1、课题来源
本课题根据理论科研需要设立。 2、研究目的和意义
随着社会经济的迅速发展，现代加工技术的日益提高，对加工机床特别 是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控 技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，它的出现极大 的推动了制造业的进步。虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们 的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以 达到使用要求是比较现实的，也是必须的。经过实践证明这样的改造是可以满足大多数情况下的精度和其他加工要求，并且在实践中已取得的相当好的 效益。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛 应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用 于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。 镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求 较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件（如一些箱体零件），属于精 密机床。主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格 地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。由于镗床的运动很多、控制逻 辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了功效。其原控制电路为继电器控制，接触触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务较大，为了克服以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率，我们采用PLC控制改造其继电器控制电路。目的是使机床能快速响应动作，灵活可靠的完成生产任务，而故障率要相应降低。PLC以内部的逻辑触点代替了继电器的机械触点，来控制机床的动作，逻辑触点与机械触点相比动作时间大大缩短，连接快而可靠，还有就是它的寿命比机械触点有很大幅度的增长，可达到几百万次到千万次。 3、国内外研究现状和发展趋势
(1)国内外研究现状 在国内PLC生产厂约30多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。 虽然我国在PLC生产方面比较弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30多亿人民币，应用的 行业也很广。 在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现百花齐放的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小 型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美 PLC 在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。 、系统集成商、 我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商）OEM 用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。 在国外也有许多著名的PLC公司如施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；罗克韦尔（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等； 西门子公司，SIMATIC S7-400/300/200系列； GE公司；日本欧姆龙、三菱、 富士、松下等。 (2)PLC的发展重点及发展趋势： ①人机界面更加友好； ②网络通讯能力大大加强； ③开放性和互操作性大大发展；
④PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。
4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案
1）主要研究内容： 可编程序控制器简称 PLC，是现代工业控制的基础部件，是工厂自动化（ FA Factory Automation）的支柱之一。它是自动控制技术与通讯技术三者有机结合的 产品，即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软 件实现），又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力（适应工业控制的各种恶 劣的工作环境）。可编程序控制器还具有很强的连网能力和很高的可靠性，不仅可以单机使用， 而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。即可编程序控制器聚集了结构简单、编程简单、可靠性高、性能价格比高、抗干扰能力强、通用灵 活、 体积小等一系列优点，使其在工业生产过程的自动化控制领域得到了越来越广泛的应用。 本课题中是利用可编程控制器（PLC）取代传统的继电器接触器在工业领域中占主导地位，去代替T68卧式镗床原有传统电气控制电路。 2）本课题的技术方案、重点、难点： 本课题中拟采用OMRON PLC改造T68镗床原有接触控制电路。根据原有的继电器控制电路图来设计PLC的控制梯形图，以实现卧式铣镗床的PLC控 制改造。这种方法没有改变系统的外部特性，但却克服了机械动作中间继电器可 靠性低、维修困难等缺点。对于操作人员来说，除了控制系统的可靠性提高以外， 改造前后对于系统的操作没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。而 且这种设计方法一般不需要改动控制面板和它上面的器件，大大减少了硬件改造的费用和工作量。 对于T68主电路部分，由于工作台随主轴都一台电机拖动，故采用单台变频器改造原有主轴电机电路，在此课题中拟选用OMRON变频器。变频器是将工频电源转换成任意频率、任意电压交流电源的一种电气设备，变频器的使用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行。变频器的组成主要包括控制电路和主电路两个部分，其中主电路还包括整流器和逆变器等部件。 主电路中的整流器将交流电转变 其工作原理是通过控制电路来控制主电路， 为直流电，直流中间电路将直流电进行平滑滤波，逆变器最后将直流电再转换为 所需频率和电压的交流电，部分变频器还会在电路内加入CPU等部件，来进行 必要的转矩运算。
5、研究基础
在原有控制主轴电机正反转的继电器电路中，设置了接线复杂的连锁电路，即将某一接触器的常闭触点与另一个接触器的线圈相串联起来，为的是防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路。因此，PLC在梯形图中也设置了相应的互锁电路，但是这样只能保证PLC输出模块上相对应的硬件继电器不同时动作。如果因主电路电流过大或者接触器质量不好，某一接触器的主触头被断开主电路可能会产生电弧熔焊，使得其线圈断电后主触间仍然接通，这时如果另一接触器的线圈通电，仍将会造成三相电源短路事故。这是本课题中的一大难点与重点。然而为了防止这样的情况发生，应该在PLC外部增设相应的连锁电路，用于保护当接触器主触点被电弧熔焊时于线圈串联的辅助常闭触点断开，保证线圈不可能得电，进一步从硬件上提高系统的可靠性。
(1)在该领域已取得的研究成果 为进行本课题的研究，已经查阅了大量的相关资料，并进行了相关前期研究。 (2)试验条件： 计算机，PLC试验台。 6、预期达到的目标及进
毕业设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 （1）预期达到的目标 本研究课题主要研究目标是，根据原有的继电器控制电路图来设计PLC的控制梯形图，以实现卧式镗床的PLC控制改造。 （2）进度安排 本课题研究共安排20周，具体时间分配参见下表。 1 指导教师与学生见面，下发毕业设计任务书 2010.12.25前 2010.12.26-2010.1.0 2 明确设计任务和目标搜集有关资料 3 借阅相关资料书籍，熟悉PLC外部线路的接线和编2011.1.08-2011.1.21 程，布置外文翻译任务 完成外文翻译，相关知识学习。 2011.1.22-2011.2.18 4 5 系统需求分析和总体设计，检查外文翻译。布置开题2011.2.19-2011.2.25 报告任务。 PLC选型，绘制I/O接线图并拟定总体设计方案。2011.2.26-2011.3.1完成开题报告。 1 6 7 系统的硬件、软件设计并进行程序调试，编写调试报2011.3.12-2011.3.25 告。 MCGS组态软件运行监控设计。 2011.3.26-2011.4.10 2011.4.11-2011.4.15 2011.4.16-2011.4.29 8 9 中期进展情况检查。 10 系统调试与设计修改，指导撰写毕业设计论文。 11 撰写设计论文。相关表格填写，申请答辩。预留2011.4.30-2011.5.1答辩准备时间一周。 3 2011.5.21-2011.5.22 12 完善设计论文，准备答辩。
7、阅读的主要文献、资料
[1] 三菱公司FX2n系列PLC软、硬件手册.2003 [2] 徐益清.可编程程序控制器应用技术.西安：西安电子科技大学出版 社。2009 [3] 梁耀光、余文休.电工新技术教程.北京：中国社会劳动保障出版社。 2007 [4] 吴晓梅、 钟福金.可编程控制器.南京：东南大学出版社。2005 [5]张凤珊主编.电气控制及可编程控制器.第2版。北京：中国轻工业出版社，2003
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