T68镗床设计PPT
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T68卧式镗床电气 控制系统PLC改造
导 师: 答辩人: 专 业:
1 T68卧式镗床的结 构和运动形式
T68型卧式镗床主要由床身、 前立柱、镗床架、后立柱、 尾座、下溜板、上溜板、工 作台等几部分组成。T68型 卧式镗床主要用于孔的精加 工，可分为卧式镗床、落地 2 镗床、坐标镗床和金钢镗床 等。卧式镗床应用较多，它 可以进行钻孔、镗孔、扩孔、 铰孔及加工端平面等，使用 一些附件后，还可以车削圆 4 柱表面、螺纹，装上铣刀可 以进行铣削。本次课程设计 主要以T68卧式镗床为例。 其结构如右图所示：
1.1.2 电气控制线路的特点
1. 主电机为双速电机，它提供机床的主运动 和进给运动的动力。高低速转换，由主轴孔 盘变速机构内的限位开关S控制，S常态时接 通低速，被压下时接通高速。由接触器KM6 及KM7实现定子绕组从三角形接法转接成双 星型接法。 2. 主电机可正反转、点动及反接制动。 3. 主电机用低速时，可直接启动；但用高速 时，则由控制线路先起动到低速，延时后再 自动转换到高速，以减少起动电流。
主轴电动机M1的高、低控制 若选着电动机M1在低速（△接法）运行，可通过变速手柄使变速行程开关SQ 处于断开位置，相应的时间继电器KT线圈断电，接触器KM5线圈也断电，电 动机M1只能由接触器KM4接成△连接。 如果需要电动机在高速运行，应首先通过变速手柄使限位开关SQ7压合，然后 按正转启动按钮SB2（或反转启动按钮SB3）KA1线圈（反转时应为KA2线圈） 获电吸合，时间继电器KT和接触器KM3线圈同时获电吸合。由于KT两幅触头 延时动作，故KM4线圈先获电吸合，电动机M1接成△低速启动，以后KT的常 闭触头延时断开，KM4线圈断电释放，KT的常开触头演示闭合，KM5线圈获 电吸合，电动机M1成YY连接，以高速运行。 主轴变速及进给变速控制 本机床主轴的各种速度是通过变速操纵盘以改变传动比来实现的。当主轴在工 作过程中欲要变速，可不必按停止按钮，而可直接进行变速。设M1原来运行 在正转状态，速度继电器KS早以闭合，将主轴变速操纵盘的操作手柄拉出， 与变速手柄有机械机械联系的行程开关SQ3不再受压而断开，KM3和KM4线 圈先后断电释放，电动机M1断电，由于行程开关SQ3常闭触头闭合，KM2和 KM4线圈获电吸合，电动机M1串接电阻R反接制动、等速度继电器SR2常开 触头断开，M1停车，便可转动变速操纵盘进行变速。变速后，将变速手柄推 回原位，SQ3重新压合，接触器KM3、KM1和KM4线圈获电吸合，电动机M1 启动，主轴以新选定的速度运转。
1.1.3 镗床运动对电气控制电路的要求
1. 主运动与进给运动由一台双速电动机拖动， 高低速可选择； 2. 主电动机要求正反转以及点动控制； 3. 主电动机应设有快速准确的停车环节； 4. 主轴变速应有变速冲动环节； 5. 快速移动电动机采用正反转点动控制方式； 6. 进给运动和工作台不平移动两者只能取一， 必须要有互锁；
2.1.3 PLC的工作过程原理
PLC是采用“顺序扫描， 不断循环”的方式进行工 作的。即在PLC运行时， CPU根据用户按控制要求 编制好并存于用户存储器 中的程序，按指令步序号 （或地址号）作周期性循 环扫 描，如无跳转指令， 则从第一条指令开始逐条 顺序执行用户程序，直至 程序结束。然后重新返回 第一条指令，开始下一轮 新的扫描。在每次扫描过 程中，还要完成对输入信 号的采样和对输出状态的 刷新等工作，如右图所示 。
主电路分析
主轴电机M1： KM1、KM2用于主 轴电机的正、反转控 制 KM4、KM5用于高 速YY连接高 快速移动电机M2： KM6、KM7作主轴 进给和工作台进给的 正、反转控制。
控制电路分析
主轴电动机的正向启动 按下正转启动按钮SB2,中间继电器KA1线圈获电吸合,KA1常开触头闭合,接触 器KM3线圈得电(此时位置开关SQ3合SQ4已被操纵手柄压合),KM3住触头闭合, 将制动电阻R短接,而KM3常开辅助触头闭合,接触器KM1线圈获电吸合,KM1 主触头闭合,接通电源。KM1的常开触头闭合，KM4线圈获电吸合，KM4主触 头闭合，电动机M1接成△正向启动，空载1500r/min。 主轴电动机的反向启动 反转是只需按下反转启动按钮SB3动作原理同上，所不同的是中间继电器KA2 和接触器KM2获电吸合。 主轴电动机M1的点动控制 按下正向点动启动按钮SB4，接触器KM1线圈获电吸合，KM1常开触头闭合， 接触器KM4线圈获电吸合。这样，KM1和KM4的主触头闭合，便使电动机M1 接成△并串联电阻R点动。 同理，按下反向点动按钮SB5，接触器KM2和KM4线圈获电吸合，M1反向点 动。 主轴电动机M1的停车制动 假设电动机M1正转，当速度达到120r/min以上时，速度继电器KS常开触头闭 合，为停车制动作好准备。若要M1停车，就按SB1，则中间继电器KA、KM1 和接触器KM3断电释放，KM3常开触头断开，KM1线圈断电释放，KM4线圈 也断电释放，由于KM1和KM4主触头断开，电动机M1断电作惯性运转。紧接 着，接触器KM2和KM4线圈获电吸合，KM2和KM4主触头闭合，电动机M1 串电阻R反接制动。当转速降至120r/min以下时，速度继电器KS常开触头断开， 接触器KM2和KM4断电释放，停车反接制动结束。 如果电动机M1反转，当速度到达120r/min以上时，速度继电器KS常开触头断 开，为停车制动作好准备。以后的动作过程与正转制动时相似。
开始 内部处理 通信处理 N
RUN方式？ Y 5输入扫描 程序执行 输出处理Leabharlann 2.2 可编程控制器的应用特点
1. 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的 可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线 及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有 硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用 者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也 获得故障自诊断保护。这样，整个系统将有极高的可靠性。 2. 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的 工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可 用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控 制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技 术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人 员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉 电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4. 系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系 统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同 一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生 产场合。
1.3T68镗床的安装板电器元件平面布置图
2.1.2 PLC的结构及控制系统
PLC控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。 · 输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。例如：来自被控对象上 的各种开关信息或操作台上的操作命令等。 · 逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求执行相 应的逻辑功能。 · 输出部分：对需要实时操作的那些设备提供实际操作信号。 由于输入信号一般为开关信号或电压、电流形成的信号源，它们必须转换成微 处理器所能接受的电平信号，所以，中间必须加入变换器。同样，微处理器输出 的电平信号，也必须转换成控制设备所需的开关信号或电压、电流信号。所以， 也要加入变换器。由此，构成了PLC控制系统的基本结构框图如下图
3.1 T68镗床PLC改造I/O分配图
T68卧式镗床电气控制原理图
导 师: 答辩人: 专 业:
1 T68卧式镗床的结 构和运动形式
T68型卧式镗床主要由床身、 前立柱、镗床架、后立柱、 尾座、下溜板、上溜板、工 作台等几部分组成。T68型 卧式镗床主要用于孔的精加 工，可分为卧式镗床、落地 2 镗床、坐标镗床和金钢镗床 等。卧式镗床应用较多，它 可以进行钻孔、镗孔、扩孔、 铰孔及加工端平面等，使用 一些附件后，还可以车削圆 4 柱表面、螺纹，装上铣刀可 以进行铣削。本次课程设计 主要以T68卧式镗床为例。 其结构如右图所示：
1.1.2 电气控制线路的特点
1. 主电机为双速电机，它提供机床的主运动 和进给运动的动力。高低速转换，由主轴孔 盘变速机构内的限位开关S控制，S常态时接 通低速，被压下时接通高速。由接触器KM6 及KM7实现定子绕组从三角形接法转接成双 星型接法。 2. 主电机可正反转、点动及反接制动。 3. 主电机用低速时，可直接启动；但用高速 时，则由控制线路先起动到低速，延时后再 自动转换到高速，以减少起动电流。
主轴电动机M1的高、低控制 若选着电动机M1在低速（△接法）运行，可通过变速手柄使变速行程开关SQ 处于断开位置，相应的时间继电器KT线圈断电，接触器KM5线圈也断电，电 动机M1只能由接触器KM4接成△连接。 如果需要电动机在高速运行，应首先通过变速手柄使限位开关SQ7压合，然后 按正转启动按钮SB2（或反转启动按钮SB3）KA1线圈（反转时应为KA2线圈） 获电吸合，时间继电器KT和接触器KM3线圈同时获电吸合。由于KT两幅触头 延时动作，故KM4线圈先获电吸合，电动机M1接成△低速启动，以后KT的常 闭触头延时断开，KM4线圈断电释放，KT的常开触头演示闭合，KM5线圈获 电吸合，电动机M1成YY连接，以高速运行。 主轴变速及进给变速控制 本机床主轴的各种速度是通过变速操纵盘以改变传动比来实现的。当主轴在工 作过程中欲要变速，可不必按停止按钮，而可直接进行变速。设M1原来运行 在正转状态，速度继电器KS早以闭合，将主轴变速操纵盘的操作手柄拉出， 与变速手柄有机械机械联系的行程开关SQ3不再受压而断开，KM3和KM4线 圈先后断电释放，电动机M1断电，由于行程开关SQ3常闭触头闭合，KM2和 KM4线圈获电吸合，电动机M1串接电阻R反接制动、等速度继电器SR2常开 触头断开，M1停车，便可转动变速操纵盘进行变速。变速后，将变速手柄推 回原位，SQ3重新压合，接触器KM3、KM1和KM4线圈获电吸合，电动机M1 启动，主轴以新选定的速度运转。
1.1.3 镗床运动对电气控制电路的要求
1. 主运动与进给运动由一台双速电动机拖动， 高低速可选择； 2. 主电动机要求正反转以及点动控制； 3. 主电动机应设有快速准确的停车环节； 4. 主轴变速应有变速冲动环节； 5. 快速移动电动机采用正反转点动控制方式； 6. 进给运动和工作台不平移动两者只能取一， 必须要有互锁；
2.1.3 PLC的工作过程原理
PLC是采用“顺序扫描， 不断循环”的方式进行工 作的。即在PLC运行时， CPU根据用户按控制要求 编制好并存于用户存储器 中的程序，按指令步序号 （或地址号）作周期性循 环扫 描，如无跳转指令， 则从第一条指令开始逐条 顺序执行用户程序，直至 程序结束。然后重新返回 第一条指令，开始下一轮 新的扫描。在每次扫描过 程中，还要完成对输入信 号的采样和对输出状态的 刷新等工作，如右图所示 。
主电路分析
主轴电机M1： KM1、KM2用于主 轴电机的正、反转控 制 KM4、KM5用于高 速YY连接高 快速移动电机M2： KM6、KM7作主轴 进给和工作台进给的 正、反转控制。
控制电路分析
主轴电动机的正向启动 按下正转启动按钮SB2,中间继电器KA1线圈获电吸合,KA1常开触头闭合,接触 器KM3线圈得电(此时位置开关SQ3合SQ4已被操纵手柄压合),KM3住触头闭合, 将制动电阻R短接,而KM3常开辅助触头闭合,接触器KM1线圈获电吸合,KM1 主触头闭合,接通电源。KM1的常开触头闭合，KM4线圈获电吸合，KM4主触 头闭合，电动机M1接成△正向启动，空载1500r/min。 主轴电动机的反向启动 反转是只需按下反转启动按钮SB3动作原理同上，所不同的是中间继电器KA2 和接触器KM2获电吸合。 主轴电动机M1的点动控制 按下正向点动启动按钮SB4，接触器KM1线圈获电吸合，KM1常开触头闭合， 接触器KM4线圈获电吸合。这样，KM1和KM4的主触头闭合，便使电动机M1 接成△并串联电阻R点动。 同理，按下反向点动按钮SB5，接触器KM2和KM4线圈获电吸合，M1反向点 动。 主轴电动机M1的停车制动 假设电动机M1正转，当速度达到120r/min以上时，速度继电器KS常开触头闭 合，为停车制动作好准备。若要M1停车，就按SB1，则中间继电器KA、KM1 和接触器KM3断电释放，KM3常开触头断开，KM1线圈断电释放，KM4线圈 也断电释放，由于KM1和KM4主触头断开，电动机M1断电作惯性运转。紧接 着，接触器KM2和KM4线圈获电吸合，KM2和KM4主触头闭合，电动机M1 串电阻R反接制动。当转速降至120r/min以下时，速度继电器KS常开触头断开， 接触器KM2和KM4断电释放，停车反接制动结束。 如果电动机M1反转，当速度到达120r/min以上时，速度继电器KS常开触头断 开，为停车制动作好准备。以后的动作过程与正转制动时相似。
开始 内部处理 通信处理 N
RUN方式？ Y 5输入扫描 程序执行 输出处理Leabharlann 2.2 可编程控制器的应用特点
1. 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的 可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线 及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有 硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用 者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也 获得故障自诊断保护。这样，整个系统将有极高的可靠性。 2. 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的 工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可 用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控 制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技 术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人 员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉 电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4. 系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系 统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同 一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生 产场合。
1.3T68镗床的安装板电器元件平面布置图
2.1.2 PLC的结构及控制系统
PLC控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。 · 输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。例如：来自被控对象上 的各种开关信息或操作台上的操作命令等。 · 逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求执行相 应的逻辑功能。 · 输出部分：对需要实时操作的那些设备提供实际操作信号。 由于输入信号一般为开关信号或电压、电流形成的信号源，它们必须转换成微 处理器所能接受的电平信号，所以，中间必须加入变换器。同样，微处理器输出 的电平信号，也必须转换成控制设备所需的开关信号或电压、电流信号。所以， 也要加入变换器。由此，构成了PLC控制系统的基本结构框图如下图
3.1 T68镗床PLC改造I/O分配图
T68卧式镗床电气控制原理图