PLC控制t610臥式鏜床,plc,控制,節(jié)制,t610,臥式,鏜床 目 錄 第一章 改造意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（3） 第二章 原T610鏜床的特點和控制要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（4） 第三章 改造思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（5） 第四章 設計原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（6） 1、 各電器設備的控制方式及控制要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） 2、主軸特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8） 3、工作臺回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9） 4、電氣控制線路分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（10） 第五章 電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（11） 1、主電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（11） 2、信號、指示電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（12） 第六章 接線圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（13） 1、I/O分配、接線圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（14） 2、梯形圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（15） 第七章 電器元件、設備的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（19） 1、PLC機型的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（19） 2、變頻器選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（19） 第八章 系統(tǒng)調(diào)試與運行．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（20） 1、變頻器調(diào)試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（20） 2、參數(shù)設定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（20） 3、PLC調(diào)試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（20） 參 考 文 獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（21） 用PLC、變頻器改造T610臥式鏜床 [摘要]：本文針對T610臥式鏜床，為加工的需要，主軸和平旋盤須有多種轉(zhuǎn)速，它是用機械方式調(diào)速（鋼球無級調(diào)速系統(tǒng)）,其結(jié)構(gòu)復雜，故障率較高且效率低。用變頻器的改造不僅可取代結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴的直流電動機調(diào)速，而且原來由交流電動機拖動的負載實現(xiàn)變頻調(diào)速后，能節(jié)省大量的能源，采用PLC和變頻器控制的可以大大縮短控制環(huán)節(jié)和實現(xiàn)無級調(diào)速，通過對鏜床PLC和變頻器改造，提高了鏜床的性能，降低了噪聲，操作更方便。 [關鍵詞]：改造 PLC 變頻器 [Abstract]: In this paper, horizontal boring machine for the T610, for the processing needs, the main axis of peace there must be a wide range of disk rotation speed, it is mechanical speed (stepless speed ball system), the complexity of its structure, the failure rate of more high and low efficiency. Not only with the transformation of inverter can be used to replace the complex structure of the high cost of the DC motor speed control, and drag the original from the AC motor variable frequency speed the realization of the load, will save a lot of energy, the use of PLC and inverter control can greatly reduce the links and stepless speed control to achieve, through the PLC and inverter transformation boring, boring improved performance, reduced noise, more convenient operation. [Key words]: the transformation PLC Converter 第一章 改造意義 鏜床主要用于加工精確的孔和各孔間的距離要求較為精確的零件，在機械行業(yè)中有著相當廣泛的應用。臥式鏜床又稱萬能鏜床，可以進行孔加工、車端面、車凸緣、車螺紋和銑平面等。尤其適于加工箱體零件中尺寸較大、精度較高且相互位置要求嚴格的孔系。目前國內(nèi)使用鏜床90%都是使用繼電器——接觸器傳統(tǒng)歐德控制方式，這種方式使及其振動噪聲大、接線復雜、維修工作量大。老式鏜床的技術改造成為老企業(yè)舊設備的技術更新的任務之一。 隨著機電一體化技術的發(fā)展，對系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，將PLC技術應用于設備的技術改造上成為最有效的趨勢，PLC具有控制可靠、組態(tài)靈活、體積小、功能強、速度快、擴展性好、維修方便等特點，它對大量的開關動作，用無觸點的半導體電路來完成，采用了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾的措施，通過直觀性很好的梯形圖方式，進行軟件編程來實現(xiàn)控制，不僅簡化了控制線路，縮小了電控裝置的體積，提高了工作的可靠性，節(jié)約了電能，還增強了機床的性能。 交流電動機結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，運行控制比較方便，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。在T610臥式鏜床中，為加工的需要，主軸和平旋盤須有多種轉(zhuǎn)速，它是用機械方式調(diào)速（鋼球無極調(diào)速系統(tǒng)），其結(jié)構(gòu)復雜，故障率較高且效率低。變頻器的出現(xiàn)為交流電動機的調(diào)速提供了契機，不僅可取代結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴的直流電動機調(diào)速，而且原來由交流電動機拖動的負載實現(xiàn)變頻調(diào)速后，能節(jié)省大量的能源，采用PLC和變頻器控制的可以大大縮短控制環(huán)節(jié)和實現(xiàn)無極調(diào)速，通過對鏜床PLC和變頻改造，提高了鏜床的性能，降低了噪音，操作更方便。 第二章 原T610鏜床的特點和控制要求 1、T610鏜床的主軸旋轉(zhuǎn)、平旋盤旋轉(zhuǎn)、工作臺旋轉(zhuǎn)及尾架的升降用電動機拖動。主軸和平旋盤刀架進給、鏜頭架進給、工作臺的縱向和橫向進給都用液壓拖動，各進給部件的加緊也采用液壓拖動。液壓系統(tǒng)采用電磁閥控制。所以鏜床的控制電路可分為兩部分：一部分用繼電器、接觸器控制電動機的啟動、停止和制動；另一部分用繼電器和電磁閥控制進給機構(gòu)的液壓裝置。 2、主軸電動機需要正反轉(zhuǎn)并采用Y—r降壓啟動。主軸和平旋盤用機械方式調(diào)速。主軸有三擋、用電動機M6拖動鋼球無極調(diào)速器作無極調(diào)速。當調(diào)速達到變速器上下速度極限時，電動機M6能自動停車，平旋盤只有二擋，如果誤操作到三擋，電動機不能啟動。 3、主軸電機必須在液壓泵和潤滑泵電動機啟動后才能啟動。 4、主軸要求能快速準確制動，故采用點磁離合器制動。 5、工作臺旋轉(zhuǎn)電動機拖動，停車時采用能耗制動。 6、尾架的升降用單獨電動機拖動，要求能正反轉(zhuǎn)。 7、各進給部件都具有四種進給方式，即快速進給點動、工作進給、工作點動及微調(diào)點動。 第三章 改造思路 雖然鏜床電路較為復雜（見原理圖），但根據(jù)上述可知電路由兩部分功能電路組成，如果再把這兩部分電路繼續(xù)細化，分為若干功能部分，就可以專門對某部分功能進行分析研究得出這部分功能的詳細動作流程。并把這部分流程列出流程圖，然后把整個電路的各部分流程組合成一個整體，從而得到整個電路的動作流程，為PLC編程進行指導，進給電路部分，而且電磁閥較多，動作也較為雜亂，每一種進給動作都需要幾個電磁閥進行所對應的電磁閥動作，所以列出動作表，對鏜床進給動作進行模擬，然后根據(jù)控制要求對其進行分析從而得出更加詳細正確的動作表。對電路進行分析后，對電路改造有了一個明確的目標，并設想主電路部分采用PLC可以實現(xiàn)其動作功能，主電路中鋼球無極調(diào)速系統(tǒng)部分，采用變頻器來實現(xiàn)。 T610臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式 T610臥式鏜床主要由床身、前立柱、主軸箱、鏜頭架、主軸、平旋盤、工作臺和后立柱等部分組成，其結(jié)構(gòu)如上圖所示 T610臥式鏜床前立柱固定在床身上，在前立柱上裝有可上下移動的鏜頭架，切削刀具固定在鏜軸或平旋盤上，工作過程中，鏜軸可一面旋轉(zhuǎn)，一面帶動刀具作軸向進給，后立柱在床身的另一端，可沿床身導軌做水平移動，工作臺工作在床身導軌上，由下滑座，上滑座及可轉(zhuǎn)動的工作臺組成，工作臺可在平行于或垂直于鏜軸軸線的方向移動，并可繞工作臺中心回轉(zhuǎn) T610臥式鏜床主要運動形式有： 主運動——鏜軸或平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動 進給運動——主軸和平旋盤的軸向進給，鏜頭架的垂直進給以及工作臺的橫向和縱向進給 輔助運動——工作臺的旋轉(zhuǎn)運動、后立柱的水平移動和尾架的垂直移動 第四章 設計原理 由于原電路圖紙已給出，通過對原電路的分析，其機械部分由主軸旋轉(zhuǎn)帶動平旋盤旋轉(zhuǎn)電動機拖動、工作臺轉(zhuǎn)動及尾架的升降用電動機拖動，而主軸和平旋盤刀架進給鏜頭架進給，工作臺縱向和橫向進給都有用液壓拖動各進給部件的夾緊也采用液壓裝置，液壓系統(tǒng)采用電磁閥控制。所以鏜床的控制電路又可分為兩部分，一部分采用繼電器，接觸器控制電動機的啟動，停止和制動，另一部分用繼電器和電磁閥控制進給機構(gòu)的液壓裝置。調(diào)速部分由調(diào)速電機帶動鋼球無極調(diào)速系統(tǒng)進行調(diào)速，并有速度反饋電路進行速度穩(wěn)定。 根據(jù)控制要求采用中型PLC對控制電路采用改造，主軸調(diào)速采用主軸電機同等功率7.5KW變頻器進行調(diào)速控制。 各電器設備的控制方式及控制要求 1、鏜削過程。就是通過鏜刀的旋轉(zhuǎn)使鏜刀與工件表面產(chǎn)生相對運動，從而對工件表面進行切割和擠壓，使一層金屬切離工件表面，并使所加工的工件獲得一定的尺寸精度、形狀和位置精度，以及表面的粗糙精度要求的切削過程。 2、主軸特性 根據(jù)原電路的控制要求，當按下啟動按鈕后才能進行主軸的正反轉(zhuǎn)操作，主軸啟動采用Y—r型降壓啟動，在按下停止按鈕和點動松開后能夠進行制動，如果采用變頻器控制，降壓啟動可以省略，可以通過變頻器內(nèi)部的參數(shù)來設定加速時間，使電動機上電壓不會立即上升，需要點動控制時只要接通變頻器上的JOG端，就可實現(xiàn)點動控制。調(diào)速時在變頻器中電位器上進行，主軸轉(zhuǎn)速要求在3000~500r/min,平旋盤轉(zhuǎn)速要比主軸低一檔在2000~500r/min所以在進行平旋盤操作時設在變頻器上的一個限壓電阻限制平旋盤的上限速度。主軸控制流程圖如下所示 M2、M3閉合，同時接通控制電路油泵和潤滑泵工作 在操作面板上調(diào)速 按下SB4正轉(zhuǎn) 按下SB6反轉(zhuǎn) 按下SB5點動正轉(zhuǎn) 平旋盤選擇接通變頻器可調(diào)電阻R1斷開R2接通限制上限速度 按下SB7點動反轉(zhuǎn) 接通變頻器JOG啟動 KA1閉合正轉(zhuǎn) KA2閉合反轉(zhuǎn) 變頻器接通STF或STR或調(diào)速、點動 松開點動按鈕或按下SB3 YC制動閥接通對主軸制動 YV19、YV20得電使油缸左右兩腔充滿油 SA1選擇 自動 手動 按下SB1啟動 進給控制分為主軸或平旋盤進退、升降，工作臺橫向進退，工作臺縱向進退。各部件都有四種進給方式：快速進給點動、工作進給、工作進給點動和微動點動，都是通過控制液壓電磁閥來達到控制夾緊機構(gòu)的松開與夾緊和進給。其動作流程圖如下圖所示 壓力達到設定值KP2閉合接通進給控制 自動 工作臺回轉(zhuǎn)控制 SA5-1主軸進或SA5-2主軸退 快速進給SB12 微調(diào)點動SB15 主軸夾緊機構(gòu)松開 工作臺橫向進退SA6-3或SA6-4退 工作點動SB14 工作臺縱向進退SA6-1進或SA6-2退 主軸升降SA5-3或A5-4降 SA5-1平旋盤進或SA5-2平旋盤退 工作進給 平旋盤選擇 按下SB3或組合開關中位工作進給停 松開按鈕 YV20斷電、與YV19延時2秒斷 YV19得電 YV20得電 1 3、工作臺回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng) 工作臺自動回轉(zhuǎn)時把旋鈕開關旋置自動，分為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，當按下工作臺正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)按鈕時，工作臺會自動松開夾緊機構(gòu)使導軌充油，并把渦輪蝸桿嚙合，由工作臺回轉(zhuǎn)電機帶動工作臺進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)到90度時自動停止并進行能耗制動。如下圖所示 SB8正轉(zhuǎn) 1 SB9反轉(zhuǎn) 碰下SQ1 YV10得電使定位銷拔出渦輪蝸桿嚙合 碰下行程開關SQ5 快門自鎖 C13充電為能耗制動做準備 YV11得電夾緊機構(gòu)松開、YV16點動使工作臺導軌充壓油 KM3自鎖 M4正轉(zhuǎn) M4反轉(zhuǎn) 工作臺回轉(zhuǎn)90度，壓合SQ6 延時2秒YV10斷電放下定位銷，渦輪蝸桿脫離 C13放電開始制動2秒 壓力開關KP1斷開YV11、YV16斷電 工作臺手動回轉(zhuǎn)使把旋鈕開關旋置手動，電磁閥YV11和YV16得電，工作臺松開，壓力時導軌充油，工作臺松開后，壓合位置開關SQ2，拔出定位銷，就可以用手輪操作工作臺的微量回轉(zhuǎn)。 4、T610臥式鏜床電氣控制線路分析 4.1主電路分析 T610型鏜床共有7臺電動機。 M1是主軸電動機，帶動主軸和平旋盤旋轉(zhuǎn)，用接觸器KM1、KM2控制其正反轉(zhuǎn)，而有KM3、KM4實現(xiàn)Y－r降壓啟動控制。 M2是液壓泵電動機，M3是潤滑泵電動機，都只能單向旋轉(zhuǎn)，分別由接觸器KM5、KM6控制其啟動、停止。 M4是工作臺旋轉(zhuǎn)電動機，由KM7、KM8控制其正反轉(zhuǎn)，停車時采用能耗制動；M5是尾架升降電動機，由KM9、KM10控制其正反轉(zhuǎn)；M6是主軸調(diào)速電動機，由KM11、KM12控制其正反轉(zhuǎn)；M7是冷卻泵電動機，只要求單向運轉(zhuǎn)，由KM13控制。 M1、M2、M3、M4分別由熱繼電器FR1、FR2、FR3和FR4實現(xiàn)過載保護，而M5、M6、M7屬短時工作，不設過載保護。 M1的短路保護由低壓斷路器QF完成，M2和M3由熔斷器FU1實現(xiàn)短路保護，M4、M5、M6、M7由FU2實現(xiàn)短路保護。 22 第五章 電路設計 1、主電路 2、信號、指示電路 輸 入 輸 出 序號 名稱 地址號 序號 名稱 地址號 1 急停按鈕SB1 X0 1 尾架降 Y0 2 啟動按鈕 X1 2 正轉(zhuǎn) Y1 3 停止按鈕 X2 3 反轉(zhuǎn) Y2 4 正轉(zhuǎn)按鈕 X3 4 液壓泵 Y3 5 正轉(zhuǎn)點動按鈕 X4 5 潤滑油 Y4 6 反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)點動按鈕 X5 6 橫向進給 Y5 7 工作臺正轉(zhuǎn)按鈕 X6 7 制動閥 Y41 8 工作臺反轉(zhuǎn)按鈕 X7 8 工作臺進給 Y42 9 尾架點動升按鈕 X10 9 工作臺反轉(zhuǎn) Y43 10 尾架點動降按鈕 X11 10 尾架升 Y44 11 快速進給按鈕 X12 11 總停指示 Y45 12 工作進給按鈕 X13 12 工作進給指示 Y46 13 工作點動按鈕 X14 13 停車指示 Y47 14 微調(diào)點動按鈕 X15 14 JOG點動 Y48 15 松開工作臺按鈕 X16 15 平旋盤選擇 Y49 16 機動進給1按鈕 X17 17 主軸正轉(zhuǎn) X20 18 主軸停止 X21 19 平旋盤選擇 X22 20 機動進給 X23 21 機動進給 X24 22 拔出定位銷 X25 23 主軸或平旋盤進 X26 24 主軸或平旋盤退 X27 25 主軸箱升 X30 26 主軸箱降 X31 27 工作臺縱向退 X32 28 工作臺縱向進 X33 29 工作臺縱向后 X34 30 工作臺縱向前 X35 31 自動 X36 32 手動 X37 33 工作臺回轉(zhuǎn)90度 X38 34 變頻器報警 X39 35 36 37 38 第六章 接線圖 1、I/O分配表 第六章 電器元件、設備的選擇 1、 PLC機型的選擇 根據(jù)控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進行PLC型號的選定。進行PLC選型時，基本原則是滿足疾控中心他的功能需求，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關量控制的系統(tǒng)，當控制要求不高時，一般的小型PLC都可能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的溫度、壓力、流量、液位等變量的控制，應該選擇具有所需功能的PLC的主機，還要根據(jù)需要選擇相應的模塊、陪接相應的傳感器、變送器和驅(qū)動裝置等。 輸入/輸出的點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎上，一般應加上10%—20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型的PLC為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障方便，適于工藝變化較多、控制要求復雜的系統(tǒng)。 本設備控制的對象是一個開關量控制的系統(tǒng)。所以選用三菱FX2N-80MR，輸出采用繼電器輸出，三菱FX2N具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，由于80點不夠用，所以加裝了一個FX2N-32ER共32點的擴展模塊才能滿足本對象各項控制要求。 2、 變頻器的選擇 選擇變頻器根據(jù)電動機的額定容量進行選擇，由于主軸電機為7.5KW，所以，采用三菱FR-E540-7.5K-CH變頻器進行變頻調(diào)速，上限頻率、下限頻率、根據(jù)公式n=60f/p，可得，電機的速度為500～3000r/min，電機的額定電流根據(jù)經(jīng)驗公式，額定容量*2為15A,變頻器的額定電流為17A，可以滿足要求。由于變頻器由PLC進行聯(lián)機控制，所以采用外部操作模式。 第七章 系統(tǒng)調(diào)試與運行 1、 變頻器調(diào)試 調(diào)節(jié)外部調(diào)節(jié)電位器及內(nèi)部電位器使主軸轉(zhuǎn)速限定在3000r/min內(nèi)，平旋盤轉(zhuǎn)速限定在3000r/min內(nèi)。 2、 參數(shù)設定 序號 參數(shù)號及設定 解釋 1 Pr79=2 將變頻器設定在外部操作模式 2 Pr1=100 上限頻率限制主軸最高轉(zhuǎn)速為3000 3 Pr0=5% 使電機在低速時有較大的轉(zhuǎn)矩 4 Pr7=5s 加速時間 5 Pr8=1s 減速時間 6 Pr10=5Hz 直流制動動作頻率 7 Pr11=0.6S 直流制動動作 8 Pr12=6% 直流制動電壓 9 Pr15=30 點動頻率 10 Pr185=5 JOG端功能選擇（點動） 3、 PLC調(diào)試 程序設計完成后，將程序輸入PLC機中，可在PLC先不接輸出負載狀況下，對輸入口的各種控制元件，按邏輯動作功能，逐一試驗，觀察PLC各個輸出口的運行情況，看每個程序是否順暢。然后根據(jù)T610鏜床的各種工作方式進行模擬運行（用燈泡模擬演示），驗證電氣動作和程序，在試車沒問題后，又用電動機再進行模擬試車，確保沒問題后，最后按照I/O接線圖和原機床電路接線，在接線時，已被PLC取代的繼電器電路就可以拆除，保留原有的主電路和主令電器。接線完成后，才真正帶機械機構(gòu)試車，然后試負荷加工。 經(jīng)一段時間的實踐，將PLC變頻器應用在T610鏜床上之后，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，提高了效率，并增強了靈活性；簡化了原來龐大的硬邏輯控制線路，為裝配、調(diào)速及維修帶來了方便；系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠性增強，使機床的故障率大大降低。 參考文獻： ⑴張燕賓.《實用變頻調(diào)速技術培訓教程》〔M〕.機械工業(yè)出版社. ⑵鐘肇新，范建東.《可編程控制器原理及應用》.華南理工大學出版社. ⑶《變頻技術》.中國勞動社會保障出版社. ⑷劉美俊.《通用變頻應用技術》〔M〕.福建科學技術出版社.