基于PLC和变频器的T610卧式镗床电气控制系统设计 2
当代镗床由往日的专用镗床发展为今日的通用性机床，具备较大的工艺规模，特点是操作灵活，柔性高，并且能应用于日趋繁杂的零件上，通用数控镗床，大型，精密，高速。相比于早期的镗床生产周期有了大幅度的降低，高标准要求更让器件体积缩小、生产成本大大减少，适应能力与范畴更是提升不少。
1.3 PLC在国内外的发展现状介绍
1.3.1 PLC发展历史
在二十世纪六十年代第一台PLC被世界公认的。由于计算机和元器件水准有限，PLC成分主要包括分立型元件、中小型集成电路，它的特色体现在简单的控制、设定时间、计数均可被完成。1970年左右出现了微处理器。在可编程控制器领域很快接纳了此型号微处理器，从而使PLC扩增了运算、数据传递及处理等功能，实现了真正具备计算机特质的工业控制装配。梯形图是可编程控制器和继电器电路图都采纳的核心编程语言，这在一定程度上大大的方便了操作技术人员来熟识继电器和接触器系统。计算机存储设备和将参与操作和处理被命名为继电器。PLC是计算机技术与传统的继电器控制的概念组合[5]。
在1970年之后，随着科技发展，工业需求可编程控制器的应用也取得了从摸索到实用的突破性的发展。在成功的领域，可编程控制器采用计算机技术，使PLC的迈出进步的一大步，让PLC去的了长足的进步[6]。10年左右的时间，可编程控制器凭借规模增大、速度提升、高性优化、产品系列化在很多先进的工业国家中又取得一席之地。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日趋上升是此阶段的又一个特点。很明显的可以看到PLC已经迈向己步入成熟。
上世纪末期，现代工业的和可编程控制器已经如影随形。当前，PLC于于机械制造领域和石油化工领域等等方面获取了不小的成就，相信以后还会有更进一步的进步与发展[7]。
1.3.2 PLC未来展望
21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，由于计算机技术的突飞猛进，速率提升、容量扩大、智能化优化等等[8]。可编程控制器与计算时更是完美的结合，这必然促使产品规模上下限上都有所扩展；配备性上：多样、规格更完全，人机界面完善、通信配置达到更加的完整[9]。这些都使得可编程控制器在各类工业控制场合有更大发展：从市场上看，可能会从各国各自生产多品种产品的情况转变到少量几个品牌垄断国际市场的现象，通用型编程语言需求量增大。发展方针指向大型控制系统，无论自动或者通用型网络首要成分非可编程控制器莫属。
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1.4本课题主要研究内容
我在此次毕设中运用的是西门子PLC来进行设计。西门子的PLC S7-200选用模块化结构，指令运算速率可达0.6~0.1μs[10]。采用浮点数运算提高了较为繁杂的算术运算效；随着一步步的革新发展，接口软件趋于标准化、人机界面更是变得简单容易操作，参数赋值简易化。人机对话的程序要求大幅度减少：其通信功能强大，采用Step7编程软件的用户界面实现了人机界面对话的容易、简单化。
传统卧式镗床的控制电路采用了继电器控制，特点是触点多、线路难、故障多、维修任务大[11]。为了克服以上不足，减少配置故障率、提高效率、机床响应速度快、操作灵巧、故障率降低我们采用PLC、变频器控制其继电器控制电路的出发点。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。变频器具有调压、调频、稳压、调速等特点，可以改变机电功率，完成电机的变频运转，普遍应用于各个领域。
本选题以PLC和变频器组合重点完成的卧式镗床系统。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。在熟悉零件的工艺性基础上学习设计方法，及操作技术和配置等方面的知识以及对于PLC编程运用、调试，培养分析问题解决问题的能力。
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2电气控制系统设计
2.1引言
可靠性大幅地提升，调试快捷、施工周期缩短是新型可编程控制器的独具特色。正是由于这些特点中小型镗床中很快的采用了可编程控制器，应用前景更是广泛[12]。
革新改进是我国一直坚持的理念，以继电器控制系统为基础不断地研发，在速率、模块、配置等方面均进行了一定的调整改进之后宣告了，可编程控制器的研制成功。工业环境的恶劣，在工业控制中无疑选择PLC。当前PLC被普遍用于冶金，轻工，化工，机器，电力，输送，施工，交通运输和其他行业[13]。系统的可靠性跟着电机一体化的成长，要求越来越高。
T610型卧式镗床对精度的要求可以达到IT7，它的操作对象不仅仅局限于拓展工件上已经存在或已经经过加工的孔，而且还能够铣削各种平面、加工不同规格的螺纹等。该装置采用继电器控制系统，控制电路复杂，容易导致电气故障，维修困难、成本高，而采用PLC控制系统可以克服上述缺点，大大降低了设备的故障，可以减少电气故障，满足正常生产要求，稳定，而且还可以使设备维修更加方便。
2.2 T610型卧式镗床电气控制电路设计
2.2.1电气控制系统介绍
T610型卧式镗床：由镗轴水平方向的运动带动轴向进给，完成操作任务。在前立柱的导轨部分，主轴箱是竖直方向运行的。工作台可以进行横向及纵向运动。本机得到了广泛的应用且相对经济。它主要用于箱（或支持）零件的孔和孔的加工表面加工。矩形导轨的设计使得机床、立柱和下滑座的稳定性良好。为了改善工作效率、降低成本，指导制冷应用、数字化达到同步的显示，有更加直观准确的效果：1、布局上主轴设定为横向，主轴箱在导轨的带动下，是在垂直方向上进行运动（如图1所示）2、在镗床工作的过程中，刀具安装在了镗床主轴和镗杆以及平旋盘上，按转速和进给量的要求，按要求沿着导轨主轴箱在转移前柱。3、工件安装在工作台上，可与滑座及上滑座的纵向和横向移动，而且在滑座上的圆回转导轨到需要的角度，以适应各种加工条件。4、当镗杆较长时，尾座上支持其结束后列，可增加刚度。从图2-1可以看到卧式镗床包括7个不同工作作用的电动机。
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图2-1 T610卧式镗床结构
2.2.2传统T610卧式镗床电气原理
从图2-2可以看出，可以看到T610型卧式镗床的详细组成部分以及各部位的装配位置，便于理解和设计。
行程开关ST3的接通与否关键性的决定这电机M1是否牵引书轴电动机和平旋盘的旋转动作。接触器KM1、KM2实现正反转控制，电磁阀YC控制制动。热继电器FR1实现过载保护，低压断路器QF完成短路保护；
马达M2（液压泵）、M3（润滑泵）是被接触器KM5和KM6来控制的，串联的热继电器FR2、FR3有保护作用，熔断器FU1主要起到短路保护的用作，提高系统的安全性；
从图上可以看到M4是一个旋转台电动机。他的正反运动向由接触器KM7和KM9分别实现，制动采用的是能耗制动的方式；
从图上可以看到M5是一个电动机来实现尾架的升降，其接触器KM9和KM10对应控制电机的正向反向旋转；
从图上可以看到M6是一个控制主轴调速作用的电动机，接触器KM11、KM12对应控制电机的正向反向旋转；
从图上可以看到马达M7（冷却泵）是被接触器KM13来进行控制的。考虑到电机M4、电机M5、电机M6都是短时间的工作，所以不必设置过载保护，FU2的作用是完成短路保护。电气控制线路原理图请看图2-2。图2-2至图2-8为传统T610卧式镗床电气原理图
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图2-2 T610卧式镗床电气控制原理图