T610机床的PLC改造设计.docx
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T610机床的PLC改造设计
专业综合设计与实践报告书
2013/2014第2学期
专业电气工程及其自动化
班级
学号
姓名
专业综合设计与实践任务书
所属组号
指导教师
职称
课题名称
T610的卧式镗床的PLC改造设计
课
题
工
作
内
容
本次课题是对T610型万能铣床的PLC改造。
T610型卧式镗床主要用于孔加工,镗孔精度可达IT7,除扩大工件上已铸出或已加工的孔外,卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆,以及切螺纹等
本课题就是通过使用PLC对T610的卧式镗床进行改造,使之降低故障率,并且让操作简单方便,提高生产效率和经济效率。
T610的卧式镗床由7台电动机共同完成各种加工时的动作功能。
M1为主轴电动机。
M2为工作给进电动机,M3为冷却泵电动机。
M4为工作台电动机,M5为尾架电动机,M6为钢球无级变速拖动电动机。
M7为冷却泵电动机。
T610镗床的主轴旋转、平旋盘旋转、工作台转动及尾架的升降用电动机拖动。
主轴和平旋盘刀架进给、镗头架进给、工作台的纵向和横向进给都用液压拖动,各进给部件的夹紧也采用液压装置。
液压系统采用电磁阀控制。
所以镗床的控制电路可分为两大部分:
一部分用继电器、接触器控制电动机的启动、停止和制动;另一部分用继电器和电磁铁控制进给机构的液压装置。
二级学院(直属学部):
专业:
电气工程及其自动化班级
指
标
要
求
1)系统效率高,耗电量小,节能明显;
2)在范围内金属切削时,加工精度高;
3)控制系统简单,安全可靠,便于维修。
4)改造后应使电路结构简单更能满足加工需要,改造后应能使PLC技术得到充分的利用和发挥。
5)改造后的能够使T610卧式镗床钻孔的性能得到提高。
进
程
安
排
1、第一周周一:
指导教师下达任务
2、第一周周二:
查阅资料,确定最终课题,写好任务书
3、第一周周三:
将任务书交给指导老师,由指导老师确定课题可行性
4、第一周周四:
熟悉机械设备的工作原理和工作流程,确定改造方案
5、第一周周五~第二周周一:
进行改造设计
6、第二周周二:
进行仿真调试
7、第二周周三~周四:
整理资料,撰写报告
8、第二周周五:
答辩,上交报告和电子档
主
要
参
考
文
献
(1)戴一平.可编程控制器[M].北京:
机械工业出版社,2004.1
(2)朱应煌.维修电工实训[M].北京:
化学工业出版社,2008.5
(3)张普礼.机械加工设备[M].北京:
机械工业出版社,1999.8
(4)毛杰.计算机辅助绘图[M].浙江:
浙江大学出版社,2004.1
(5)张海根.机电传动控制
(6)张伟中,葛惠民,张耀.利用PLC实现组合机床控制系统的改造
地点
起止日期
2014.2.2—2014.3.7
第1章绪论
1.1设计要求
(1)对T610镗床电气控制了解,熟悉其工作原理。
(2)通过原理图对镗床电气部分进行PLC的设计改造。
(3)对改造后进行调试、改进并画出改造后的PLC接线图。
(4)编写说明书设计小结。
1.2改造思路
通过对T610镗床电气所有硬件部分接线方式的了解与认识,从实际连线出发掌握镗床的工作原理以及各机械部件的动作方式。
然后按照其接线画出相应原理图,并对其进行注释。
对原理图作进一步的分析,将所有的机械动作原件(接触器、继电器、按钮等)转换成以PLC的软件控制(即软触点换成硬触点)。
设计PLC的梯形图,要求与原有电气部分控制的工作原理相同。
1.3改造原因
T610的设备原来采用继电器控制系统,存在控制线路复杂、容易产生电气故障、维修困难且费用较高,如果某一个继电器损坏,甚至仅仅是一对触点接触不良,就可能造成系统的瘫痪,而故障的查找和排除又往往是困难的,需要花费很长时间。
为提高机床的工作可靠性及机床故障诊断的准确性,对机床控制系统进行改造。
用PLC控制代替原有控制系统,克服原有控制系统的缺点,简化了控制线路,极大的减少了设备的故障点,满足正常、稳定生产的要求。
第二章T610镗床的继电器控制
2.1卧式镗床的概述及加工范围
T610型卧式镗床主要用于孔加工,镗孔精度可达IT7,除扩大工件上已铸出或已加工的孔外,卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆,以及切螺纹等。
主要用在单件小批量生产和修理车间,加工孔的圆度误差不超过5微米,表面粗糙度为Ra0.63~1.25微米。
为满足各种工件的加工工艺要求,T610型卧式镗床的调速范围大,控制要求高,因而电气控制线路较复杂。
2.2T610卧式镗床工作原理
T610镗床的前立柱固定在床身上,在前立柱上装有可上下移动的镗头架;切削刀具固定在镗轴或平旋盘上;工作过程中,镗轴可一面旋转,一面带动刀具作轴向进给;后立柱在床身的另一端,可沿床身导轨做水平移动。
工作台安置在床身导轨上,由下滑座、上滑座及可转动的工作台组成,工作台可在平行于(纵向)或垂直于(横向)镗轴轴线的方向移动,并可绕工作台中心回转
图2.1镗床的示意图
2.3T610电气控制主电路分析
主电路分析:
T610型镗床共有7台电动机。
其中M1为主轴电动机,M2为液压泵电动机,M3为润滑泵电动机,M4为工作台电动机,M5为尾架电动机,M6为钢球无级变速拖动电动机。
M7为冷却泵电动机,KM1~KM13为接触器,KR1~KR4为热继电器,FU1~FU2为熔断器。
主电路的分析:
(1)M1是主轴电动机,带动主轴和平旋盘旋转,用接触器KM1、KM2控制其正反转,而由KM3、KM4实现Y-△降压启动控制。
M2是液压泵电动机,M3是润滑泵电动机,都只能单向旋转,分别由接触器KM5、KM6控制其启动、停止。
M4是工作台旋转电动机,由KM7、KM8控制其正反转,停车时采用能耗制动。
图2.2液压,润滑泵,工作台电机示意图
(2)M5是尾架升降电动机,由KM9、KM10控制其正反转;M6是钢球调速电动机,由KM11、KM12控制其正反转;M7是冷却泵电动机,只要求单向运转,由KM13控制。
图2.3尾架,钢球,冷却泵电机示意图
2.4T610 控制电路分析
1)主轴电动机M1的控制 主轴电动机M1可进行正、反转Y-减压启动控制,正反转点动控制和停止制动控制。
主轴电动机M1可进行正、反转,通过K1,K2的触点吸合来启动电机KM1的。
主轴电动机M1点动启动、制动停止控制。
当需要主轴电动机M1正转点动时,按下主轴电动机M1的正转点动按钮SB5,接触器KM1线圈通电闭合(此时液压泵电动机M2和润滑泵电动机M3启动后中间继电器K7已闭合),继而接触器KM3线圈通电闭合,接触器KM3闭合。
主轴电动机M1的绕组接成接法减压启动运转。
2)工作台回转控制 ,工作台回转运动由回转工作台电动机M4拖动,工作台的夹紧及放松和回转90度的定位由液压系统控制。
可以手动控制机床工作台的回转运动,也可以自动进行控制。
将工作台回转自动及手动转换开关SA1扳至“自动“档,按下中工作台正向回转启动按钮SB8,中间继电器K4通电闭合,继而接通电磁阀YV16和YV11的电源,电磁阀YV16和YV11通电动作。
同时中间继电器K4切断中间继电器K7线圈的电源,中间继电器K7失电释放,继而切断中间继电器K17、K18线圈的电源通路,使工作台在回转时其他进给不能进行。
图2.4控制电路示意图
第三章T610的PLC改造设计
3.1 改造方案
由于本项目是改造项目,所以主电路和控制电路以外的硬件基本保持不变,仅将原控制电路改为PLC控制系统,将所有的机械动作原件(接触器、继电器、按钮等)转换成以PLC的软件控制(即软触点换成硬触点)。
本系统全部控制对象都为开关量,控制系统的响应速度要求也不高,可以选用三菱作为主控制器。
3.2PLC的选型
这里选择三菱FX2N-32MR-D型PLC作为硬件(共32点:
19点输入 ,14点继电器输出),直流DC24V供电。
硬件接线极其关键,如果出现错误的接线,除了镗床不能正常运行外,PLC硬件也很可能被损坏,甚至导致事故的发生。
根据输入输出的点数,在实现PLC硬件的接线时,要根据表中的I/O分配表来接线,同时对常闭、常开开关的选择也要正确,以避免实际运行的失败,引起硬件的损坏。
3.3输入输出分配表
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
名称
代号
输出点编号
电动机M2、M3启动按钮
SB1
X0
电动机M1正转接触器
KM1
Y0
电动机M2、M3停止按钮
SB2,
KR1~KR4
X1
电动机M1反转接触器
KM2
Y1
主轴电动机M1制动停止
SB3
X2
电动机M1Y启动接触器
KM3
Y2
电动机M1正转Y-△
降压启动
SB4
X3
电动机M1△启动接触器
KM4
Y3
电动机M1反转Y-△
降压启动
SB5
X4
液压泵电动机M2接触器
KM5
Y4
主轴电动机M1正转点动
SB6
X5
润滑泵电动机M3接触器
KM6
Y5
主轴电动机M1反转点动
SB7
X6
工作台电动机M4正转接触器
KM7
Y6
工作台电动机M4正转启动
SB8
X7
工作台电动机M4反转接触器
KM8
Y7
工作台电动机M4反转启动
SB9
X10
电磁阀
YV1
Y10
行程开关
ST3
X11
电磁阀
YV2
Y11
压力继电器
KP1
X12
电磁阀
YN3
Y12
压力继电器
KP2
X13
工作台回转自动控制
SA1-1
X14
工作台回转手动控制
SA1-2
X15
行程开关
ST1
X16
行程开关
ST2
X17
3.4电气元其件的选择
符号
电气元器件
型号
规格
M1
主轴电动机
Y140M-4
11KW.380V,1460r/min,
22.6A
M2
液压泵电动机
Y100L-2
3.0KW,380V,2870r/min,6.4A
M3
润滑泵电动机
JCB-22
0.15KW,380V,2790r/min,0.43A
M4
工作台电动机
Y90L-2
2.2KW ,380V ,2840r/min 4.7A
M5
尾架电动机
Y90S-4
1.1KW , 380V , 1400r/min , 2.7A
M6
钢球无级变速拖动电动
Y132S1-2
5.5KW , 380V ,
2900r/min , 11.1A
M7
冷却泵电动机
JCB-22
0.15KW , 380V ,
2790r/min , 0.43A
FR1
热继电器
JR16B-60/3
额定电流60 热元件额定电流32 刻度电流调节范围20~32
FR2、FR4
热继电器
JR16B-20/3
额定电流20 热元件额定电流7.2 刻度电流调节范围4.5~7.2
FR5
热继电器
JR16B-20/3
额定电流20 热元件额定电流3.5
刻度电流调节范围2.2~3.5
FR6
热继电器
JR16B-20/3
额定电流20 热元件额定电流16 刻度电流调节范围10~16
KT1
时间继电器
JS7-2A
380V , 5A
FU1
熔断器
RL1-100
80A
FU2、FU4、FU5
熔断器
RL1-60
20A
FU6
熔断器
RL1-60
35A
KM1、KM2、KM3、KM4
交流接触器
B45
380V , 44A , 22KW
KM5、KM7、KM8、KM9
交流接触器
B9
380V , 8.5A , 4KW
KM6 、KM14
交流接触器
B9
380V , 8.5A , 4KW
KM12、KM13
交流接触器
B25
380V , 22A , 11KW
KM10、KM11
交流接触器
B9
380V , 8.5A , 4KW
3.5PLC的外部接线图
3.6流程图
四、T610镗床电气线路的故障检修
4.1电气故障检修的一般方法
1、检修前的故障调查。
2、对故障范围进行外观检查。
3、用逻辑分析法缩小故障范围。
4、用试验法进一步缩小故障范围。
5、用测量法确定故障点。
4.2T610的故障检修的可能性
1、工作台控制
1)正转正常,反转不能连续运行
2)正转至90度不能停止停止
(1)KA29不吸合
(2)KA29吸合,KT2不吸合
(3)KA29、KT2吸合
2、主轴控制
1)主轴正转Y形启动后不久主轴停机KT1吸合、KM3释放、KM4不吸合
2)正转正常,反转只能点动不能连续运行
(1)KA2吸合,且能自锁
(2)KA2吸合,不能自锁
(3)KA2不吸
附录
梯形图
主电路
参考文献
[1]戴一平.可编程控制器[M].北京:
机械工业出版社,2004.1
[2]朱应煌.维修电工实训[M].北京:
化学工业出版社,2008.5
[3]张普礼.机械加工设备[M].北京:
机械工业出版社,1999.8
[4]毛杰.计算机辅助绘图[M].浙江:
浙江大学出版社,2004.1
[5]张海根.机电传动控制
[6]张伟中,葛惠民,张耀.利用PLC实现组合机床控制系统的改造
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- T610 机床 PLC 改造 设计