plc的卧式镗床控制系统设计
在机械加工设备中镗床是使用较为普遍的加工设备，可以用于完成对较高精度和光滑度要求的孔的加工以及对孔距精度要求高的加工工序，属于精密加工的机床。镗床不但能完成镗孔的加工工序，而且还有可以完成对断面及内外圆车削、平面铣削、扩钻孔等工作。但是目前，传统的镗床的控制系统主要还是使用传统的继电器——接触器控制。由于此电路比较复杂，各部位动作速度慢，可靠性差，发生故障后对其诊断及排除故障困难，在生产过程中效率低下、效益差等缺点。论文对T68型卧式镗床的结构和工作原理进行了介绍，通过镗床继电器控制系统的分析，提出了基于PLC改造的总体方案和框架设计。对系统的输入、输出点进行统计，根据PLC的选型相关规定和输入输出的总点数，选用西门子S7-200CPU226的可编程序控制器，分配了PLC的I／O地址，设计出PLC的外接线图，设计了T68镗床PLC控制系统的程序。最后，采用S7-200仿真软件对所编制的程序和设计的结构进行了仿真验证。可以满足对T68型卧式镗床控制系统的改造要求，能稳定、快速的完成的加工任务。关键词 卧式镗床，电气控制系统，PLC，改造目 录
1 绪论 1
1.1 课题的叙述 1
1.2 T68镗床的介绍 1
2 可编程序控制器 4
2.1 PLC的基本概念 4
2.2 PLC系统的组成 5
2.3 PLC的基本工作原理 6
3 系统的硬件设计 6
3.1 电气原理图分析 6
3.1.1 主电路设计分析 8
3.1.2 控制电路设计分析 8
3.1.3 辅助电路分析 13
3.2 PLC的选型 13
3.3 PLC外部接线 15
3.4 I/O地址分配表 15
4 系统的软件设计 17
4.1 西门子S7-200系列PLC的 基本介绍 17
4.3 控制流程 18
4.4 控制系统的程序编制 19
5 系统的运行与调试 24
5.1 编程软件与调试软件介绍 24
5.2 程序的调试 24
结 论 29
I/O地址分配表 15
4 系统的软件设计 17
4.1 西门子S7-200系列PLC的 基本介绍 17
4.3 控制流程 18
4.4 控制系统的程序编制 19
5 系统的运行与调试 24
5.1 编程软件与调试软件介绍 24
5.2 程序的调试 24
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A T68卧式镗床控制系统的梯形图 32
附录B T68卧式镗床控制系统的电气原理图 33
1 绪论
1.1 课题的叙述
如今随着电子技术、计算机、自动化、控制测量技术和材料工业的发展，国外镗床的控制技术、镗削工艺、结构设计及外围设备均有了新的发展，达到了与过去明显不同的新高度:一是镗床数控技术得到迅速发展；二是卧式镗床的构造设计和加工工艺的发展；三、向柔性化、无人化、超精密化的开拓性的钻研。在制造业的行业竞争越来越激烈，制造业的技术水准越来越高，技术也完善起来的当今社会上，在想依靠人工手动操作是完全不能满足需求的，也没办法保证高质量高品质的要求和企业的高新技术。
镗床一种精密加工的机床，不但能完成孔的加工，而且还能完成车削断面及内外园，铣削平面等工作。而目前，中小企业正采用传统的控制接触器式继电器的镗床。继电接触器控制电路复杂、动作慢、可靠性差、故障诊断及故障排除等缺陷，使得企业的生产效率地下、效益差。按照机床设备原来的继电器控制系统的电路图来，设计PLC系统的控制梯形图以完成对卧式镗床控制系统的改造。这种改造方式没有改动系统的外部特征，但却可以克服了继电器控制可依赖性低、修理难题大等缺点。
可编程控制器PLC已普遍在自动控制行业中出现，在机械加工范畴、机床的控制方面上更显著的优点。因为镗床的有非常多的各种运动、控制逻辑繁琐、彼此互、连锁繁多，选用传统的继电器控制时电路中对继电器需求很大、接线繁杂，所以有故障、修理困难，消耗很大的时间和人力。不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。选用可编程控制器（PLC）控制可以使接线得到大大的简化，不仅安装便利，并且工作方式靠得住、削减了故障率和维修量、进一步提高功率。所以选取PLC系统来完成对T68镗床传动控制部分的改造，目标是使机床的活动得到快速的反映，灵活牢靠的落实生产任务。
1.2 T68镗床的介绍
镗削加工是传统的加工方式。镗床类机床主要用安装在镗轴上的镗刀对工件上预先制作出来的孔进行镗削加工。镗床的出现是由于制造武器的需求，是一种以水作为驱动力的炮筒镗床，之后的炮筒镗床经过升级能制造出了能以罕见的精度加工大炮炮筒。由于蒸汽机的问世又生产出精确比较高的汽缸镗床；为了能合适于对那种工件的为了能合适于对那种工件的体积和质量特别大的实行加工工序的要求，在德国出产了一种具有固定不动的前立柱、可以移动的后立柱和工作台的卧式镗床。机床设备在经过一段时间的发展就出现了落地镗床。落地镗铣床是因为机器在加工过程中铣削的工作量增多而制造出来的。随后因为是钟表仪器制造业的发展坐标镗床就此诞生了，可对需要孔距精度要求高，误差小的的零件进行生产加工。随着科技的发展镗床已经选用光学读数装置或者是数字化实时显示的装置，来提高设备的加工定位精度。
其中卧式镗床是应用最广泛的。主要的加工对象是孔，精度可达IT7。?除了可以扩大铸件上的空或已加工的孔外，还可以对平面进行铣削、孔的钻削、端面和凸缘外圆的车削加工以及切螺纹等。为主轴直径卧式镗床的主参数。
卧式镗床主要包括工作台、主轴箱、前柱、柱、滑座、滑座和床部件组成如图1-1所示。主要工作如下：1、镗杆的旋转活动；2、镗杆的轴向进给活动；3、主轴箱垂直进给活动；4、工作台纵向进给活动；5、工作台横向进给活动；6、辅助运动：主轴箱、工作台、进给方向的快速运动。
图1-1 T68卧式镗床结构示意图
1—床身 2—镗头架 3—前立柱 4—平旋盘 5—镗轴 6—工作台
7—后立柱 8—尾座 9—上溜板 10—下溜板 11—刀具溜板
1.3 国内外发展现状
（1）国外镗床的发展现状
国外的数控镗床及卧式加工中心这些产物都是以普通卧式镗床为基笨原型，发展成不同成都的产品。在普通的卧式镗床上配置不同程度的数控系统，就会演变不出具有不同功能的的数控镗床。在已有的数控机床的基础上，另外加设刀库和换刀的机械手，就演变成为具有自动换刀的数控机床。最终会演变成一个不同的布局和不同水平的精密水平加工中心产品。
在国外已普遍使用计算机辅助设计软件对机床的床身、立柱、滑座等基础大件进行优化设计。如此不但能够节省大批量的原材料，同时还能缩小设计时长，提高机床的动态特性。更加凸显出在机床设计中广泛使用模块化设计的方式，能更快以满足不同用户的需求来开发不同的新产品。
（2）国内镗床的发展现状
经过近半个世纪的发展，我国的镗床行业已经发展成了一个相当规模、门类齐全、技术水平和生产能力的金属切削机床行业。
目前，中国最大的tk6925数控落地镗铣床制造在齐齐哈尔第二机床有限公司设计完成。这是武汉船舶机械厂所装备使用的最大的生产铣床。是同类产品中规模最大、技术含量最高、具有自主知识产权和结构的新型重型机床，具有十二轴控制、任意四轴联动功能。落地式镗铣床为高技术含量的机械和电气一体化的重型黄金切割机床设备，已成为齐机床公司参与市场竞争，实现快速发展的企业的主导产品的支柱，市场占有率已达到85%以上，国内数控落地镗铣床快
1 绪论 1
1.1 课题的叙述 1
1.2 T68镗床的介绍 1
2 可编程序控制器 4
2.1 PLC的基本概念 4
2.2 PLC系统的组成 5
2.3 PLC的基本工作原理 6
3 系统的硬件设计 6
3.1 电气原理图分析 6
3.1.1 主电路设计分析 8
3.1.2 控制电路设计分析 8
3.1.3 辅助电路分析 13
3.2 PLC的选型 13
3.3 PLC外部接线 15
3.4 I/O地址分配表 15
4 系统的软件设计 17
4.1 西门子S7-200系列PLC的 基本介绍 17
4.3 控制流程 18
4.4 控制系统的程序编制 19
5 系统的运行与调试 24
5.1 编程软件与调试软件介绍 24
5.2 程序的调试 24
结 论 29
I/O地址分配表 15
4 系统的软件设计 17
4.1 西门子S7-200系列PLC的 基本介绍 17
4.3 控制流程 18
4.4 控制系统的程序编制 19
5 系统的运行与调试 24
5.1 编程软件与调试软件介绍 24
5.2 程序的调试 24
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A T68卧式镗床控制系统的梯形图 32
附录B T68卧式镗床控制系统的电气原理图 33
1 绪论
1.1 课题的叙述
如今随着电子技术、计算机、自动化、控制测量技术和材料工业的发展，国外镗床的控制技术、镗削工艺、结构设计及外围设备均有了新的发展，达到了与过去明显不同的新高度:一是镗床数控技术得到迅速发展；二是卧式镗床的构造设计和加工工艺的发展；三、向柔性化、无人化、超精密化的开拓性的钻研。在制造业的行业竞争越来越激烈，制造业的技术水准越来越高，技术也完善起来的当今社会上，在想依靠人工手动操作是完全不能满足需求的，也没办法保证高质量高品质的要求和企业的高新技术。
镗床一种精密加工的机床，不但能完成孔的加工，而且还能完成车削断面及内外园，铣削平面等工作。而目前，中小企业正采用传统的控制接触器式继电器的镗床。继电接触器控制电路复杂、动作慢、可靠性差、故障诊断及故障排除等缺陷，使得企业的生产效率地下、效益差。按照机床设备原来的继电器控制系统的电路图来，设计PLC系统的控制梯形图以完成对卧式镗床控制系统的改造。这种改造方式没有改动系统的外部特征，但却可以克服了继电器控制可依赖性低、修理难题大等缺点。
可编程控制器PLC已普遍在自动控制行业中出现，在机械加工范畴、机床的控制方面上更显著的优点。因为镗床的有非常多的各种运动、控制逻辑繁琐、彼此互、连锁繁多，选用传统的继电器控制时电路中对继电器需求很大、接线繁杂，所以有故障、修理困难，消耗很大的时间和人力。不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。选用可编程控制器（PLC）控制可以使接线得到大大的简化，不仅安装便利，并且工作方式靠得住、削减了故障率和维修量、进一步提高功率。所以选取PLC系统来完成对T68镗床传动控制部分的改造，目标是使机床的活动得到快速的反映，灵活牢靠的落实生产任务。
1.2 T68镗床的介绍
镗削加工是传统的加工方式。镗床类机床主要用安装在镗轴上的镗刀对工件上预先制作出来的孔进行镗削加工。镗床的出现是由于制造武器的需求，是一种以水作为驱动力的炮筒镗床，之后的炮筒镗床经过升级能制造出了能以罕见的精度加工大炮炮筒。由于蒸汽机的问世又生产出精确比较高的汽缸镗床；为了能合适于对那种工件的为了能合适于对那种工件的体积和质量特别大的实行加工工序的要求，在德国出产了一种具有固定不动的前立柱、可以移动的后立柱和工作台的卧式镗床。机床设备在经过一段时间的发展就出现了落地镗床。落地镗铣床是因为机器在加工过程中铣削的工作量增多而制造出来的。随后因为是钟表仪器制造业的发展坐标镗床就此诞生了，可对需要孔距精度要求高，误差小的的零件进行生产加工。随着科技的发展镗床已经选用光学读数装置或者是数字化实时显示的装置，来提高设备的加工定位精度。
其中卧式镗床是应用最广泛的。主要的加工对象是孔，精度可达IT7。?除了可以扩大铸件上的空或已加工的孔外，还可以对平面进行铣削、孔的钻削、端面和凸缘外圆的车削加工以及切螺纹等。为主轴直径卧式镗床的主参数。
卧式镗床主要包括工作台、主轴箱、前柱、柱、滑座、滑座和床部件组成如图1-1所示。主要工作如下：1、镗杆的旋转活动；2、镗杆的轴向进给活动；3、主轴箱垂直进给活动；4、工作台纵向进给活动；5、工作台横向进给活动；6、辅助运动：主轴箱、工作台、进给方向的快速运动。
图1-1 T68卧式镗床结构示意图
1—床身 2—镗头架 3—前立柱 4—平旋盘 5—镗轴 6—工作台
7—后立柱 8—尾座 9—上溜板 10—下溜板 11—刀具溜板
1.3 国内外发展现状
（1）国外镗床的发展现状
国外的数控镗床及卧式加工中心这些产物都是以普通卧式镗床为基笨原型，发展成不同成都的产品。在普通的卧式镗床上配置不同程度的数控系统，就会演变不出具有不同功能的的数控镗床。在已有的数控机床的基础上，另外加设刀库和换刀的机械手，就演变成为具有自动换刀的数控机床。最终会演变成一个不同的布局和不同水平的精密水平加工中心产品。
在国外已普遍使用计算机辅助设计软件对机床的床身、立柱、滑座等基础大件进行优化设计。如此不但能够节省大批量的原材料，同时还能缩小设计时长，提高机床的动态特性。更加凸显出在机床设计中广泛使用模块化设计的方式，能更快以满足不同用户的需求来开发不同的新产品。
（2）国内镗床的发展现状
经过近半个世纪的发展，我国的镗床行业已经发展成了一个相当规模、门类齐全、技术水平和生产能力的金属切削机床行业。
目前，中国最大的tk6925数控落地镗铣床制造在齐齐哈尔第二机床有限公司设计完成。这是武汉船舶机械厂所装备使用的最大的生产铣床。是同类产品中规模最大、技术含量最高、具有自主知识产权和结构的新型重型机床，具有十二轴控制、任意四轴联动功能。落地式镗铣床为高技术含量的机械和电气一体化的重型黄金切割机床设备，已成为齐机床公司参与市场竞争，实现快速发展的企业的主导产品的支柱，市场占有率已达到85%以上，国内数控落地镗铣床快
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