三菱PLC对T68镗床的改造Word文档下载推荐.docx
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要
这个方案改造的对象是我们生产和加工零件机器中常见的T68卧式镗床,由于原来的镗床控制存在线路复杂,可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。
而PLC电气控制系统与原来的继电器—接触器电气控制系统相比较,具有结构简单,使用方便,容易调试,有稳定的可靠性,抗干扰能力强,故障率低,对工作环境要求低等一系列优点。
因此,本论文对T68镗床电气控制系统的改造,将把PLC控制技术应用到改造方案中去,从而大大提高镗床的工作性能。
论文分析了T68镗床的控制原理,制定了可编程控制器改造T68镗床电气控制系统的设计方案,完成了电气控制系统硬件和软件的设计,其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。
虽然PLC的使用成本比较高,普通的PLC也要上千元,但我个人觉得用PLC改造后的设备故障概率大大降低,运行时也比较稳定,并且可以减少工人的操作时间,为工厂节约了人力。
而且使用PLC来控制,能够降低出现危险和故障的可能性,保证了人身安全。
因此PLC的应用会越来越广泛。
关键词:
PLC控制技术
T68卧式镗床
可编程控制器(PLC)
一T68型卧式镗床现状分析
1T68型卧式镗床的用途与结构
卧式镗床是一种精密加工机床,主要用于加工精确的孔和孔间距离要求较为精确的零件。
卧式镗床具有多用途的特点,它不但能完成钻孔和镗孔等孔加工,而且还能完成车削端面及内外圆、铣削平面等。
卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下滑板、上滑板和工作台等部分组成,它的外形图如下图所示。
镗床外形图
2原控制系统的不足
由于原先的控制系统采用的是继电接触器,所以控制继电器都是有大量的磨损和在长时间的工作条件下进行的,损坏程度比较高。
而且继电接触器容易产生电弧,甚至会熔焊在一起产生误操作,容易引起火灾和人身伤亡事故,对于安全生产有严重的隐患。
在继电器全部运行的情况下,很多继电器会产生大量的热能以及噪声污染,同时也消耗了大量的电能,在经济性方面存在一定的劣势。
还有就是使用继电器来控制必须进行人工接线,所有线路和元器件的安装也是比较复杂,要是根据需要去改装,就必须改装接线图和重新给各元器件排位,所以要花费大量的人力物力。
使用继电器控制的最大不足就是运行的可靠性差,容易出故障,而且故障的排除也是比较困难,这就大大的影响了生产效率。
所以根据继电器的这些不足和PLC的优势,可以使用PLC对T68卧式镗床来进行改造。
3
用PLC改进的优点
1.可靠性高,抗干扰能力强,运行稳定
PLC是专为工业环境下而设计的工业计算机,内部采用集成电路,各种控制功能有软件编程实现,外部接线大大减少;
另外,软件与硬件采取了一系列提高可靠性和抗干扰的措施,如果系统模块冗余、采用光电隔离、掉电保护、对干扰的屏蔽和滤波、设置故障检测与自诊断程序以及其他措施。
因此,PLC运行稳定、可靠、抗干扰能力强。
2.编程语言直观易学
PLC是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
3.系统的设计、使用和维护方便
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。
这特别适合多品种、小批量的生产场合。
4.与网络技术相结合
随着计算机网络技术的迅速发展,它将网络上层大型计算机及强的数据处理能力和管理功能与现场网络中的PLC的高可靠性相结合,形成一种新型的全分布式的计算机控制系统,实现了远程控制和集散系统控制。
5.易于实现机电一体化
PLC的体积小、重量轻、能耗低、可靠性高,使之易于安装在机器内部,构成机电一体化产品。
6.容易接线,快速方便
PLC的接线只需将输入信号的设备(按钮、开关等)与PLC输入端子连接,将输出信号,控制执行元件(接触器、电磁阀等)与PLC输出端子连接。
接线简单、工作量少。
4改造方案
1
首先保留原来的镗床的加工工艺不变。
2
其次要保留原来的主电路的元器件,也就是原来的电气控制系统方面不要改变。
电气控制系统的控制元件(包括按钮、行程开关、热继电端子、接触器),起到的作用与原电气线路要相同。
4
改造原继电器控制中的硬件接线,改为PLC编程实现。
二T68控制线路及型号的选择
1T68卧式镗床的控制方式
(1)主轴的点动控制
主轴的正反向点动由按钮SB3和SB4操纵。
按下正向点动按钮SB3后,KM1、KM3线圈得电动作。
电动机M1低速下旋转。
放开按钮时,KM1和KM3都相继断电释放,电动机停止转动。
反向点动与正向点动基本相同,是由SB4来控制的。
(2)主电机的正反向高低速运动
主电机正反控制由SB1和SB2操纵。
当要求电动机低速运转时,限位开关SQ1为断开状态,按下起动按钮SB1,KM1、KM3得电动作。
主电机就在全电压和三角形接线下,直接起动低速运行。
使用高速时,限位开关SQ1闭合,按下SB1后,电动机先低速起动,延时5秒后KM3断开,KM4,KM5得电动作。
KM4,KM5的主触点使电机的绕组接成星形并重新接入电流,从而使主电动机从低速再起动到高速
2T68型卧式镗床电气控制线路的特点
(1)主电机为双速电机,它提供机床的主运动和进给运动的动力。
高低速转换,由行程开关控制,接触器KM3及KM4KM5实现定子绕组从三角形接法和星型接法。
(2)主电机可正反转、点动。
(3)主电机用低速时,可直接启动;
但用高速时,则由控制线路先起动到低速,延时后再自动转换到高速,以减少起动电流。
T68镗床电气控制线路图
PLC的型号的选择
在PLC系统设计时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
1.输入输出(I/O)点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加10%~20%的可扩展。
余量后,作为输入输出点数估算数据。
实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。
根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入12点,输出12点。
2.存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。
设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试之后才知道。
为了设计选型时能对程序容量有一定估算,通常采用存储器容量的估算来替代。
存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。
因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图,这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。
3.控制功能的选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。
根据本课题所设计的需要,主要介绍以下几种功能的选择。
(1)控制功能
PLC主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能,提高PLC的处理速度和节省存储器容量。
(2)编程功能
离线编程方式:
PLC和编程器公用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。
完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。
离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。
在线编程方式:
CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就根据新收到的程序运行。
这种方式成本较高,但系统调试和操作方便,在大中型PLC中常采用。
五种标准化编程语言:
顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。
选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123),同时,还应支持多种语言编程形式,如C,Basic等,以满足特殊控制场合的控制要求。
(3)诊断功能
PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。
硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置,软件诊断分内诊断和外诊断。
通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断,通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。
PLC的诊断功能的强弱,直接影响对操作和维护人员技术能力的要求,并影响平均维修时间。
4.机型的选择
(1)PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;
按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。
从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;
模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
(2)经济性的考虑
选择PLC时,应考虑性能价格比。
考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素,进行比较和兼顾,最终选出较满意的产品。
输入输出点数对价格有直接影响。
当点数增加到某一数值后,相应的存储器容量相应增加,因此,点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。
在估算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价格比。
本课题所设计的自动门属于小型控制系统,结合经济性的考虑因此选择整体型PLC。
结论:
所以根据本次改造的需要和一些具体情况以及价格方面的考虑,所以我选择三菱PLC的FX2N—32MR系列
外形图
4三菱FX2N-32M系列PLC的优点
1.FX2N-32M具有如下优点:
最大范围地包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,它可以为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
2.FX2N-32M具有突出的寄存器容量:
三菱FX2N-32M包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩充到16K步RAM或EEPROM。
丰富的元件资源:
3072点辅助继电器、256点计时器、235点计数器和8000点数据寄存器、实时时钟、使用标准型号实时时钟满足时间灵敏度应用要求。
3.当PLC的输出或输入点数不够时,其它系列的PLC不能扩展,FX2N-32M系列的PLC可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。
三PLC对控制线路的改造
在改造之前我们应该了解继电器电路与梯形图对应关系,在分析PLC控制系统的功能时,可以将PLC想象成一个继电器控制系统的控制箱。
PLC的外部接线图描述的是一个控制箱的外部接线,PLC的梯形图是这个控制箱内部的线路图梯形图中的输入继电器与输出继电器是在这个控制箱与外部世界的“中间继电器”,这样就可以用分析继电器电路的方法来分析PLC控制系统。
在分析时可以将梯形图中的输入继电器的触点想象成对应的外部电器的触点,将输出继电器的线圈想象成外部负载的线圈,在PLC的存储器中,设置了存放输入信号和输出信号状态的输入印象寄存器和输出印象寄存器。
PLC在运行状态时的一个工作周期分为三个阶段:
输入阶段、程序执行、输出阶段。
T68镗床PLC改造I/O分配表
PLC输入
SB1
X001
主电机正转
SB2
X002
主电机反转
SB3
X003
主电机正转点动
SB4
X004
主电机反转点动
SB0
X000
停止
SQ1
X005
高低速
SQ2
X006
高低速停止
SQ3
X007
限位
SQ4
X010
SQ5
X011
工作台快速移动
SQ6
X012
PLC输出
KM1
Y00
主电动机正转接触器
KM2
Y01
主电动机反转接触器
KM3
Y02
三角型接线接触器
KM4
Y03
星型接线接触器
KM5
Y04
KM6
Y05
快速移动
KM7
Y06
PLC外部接线图
3改造后的PLC梯形图
4指令表
结
这个论文的编写就要结束了,在这段学习的时间里,也该对自己的所学所想做个简单的总结了。
毕竟有总结才会有提高。
在开始编写时,自己心里还是觉得蛮轻松的,觉得这T68镗床毕竟是我们中技考试时学过的,对其控制要求和线路也是有点了解的。
我也找出了那本书,从那上面也找到了好多资料。
但这毕竟不是中技时那么简单了,在接下来的编写中就遇到难题了。
书到用时方恨少,再加上学习镗床的时间也隔的久了,没用进行温故知新,现在查到有些资料都有陌生的感觉。
面对困难,我自己解决不了的就找同学帮忙,有时也去请教我们的指导老师,在他的帮助下才使我的论文顺利完成的。
通过学习,我对PLC的知识有了更深的了解。
我所改造的T68镗床,主要是利用PLC可编程控制器的容易控制和维修简单等优点对镗床的改造。
这可以提高工厂的生产效率,我相信在以后PLC在工厂电器中的应用会越来越广泛的。
不过一个事物总是有两面性的,我觉得PLC对镗床的改造也存在一定的不足。
首先就是PLC造价优点贵,对于一般的企业是不合适的。
其次是PLC在镗床中的应用在实践时也会遇到理论上想不到的问题的。
这些希望随着科技的发展不会成为个问题吧。
答谢辞
这次论文即将完成了,谨此向我的指导老师蒋瞻致以衷心的感谢和深深的敬意。
本论文的工作是在蒋老师的监督指导下完成的,他严谨的治学态度和踏踏实实的工作作风感染了我,当我论文遇到问题时我就可以去找他,他给了我不少好的意见。
而且蒋老师也每个礼拜找我们集中2次,开会讨论关于论文的一些内容,这使得我的论文能够顺利的进行。
在此还要感谢我的同学,正是由于他们的帮助,使我学会了不少东西,尤其是论文的格式,还有就是表格和制图方面的一些难题,这些都是通过同学的耐心讲解我才会的。
还有就是我的同桌,他也给了我许多的帮助,真的很感谢他们。
最后,衷心感谢评委老师百忙之中抽空来看我的论文,希望借这次难得的机会得到老师的点评。
我知道这个论文还存在一定的不足,感谢老师给我指出。
参
考
文
献
1《PLC应用及维修技术》,张万忠等主编,化学工业出版社,2006年
2《可编程序控制器原理及应用》,钟肇新等编,华南理工大学出版社,2005年
3《现代电气及PLC应用技术》,王永华主编,北京航空航天大学出版社,2005年
4《三菱FX系列可编程控制器编程手册》,三菱电机自动化有限公司编,2000年
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- 三菱 PLC T68 镗床 改造