基于PLC的T68型镗床的电气控制系统的设计.docx

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1、目录第一章绪论11.1 研究背景11.2 P1C技术应用的优点1第二章T68型卧式保床电气控制系统分析22.1 T68型卧式链床外形22.2 主电路分析22.3 控制电路分析32.4 改造方案5第三章硬件设计53.1 P1C的型号选择及I/O地址分配53.2 P1C控制的端子接线图6第四章主程序设计分析74.1 安全联锁保护程序段74.2 主轴电机M1点动正反转点动控制74.2.1 主轴电机M1点动正转启动与停车74.2.2 主轴电机点动反转启动与停车84.2.3 主轴电机M1紧急停车84.3 主轴电机M1连动正反转控制94.3.1 主轴电机MI连动正转94.3.2 主轴电机M1连动反转94.

2、3.3 主轴电机M1连动正反转停车104.4 线圈KM1、KM2通电104 .4.1线圈KM1通电程序105 .4.2线圈KM2通电程序114.5 主轴电机MI低、高速控制程序114.5.1 主轴电机M1低速转动114.5.2 主轴电机M1高速转动114.6 快速电机正转124.7 快速电机反转124.8 照明灯启停134.9 制动电磁阀启停134.10 故障灯控制14第五章仿真模拟145.1 组态王的优点145.2 组态画面搭建15521通讯和数据的建立155.2.2组态画面设计155.3组态仿真模拟165.3.1主轴点动正转模拟165.3.2主轴点动反转模拟165.3.3主轴连动正转模拟1

3、75.3.4主轴连动反转模拟175.3.5快速电机正反转模拟185.3.6主轴故障灯显示模拟18第六章总结20参考文献21致谢错误!未定义书签。摘要随着社会不断发展,企业在竞争日益激烈的环境下，需要开发出价格更低廉、质量更优良的产品，能够短时间满足市场需求变化。而传统的T68键床因为其自动化低、控制性差，不再适应现代社会高度自动化的生产过程。所以有必要对其原有的继电控制系统进行自动化改造。本文基于西门子S7-200型P1C电气控制技术对T68键床继电控制系统进行改造和模拟，利用T68型链床的电气原理图，设计了P1C的I/O分配图、梯形图，编写S7-200控制程序，最后还使用组态王进行模拟仿真。

4、本次改造提高了T68键床的功能和效率，模拟验证表明，改造后的设备更加方便、灵活，极大提升了企业的经济效益。关键词：T68链床；P1C；组态王第一章绪论1.1 研究背景企业要在当前不断变化的市场竞争环境中谋得生存发展的机会,需要更短的时间内更新和开发出价格低廉、质量拔尖的新产品，以满足千变万化的市场环境。然而对于产品种类多,产品数量少的情况,又不是普通机械设备能够满足的。为了进一步提高系统的操作灵活度、网络化和自动化水平程度,普通工业自动化机床系统的智能化改造已发展作为机械行业中一项蓬勃发展的产业。镇床是一种重要用于切割工件材料的机械设备。在传统的链床电气控制中，继电器控制较为常见，虽然控制系统

5、具有技术和产品先进、制造成本低、可信度高等优点,但相对来说它的智能化水平比较低、操作的难度比较大，没有网络控制的功能。而现在社会中工业制造越来越高度自动化。因此，这种用继电器控制的传统键床有必要进行一定改造。在当前的工业生产和自动化技术中,有许多监控设备,如电门量、脉波量、模拟量等。设置和控制物理装置,如电动机启动和停止、电磁阀打开和关闭、工件位置、速度、加速度、产品编号、温度、压力和流量。传统的工业自动控制一般由继电器开关或独立的电子电路完成。传统的链床系统使用继电器接触器控制,不仅接头繁杂,而且经常出现故障情况1。为此,引入了可编程控制器技术,利用可编程控制器的集成控制方法,解决了传统电气

6、控制运行效率低、功耗高、操作繁琐的缺点。自20世纪50、60年代以来,可编程控制器以其独特的优势被广泛应用于工业控制中。现代工业技术的发展，最为显著的特点便是智能化、自动化，而P1C技术则是实现白动化的重要途径之一。1.2 P1C技术应用的优点电气工程中具有复杂的逻辑开关,为了精确控制每个逻辑开关并确保逻辑开关顺序正确,P1C具有高可靠性和强抗干扰性的特点2o并确保控制开关逻辑顺序和电器智能化的高度正常运行,最终完成基本电器操作,所以在众多可编程控制技术中脱颖而出。引入P1C技术是因为现代企业制造中，电气自动化相关参数具有巨大的模拟量,模拟量的自动化控制又难以实现。而PC1自动控制系统技术的引

7、入实现了对电气自动化中相关变量的监控,克服了传统设备运行中缺乏仿真监控的问题,进一步提高了仿真监控的自动控制精度。在电气自动化中,数据处理的性能尤为重要,数据处理能力体现了自动化水平。P1C技术用于将移动数据分析信息存储单元的移动端连接到另一端,构建环形数据分析信息移位路径，根据整数指令执行逻辑操作，实现数据信息形式的互相转化,为电力信息自动化中的数据分析提出技术支持。在整个电气自动化控制中，智能化控制的实现不是由一个控制机构控制,而是由一个系统中的多个控制器控制，多个控件的控制必须确保数据同步。如果在控制装置中产生内部扭曲代码，则部件将无法正常工作，整个电气自动化系统将不再工作。导入P1C后

8、,原来的接线逻辑部分被P1C逻辑部分所取代,这大大减少了外部接线的总量并简化了构建过程，适用于各种批量的加工。由于外部接线总量较少,P1C存储逻辑也可以与P1C技术连接,有着相对简单的维护方式和低维修成本。同时,P1C的电气控制又有重量低、占地小、能量损失小等优点，这样利用这些优点就能在工业制造时有相关的时间顺序或者生产过程需要调整时，编译特定的系统程序，从而用P1C进行整个系统开关变化的控制。采用这种集成控制方法不仅节省时间，还把低效率，功耗高，运行慢这些在传统电气控制系统中出现的问题给解决了。继电器控制主要采用的是利用时间继电器的通电时延和断电时延这两种模式和其内部的串，并联触点电路形成的

9、硬线逻辑。它的缺点是，系统的运行模式单一，一旦确定，基本不可能实施一些更改和扩展。而P1C使用的是内部存以数据的形式的存储控制逻辑。只要改变P1C中的存储器内容，就可以达到改变控制逻辑的目的3。只要配备相关的P1C工程师，就可以对现场控制系统进行更改。而对于P1C的外部连接，只有10输入、输出端口，所以输入和输出对象没有变化的话，就不需要更改它的硬连线。T68镇床的电气控制电路的P1C转换可以使链床的控制性能稳定，不仅安全性高、布线问题少、配线简单、切断故障夬还能够进行简易的编程和简单的实际应用。它还能够进行远程管理和分布式系统控制的网络。另外，中小型P1C更方便。它所控制的卧式键床内部电气系

10、统构造简洁,工作过程平稳可靠,操作系统维护简单,智能化程度较高,因此在机械制造业上具有较广泛的使用前景。第二章T68型卧式链床电气控制系统分析2.1 T68型卧式锋床夕卜形10118976543211441312图2-1T68型卧式像床外形图1-工作台、2-上滑座、3-下滑座、4-床身、5-后立柱、6-后支承架、7-刀具溜板、8-平旋盘、9-镇轴、10-前立住、H-主轴箱、12-进给变速手柄、13-主轴变速手柄、14-快速移动操作手柄2.2 主电路分析主电路有M1和M2两个电动机。M1是主轴的双速电动机，其正向的旋转由KM1线圈控制，反转由KM2线圈控制。M1的正反旋转制动和调速以及主轴转速和

11、进给都有一定的调整适用范围：4o当外电路连接到电动机定子绕组是三角型连接时，以1440rmin的速度低速运行；当M1中的定子绕组是YY连接时，以2900rmin的速度高速转动。M2是一种控制操作台快速移动的电动机，其正反旋转由KM6和KM7的主触点控制。每个运动方向上的高速运动由各种齿轮、齿条和螺杆的各种联接实现。QS是刀开关，电动机M1启动时的过载保护主要由热继电器FR提供，FU1、FU2起主电路短路保护。T68卧式镇床具有电磁控制的机械制动系统。是主电路中的Yb是T68卧式链床中电磁控制的机械制动系统中电磁线圈，主要由KM3和KM5两个辅助触点控制。当M1和Yb都通电时，发动机轴上的制动轮

12、释放，电机可以自由旋转。当M1和Yb同时关闭时，操纵杆在弹簧的作用下夹紧制动轮上的制动带进行制动，发动机快速停止5。2900/1440rm1n1420rmin图2-2主电路2.3 控制电路分析(1)主轴电动机M1控制M1主轴电机的控制回路包含SB1、SB2、SB3、SB4、SB5共5个连动按钮，KM1-KM7共7个接触器、时间继电器KT,还有SQ1、SQ2、SQ3等6个开关组合而成。(2)低速启动控制将速度开关手柄转到低速档。此时SQ1关闭,SQ2分离。按下SB3键时,KM1线圈通电吸合,接触器KM1的主触点关闭时，电机M1开始通电。当KM1的辅助动态接点闭合时,线圈KM3通电,接触器KM3中

13、的线圈也吸合,主触点闭合,Yb开通,制动轮释放，电机M1以三角形连接自动通电，电机M1低速转动。(3)高速启动控制拉动高速装置上的高速档，SQ1和SQ2行程开关闭合，按下SB3键，KM1线圈通电，KT时间继电器通电并闭合，瞬间KT触点立即闭合，KM3线圈通电,主机M1以三角形连接，低速起动。延时分离时间继电器开关KT的触点断开后，松开接触器KM3,M1切断三角接线,辅助动态触点KM3自动闭合,KM4、KM5线圈通电6,制动轮继续松开，此时电动机M1绕组为YY连接,进入高速运行。反向操作期间按下按钮SB2时，工作过程与正向操作相同，不在重复。(4)主轴停止和制动停止按钮SB1按下后，KM1或KM

14、2线圈断电，M1主轴发动机停止运行并执行机械制动。M1电机断开后，制动电磁铁Yb线圈也断开。弹簧的制动将很快停止发动机的转动。(5)主轴变速及进给变速控制当M1发动机运转时,主轴转速变化和进给变化受到调节。拉出主轴控制手柄后,SQ2行程开关断开,从而关闭和解放接触器KM3、KM4、KM5o主轴电机M1终止运转后,推回调速手柄,行程开关恢复,M1终止运转。如果选择好了进给速度，将变速手柄推回，SQ2复位，主轴电机M1重新工作。(6)高速移动电动机M2控制刀具各部分的高速移动由单独的电机M2驱动。推动高速移动手柄关闭行程开关SQ5或SQ6,KM6或KM7线圈通电，M2电机转动,完成镇床纵向的快速移

15、动和工作移动7。(7)安全联锁保护SQ3联锁行程开关的机械结构通过控制台和进给控制手柄连接到发展主轴箱。当控制手柄到达进给位置时，操纵杆和联锁行程控制器与SQ3的常闭触头分离。行程控制器SQ4的机器内部结构和轴线及平旋盘进给与操纵控制手柄连接,当控制控制手柄处在进给部位时,SQ4的常闭接点也处在断开模式。如果两只控制手柄中的一个位于进给部分，则可以起动主轴电机M1和快速移动电机M2。如果两种控制装置一起拉到进给部位,SQ3和联锁行程行程控制器SQ4的触点处在断开模式,调节工作电路关闭,M1和M2发电机无法启动，以防止因故障导致的事件发生,起到联锁作用。(8)照明灯电路灯具工作电路通过交流变压器向照明灯提供36V安全电压，H1为指示灯，SA为灯光开关信号。图2-3控制电路图2.4 改造方案(1)改造后的产品的制造过程和原镇床的基本一致。(2)原电路中的电气控制系统的主线路和辅助接线不要改变。(3)确保电动机M1和M2两个电机的的操作方法不变，主要有起动、制动、低速和高速转换，还有操作台的进给的部分。(4)原镇床中继电器-接触器控制系统改为P1C编程控制的系统。第三章硬件设计3.1 P1C的型号选择及I/O地址分配原主轴电机M1正反转连动按键二个,主轴电机正反