动断触点坏了；SQ一直处于通的状态，只有高速。【排除方法】查接触器KM4线圈已损坏。更换接触器，故障排除。【故障原因】时间继电器KT是控制主轴电动机从低速向高速转换。时间继电器KT不动作；或行程开关SQ安装的位置移动；SQ一直处于断的状态；接触器KM5损坏；KM4动断触点损坏。【排除方法】查接触器KM5线圈好的，查接触器KM5线圈（181号）线与KM4动断触点（180号）线间电阻为无穷大已开路，更换导线，15故障排除。完毕，合上手柄后，主轴电动机不能自动开车【故障原因】位置开关SQ3、SQ6质量方面的问题，由绝缘击穿引起短路而接通无法变速。断电后，查SQ4的动合触点不能断开，更换SQ3，故障排除。M1，进给电动机M2都不工作【故障原因】熔断器FU1、FU2、FU4的熔断，变压器TC损坏。【排除方法】查看照明灯工作正常，说明FU1、FU2未熔断。在断电情况下，查FU4已熔断，更换熔断器，故障排除。【故障原因】SB1（100号）线至SB4或SB5（150号）线断路。【排除方法】查40号线断路，给予复原即可T68由以上6种常见故障可见维修起来并不困难只要知道故障点并16面花费的时间比较多，所以通过PLC的不同故障灯报警来告知能节省很多时间，我们将通过三种故障三种报警来进行设计。17FX系列PLC型号的含义如下：图2.1FXPLC型号含义其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等EY－－扩展输出模块T－－晶体管输出H－－大电流输出扩展模块V－－立式端子排的扩展模块C－－接插口输入输出方式F－－输入滤波时间常数为1ms的扩展模块如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。例如FX2N－32MT－D表示FX2N个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及度无须考虑，因此，选用带A/D转换、加减运算、数据传较高的工程项目中（如要实现PID大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上19位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个DCS样便于相互通信，集中管理。本次设计选用三菱公司的FX0S系列的PLC。三种故障标准报警电路控制I/O分配表如表2.1一、故障二、故障三由于无法进行模拟，这里将开关的状态来表示是否有故障发生。表2.1三种故障标准报警电路控制I/O分配表PLC输入输出端子接线图如图2.3所示。图2.3三种故障标准报警电路控制I/O接线图202.9PLC容量的估算，包括两个方面：一是I/O口的点数，二是用户存储量的容量。（1）I/O点数的估算I/O点数是衡量PLC规模大小的重要指标，一般来说，输入点与输入信号，输出点与输出控制是一一对应的，个别情况下，也有两个信号公用一个输入点的。表2.1典型传动设备及电器元件所需PLCI/O点数（2）用户存储器容量的估算PLC的存储器容量选择和计算的第一种方法是：根据编程使用的21据控制规模和应用目的，按照（式2.1）来估算。为了使用方便，一般应留有25%的裕量。存储器字数=（开关量I/O点数*10）+（模拟量通道数*150）（式2.1）本次设计共用到按钮4个，开关3个，有7个输入信号。考虑15%的裕量，取整数9，需9个输入点。输出信号信号灯4个，接触器1个，占5个输出点，考虑15%的裕量，最多需6个输出点。则输入和输出点数之和为15。综合上面分析，可选用FX0S-20MR-D型PLC，该PLC有12个输个输出点，存储器容量满足要求。图2.2为FX0S-20MR-D型PLC。图2.2FX0S-20MR-D型PLC223.0系统程序流程图如图3.1所示。（1）当有故障产生时，故障检测电路检测到故障信号，故障信号进入PLC输入口，则相应的故障指示灯闪烁，报警电铃提示。（2）当有故障信号时，用故障信号去启动报警电铃，因为故障信号指示灯是闪烁状态，因此需要向报警电路加互锁。（3）当按下消铃按钮时，报警电铃停止工作，并使故障指示灯常亮，需要将闪烁电路断开，若只用一个按钮断开，无法实现故障指23示灯的常亮，因此还需要加入一个辅助继电器M0。（4）故障电路具有优先级，当有故障同时发生时，故障优先级优先级低的电路。（1）故障指示路的设计系统运行，当故障发生时，系统指示灯在T0影响下，故障指示灯实现闪烁效果，报警电铃响。按下消铃按钮，M0线圈通电，M0的常闭触电断开，常开触点闭合，故障指示灯有闪烁变为常亮，报警电铃停止工作。相应程序如图3.2、图3.3、图3.4、图3.5所示。图3.1故障一指示电路图3.2故障二指示电路24图3.3故障三指示电路图3.4报警电铃提示电路（2）闪烁电路的设计系统启动，当有故障信号发生时，T0计时0.5s后通电，在T0通电时，T1开始计时，0.5s后T1通电，T1的常闭触点断开，T0断电，然后T1直至消铃按钮按下。程序如图3.5所示。25图3.5闪烁电路设计程序图本次系统仿真如果只采用GXDeveloper中的GXSimulator6进行仿真，只能看出继电器的输出状态，在询问老师之后，又用了GTDesigner3和GTSimulator34.1和图4.2所示。图4.1GTDesigner3设计仿真图26图4.2继电器内存监视仿真信号指示灯在不消铃的情况下是闪烁状态，因此用了报警电铃的自这样就可以将报警电铃的自锁去掉，在试铃的时候就不会有意外发生。指示灯闪烁，报警电铃报警，按下消铃按钮，报警电铃停止，故障指示灯停止闪烁，