2012届毕业设计任务书
一、课题名称：轴箱凹槽加工铣床的PLC改造二、指导老师：罗钟祁三、设计内容与要求： 1．课题概述
轴箱凹槽加工铣床是南车株电力机车有限公司为电力机车轴箱加工的专用机床，是80年代自行设计的。它由一台滑台和四台铣头箱组成，共有九台电动机，一台液压泵电机，两台粗铣电机，两台精铣电机，两台冷却泵电机，一台快进快退电机，一台工进电机。主要有主轴的旋转运动，滑台快进快退及工进运动。由于该设备工作环境差，使用为两班制，任务忙时为三班制。由接触器 —— 继电器组成的电气控制电路，线路设计复杂，电器元件多，故障多，维修任务较大，重要的是给生产进度带来影响，针对这种情况，采用PLC控制系统改造原有的电路，可以降低设备的故障率，提高设备的使用效率，因此要求采用西门子S7–200型或三菱FX2N系列可编程序控制器（PLC）对轴箱凹槽加工铣床进行电气技术的改造。改造的原则：（1）原轴箱凹槽加工铣床的工艺加方法不变；
（2）在保留主电路的原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法；（3）电气控制系统控制元件（包括按钮、位置开关、热继电器、接触器），作用与原电气电路相同；
（4）改造原继电器控制中的硬件接线，改为通过PLC编程实现。2．轴箱凹槽加工铣床工作分析
（1）轴箱凹槽加工铣床的主要结构、运动形式与电气控制要求（2）主电路分析（3）控制线路分析
（4）电磁离合器电路分析
3．S7–200PLC或三菱FX2NPLC改造轴箱凹槽加工铣床（1）S7–200PLC或三菱FX2NPLC介绍及PLC选型（2）根据控制要求进行主电路设计（3）根据轴箱工艺要求画出工作循环图（4）根据控制要求进行I/O分配（5）设计梯形图
（6）根据控制要求进行设计PLC接线图（7）根据PLC梯形图编写指令表（8）程序调试
（9）编写PLC控制轴箱凹槽加工铣床的工作原理
（10）资料移交，包括图纸（电气原理图、接线图）及调试记录四、设计参考书
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4．引言
2．目录
1．封面
五、设计说明书要求
6．结束语
6．笫9周，毕业答辩
《工厂电气控制设备》 赵明 许缪主编
调试结果的说明及特点，实验结果的说明及特点）
1．毕业设计答辩要求
六、毕业设计进程安排
七、毕业设计答辩及论文要求
3．内容摘要(200~400字左右，中英文)
7．附录(参考文献、图纸、材料清单等)
2．第2周，设计要求说明及课题内容辅导。
4．第7周，第一次检查，了解设计完成情况。
3．第3-6周，进行毕业设计，完成课题论文初稿。
必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
《S1—200PLC编程原理与工程实训》 北京航空航天大学出版社《电气控制与PLC应用》 华满香 刘小春主编 人民邮电出版社
《PLC控制系统设计与维护》 刘小春 华满香主编 高等教育出版社
《三菱FX系列PLC应用系统设计指南》 杨青杰主编 机械工业出版社1．第1周，资料准备与借阅，了解并熟悉课题思路。
机械工业出版社
5．第8周，修改完善设计，第二次检查，论文打印，并作好毕业答辩准备。
4．答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、
3．学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意
2．答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等
5．正文（设计方案原理、特点、分析、比较、论证，PLC程序的设计及调试，
义，所采用的原始数据或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
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设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
5．毕业设计论文要求
6．文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
7．图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
8．曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。
八、毕业设计人员分组情况笫一组 组长：王微
组员：谭传师、刘彬、颜松柏
笫二组 组长：魏优
组员：吴巍、黄辉、李杜、谢佩娟
笫三组 组长：马峥 组员：伍名仁、黎俊柯、谌欣球、谭舟笫四组 组长：邓育规、
组员：冉杨西子、首润吉力、周志金
轴箱体凹槽加工铣床
轴箱体凹槽加工铣床是专为加工电力机车轴箱端面的专用机床，轴箱加工的固
定采用定位方式夹紧，轴箱镗是一种精密加工机床，效率高，从粗镗到精镗一次加工完毕，普通的镗床是不易做到的。下面介绍轴箱体凹槽加工铣床的电器控制。
1．轴箱体凹槽加工铣床的结构、运动形式和拖动特点
轴箱凹槽加工铣床由滑台、粗铣主轴、粗铣主轴箱、精铣主轴、精铣主轴箱、液压站等部分组成。滑台由床身及工作台组成，统称滑台。该机床的运动形式有主运动、进给运动及辅助运动。装在主轴箱箱上的主轴带动刀具的旋转运动为主运动；轴箱体在滑台上的直线运动是进给运动；而轴箱体与刀具相对位置的调整运动及滑台的移动为辅助运动。从电气控制上看有如下特点：
（1）主轴上铣刀的旋转由装在主轴箱的主轴电动机拖动，并设有点动调整运动；（2）为便于检修，滑台设计了快进、快退点动控制；
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（3）液压泵对滑台工作台提供润滑油；
（4）为保证滑台快进、快退停车的准确性，防止溜车，快速电动机采用尾端带电磁离合器的电机进行制动。
（5）滑台的快进、快退及工进由位置开关控制，采用5位行程开关；
（6）本机床除液压站油泵电机外均系短时断续工作制，故不设过载保护，由于滑台快速电机受电磁离合器控制，电路设了过载保护；（7）为了防止机床误动作，线路设有零压保护。2．轴箱体凹槽加工铣床的电气控制
轴箱体凹槽加工铣床由9台电动机组成。M1为液压电动机，用以实现对机床导轨进行润滑；M6为快速电动机，用以实现滑台的快速移动；M3为粗铣电动机、M4、M5精铣电动机，用以实现机床的主运动，对轴箱体加工；M7为进给电动机，用以实现滑台的进给运动；M8、M9为冷却泵电机，对机床提供冷却液。电路由总电源开关QS控制，电路设有短路、过载、失压欠压保护；控制电路设有油压保护。越程保护。用熔断器作短路保护；用接触器作失压欠压保护；液压电动机为长时工作制，用热继电器作过载保护。滑台快速电机，为了保证停车迅速，用电磁离合器制动，由于电磁离合器故障，使电机不能工作，严重时造成电机过载烧毁，虽是短时断续工作，但也设了用热继电器作过载保护。粗、精铣电机加工时间短，故不设过载保护。
（1）液压电机的控制
按下液压电机的起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁，液压电机M1起动，油压继电器SP（8-11）触点受油压作用闭合。按钮SB1为液压电机的停止按钮。
（2）工作进给的控制 1）准备阶段的控制
按下零压保护按钮SB4，继电器KA0线圈得电并自锁，合上进给准备开关
SA，继电器KA2线圈得电，KA2常开触点（13-51）闭合，接触器KM4、KM5线圈得电，为冷却泵电机M8、M9起动作准备。KA2常开触点（17-31）（25-27）闭合，为工进、快进接触器KM8、KM6线圈得电作准备。KA2常闭触点（11-13）断开，油压触点对机床起保护，KA2常闭触点（17-21）断开，对滑台快进转工进位置开关SQ-2起作用。
2）滑台工作循环的控制
① 滑台向前快进1 按下自动按钮SB7，继电器KA1线圈得电并自锁，KA1常开触点（23-25）闭合，快进接触器KM6线圈得电，KM6主触点闭合，KM6辅助常开触点（305-307）闭合，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6正转，滑台向前快进。同时KA1常开触点（13-45）闭合，粗铣接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合，粗铣电动机M2、M3，冷却泵电机M8起动。
② 滑台向前工进1 当档块压到位置开关SQ-2时，常闭触点（17-21）断开，接触器KM6线圈断电，常开触点（305-307）断开，制动电磁离合器线圈VC断电，
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滑台快速电机M6停车制动，SQ-2常开触点（31-33）闭合，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台向前进给，铣刀对轴箱体粗铣。
③ 滑台向前快进2 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，电机M6又起动，滑台由工进又转为快进。
④ 滑台向前工进2 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M6停车制动，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向前进给，铣刀对轴箱体粗铣。
⑤ 滑台向前快进3 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6又正转，由工进又转为快进，滑台快进到中位时，位置开关SQ-5被压。继电器KA3线圈得电并自锁，KA3常开触点（13-49）闭合，接触器KM3线圈得电，精铣电机M4、M5起动，冷却泵电机M9起动。同时KM3常闭触点（45-47）断开，粗铣电机M2、M3停止，冷却泵电机M8停止。
⑥ 滑台向前工进3 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M6停车制动，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向前进给，铣刀对轴箱体精铣。
⑦ 滑台向前快进4 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6又正转，滑台由工进又转为快进。
⑧ 滑台向前工进4 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快进电机M6停车制动，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向前进给，铣刀对轴箱体精铣。当档块压到位置开关SQ-3时，接触器KM8断电，电机M7停止，继电器KA1、KA3线圈断电，KA3常开触点（13-49）断开，精铣电机M4、M5停转，同时冷却泵电机M9停止，轴箱体加工完毕。
⑨ 滑台向后快退 按下快退按钮SB6接触器KM7线圈得电并自锁，KM7主触点闭合，滑台快速电机M6反转，滑台向后快退，当档块压到位置开关SQ-1时，常闭触点（13-15）断开，接触器KM7线圈断电，常开触点（305-307）断开，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M7停车制动，滑台快退到原位。（3）工作调整的控制 1）（3）工作调整的控制
工作调整为点动控制，断开进给准备开关SA，继电器KA2线圈断电。1）滑台快进
按下按钮SB5，KM6线圈得电，KM6常开辅助触点（305-307）闭合，制动电磁
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离合器线圈VC得电，松开制动，KM6主触点闭合，快速电机M6正转，滑台快进。
2）滑台快退
按下按钮SB6，KM7线圈得电，KM7常开辅助触点（305-307）闭合，制动电磁离合器线圈VC得电，松开制动，KM7主触点闭合，快速电机M6反转，滑台快退
3）粗铣主轴点动
按下按钮SB9，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，主轴电机M2、M3在按钮控制下正转点动，主轴点动转动。
4）精铣主轴点动
按下按钮SB10，KM3线圈得电，KM3主触点闭合，主轴电机M4、M5在按钮控制下正转点动，主轴点动转动。
3．如何写PLC改造轴箱凹槽加工铣床的工作原理
在对PLC完成了轴箱凹槽加工铣床的改造后，根据梯形图及指令表编写其工作原理。下面以C650卧式车床为例。
C560卧式车床共有三台电动机，主轴电动机M1由接触器KM3、KM4、KM控制，冷却泵电动机M2由接触器KM1控制，快速移动电动机M3由接触器KM2控制。其中主轴电动机M1可以正、反转控制，也可以点动控制，还可以双向反接制动控制。
根据C560卧式车床的工作原理和工作过程，确定了采用PLC进行改造的I/O分配，见表7-9，对应的I/O接线图如图7-1所示。根据C560卧式车床原有的控制系统，结合经验设计法，可以设计出PLC改造后梯形图，如图7-12所示。系统的工作过程主要包括以下几个环节：（1）主轴电动机的正转控制
按下主轴电动机的正转起动按钮SB1，X0闭合，Y0得电并自锁。同时T0接通并开始计时，辅助继电器M1接通，Y0的常闭触点闭合，辅助继电器M0得电，M1的常开触点闭合，Y3接通（因X7的常开触点在PLC通电后即为闭合状态），主轴电动机M1正向起动运转。当主轴电动机正向旋转速度达到120r/min时，X11的常开触点闭合，为主轴电动机正向旋转反向制动作好准备。T0定时经过5S后动作T0常开触点闭合，接通Y5，电流表A开始监测主轴电动机的电流。（2）主轴电动机的反转控制（3）主轴电动机的点动控制（4）主轴电动机的反向制动控制（5）主轴电动机的正向制动控制（6）冷却泵电动机的控制（7）快速移动电动机的控制
结论：C650卧式车床原继电器电路经三菱FX2N系PLC改造后，可以大大降低设备运行的故障率，提高设备运行的稳定性和效率，减轻工人的劳动强度，降低日常维护成本，并可避免因误操作而引起的事故，具有很好的实用价值。
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[VIP专享]12级毕业设计课题
