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基于PLC的组合机床控制系统设计摘要组合机床是一种集多种加工方式于一身的高端智能化设备。
本文基于PLC平台，设计和实现了一套组合机床控制系统，以实现多种加工方式的联合操作。
在系统设计中，首先对组合机床的结构和工作原理进行了详细分析和描述，随后选择合适的PLC控制器，根据系统控制需求，编写程序实现各种加工作业的自动控制和监控。
通过仿真实验，验证了系统的稳定性和实用性，结果表明该系统可以支持多种加工方式的组合操作，同时保证加工质量和工作效率的提高。
AbstractCombined machine tool is a high-end intelligent equipment that integrates multiple processing methods. Based on the PLC platform, this paper designs and implements a set of combined machine tool control system to realize the joint operation of multiple processing methods. In the system design, the structure and working principle of the combined machine tool are analyzed and described in detail. Then the appropriate PLC controller is selected, and the program is written according to the system control requirements to realize automatic control and monitoring of various processing tasks. Through simulation experiments, thestability and practicality of the system are verified. The results show that the system can support the combined operation of multiple processing methods while ensuring the improvement of processing quality and work efficiency.关键词：组合机床；PLC控制；加工质量；工作效率；仿真实验Keywords: combined machine tool; PLC control; processing quality; work efficiency; simulation experiment一、研究背景随着工业技术的快速发展，组合机床逐渐成为了制造业领域中的重要设备。
摘要本论文是研究机械加工中常用的T4240B立式双柱坐标镗床传统电气控制系统的改造问题，旨在解决传统继电器——接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。
由于PLC电气控制系统与继电器——接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，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T4240B立式双柱坐标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，从而大大提高立式双柱坐标镗床的工作性能。
论文分析了立式双柱坐标镗床的控制原理，制定了可编程控制器改造T4240B立式双柱坐标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。
对PLC控制立式双柱坐标镗床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器——接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。
关键词：可编程控制器，立式双柱坐标镗床，梯形图，电气控制系统Abstract: This paper is to studies the machine process in common use T4240B in inside vertical double column jig boring machine electric control system improves problem. The aim is solving device complexity, inferior reliability and stability, malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system. Because of electric control system PLC there are lots of advantages which include design, install, connect the line and adjust to try workload small, the period of research and manufacture is short, reliability is high, the ability of Anti-interference is very strong, the rate of break down is low, the demand of work environment is low, maintenance convenience a series of advantage etc. Therefore, a work for to the T4240B vertical double column jig boring machine electric control system reforming, will reforming PLC control technique application in the project, then increasing vertical double column jig boring machine’s work function. The paper introduces to the control principle of the vertical double column jig boring machine, Established the programmable controller improve the design project of electric control system of T4240B vertical double column jig boring machine. Completed the design of the software and hardware of the electric control system, Among them include the model of PLC choice、PLC trapezium diagram’s design, It explains that PLC control the work process of vertical double column jig boring machine, Discussing the adoption PLC replaces the traditional electric control system’s method and increases the work function of vertical double column jig boring machine, give a homologous control principle diagram.Key words: PLC, Vertical double column jig boring machine, Trapezium diagram, Electric Control System1. 绪论 (3)1.1 T4240B立式双柱坐标镗床PLC改造的背景和意义 (3)1.2国内外研究概况 (5)1. 绪论1.1T4240B立式双柱坐标镗床PLC改造的背景和意义我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。
三菱PLC在C534J立式车床改造中的应用【摘要】为了提高机床加工精度和生产效率，本次设计所要解决的主要问题，是应用PLC技术改造了C534J双柱立式车床的电气控制系统。
主要是运用PLC 软件进行编程对主轴控制，左右两个刀架控制，横梁升降控制，横梁夹紧控制。
通过PLC技术改造，不但可简化控制线路，而且故障率低，可靠性能高，完全可满足该机床的加工要求。
【关键词】立式车床；PLC；改造Abstract：In order to improve the working accuracy and production efficiency of the machine.The problem solved in this design is mainly the electrical control units of model C534J is an universal vertical lathe with double columns can be changed by PLC program through technical e software PLC to carry on programming，spindle control，two turrets in left and right sides control，beam up down control，beam clamp control.By PLC program through technical innovation，therefore the ratio of repair will be reduced and the control circuits will be simplified，the need of machining requirements will be met entirely.Key words：Vertical lathe；PLC；Innovation由于机床的精度直接决定着产品的质量和效益；但多数企业的设备都比较陈旧，尤其电气控制系统由于多年使用，加上电气元件严重老化，从而严重影响机床动作的可靠性，但购买新设备投资较大，所以通过对机床改造，不但能解决上述问题，而且也减少企业投资费用。
C534J1双柱立车大修方案一、机床状况及用户要求：1、机床状况：机床左右刀架间隙过大，主变箱部分轴承损坏、齿轮损坏、Ⅰ轴弯曲；左右走刀箱大部分走刀量无法使用；横梁导轨磨损严重；横梁升降丝杆螺母磨损严重；刀架丝、光杠弯曲、油路系统局部无油；机床电气线路老化。
2、用户要求：机械电气常规大修；二、周期：90天三、大修方案：1、拆前检查各项精度，进行记录。
调整工作台与横梁水平、车削工作台台面以消除内应力；2、工作台导轨板如磨损严重则更换，底座导轨磨损严重进行精车修复，然后进行配刮，达到几何精度要求，重新修整导轨油腔；3、工作台定心轴检查修复，配套进行刮研修复；4、调整工作台定心轴承；5、两立柱导轨面精刨磨、达到几何精度、导轨面压花处理；6、横梁导轨面精度刨磨、导轨导向面研刮，保证上拱要求；7、横梁导轨背面研刮，保证上薄下厚达到几何精度，配作锒条、压板；8、左右刀架滑板与横梁导轨配研，恢复几何精度，配作锒条、压板；9、刀架滑枕精磨达到要求，更换与其配合的衬板，并与滑枕配刮，恢复几何精度；10、修复刀架滑枕锥孔，更换滑枕传动丝杠、螺母及磨损件；11、主传动箱解体、检查、更换失效轴承；拨叉补焊、修复或更换；更换易损件、检查变速油缸活塞，修复或更换；12、左右刀架进给箱解体，检查、更换全部轴承、更换易损件及磨损件、更换失效电磁离合器；13、更换横梁左右升降丝杠、螺母及轴承，检查横梁升降机构，更换易损件；14、修复左右刀架滑板水平移动的丝杠，更换螺母及轴承。
检查传动齿轮，磨损件进行修复更换；15、检查、调整横梁夹紧装置、更换易损件；16、各箱体解体后，内部进行清洗、涂防锈漆；17、检查各液压系统，清洗油箱、更换失效液压元件；18、横梁、刀架润滑改为南京贝奇尔润滑系统；19、配齐各部手柄、手轮，并进行镀铬处理；20、机床整体油漆，颜色为武重绿；21、机床安装调试，各项精度检测提供验收报告；22、机床空试运转、试活；23、验收、交付生产使用；武汉机械贸易有限公司电话：传真：二○○六年十一月一日。
C534J双柱立车工作台控制系统的改造作者：张静赵敏杨光明来源：《科学与财富》2018年第33期摘要：本文通过对机床的简单概述，确立方案，选择合适的变频器和PLC可编程控制器，以实现C534J立车加工生产的自动控制的完美性。
关键词：变频器；恒压恒频CVCF；PLCC534J是万能性立式车床，由下列主要部件组成：变速箱、龙门、横梁、工作台与底座、右进给箱、左进给箱、右刀架、左刀架、液压变速与润滑。
该设备可以车内外圆柱、圆锥面和平面。
它的功率大，刚性好，精度高，适用于粗加工、精加工和进行高速切削。
由于C534J工作台主电动机是一个55kw的大电机，而原工作状态采用的是串电阻起动，这样势必就会造成起动冲击电流较大，它的换向电流也较大，工作台在工作前速度不平稳，容易造成对机械齿轮变速箱的冲击，对齿轮的损坏，由于此机床是1972年武汉重型机械厂生产年代久远，维修和保养频繁，造成停工时间较长，严重影响生产正常进行，经过评审，2006年工厂决定对双柱立车C534J进行技改。
一、主电动机的配置主电动机还是采用55kw电机，起动采用软启动，调速装置一改以往十字拨把开关联合并用，而采用施耐德电气中国有限公司生产的Altivar71异步电机变频器，以实现主电机在三个机械档位下的无极变速，它最大的优点是调速多，平稳性好，噪音低，减少起动电流对机械部件的冲击，电路控制采用（型号FX2n—80MR）PLC提供，减少了大规模地使用接触器、继电器，简化了电路设计。
二、主电路工作原理1.主轴电机采用的是JR82-4型，T2式，55kw，380V，108A，1440转/分的三相交流异步电动机，其接在变频器U（T1），V（T2），W（T3）下端，而变频器主电源由F8，NSD，100E/100A的空开提供，接在变频器R、S、T三相上，电动机的正转由PLC的输出后，提供出正转信号，电动机的反转是由PLC的输出Y1提供出反转信号，电动机的停止的是由PLC 的输出Y2提供出停止信号，对电动机的电流监控是由W1/5k（滑动电阻）和AI1-、AI1+、+10V的电路组成，主要起到调节电动机电流作用。
正文第一章绪论一、组合机床概述组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。
组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。
通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。
专用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效率也较高。
但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。
专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。
在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。
组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。
常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。
各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。
多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是动力部件的点动和复位控制。
第二方面是动力部件的半自动循环控制。
第三方面是整批全自动工作循环控制。
组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。
因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。
目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。
本文所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，组成四个加工工位，除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器，四个辅助装置以及冷却和液压系统共14个部分。
机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面以及中心孔进行加工，一次加工完成一个零件，由上料机械手自动上料，下料机械手自动取走加工完成的零件，零件每小时可加工80件。
C534J1型双柱立式车床PLC系统控制摘要：本文介绍了用可编程序控制器来对双柱立式车床控制系统进行现代化改造，简要叙述了双柱立式车床的工作原理及用PLC进行改造设计的方法和设计步骤，并给出PLC编程程序梯形图。
PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化，并且维修方便,易于检查。
节省大量的继电器元件，使机床的工作效率更高。
关键词：PLC,双柱立式车床,控制Control of C534J1 type double column vertical lathe PLCsystemAbstract: This paper introduces a programmable controller is used to double column vertical lathe control system modernization, briefly describes the working principle of double column vertical lathe and method of the design and the design procedure of PLC, and gives the PLC programming ladder diagram. PLC control features of the original machine control greatly simplified, and the repair is convenient, easy to check. Save a lot of relay element, make the machine work efficiency is higher. Keywords: PLC, double column vertical lathe, control目录1 绪论......................................................．．．．．．．11.1本文的选题意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2 C534J1型双柱立式车床的简介................................．12 C534J1型双柱立式车床的控制系统分析 (2)2.1C534J1型立式车床基本情况.............．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 2.2 C534J1型双柱立式车床的电气原理图及电路分析.........．．．．．．．．22.2.1 工作台主拖动电气控制电路分析.................．．．．．．．．．．22.2.2 横粱升降控制电路分析.................．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.3 刀架移动控制电路分析...............．．．．．．．．．．．．．．．．．．73 C534J1型双柱立式车床PLC控制系统设计.........................．．．113.1 PLC的基本组成及分类..................................．．．．．．113.2 PLC的基本工作原理..................................．．．．．．.．113.3 PLC与继电器控制系统、微机区别.............................．．113.4 PLC控制系统设计的要点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.5 PLC控制的I\O设备的分配........................．．．．．．．．．．．．133.6 PLC外部接线图.......................................．．．．．．．163.7 PLC梯形图设计．．．．．................................．．．．．．．．183.8 C534J1型双柱立式车床西门子S7-200型PLC调试．．．．．．.．234 电器元件的选型..............................................．．．．28 4.1交流电动机的选择......................................．．．．．．284.2控制变压器的选择.................................．．．．．．．．．．．28 4.3断路器QF的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.4接触器KM的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.5时间继电器KT的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 4.6中间继电器K的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 4.7 熔断器FU的选择.......................................．．．．．．304.8 电动机电缆的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．315 总结...........................................................．32参考文献......................................................．．．．33致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．341 绪论1.1本文的选题意义利用PLC 的高可靠性、高抗干扰，寿命长、维修量少、查找外部线路简单的特点改造传统继电器控制系统是很好的方法。
用PLC 对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理，既能较好地实现原工艺要求，简化线路，又提高了可靠性和机床的运行率。
PLC控制程序它是机床厂根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件，PLC 程序中包含了机床动作的执行过程，以及执行动作所需的条件，它表明了指令信号、检测元件与执行元件之间的全部逻辑关系。
借助 PLC 程序，维修人员可以迅速找到故障原因，它是数控机床维修过程中使用最多、最重要的资料在某些系统（如FANUC系统、SXEMENS802D等）中，利用数控系统的显示器可以直接对PLC程序进行动态检测和观察，它为维修提供了极大的便利，因此，在维修中定要熟练掌握这方面的操作和使用技能。
1.2 C534J1型双柱立式车床的简介C534J1 型立式车床是一种双柱立式车床，具有两个刀架，一般应用于冶金行业车制各种大型工件。
可用于内外圆柱面、圆锥面、端面、内孔、切槽、切断等加工。
C534J1 型立式车床是一种自动化程度要求较高的机电设备，它通常采用继电器逻辑控制方式，传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于控制触点多，电控系统故障率高，检修周期长。
立式机床使用年月久后，电气控制系统线路老化，继电器故障频繁，检修困难【1】。
2 C534J1型立式车床控制系统2.1 C534J1型立式车床基本情况C534JX型双柱立式车床的主要运动部件有圆形工作台、横粱和刀架。
如图2.1所示。
工作台下面有圆形导轨，工作台围绕垂直轴心旋转。
立柱上装有横粱，横梁可以沿立柱上下移动，并在机床加工时被夹紧在立桂上。
横粱上装置刀架，刀架能够沿横粱左右快速移动或进图2.1 C534J1型双柱立式车床示意图给移动。
刀架上装有滑枕，滑枕沿刀架可以快速移动或进给移动。
2.2 C534J1型双柱立式车床的电气原理图及电路分析2.2.1工作台主拖动电气控制电路工作台主拖动电气控制电路原理图如图2.2所示．工作台起动时为避免过大的机械冲击，用液压装置将工作台稍微抬起，以减少导轨摩擦，便于起动。
工作台电动机为绕线式感应电动机，采用转子两级电阻起动，停车时反接制动。
工作台主拖动电气控制电路与其他的控制电路之间具有连锁关系。
在下列情况下，工作台主电动机不能起动：①轴变速鞘内齿轮没有完全啮合；②润滑系统工作不正常，特别是当工柞台导轨油量不足时；③工作台导轨温度超过60℃；④横粱在升降或未夹紧时【2】。
工作台起动的条件：先起动油泵电动机一供给润滑油一油量足够时一水银开关SL 触点闭台．KA5线圈得电吸合一使控制电路电源接通。
图2.2 立式车床工作台主拖动电气控制电路原理图（一）图2.2 立式车床工作台主拖动电气控制电路原理图（二）（1)工作台起动和制动。
①起动。
接通控制电路电源后，指示灯H2亮，说明润滑正常。
在横粱夹紧时．压下 SQ1。
在齿轮啮台正常时，限位开关SQ3、SQ4复位，同时指示灯H1亮，以示齿轮啮合良好。
当工作台导轨油温过高达50℃时。
水银接触温度计ST1将KA11接通，报警灯H3亮，表示导轨温度过高；当温度达到60℃时，水银接触温度计ST2将KA12接通，使工作台自动停止工作【3】。
按下起动按钮SB6．接触器KMl1、中间继电器KA13线圈得电吸合自锁，工作台电动机M1起动，同时使KTX，KT2得电，KTl延时3-4s后动作，使KMX线圈得电吸合KT2延时7-8S后动作，使KMZ线圈得电吸台，实现逐级切除Ml电机转子串电阻．完成平稳起动。
在油泵电动机M7起动时，电磁铁YA9得电推动油压阀，油压使得工作台略有抬起。
当工作台起动结束，KM2吸合后，使YA9失电，工作台下降到正常位置。
反转时，按下SB11后动作过辊与正转时类似。
②制动。
主拖动电动机采用反接制动．当M1电机转速高于135～150r／mXn时，速度继电器SR的触点SR -l闭台，使KA3吸合，为反接制动做好准备。
按下停止按钮SB16时，切断KM11、KA13线圈电源，电机M1失电；同时KM1、KM2失电，又使转子电路外接电阻接入电路。
在按下SB16时，也使KT4得电。
当放开SBl6时，KT4失电，其动断触点延时闭台，使KMl2得电，电机M1反接制动，当电机转速降到40r/mXn 以下时．SR-1触点复位断开，使KA3失电，从而切断KMl2电源，电机Ml自由停车。
③为了在安装工件或对刀时能够转动工作台，电路中设置有点动控制。
点动控制由按钮SBlO、SBl5完成，点动时仍有反接制动停车。
（2）工作台转速调节。
工作台转速调节由主变建箱和辅助变建箱配合调节，共有18种转速。
