PLC的专用镗床电气控制系统改造
目 录
一、 绪论 1
（一）T68型卧式镗床主要结构与运动形式 1
（二）T68卧式镗床控制系统改造方案 1
（三）T68型卧式镗床电气控制发展 2
（四）T68型卧式镗床电气控制改造优越性 2
二、 T68型卧式镗床电气控制线路分析与改造方案 3
（一） T68型卧式镗床电力拖动方式 3
（二）T68型卧式镗床的电气控制线路分析 3
（三）T68卧式镗床控制系统改造要求 5
三、系统硬件设计 6
（一）PLC选择 6
（二）触摸屏选择 8
（三）T68卧式镗床电气控制改造接线图 9
四、系统软件设计 10
（一）可编程序控制器（PLC）编程软件 10
（二）触摸屏编程软件 11
（三）T68型卧式镗床电气控制改造流程图 14
五、系统改造调试 15
（一）T68卧式镗床PLC控制程序调试 15
（二）调试过程中的问题 17
总 结 18
致谢 19
参考资料 20
一、 绪论
（一）T68型卧式镗床主要结构与运动形式
图1-1 T68型卧式镗床结构示意图 1镗头架、2前立柱、3平转盘、4镗轴、5工作台6后立柱、7尾座、8 刀具溜板
镗床的床身是一个整体结构，卧式镗床主要有镗头架、前立柱、平转盘、镗轴、工作台、后立柱、尾座、刀具溜板组成，镗床结构示意如图1-1所示。
镗床主运动为镗轴和花盘的圆周运动；进给运动为镗轴的水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
平移动、花盘上刀具的水平移动、镗头架的上下移动、工作台的水平和上下移动动；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的旋转水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。
（二）T68卧式镗床控制系统改造方案
随着科技的发展，社会的进步，计算机控制系统逐渐完善，种类也越来越多。现阶段主要控制方法有单片机控制系统、PLC控制系统。
单片机已经逐渐成为控制系统的主流，价格低，结构小巧是它不同于其他控制系统的优势。然而以单片机为核心的控制电路的设计对于设计人员来说有很高的要求，因此单片机只适合用于工业上的仪表盘中。在生活中并不多见。
而PLC控制系统是经过继电器控制系统演变而来的。不同于继电器控制系统的是，它具有多种优势，功能强、可靠性高、操作方便、编程简单使其大量应用于工业生产中。特别是其能代替开关系统， 成就了它在控制领域的地位。
全是开关量输入输出的T68型卧式镗床，要求钻孔准确，控制准确、安全；由于其要求低，所以操作人员即使不是非常专业也能轻松掌握其操作方式，并且PLC还便于维修，编写的程序简单易懂，因此此次试验选择PLC作为控制操作系统。
（三）T68型卧式镗床电气控制发展
初期发展的镗床主要用的继电器-接触器传统的控制方式。随着社会的进步，机器都要讲究精度高，效率高。机器制造业也越来越严格，各种机器零件越来越精细，结构越来越复杂，同时还要满足各种需求。同时随着微机的发展，可编程序控制器（PLC）得以发展。
可编程序控制器（PLC）是一种专门用于工业控制的计算机，它是由电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口、功能模块、通信模块构成。它用可编程的存储器存储程序，执行逻辑运算、顺序控制等一系列工作，最后通过输入/输出控制机械设备。随着大规模集成电路的发展，PLC的优势逐渐体现出来，各个行业都使用PLC控制机械生产，以实现大规模高效生产。目前用可编程序控制器（PLC）目前接替继电器-接触器传统的控制方式已经成为主要发展趋势。
（四）T68型卧式镗床电气控制改造优越性
1．继电器-接触器控制的缺点
(1) 最早使用的继电器控制电路比较复杂，并且线路时间长了会短路或者接触不良。
(2) 时间继电器经常出错，需要经常调整参数。
(3) 由于经常故障需要维修，所以费用高，并且零件不能长久使用，更换周期短，大大增加了维修费用。
(4) 经常故障造成产品无法达到标准的加工精度。
2．可编程序控制器优点
(1) PLC能够在几十万小时内不发生故障，可见它具有非常高的可靠性，并且它在运行中受到外界因素影响小。
(2) 编程简单易懂。PLC编程的梯形图能够非常直观的观察出电路出错的原因。
(3) PLC能够直接连接电路以及计算机，方便电路调试。
(4) 体积小、消耗的能量少。
目前国内使用镗床90%都是使用继电器-接触器传统的控制方式，继电器-接触器控制方式已经难以满足现代机器零件的精度，而可编程序控制器完全可以代替继电器-接触器控制。所以T68型卧式镗床电气控制改造优越性非常高。T68型卧式镗床电气控制改造性能比较如下表。
表1-1 控制系统改造方案的性能比较
比较/方案 继电器控制线路 可编程控制器
组成原理 使用单个继电器接线 使用软件编程，以扫描的方式实现逻辑判断
复杂程度 要用几个继电器接线，容易出错 编程简单易懂
设计周期 较慢 快
可靠性 差 好
功能及适应性 差 强
可维护性 比较难 容易
扩展性 无硬件留有余量 软件容易修改，扩展功能十分方便
二、 T68型卧式镗床电气控制线路分析与改造方案
（一） T68型卧式镗床电力拖动方式
T68型卧式镗床是由两台电机控制，分别是主轴电机M1和快速转动电机M2。
主轴电动机M1带动镗轴和花盘转动，并且通过变速箱的传动使工作台和镗头架移动。快速移动电动机可以适当调整尾座和工作台的相对距离。
（二）T68型卧式镗床的电气控制线路分析
1．主电路分析
T68卧式镗床的电气控制原理图主电路如图2-1所示。
图2-1 T68卧式镗床主电路
主轴电动机M1由6个接触器控制。其中KM1和KM2控制M1正反转； KM3在M1正常运行时短接电阻；KM4和KM5、KM8控制M1的低、高速运行。R为反接制动限流电阻。当短路时，熔断器FU1中的保险丝会烧断。FU1就是为了防止电路短路。热继电器是为了保证电路在过载状态时断开电源。速度继电器KS是和M1相连的，它用于反接电气制动。
快速电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正、反转，用熔断器FU2作其短路保护。
2. 控制电路分析
T68卧式镗床的电气控制原理图控制电路如图2-2所示。
图2-3 T68型卧式镗床控制线路改造框图
三、系统硬件设计
图4-2 顺序输入元件
②．任意添加输入
图4-3 编程按钮
一、 绪论 1
（一）T68型卧式镗床主要结构与运动形式 1
（二）T68卧式镗床控制系统改造方案 1
（三）T68型卧式镗床电气控制发展 2
（四）T68型卧式镗床电气控制改造优越性 2
二、 T68型卧式镗床电气控制线路分析与改造方案 3
（一） T68型卧式镗床电力拖动方式 3
（二）T68型卧式镗床的电气控制线路分析 3
（三）T68卧式镗床控制系统改造要求 5
三、系统硬件设计 6
（一）PLC选择 6
（二）触摸屏选择 8
（三）T68卧式镗床电气控制改造接线图 9
四、系统软件设计 10
（一）可编程序控制器（PLC）编程软件 10
（二）触摸屏编程软件 11
（三）T68型卧式镗床电气控制改造流程图 14
五、系统改造调试 15
（一）T68卧式镗床PLC控制程序调试 15
（二）调试过程中的问题 17
总 结 18
致谢 19
参考资料 20
一、 绪论
（一）T68型卧式镗床主要结构与运动形式
图1-1 T68型卧式镗床结构示意图 1镗头架、2前立柱、3平转盘、4镗轴、5工作台6后立柱、7尾座、8 刀具溜板
镗床的床身是一个整体结构，卧式镗床主要有镗头架、前立柱、平转盘、镗轴、工作台、后立柱、尾座、刀具溜板组成，镗床结构示意如图1-1所示。
镗床主运动为镗轴和花盘的圆周运动；进给运动为镗轴的水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
平移动、花盘上刀具的水平移动、镗头架的上下移动、工作台的水平和上下移动动；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的旋转水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。
（二）T68卧式镗床控制系统改造方案
随着科技的发展，社会的进步，计算机控制系统逐渐完善，种类也越来越多。现阶段主要控制方法有单片机控制系统、PLC控制系统。
单片机已经逐渐成为控制系统的主流，价格低，结构小巧是它不同于其他控制系统的优势。然而以单片机为核心的控制电路的设计对于设计人员来说有很高的要求，因此单片机只适合用于工业上的仪表盘中。在生活中并不多见。
而PLC控制系统是经过继电器控制系统演变而来的。不同于继电器控制系统的是，它具有多种优势，功能强、可靠性高、操作方便、编程简单使其大量应用于工业生产中。特别是其能代替开关系统， 成就了它在控制领域的地位。
全是开关量输入输出的T68型卧式镗床，要求钻孔准确，控制准确、安全；由于其要求低，所以操作人员即使不是非常专业也能轻松掌握其操作方式，并且PLC还便于维修，编写的程序简单易懂，因此此次试验选择PLC作为控制操作系统。
（三）T68型卧式镗床电气控制发展
初期发展的镗床主要用的继电器-接触器传统的控制方式。随着社会的进步，机器都要讲究精度高，效率高。机器制造业也越来越严格，各种机器零件越来越精细，结构越来越复杂，同时还要满足各种需求。同时随着微机的发展，可编程序控制器（PLC）得以发展。
可编程序控制器（PLC）是一种专门用于工业控制的计算机，它是由电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口、功能模块、通信模块构成。它用可编程的存储器存储程序，执行逻辑运算、顺序控制等一系列工作，最后通过输入/输出控制机械设备。随着大规模集成电路的发展，PLC的优势逐渐体现出来，各个行业都使用PLC控制机械生产，以实现大规模高效生产。目前用可编程序控制器（PLC）目前接替继电器-接触器传统的控制方式已经成为主要发展趋势。
（四）T68型卧式镗床电气控制改造优越性
1．继电器-接触器控制的缺点
(1) 最早使用的继电器控制电路比较复杂，并且线路时间长了会短路或者接触不良。
(2) 时间继电器经常出错，需要经常调整参数。
(3) 由于经常故障需要维修，所以费用高，并且零件不能长久使用，更换周期短，大大增加了维修费用。
(4) 经常故障造成产品无法达到标准的加工精度。
2．可编程序控制器优点
(1) PLC能够在几十万小时内不发生故障，可见它具有非常高的可靠性，并且它在运行中受到外界因素影响小。
(2) 编程简单易懂。PLC编程的梯形图能够非常直观的观察出电路出错的原因。
(3) PLC能够直接连接电路以及计算机，方便电路调试。
(4) 体积小、消耗的能量少。
目前国内使用镗床90%都是使用继电器-接触器传统的控制方式，继电器-接触器控制方式已经难以满足现代机器零件的精度，而可编程序控制器完全可以代替继电器-接触器控制。所以T68型卧式镗床电气控制改造优越性非常高。T68型卧式镗床电气控制改造性能比较如下表。
表1-1 控制系统改造方案的性能比较
比较/方案 继电器控制线路 可编程控制器
组成原理 使用单个继电器接线 使用软件编程，以扫描的方式实现逻辑判断
复杂程度 要用几个继电器接线，容易出错 编程简单易懂
设计周期 较慢 快
可靠性 差 好
功能及适应性 差 强
可维护性 比较难 容易
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二、 T68型卧式镗床电气控制线路分析与改造方案
（一） T68型卧式镗床电力拖动方式
T68型卧式镗床是由两台电机控制，分别是主轴电机M1和快速转动电机M2。
主轴电动机M1带动镗轴和花盘转动，并且通过变速箱的传动使工作台和镗头架移动。快速移动电动机可以适当调整尾座和工作台的相对距离。
（二）T68型卧式镗床的电气控制线路分析
1．主电路分析
T68卧式镗床的电气控制原理图主电路如图2-1所示。
图2-1 T68卧式镗床主电路
主轴电动机M1由6个接触器控制。其中KM1和KM2控制M1正反转； KM3在M1正常运行时短接电阻；KM4和KM5、KM8控制M1的低、高速运行。R为反接制动限流电阻。当短路时，熔断器FU1中的保险丝会烧断。FU1就是为了防止电路短路。热继电器是为了保证电路在过载状态时断开电源。速度继电器KS是和M1相连的，它用于反接电气制动。
快速电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正、反转，用熔断器FU2作其短路保护。
2. 控制电路分析
T68卧式镗床的电气控制原理图控制电路如图2-2所示。
图2-3 T68型卧式镗床控制线路改造框图
三、系统硬件设计
图4-2 顺序输入元件
②．任意添加输入
图4-3 编程按钮
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