格式-某镗床的PLC电气控制系统设计

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目 录

1引言 ……………………………………………………………………………………………2 2 系统总体设计 ……………………………………………………………………2 2.1 T68型卧式镗床的结构和控制要求…………………………………………3 2.2 T68型卧式镗床的PLC控制系统结构………………………………………4 3系统的硬件设计……………………………………………………………………4 3.1 PLC控制主电路设计…………………………………………………………4 3.2 PLC型号的选择………………………………………………………………5 3.3 PLC的I/O端口分配表………………………………………………………7 3.4 PLC的I/O电气接线图的设计………………………………………………8 3.5低压电器的选择………………………………………………………………8 3.6电器位置图和安装接线图的设计……………………………………………8 4系统的程序设计……………………………………………………………………9 4.1 控制程序流程图的设计………………………………………………………9 4.2 梯形图程序设计……………………………………………………………10 4.3 语句指令程序的编写………………………………………………………10 结论…………………………………………………………………………………11 致谢…………………………………………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………………12 英文摘要……………………………………………………………………………13 附录A 梯形图程序…………………………………………………………………14 附录B 语句指令表程序……………………………………………………………17 附录C T68型卧式镗床元器件明细表……………………………………………19 附录D T68型卧式镗床的电器位置图……………………………………………20 附录 E T68型卧式镗床的电气安装接线图………………………………………21

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某镗床的PLC电气控制系统设计

作者：××× 指导教师：马德贵

（安徽农业大学工学院 12级机械设计制造及其自动化 合肥 230036）

摘要：电子信息技术的快速发展，为我国的机床加工设备的现代化提供了强有力的技术支持。镗床是冷加工中使用很普遍的一个设备，主要用于对精度、光洁度要求比较高的孔及各孔之间的距离要求比较精确的零件，属于精密机床。T68卧式镗床是应用最为广泛的一种。

本论文对T68型卧式镗床的结构和工作原理进行了介绍，并提出了基于PLC改造的总体方案和框架设计。对系统的输入、输出点的统计，根据PLC的选型的相关规定和输入输出的总点数，选用了西门子公司的S7-200PLC。阐述了系统改造方案，同时根据镗床的控制要求和特点，确定了PLC的输入、输出分配，在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行了相关调试。 关键词：西门子PLC；S7-200；镗床；组态王

1 引言

镗床是一种精密加工车床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。因为这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确，所以这些要求都是钻床难以达到的。而且除了能完成镗孔工序外，万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、绞、车及铣等工序，所以，镗床的加工范围很广。在安装了端面铣刀与圆柱铣刀后，镗床还可以完成铣削平面等各种工作。但是镗床的原控制电路是继电器所控制的，所以线路复杂，接触触点多，故障多，而且操作人员的维修任务也比较繁重。针对这些情况，使用西门子S7-200系列的PLC对其进行设计改造，使用PLC软件控制改造其设计改造，克服了许多继电器控制所产生的缺点，提高了设备使用率，降低了故障率，运行效果很好。

2 系统总体设计

首先阐述下T68的含义：6表示的是卧式而不是落地式，落地式一般用62 63 65 69这四种来表示。8表示的是主轴的直径是85MM，而非最大镗孔直径，T68的最大镗孔直径应该是240MM。因为其功能强大、丰富也叫做万能镗，在做本设计的时候，按照以下要求来设计的。

1）镗床的加工方法不发生变化；

2）不改变原先继电器控制系统的电气操作，保留主电路上的原有元件；、

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3）电气控制系统的控制元件（包含行程开关、按钮、接触器和热继电器），作用也与原电气线路一样；

4）镗床的主轴与进给启动、制动、高速、低速和变速冲动的操作方法保持不变；

5）将原先继电器控制中的硬件、接线改造为PLC编程实现。

2.1 T68型卧式镗床的结构和控制要求

T68卧式镗床的外形结构如图1所示。卧式镗床的床身是使用整体的铸件制作而成，床身的一侧安装有固定的前立柱，并且在前立柱的垂直导轨上安装有镗头架，能够上下移动。镗头架上是主轴、进给箱、变速箱及操纵机构等部件。在镗轴前端的锥孔里或平旋盘的刀具溜板上，安装有切削刀具。在平时工作中，镗轴一边旋转，一边沿轴向做进给运动。平旋盘的主轴是一个空心轴，镗轴则穿过其中空部分，通过各自不同的传动链来传动，因此二者可互相独立运动。但在大部分的工作情况下，镗床使用镗轴来加工，只有在用到车刀切削端面时才会使用到平旋盘。

尾架安装在卧式镗床的后立柱上，用来夹持安装在镗轴上的镗杆的尾端。尾架可以随镗头架一同升降，而且尾架上的轴心线和镗头架的轴心线保持在同一条直线上。后立柱能够在床身导轨上沿镗轴轴线方向上做移动调整。

加工时，在位于床身中部的工作台上安放工件。溜板上面是工作台，上溜板的下面是下溜板，下溜板被安装在床身的导轨上，而且可沿床身的导轨进行移动。上溜板可以沿下溜板上装有的导轨来运动，工作台可以在上溜板上做回转运动。因此，工作台不仅可以在床身上做前后左右任一方向上的直线运动，还可以做回旋运动。再搭配镗头架的上下垂直运动，就能在加工工件上做一系列和轴线垂直或平行的孔洞。

图1 T68型卧式镗床结构示意图

Fig 1 Schematic diagram of T68 horizontal boring machine structure

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通过上面的分析，我们可以将T68卧式镗床的运动总结如下： 主运动：平旋盘的旋转运动和镗轴的旋转运动。

进给运动：平旋盘刀具溜板的径向进给，镗轴的轴向进给，工作台的横向进给与纵向进给，镗头架的垂直进给。

辅助运动：后立柱的垂直运动和轴向运动，工作台的回旋运动。

2.2 T68型卧式镗床的PLC控制系统结构

T68型卧式镗床的PLC电气控制系统结构主要由两部分组成：主电路和PLC的控制系统电路。主电路和传统的继电接触式控制系统中的主电路相同，仍为电源—熔断器—交流接触器的主触点—热继电器的发热元件—交流电动机这一主线，但控制电路部分由PLC编程所取代。PLC的控制系统结构框图如图2示: 输微处理器（CPU）低压电器入设 备 输入单元运算器控制器PLC输出单元行程控制部分驱动部件机床机械部件图2 总体控制结构图

Fig.2 Structure diagram of whole controlling

3 系统的硬件设计

3.1 PLC控制主电路设计

有两台电动机,主电动机M1和快速移动电动机M2。接触器KM1和KM2控制主电动机的正反转、KM3控制限流电阻R是否串入主电机电路,KM4和KM5控制主电动机实现星形——三角形启动,KM6和KM7控制快速移动电动机拖动工作台快速移动。热继电器FR对主电动机进行过载保护,熔断器FU1和FU2分别对M1和M2电动机主电路进行短路保护,QS为电路隔离开关。T68卧式镗床主电路的图如图3所表示。

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图3 T68型卧式镗床的主电路

Fig.3 main circuit of T68 horizontal boring machine

M3～KV M3～KV联锁环节分析：

（1）主轴箱或工作台与主轴机动进给联锁：

（2）其它联锁环节： M1，M2的正反转互锁，M1的高低速互锁。

3.2 PLC型号的选择

选择PLC机型，主要考虑以下几个因素：

1） 依据PLC的物理结构

PLC的物理结构有整体式、模块式和叠装式三种。整体式的每一I/O点的平均价格比模块式便宜，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器。此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统而且没有特殊的控制任务，整体式PLC完全可以满足控制要求，且在性能相同的情况下，整体式PLC比模块式

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