电气传动技术课程设计基于PLC的镗床T68电气设计

南华大学船山学院电气传动技术课程设计题 目 基于PLC的镗床T68电气设计 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 指导教师职称 班 级 学 号 学生姓名 2014年 12月 31日电气传动技术课程设计任务书设计（论文）内容及其要求：1、设计内容为了适应各种加工工艺的要求，有较大的调速范围，主电动机采用双速电动机，用于拖动主运动和进给运动。主运动和进给运动的调速采用变速孔盘机构。各进给部分的快速移动，采用一台快速移动电动机拖动。 设计要求：选用西门子7S-200系列的PLC对T68卧式镗床的电气控制系统进行改造设计。给定参数：主电动机7.5kW，1460/2880r/min，380V；快速移动电动机3kW，1430r/min，380V。2、工作流程图法的设计步骤：2.1绘制工作流程图；2.2绘制电器主接线图和PLC端子接线图；2.3编制PLC控制程序（采用梯形图）。3、设计要求：3.1选择电气传动方案和控制方式3.2设计电器控制原理图，确定各部分之间的关系，拟定技术指标和要求3.3设计并绘制电器控制原理图（设计图符合国家规程规范），计算主要技术参数3.4选择电器元件，制定元器件目录清单，绘制电器主接线图和PLC端子接线图；3.5编制PLC控制程序；3.6 编写设计说明书（含中文摘要、正文、图纸（CAD A3号图），说明书格式参照船山学院毕业设计要求。3.7 dwg（CAD）图形文件及doc文档交指导老师。4、时间安排： 2014.12.18-2014.12.20：查阅文献，制定设计方案，设计电器控制原理框图 2014.12.21-2014.12.27：设计电气主接线和PLC控制电路，选择电器元件，2014.12.28-2014.12.31：编写设计说明书及答辩。 指导教师： 2014年12月16日摘 要:为提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度，延长镗床的使用寿命，降低机床的故障。分析了T68镗床的机械、电气控制原理，保留镗床主电路由PLC取代复杂的电气连线控制，设计出由PLC为镗床的控制电路。期间完成了将镗床的控制电路用PLC梯形图实现，大大的简化了电路，从而降低机床的故障、更加便于控制、也降低了维修的难度。关键词：西门子PLC；镗床；控制电路改造引 言镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。其中卧式镗床的用途很广，除了对各种复杂的大型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱面和端面，用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部的加工，特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。其中T68镗床的电气控制是由2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。目 录1 T68镗床主电路电气设备参数11.1电动机的额定电流11.2主电路各电气设备选择12 T68卧式镗床电气电路分析32.1主控制电路32.2控制电路分析3 2.2.1 主轴电动机正反转控制4 2.2.2主轴电动机M1电动控制5 2.2.3主轴电动机M1停车制动5 2.2.4主轴电动机M1的高、低速控制5 2.2.5主轴变速及进给变速控制6 2.2.6快速移动电动机M2的控制6 2.2.7连锁保护及装置63 将T68改为PLC控制83.1 PLC控制部分83.2 PLC梯形图93.3 PLC指令113.4部分仿真结果134 总结15参考文献16附件一17附件二17附件三171T68卧式镗床主要电气设备的选择 取型号为Y2-132S2-2的电动机为主电动机M1，其中M1的功率为效率为，功率因数。取型号为Y2-100L-2的电动机为快速移动电动机M2，其中M2的功率为,效率为，功率因数。1.1电动机的额定电流 根据上述数据可求电动机M1、M2的额定电流： （1）主电动机的额定电流，因为 所以 （2）快速移动电动机的额定电流,同样因为 既有1.2主电路个电气设备选择 （1）热继电器选择 则有,查找相关数据可选型号为的热继电器。 （2）接触器的选择 接触器（、）对应相关电动机参数查表可知。查找相关数据可选型号为的接触器。 接触器（、）对应相关电动机参数查表可知，查找相关数据可选型号为的接触器。 （3）熔断器的选择 熔断器 用于保护多台电动机，及熔断器要保护、。所以，其中为多台电动机中容量最大的一台电动机额定电流；其余电动机额定电流之和。 则；查找相应参数表可选择型号为的熔断器。 熔断器用于保护频繁启动电动机,则，其中为熔体的额定电流；为电动机额定电流。则；查找相应参数表可选择型号为的熔断器。 （4）断路器的选择 电动机的额定电流,则 电动机的额定电流，则即选择断路器按最大的短路电流选择,即选择型号为的断路器。 （5）导线的选取 主电路的选择原则是：。所以：A;A。查资料建筑电气常用数据04DX101-1得可选导体：电动机M1的BV绝缘电线，导线截面、选线四根，选型4*BV2.5电线；电动机M2的BV绝缘电线，导线截面、选线四根导线，选型4*BV1.5电线。 控制电路电线查可编程控制器原理及应用得：可选2电线若干 2 T68卧式镗床电气电路分析2.1 主控制电路 主电路如下图2.1所示：图2.1继电器KM1、KM2分别控制电动机M1的正转与反转，KM4、KM5用来控制电动机的低速、高速。继电器KM6、KM7分别控制电动机M2的正向与反向移动。2.2控制电路分析 控制电路如下图2.2所示：图2.22.2.1主轴电动机正反转控制 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。2.2.2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。2.2.3主轴电动机M1的停车制动 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。2.2.4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。2.2.5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。 变速时，若因齿轮卡主手柄推不上时，此时变速冲动行程开关SQ6被压合，速度继电器的常闭触头SQ2已回复闭合，接触器KM1线圈获电吸合，电动机M1启动。当速度高于120r/min时，KS常开触头又断开，KM1线圈断电释放，电动机又断电，当速度降到120r/min时，KS常闭触头又闭合了，从而又接通低速旋转电路而重复上述过程。这样，主轴电动机就被间歇地启动和制动而低速旋转，以便齿轮顺利撮合。知道齿轮撮合好，手柄推上后压下行程开关SQ3,松开SQ6,将冲动电路切断。同时，由于SQ3的常开触头闭合，主轴电动机启动旋转，从而主轴获得所选定的转速。进给变速的操作和控制欲主轴变速的操作和控制相同。只是在进给变速时，拉出的操作手柄是给变速操纵盘的手柄，与该手柄有机械联系的是行程开关SQ4，进给变速冲动的行程开关是SQ5。2.2.6快速移动电动机M2的控制 主轴的轴向进给、主轴箱（包括尾架）的垂直进给、工作台的纵向和横向进给等的快速移动，是由电动机M2通过齿轮、齿条来完成的。快速手柄扳到正向快速位置时，压合行程开关SQ8，接触器KM6线圈获电吸合，电动M2正转启动实现快速正向移动。将快速手柄扳到反向快速位置，行程开关SQ7被压合，KM7被压合，KM7线圈获电吸合，电动机M2反向快速移动。2.2.7联锁保护装置为了防止在工作台或主轴箱自动快速进给时，将主轴进给手柄扳到自动快速进给的错误操作，就采用了与工作台和主轴箱进给手柄有机械联接的行程开关SQ1（在工作台后面）、当上述手柄扳在工作台（或主轴箱）自动快速进给的位置时，SQ1被压断开。同样，在主轴箱上还有装有另一个行程开关SQ2，它与主轴进给手柄有机械联接，当这个手柄动作时，才可以启动。如果工作台（或主轴箱）在自动进给（此时SQ1断开）时，再将主轴进给手柄扳到自动进给位置（SQ2也断开），那么电动机M1和M2便都自动停车，从而达到联锁保护之目的。3将T68改为PLC控制3.1 PLC控制部分 如下图3.1图3.1其中地址分配表如下表3.1表3.1输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件控制对象I0.0SB1停止Q0.1KM1M1正转I0.1SB2M1长车正转Q0.2KM2M1反转I0.2SB3M1长车反转Q0.3KM3短接RI0.3SB4M1正转点动Q0.4KM4M1低速I0.4SB5M1反转点动Q0.5KM5M2高速I0.5SQ1联锁Q0.6KM6M2正转I0.6SQ2联锁Q0.7KM7M2反转I0.7SQ3M1变速起停I1.0SQ4M2变速起停I1.1SQ5M2变速齿合I1.2SQ6M1变速齿合I1.3SQ7M1高低速I1.4SQ8M2快速正转I1.5SQ9M2快速反转I1.6KS1正转计速I1.7KS2反转计速I2.0FR过载保护3.2 PLC梯形图3.3 PLC指令Network 1 / Network Title/ Network CommentLDN I0.5ON I0.6AN I1.0= M1.0 联锁保护，过载保护Network 2 LDN I0.7ON I1.0AN I1.7LD I1.1O I1.2ALDLD I0.0A I1.6 速度调节OLDA M1.0= M0.5Network 3 LD I0.1O M0.0AN M0.1A I0.7AN I0.0A I1.0A M1.0 = M0.0 启动，中间继电器KA1自锁Network 4 LD I0.2O M0.1AN M0.0A I0.7AN I0.0A I1.0A M1.0= M0.1 启动，中间继电器KA1自锁Network 5 / Network TitleLD M0.0O M0.1AN I0.0A M1.0= Q0.3 KM3输出A I1.3TON T37, 50Network 6 LD Q0.3A M0.0O I0.3AN I0.0A M1.0= M0.2 正转Network 7 LD M0.2O M0.5AN Q0.2AN I0.0A M1.0 = Q0.1 KM1输出电动机M1正转Network 8 LD Q0.3A M0.1O I0.4AN I0.0A M1.0= M0.3 反转Network 9 LD M0.3AN Q0.1AN I0.0A M1.0= Q0.2 KM1输出电动机M1反转3.4部分仿真结果 下图3.4.1为快速移动电极M2正转的仿真结果图3.4.1下图3.4.2为主电动机M1低速正转的仿真结果图3.4.24总结：通过这一阶段的课程设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次课程设计，是所学知识很好的总结。此次设计T68镗床的PLC改造课题不仅重温了这学期所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。参考文献：1中国电力企业联合.电缆工程电缆设计规范J.北京:中国计划出版社，20082中国建筑标准设计研究院.建筑电气常用数据S.20043张万忠，刘明芹.电气与PLC控制技术M.北京：化学工业出版社，2011.4肖峰，贺哲荣.PLC编程100例M.北京：中国电力出版社，2009.5辜承林，陈桥夫，熊永前.电机学M.武汉：华中科技大学出版社，2000.6贺哲荣.实用机床电气控制线路故障维修M.北京：电子工业出版社，2003.附件一：电气元件件清单序号符号名称规格型号备注1KM1主轴正转交流接触器CJ10-20辅助触点3常开3常闭2KM2主轴反转交流接触器CJ10-20辅助触点3常开3常闭3KM3交流接触器CJ10-20辅助触点3常开3常闭4KM4主轴低速交流接触器CJ10-20辅助触点3常开3常闭5KM5主轴高速交流接触器CJ10-20辅助触点3常开3常闭6KM6M2正转交流接触器CJ10-10辅助触点3常开3常闭7KM7M2反转交流接触器CJ10-10辅助触点3常开3常闭8KS1主轴正转速度继电器JY19KS2主轴反转速度继电器JY110FU1M1短路保护熔断器RT146311FU2M2短路保护熔断器RT143212QS主电路保护空气开关DZ47-63/C2020A,380V13M1主轴电动机Y2132S227.5KW14M2快速电动机Y210023KW15FR过热保护热继电器JR3620附件二： T68卧式镗床电气原理图附件三： T68 PLC原理图