项目二 传统机床PLC控制系统设计与装调.ppt

项目二传统机床PLC控制系统设计与装调,项目背景,电动葫芦,6140型普通车床,M7120型磨床,X62W铣床,6140型普通车床,任务一电动葫芦PLC控制系统设计与装调,任务二6140型普通车床PLC控制系统设计与装调,任务三M7120型平面磨床PLC控制系统设计与装调,任务四X62W铣床PLC控制系统设计与装调,任务五T68卧式镗床PLC控制系统设计与装调,学习任务,2,3,4,掌握电动葫芦电气线路的PLC改造方法。,了解电动葫芦电气线路中各低压电气器件的作用,教学目的,任务一电动葫芦PLC控制系统设计与装调,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析电动葫芦电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务一电动葫芦PLC控制系统设计与装调,电动葫芦，又名电动提升机，它是工厂、矿山、码头、仓库、货场、商店等常用的起重设备之一，也是改善劳动条件和提高劳动生产率的必备机械。电动葫芦的起重量一般为0.1～80t，起升高度为3～30m，具有重量轻、体积小、结构紧凑、品种规格多、运行平稳、操作简单、使用方便等特点。,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦的执行机构主要由提升机构和水平移动装置组成，提升机构由锥型电动机M1，减速箱，钢丝卷铜等组成。提升电动机M1通过减速箱拖动钢丝卷筒，电动机正转或者反转，拖动卷筒，可以使吊在钢丝绳上的吊钩上升或下降，实现提升和下放对象。水平移动装置由电动机M2，减速箱，导轮，“工”字梁等组成。平移电动机M2，经过圆柱型减速箱拖动导轮，平移电动机正转或者反转，借助导轮，电动葫芦可以在工字梁上来回移动，用机械撞块限制前后两个方向的移动行程,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦电气控制主电路设计,（1）提升和下放控制当KM1主触头闭合时，电磁制动器YB得电松闸，让提升电动机M1转动将对象提升。当KM1释放，KM1所有触头都断开，YB失电依靠弹簧的推力使制动器抱闸，使电动机M1和卷筒不能再转动。要下放对象时，使KM2得电吸合，其主触头闭合，YB得电松闸，电动机M1反转下放物件。当KM2断电释放，主触头断开，YB失电抱闸。SQ1为上限位开关，当提升到极限位置时，会将SQ1压下，KM1失电，YB抱闸，电动机M1停止。（2）水平移动控制M2为水平移动电动机，用来水平移动搬运货物，由KM3、KM4进行正反转控制，控制电路中设有限位保护开关SQ2，SQ3，防止电动葫芦移动时超出行程而造成危险。,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦电气控制主回路,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦PLC控制系统设计,在PLC控制电路中，有4个操作按钮需要4个输入点，有3个行程开关需要3个输入点，有4个接触器线圈需要控制需要4个输出点，这样共需要7点输入和4点输出，同时考虑到留有适当的余量，于是选择PLC的型号为S7-CPU222（8点输入/6点输出）。根据控制要求，设计的电动葫芦PLC控制系统,电动葫芦电气控制系统分析,电动葫芦PLC控制的输入/输出接线,2,3,4,掌握6140型普通车床电器线路的PLC改造方法。,了解6140型普通车床电气线路中各低压电气器件的作用,教学目的,任务二6140型普通车床PLC控制系统设计与装调,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析6140型普通车床电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务二6140型普通车床PLC控制系统设计与装调,机床电气控制电路分析步骤,1.了解机床的主要结构、运动方式、各部分对电气控制的要求；2.分析主电路。了解各电动机的用途、传动方案、控制方法及其工作状态；3.分析控制电路和执行电路。拆分成基本环节来分析各主令电器（如操作手柄、开关、按钮）在电路中的功能；4.分析电路中所能实现的保护、联锁，及信号和照明电路的控制。,C6140普通车床电气控制系统,普通车床加工回转表面、螺纹和端面等。一、机床主要结构及运动形式1.主要结构2.运动形式1主运动工件的旋转主轴电机→主轴箱→三爪卡盘→工件2进给运动刀架的纵向与横向直线运动主轴箱→挂轮箱→进给箱→光杠/丝杠→溜板箱→刀具,二、电力拖动及控制要求1.中、小型车床的电机容量较小，在电网容量满足要求的情况下，一般采用直接起动。2.车削加工的调速范围较大，故车床的主轴采用齿轮变速，主轴电机无需变速控制。3.车削螺纹时为避免乱扣现象要求主轴能反转退刀，因此可用主轴电机的正、反转来实现。4.加工螺纹时，进给运动与主运动之间必须保持准确的比例关系，因此主运动和进给运动由同一台电机（主轴电机）拖动。5.主轴电动机转速较高，为提高加工效率，主轴电动机停车时需制动。6.加工过程中为防止刀具和工件的温度过高，需要附有冷却泵电机。冷却泵电机只需单向旋转，手动控制。,三、CA6140型车床电气控制主传动可使主轴获得24级正转转速10～1400r／min和12级反转转速14～1580r／min。1.主轴电机M1（主轴主运动、刀具纵横向进给运动）主电路直接起动、机械变速、机械换向。控制电路起动SB1↓→KM1→M1起动停止SB2↓→KM1-→M1停止2.冷却泵电机M2主电路直接起动、连续工作控制电路由转换开关SA1起/停控制。3.刀架快移电动机M3点动控制，由SB3实现点动控制。4.照明和信号电路照明24V安全电压，由转换开关SA2控制信号6V电压,CA6140型车床电气线路,CA6140型车床PLC电气线路主回路,CA6140型车床PLC电气线路PLC接线,2,3,4,掌握M7120型平面磨床电气线路的PLC改造方法。,了解M7120型平面磨床电气线路中各低压电气器件的作用,教学目的,任务三M7120型平面磨床PLC控制系统设计与装调,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析M7120型平面磨床电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务三M7120型平面磨床PLC控制系统设计与装调,磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工的精密机床,它不但能加工一般金属材料,而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材料如淬火钢、硬质合金等。利用磨削加工可以获得较高加工精度和光洁度,而且其加工裕量较其他加工方法小得多,所以磨床广泛地应用于零件的精加工。为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求,磨床的种类很多,如平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床以及一些专用磨床。,M7120平面磨床主要结构及运动形式,M7120平面磨床是卧轴矩形工作台,主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱又称磨头、滑座、立柱等部分组成,下图是其构造示意图。,根据磨床的运动特点及工艺要求,对电力拖动及控制有如下要求①由于砂轮的旋转运动一般不要求调速,由一台三相交流异步电动机拖动即可;且砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单方向旋转。②砂轮升降电动机要求能正、反转。③冷却泵电动机应在砂轮电动机启动后才运转。④保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、零压保护、电磁吸盘欠压保护。⑤电磁吸盘应有去磁控制。⑥应有必要的指示信号及照明灯。,对电力拖动及控制的要求,M7120型平面磨床电气原理图,M7120平面磨床PLC控制原理图,主电路,PLC控制的输入/输出接线原理图,M7120平面磨床PLC控制原理图,2,3,4,掌握X62W铣床电气线路的PLC改造方法。,了解X62W铣床电气线路中各低压电气器件的作用,教学目的,任务四X62W铣床PLC控制系统设计与装调,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析X62W铣床电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务四X62W铣床PLC控制系统设计与装调,引导性问题,1.X62W型铣床的结构和运动形式2.X62W型铣床的拖动方案3.X62W型铣床控制线路的动作原理,万能铣床是一种通用的多用途机床，可用来加工平面、斜面、沟槽；装上分度头后，可以铣切直齿轮和螺旋面；加装圆工作台，可以铣切凸轮和弧形槽。铣床的控制是机械与电气一体化的控制。,万能铣床的用途,万能铣床实物,X62W铣床运动特点1.主运动主轴带动铣刀的旋转运动。铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，所以要求主轴电动机能正转和反转，用组合开关来控制主轴电动机的正转和反转。铣削加工是一种不连续的切削加工方式，为减小振动，主轴上装有惯性轮，但这样会造成主轴停车困难，为此主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。铣削加工过程中需要主轴调速，采用改变变速箱的齿轮传动比来实现，主轴电动机不需要调速。,万能铣床的运动特点,2.进给运动加工中工作台的上下、左右、前后运动及圆工作台的运动。铣床的工作台要求有前后、左右和上下六个方向上的进给运动和快速移动，所以要求进给电动机能正反转。为扩大加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动由进给电动机经传动机构驱动。,万能铣床的运动特点,3.辅助运动工作台在各个方向的快速移动及主轴和进给的变速冲动。工作台的快速运动是指工作台在前后、左右和上下六个方向之一上的快速移动。它是通过快速移动电磁离合器的吸合，改变机械传动链的传动比实现的。为保证变速后齿轮能良好啮合，主轴和进给变速后，都要求电动机做瞬时点动，即变速冲动。,万能铣床的运动特点,,,,X62W万能铣床电路工作原理,1．主电路分析,主电路共有3台电动机，其控制和保护见下表。,1,2,3,4,,A,一控制电路分析,1.主轴电动机M1的控制主轴电动机M1的控制包括启动控制、制动控制、换刀控制和变速冲动控制。为方便操作，主轴电动机的启动、停止以及进给电动机的控制均采用两地控制方式，一组启动按钮SBl和停止按钮SB5安装在工作台上，另一组启动按钮SB2和停止按钮SB6安装在床身上。,,控制电路的电源由控制变压器TC输出1lOV电压供电。,1主轴电动机M1的启动主轴电动机启动之前根据加工顺铣、逆铣的要求，将转换开关SA3扳到所需的转向位置即选择好主轴的转速和转向。然后，按下启动按钮SBl或SB2，接触器KMl通电吸合并自锁，主电动机M1启动。KMl的辅助常开触点910闭合，接通控制电路的进给线路电源，保证了只有先启动主轴电动机，才可开动进给电动机，避免工件或刀具的损坏。,一控制电路分析,2主轴电动机M1的制动为了使主轴停车准确，主轴采用电磁离合器制动。该电磁离合器安装在主轴传动链中与电动机轴相连的第一根传动轴上，当按下停车按钮SB5或SB6时，接触器KMl断电释放，电动机M1失电。按钮按到底时，停止按钮的常开触头SB5-2或SB6-28区闭合，接通电磁离合器YCl，离合器吸合，将摩擦片压紧，对主轴电动机进行制动。直到主轴停止转动，才可松开停止按钮。主轴制动时间不超过0.5s。,一控制电路分析,3主轴变速冲动主轴变速是通过改变齿轮的传动比进行的，由一个变速手柄和一个变速盘来实现，有18级不同转速30～1500r/min。为使变速时齿轮组能很好重新啮合，设置变速冲动装置。变速时，先将变速手柄3下压，然后向外拉动手柄，使齿轮组脱离啮合；再转动蘑菇形变速手轮，调到所需转速上，将变速手柄复位。在手柄复位的过程中，压动位置开关SQ1，SQl的常闭触头89先断开，常开触头56后闭合，接触器KMl线圈瞬时通电，主轴电动机M1做瞬时点动，使齿轮系统抖动一下，达到良好啮合。当手柄复位后，SQl复位，断开了主轴瞬时点动线路，M1断电，完成变速冲动工作。,一控制电路分析,4主轴换刀控制在主轴吏换铣刀时，为避免人身事故，将主轴置于制动状态。既将主轴换刀制动转换开关SAl转到“接通”位置，其常开触头SAl-18区闭合，接通电磁离合器YCl，将电动机轴抱住，主轴处于制动状态；其常闭触头SAl-213区断开，切断控制回路电源，铣床不能通电运转，保证了上刀或换刀时，机床没有任何动作，确保人身安全。当上刀、换刀结束后，将SAl扳回“断开”位置,一控制电路分析,5进给电动机M2的控制铣床的工作台要求有前后、左右和上下六个方向上的进给运动和快速移动。工作台的进给运动分为工作进给和快速进给。工作进给只有在主轴启动后才可进行，快速进给是点动控制，即使不启动主轴也可进行。工作台的六个方向的运动都是通过操纵手柄和机械联动机构带动相应的位置开关，控制进给电动机M2正转或反转来实现的。在正常进给运动控制时，圆工作台控制转换开关SA2应转至断开位置。SQ5、SQ6控制工作台的向右和向左运动，SQ3、SQ4控制工作台的向前、向下和向后、向上运动。,一控制电路分析,6冷却泵及照明电路的控制主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用的是顺序控制，即只有在主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M3才能启动。主轴电动机启动后，扳动组合开关QS2可控制冷却泵电动机M3。机床照明由变压器T1供给24V的安全电压，由开关SA4控制。熔断器FU5作照明电路的短路保护。,一控制电路分析,X62W型铣床电气原理图,X62W铣床PLC控制原理图,X62W铣床PLC控制主回路,PLC控制的输入/输出接线原理图,X62W型铣床PLC控制原理图,2,3,4,掌握T68卧式镗床电气线路的PLC改造方法。,了解T68卧式镗床电气线路中各低压电气器件的作用,教学目的,任务五T68卧式镗床PLC控制系统设计与装调,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析T68卧式镗床电气控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,任务五T68卧式镗床PLC控制系统设计与装调,一、T68型卧式镗床的主要结构和运动形式,卧式镗床的运动形式有1主运动2进给运动3辅助运动,T68型卧式镗床电气工作原理,二、T68型卧式镗床的电力拖动特点和控制要求T68型卧式镗床控制要求是1主轴旋转与进给量都有较大的调速范围，主运动与进给运动由一台电动机拖动，为简化传动机构采用双速笼型异步电动机拖动。2由于各种进给运动都需正反不同方向的运转，所以要求主电动机能正、反转。3为满足加工过程中调整工作的需要，主电动机应能实现正、反转的点动控制。4要求主轴停车迅速、准确，主电动机应有制动停车环节。5主轴变速和进给变速在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速低速冲动。6为缩短辅助时间，各进给方向均能快速移动，设有快速移动电动机且采用正、反转的点动控制方式。7主电动机为双速电动机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速再进人高速。8由于卧式镗床运动部件多，应有必要的联锁和保护环节。,三、电气控制线路分析,主电路分析控制电路分析主轴电动机的正、反向起动控制主轴电动机的点动控制主轴电动机的停车与制动主轴变速和进给变速控制镗头架、工作台快速移动的控制连锁与保护,T68型卧式镗床电气原理图,T68型卧式镗床PLC控制原理图,主电路,PLC控制的输入/输出接线原理图,T68型卧式镗床PLC控制原理图,ThankYou,