发布时间 : 星期一 文章开题报告 基于PLC和变频器的T610卧式镗床电气控制原理设计更新完毕开始阅读59aa844a71fe910ef02df88e
上海电机学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 基于PLC和变频器的T610卧式 镗床电气控制系统设计 学 院 电气学院 专 业 电气工程及其自动化（轨道交通方向） 班 级 学 号 姓 名 指导教师 定稿日期： 2015 年 12月20 日
基于PLC和变频器的T610卧式镗床电气控制系统设计
摘要： 在现代制造领域中，镗床起着举足轻重的作用，对其电气控制系统的研究也取得了一定的成果，尤其是PLC广泛应用后，更是极大的促进了镗床电气控制系统的开发设计。本课题以西门子S7-200系列可编程控制器作为主控制器，采用变频技术对T610型卧式镗床电气控制系统进行设计改进，主要是完成主电路的改造、PLC接口电路设计及控制程序设计等，设计结果可为卧式镗床的电气控制系统改造提供参考。
关键词：T610卧式镗床 电气控制 PLC 变频器
1 文献综述
随着社会经济的迅速发展，现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高。由此人们也将注意力集中到机床上来。数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，它的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性[1]。可编程控制器PLC己广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件（如一些箱体零件），属于精密机床。主要用于加工工件上的精密圆柱孔。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[2]。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制肘，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了功效。
2 选题背景及其意义
PLC的国内外研究现状：在国内PLC生产厂30多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。虽然我国在PLC生产方面比较弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30多亿人民币，应用的行业也很广[3,4]。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现百花齐放的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多[5]。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商）、系统集成
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商、OEM用户、最终用户[6]。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。在国外也有许多著名的PLC公司如施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；罗克韦尔（A-B公司）,SLC、MicroLogix、Control Logix等：西门子公司，SIMATICS7-400/300/200系列：GE公司；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。
本课题将采用西门子公司PLC进行电气控制设计。西门子的S7-200PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度：用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算[7]；具有一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值：方便的人机界面服务已经集成在S7-200操作系统内，人机对话的编程要求大大减少：其具备强大的通信功能，可通过编程软件Step7的用户界面使其非常容易、简单。
卧式镗床的控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大，为了克服以上缺点，降低设备故障率，提高设备使用效率，我们采用PLC、变频器控制其继电器控制电路。目的是使机床能快速响应动作，灵活可靠的完成生产任务，而故障率要相应降低。在采用PLC的基础上，采用变频技术可以改善卧式镗床起动和制动性能。变频器的主要作用是调整电机的功率，实现电机的变频运行，具有调压、调频、稳压、调速等功能，广泛应用于各个领域[8,9]。
本课题主要是研究T610卧式镗床电气控制系统的设计，利用PLC及变频器来实现对卧式镗床的变频控制。本毕业设计的目的及意义是综合以前学过的基础理论知识，通过对T610卧式镗床控制系统的认识，利用PLC和变频器来实现对T610卧式镗床进行控制。学习设计方法，熟悉零件的工艺性、及其装配和安全技术等方面的知识以及对于PLC编程的运用和调试，培养分析问题解决问题的能力。
3 研究内容
3.1 T610卧式镗床的简介
T610型卧式镗床主要用于孔加工，除扩大工件上己铸出或己加工的孔外，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。该设备原来用的继电器控制系统，存在控制线路复杂，容易产生电气故障，维修困难，和费用高等问题。PLC由于具有控制可靠，组态灵活，体积小，功能强，速度快等优点。采用PLC控制系统就能解决这些困难，满足正常稳定的生产要求。 3.2 T610卧式镗床的基本工作原理
卧式镗床是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7,表面粗糙度Ra值为1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。
T610卧式镗床：镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体（或支架）类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。
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美观大方总体布局匀称协调。床身、立柱、下滑座均采用矩形导轨，稳定性好。导轨采用制冷碎硬，耐磨度高。数字同步显示，直观准确，可提高工效降低成本[10]。1、主轴水平布置主轴箱能沿前立柱导轨垂直移动（如图1所示）2、使用该卧式镗床加工时，刀具装在主轴，镗杆或平旋盘上，通过主轴箱可获得需要的各种转速和进给量，同时可随着主轴箱沿前立柱的导轨上下移动。3、工件安装在工作台上，工作台可以随下滑座和上滑座作纵横向移动，还可绕上滑座的圆导轨回转至所需要的角度，以适应各种加工情况。4、当镗杆较长时，可用后立柱上的尾架来支撑其一端，以增加刚度。5、该镗床共有7台电动机：Ml为主轴电动机，M2为液压泵电动机，M3为润滑泵电动机，M4为工作台旋转电动机，M5为尾架升降电动机，M6为钢球拖动变速电动机，M7为冷却泵电动机[11]。
图1 T610卧式镗床结构
电气控制原理图如图2-图8所示：
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