基于PLC的X62W萬能銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目:基于PLC的X62W萬能銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè): 電氣自動化 班級: 10213 學(xué)號: 30 姓名: 何曉龍 指導(dǎo)老師: 閭琳 成都工業(yè)學(xué)院 二一三年五月摘要銑床是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的技術(shù)裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干部分，在國民經(jīng)濟各行業(yè)中的許多部門得到廣泛應(yīng)用。PLC是可編程控制器的簡稱，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過模擬的或數(shù)字的輸入和輸出接口，控制各種類型的機器設(shè)備或生產(chǎn)過程。在我國7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開

2、關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制，繼電器本身固有的缺陷，給銑床的安全和經(jīng)濟運行帶來了不利影響。隨著科技進(jìn)步，和PLC技術(shù)的成熟，所以對X62W萬能銑床進(jìn)行PLC改造勢在必行，是提高機床性能，提升經(jīng)濟效益及產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵舉措。關(guān)鍵詞: X62W銑床；電氣控制系統(tǒng)；PLC；梯形圖 Abstract Various types of milling machine is a motor-driven gear in order to achieve the objects and systems of production process automation technical devices. E

3、lectrical system is one of the backbone part of the national economy in the various industries are widely used in many sectors.PLC is a programmable controller for short , is a digital computing operation of electrical system .It uses programmable storage devices used in its internal memory implemen

4、tation of the logical operations, sequential control, timing,counting and arithmetic operations such as instruction, and through analog or digital input and output interfaces to control various types of machinery and equipment or production process.70 to 80 years in our country most of the milling m

5、achine, most of the switch volume control systems are based on the relay control, relay inherent defects, to the milling machine safe and economic operation had a negative impact . As technology advances,and PLC technology matures, so the X62W universal milling machine is imperative for the transfor

6、mation of PLC is to improve machine performance, enhance economic efficiency and product quality, the key step.Key wordsX62W universal milling machine;Electrical control system; Programmable Logic Controller;Terraced figure 目錄論文摘要IAbstractII前言1第一章 銑床21.1 銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢21.2 銑床簡單介紹31.2.1 銑床的選型31.2.2 X

7、62W萬能銑床的特點3第二章 X62W萬能銑床的硬件設(shè)計42.1 X62W萬能銑床電力拖動的特點及控制要求42.2 X62W萬能銑床元件選型42.3 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式5第三章 X62W萬能銑床傳統(tǒng)繼電器的電氣控制原理63.1 電氣原理圖63.2 主電路分析73.3 控制電路分析83.3.1 主軸電機M1的控制83.3.2 進(jìn)給電動機M2的控制93.3.3 冷卻泵電動機及照明電路的控制12第四章 PLC的簡介134.1 PLC的產(chǎn)生134.2 PLC的定義和特點134.2.1 PLC的定義134.2.2 PLC的特點144.3 可編程控制器的主要性能指標(biāo)154.4 可編程控制

8、器的分類154.5 PLC的編程語言164.7.1 梯形圖語言164.7.2 助記符語言164.7.3 順序功能圖語言16第五章 X62W萬能銑床基于PLC改造的具體設(shè)計175.1 62W銑床PLC控制系統(tǒng)的分析175.2 PLC的選型及校驗195.3 PLC的I/O端口的分配（I/O地址分配表）215.4 PLC程序設(shè)計215.5 PLC語句表25結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致謝30前言自20世紀(jì)60年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也在不斷

9、完善。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需要的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用，電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)在各個領(lǐng)域也得到越來越廣泛的應(yīng)用，掌握電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有重要的意義。銑床是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的技術(shù)裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干部分，在國民經(jīng)濟各行業(yè)中的許多部門得到廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。銑床作為

10、機械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作用。自動銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運轉(zhuǎn)費用低的特點，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，銑床控制的設(shè)計方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。在我國7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制，也有相當(dāng)一部分輔機系統(tǒng)是采用繼電控制。因此，繼電器本身固有的缺陷，給銑床的安全和經(jīng)濟運行帶來了不利影響，用PLC對銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。第一章 銑床1.1 銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢自從1969年第

11、一臺可編程控制器在美國問世以來，在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。近年來，我國在石油，化工，機械，輕工，發(fā)電，電子，橡膠，塑料加工等行業(yè)工業(yè)設(shè)備的電氣控制中，越來越多的采用PLC機控制，并取得了顯著的效果，深受各行業(yè)的歡迎。銑床是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的裝置。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器日益廣泛的應(yīng)用于機械，電子加工和設(shè)備電氣改造中。從上世紀(jì)80年代起銑床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏但對自動控制技術(shù)和自動銑床一直給予較大的關(guān)注。經(jīng)過95自動車床和加工中心包括自動銑床的產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)基地的形成，所生產(chǎn)的中檔普及型自動銑床的功能性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力，但在

12、中高檔自動銑床方面與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌，在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制，在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信息化處理，在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)，X62W綜合計算機技術(shù)，微電子技術(shù)，檢測技術(shù)，自動控制技術(shù)，智能技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。X62W銑床是有普通機床發(fā)展而來的，它集于機械，液壓，氣動，伺服驅(qū)動，精密測量，電氣自動

13、控制，現(xiàn)代控制理論，計算機控制等技術(shù)于一體，是一種高效率，高精度能保證加工質(zhì)量，解決工藝難題，而且又具有一定柔性的的生產(chǎn)設(shè)備。萬能銑床的廣泛應(yīng)用，給機械制造的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機構(gòu)帶來了深刻的變化，其技術(shù)水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。一種新型的控制裝置，一項先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，總是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際需要而產(chǎn)生的?？删幊炭刂破骱喎QPC，PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)

14、過程。PLC其有可靠性高，抗干擾能力強，維修檢測方便等優(yōu)點，適合于萬能銑床的控制，獲得廣泛的推廣，現(xiàn)在萬能銑床以全部采用PLC控制，結(jié)束了近20年使用繼電控制的歷史。1.2 銑床簡單介紹1.2.1 銑床的選型圖1-1 X62W的含義圖X62W萬能銑床是一種通用的多用途機床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用幾點接觸器電路實現(xiàn)電氣控制，PLC轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強，將X62W萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)，維修的工作量。1.2.2 X62W萬能銑床的特

15、點1. 能完成很多普通機床難以加工或跟本不能加工的復(fù)雜型面的加工。2. 采用X62W銑床可以提高零件的加工精度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3. 采用X62W可以比普通機床提高2-3倍的生產(chǎn)率，對復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)效率可以提高十幾倍甚至幾十倍。第二章 X62W萬能銑床的硬件設(shè)計2.1 X62W萬能銑床電力拖動的特點及控制要求1. 機床要求有三臺電動機，分別稱為主軸電動機、進(jìn)給電動機和冷卻泵電動機。2. 由于加工時有順銑和逆銑兩種，所以要求主軸電動機能正反轉(zhuǎn)及在變速時能瞬時沖動一下，以利于齒輪的嚙合，并要求還能制動停車和實現(xiàn)兩地控制。2.2 X62W萬能銑床元件選型表2-1 銑床電機參數(shù)參照表符號名稱型號

16、規(guī)格件數(shù)作用M1主軸電動機Y132-M-4-B37.5KW,380V,1450r/min1主軸傳動M2進(jìn)給電動機Y90L-41.5kw,380v,1400r/min1進(jìn)給傳動M3冷卻泵電動機JCB-220.125kw,380v,2790r/min1冷卻泵傳動符號名稱型號規(guī)格件數(shù)作用KM1接觸器CJ0-2020A,220V1主軸啟動KM2接觸器CJ0-1010A,220V1反接制動KM3接觸器CJ0-1010A,220V1M2正傳KM4接觸器CJ0-1010A,220V1M2反轉(zhuǎn)KM5接觸器CJ0-1010A,220V1M2快速進(jìn)給KM6接觸器CJ0-1010A,220V1油泵電機啟動KV速度繼

17、電器JY12A1反接制動SB1,2按鈕LA2綠色2M1啟動按鈕SB3,4按鈕LA2黑色2M1停止按鈕SB5,6按鈕LA2紅色2快速進(jìn)給按鈕SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1圓工作臺轉(zhuǎn)換SA2轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1照明燈開關(guān)SA4轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1M1轉(zhuǎn)向開關(guān)SQ1限位開關(guān)LX1-11K開啟式1向右進(jìn)給SQ2限位開關(guān)LX1-11K開啟式1向左進(jìn)給SQ3限位開關(guān)LX2-131單輪，自動復(fù)位1向前、向下進(jìn)給SQ4限位開關(guān)LX2-131單輪，自動復(fù)位1向后、向上進(jìn)給SA3轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1冷卻泵開關(guān)SQ6限位開關(guān)LX3-11K開啟式1進(jìn)給變速沖動SQ7

18、限位開關(guān)LX3-11K開啟式1主軸變速沖動QS轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-60/E26三極1電源總開關(guān)FR1熱繼電器JRQ-4011A,3A1M1過載保護(hù)FR2熱繼電器JR10-103A,5A1M2過載保護(hù)FR3熱繼電器JR10-100.415A1M3過載保護(hù)FU1熔斷器RL130A3總電源短路保護(hù)FU2熔斷器RL110A3進(jìn)給短路保護(hù)FU3熔斷器RL16A2控制電路短路保護(hù)FU4熔斷器RL14A2照明電源短路保護(hù)TC1變壓器BK-50380/36V1控制電路變壓器TC2變壓器BK-150380/127V1照明變壓器YA電磁離合器B1DL-III1快速進(jìn)給R電阻ZB21.45W,15.4A2限制制動電阻表

19、2-2 銑床元件型號2.3 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式1. 主要結(jié)構(gòu)由床身、主軸、刀桿、橫梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板和升降臺等幾部分組成，如圖2-1所示。圖2-1 X62W萬能銑床外形圖2. 運動形式主軸轉(zhuǎn)動是由主軸電動機通過彈性聯(lián)軸器來驅(qū)動傳動機構(gòu)，當(dāng)機構(gòu)中的一個雙聯(lián)滑動齒輪塊嚙合時，主軸即可旋轉(zhuǎn)。工作臺面的移動是由進(jìn)給電動機驅(qū)動，它通過機械機構(gòu)使工作臺能進(jìn)行三種形式六個方向的移動，即：工作臺面能直接在溜板上部可轉(zhuǎn)動部分的導(dǎo)軌上作縱向（左、右）移動；工作臺面借助橫溜板作橫向（前、后）移動；工作臺面還能借助升降臺作垂直（上、下）移動。第三章 X62W萬能銑床傳統(tǒng)繼電器的電氣控制原理3

20、.1 電氣原理圖該銑床共用3臺異步電動機拖動，它們分別是主軸電動機M1、進(jìn)給電動機M2和冷卻泵電動機M3。X62W萬能銑床的電氣原理圖主電路圖如圖3-1所示。圖3-1 X62W萬能銑床的電氣原理圖主電路圖X62W萬能銑床的電氣原理圖控制電路圖如圖3-2所示。圖3-2 X62W萬能銑床的電氣原理圖控制電路圖3.2 主電路分析主軸電動機M1要求能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)方向變換不頻繁。通過換向開關(guān)SA5在加工前預(yù)先選擇，與接觸器KM1配合，能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制；與接觸器KM2、制動電阻R及速度繼電器KV的配合，實現(xiàn)主軸電動機的正反轉(zhuǎn)反接制動控制，并通過機械裝置進(jìn)行變速。 進(jìn)給電動機M2要求能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，

21、通過接觸器KM3、KM4與行程開關(guān)、接觸器KM5和牽引電磁鐵YA配合，實現(xiàn)三種形式六個方向的常速進(jìn)給和快速進(jìn)給控制。 冷卻泵電動機只要求單向旋轉(zhuǎn)。電路中熔斷器FU1既作為銑床總的短路保護(hù)，又作為主軸電動機M1的短路保護(hù)；FU2作為進(jìn)給電動機M2、冷卻泵電動機M3及控制變壓器、照明變壓器一側(cè)的短路保護(hù)；熱繼電器FR1、FR2和FR3分別作為M1、M2和M3的過載保護(hù)。3.3 控制電路分析3.3.1 主軸電機M1的控制將圖3-2的主軸電動機的控制線路另畫于圖3-3中。圖中SB1、SB2、SB3和SB4是分別裝在工作臺的前面和床身側(cè)面的啟動和停止按鈕，可在兩地控制，方便操作。圖3-3 主軸電機控制線

22、路KM1是主軸電動機啟動接觸器，需要啟動主軸電動機時，先將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5扳到主軸電動機所需的旋轉(zhuǎn)方向；然后按下啟動按鈕SB1或SB2，接觸器KM1得電且自鎖，電動機M1拖動主軸旋轉(zhuǎn)；速度繼電器KV動作，KV-1或KV-2中的一對常開觸點閉合，為主軸電動機的反接制動作好準(zhǔn)備。主軸電動機M1得電通路：T1SQ7常閉觸點SB4SB3SB1或SB2KM2常閉觸點KM1線圈T1。KM2是反接制動和主軸變速沖動接觸器。停車時，按下停止按鈕SB3或SB4，接觸器KM1失電，主軸電動機M1慣性轉(zhuǎn)動；停止按鈕按到底，KM2得電且自鎖，改變了主軸電動機M1的電源相序，串入電阻反接制動；當(dāng)M1的轉(zhuǎn)速降至約100r/

23、min時，速度繼電器KV-1或KV-2的常開觸點恢復(fù)斷開，KM2失電，M1迅速停止轉(zhuǎn)動，反接制動結(jié)束。反接制動接觸器KM2得電通路：T1SQ7常閉觸點SB4或SB3常開觸點（已閉合）KV-1或KV-2常開觸點（已閉合）KM1常閉觸點KM2線圈T1。SQ7是與主軸變速手柄聯(lián)動的瞬時動作行程開關(guān)。主軸變速時，先將變速手柄壓下拉到前面，轉(zhuǎn)動變速盤選擇需要的轉(zhuǎn)速，然后將變速手柄推回原位。在將變速手柄拉到前面和推回原位的過程中，與變速手柄相聯(lián)的凸輪都會把行程開關(guān)SQ7壓下，SQ7的常開觸點瞬時閉合一下，KM2得電，主軸電動M1反向轉(zhuǎn)動一下，使變速后的齒輪易于嚙合，這就是主軸的變速沖動。主軸變速可在主軸不

24、轉(zhuǎn)時進(jìn)行，也可在主軸轉(zhuǎn)動時進(jìn)行。如果是在主軸轉(zhuǎn)動時進(jìn)行變速，無需先按停止按鈕再變速，可直接進(jìn)行變速操作。行程開關(guān)SQ7在變速手柄拉出時，在凸輪的作用下常閉觸點先斷開，切斷接觸器KM1的線圈電路，主軸電動機M1斷電；SQ7的常開觸點后閉合，KM2得電，對主軸電動機M1進(jìn)行反接制動，M1的轉(zhuǎn)速迅速下降；將變速手柄推回時，SQ7再次動作一下，實現(xiàn)主軸的變速沖動。變速完成后，主軸停止轉(zhuǎn)動，需再次啟動電動機，主軸將在新的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。3.3.2 進(jìn)給電動機M2的控制進(jìn)給運動的所有操作都是在主軸電動機M1啟動、接觸器KM1常開觸點閉合后進(jìn)行的；所有的進(jìn)給運動都是由進(jìn)給電動機M2拖動的。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1是工作臺

25、的選擇開關(guān)，當(dāng)置于“斷開”位置時，SA1-1、SA1-3閉合，SA1-2斷開，可以進(jìn)行工作臺的進(jìn)給操作；當(dāng)置于“閉合”位置時，SA1-1、SA1-3斷開，SA1-2閉合，此時不能進(jìn)行工作臺的操作，只能對圓工作臺的進(jìn)給運動進(jìn)行控制。 工作臺的進(jìn)給運動分為左右的縱向運動、前后的橫向運動和上下的垂直運動。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1置于“斷開”位置時，將圖3-2中工作臺進(jìn)給運動的控制線路另畫于圖3-4中。接觸器KM3、KM4使進(jìn)給電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，用來改變工作臺進(jìn)給運動的方向。進(jìn)給運動的操作是由兩個機械操作手柄與對應(yīng)的行程開關(guān)和機械傳動機構(gòu)相互配合實現(xiàn)的。SQ1、SQ2是與縱向進(jìn)給機械操作手柄相聯(lián)動的行程開

26、關(guān)，SQ3、SQ4是與橫向進(jìn)給及垂直進(jìn)給機械操作手柄相聯(lián)動的行程開關(guān)。六個方向的進(jìn)給運動相互聯(lián)鎖，同一時刻只允許有一個方向的運動，當(dāng)兩個操作手柄處在中間位置時，SQ1SQ4各行程開關(guān)都處在未受壓的原始狀態(tài)。圖3-4 工作臺進(jìn)給運動控制線路1. 工作臺縱向（左、右）進(jìn)給運動的控制工作臺的縱向進(jìn)給由縱向操作手柄控制，該手柄有三個位置：向左、向右和中間。當(dāng)將操作手柄扳向右（或向左）時，一方面通過機械機構(gòu)將工作臺與縱向移動的傳動裝置相聯(lián)接，另一方面壓下向右（或向左）進(jìn)給行程開關(guān)SQ1（或SQ2），SQ1-1（或SQ2-1）常開觸點閉合，接觸器KM3（或KM4）得電，進(jìn)給電動機M2通電轉(zhuǎn)動（或反向轉(zhuǎn)動）

27、，拖動工作臺向右（或向左）移動。當(dāng)將縱向操作手柄扳回到中間位置時，一方面工作臺脫離縱向移動的傳動裝置，另一方面行程開關(guān)SQ1（或SQ2）復(fù)位，接觸器KM2（或KM3）失電，進(jìn)給電動機M2斷電，工作臺停止轉(zhuǎn)動。由于進(jìn)給速度低，M2未采取制動措施。為避免工作臺左、右移動越過極限進(jìn)給位置發(fā)生事故，在工作臺的左、右兩端各有一塊擋鐵，當(dāng)工作臺移動到極限位置時，擋鐵撞向縱向操作手柄，使手柄回到中間位置，實現(xiàn)自動停車。左、右移動的極限位置，可以通過改變左、右兩端的擋鐵位置進(jìn)行調(diào)整。2. 工作臺橫向（前、后）及垂直（上、下）進(jìn)給運動的控制工作臺橫向及垂直進(jìn)給由十字手柄控制，該手柄也有兩個，分別裝在工作臺左側(cè)的

28、前、后方。十字手柄有：前、后、左、右和中間五個位置。與縱向進(jìn)給操作一樣，在扳動十字手柄壓下行程開關(guān)SQ3、SQ4的同時，將工作臺與橫向運動或垂直運動的機械傳動裝置相聯(lián)接。SQ3控制工作臺向下或向前運動，SQ4控制工作臺向上或向后運動。當(dāng)將十字手柄扳向下或向前時，壓下行程開關(guān)SQ3，SQ3-1常開觸點閉合，接觸器KM3得電，進(jìn)給電動機M2通電轉(zhuǎn)動，拖動工作臺向下或向前移動。若將十字手柄扳回到中間位置，工作臺與傳動機構(gòu)脫離，同時行程開關(guān)SQ3復(fù)位，接觸器KM3失電，進(jìn)給電動機M2斷電，工作臺停止進(jìn)給運動。當(dāng)將十字手柄扳向上或向后時，壓下行程開關(guān)SQ4，SQ4-1常開觸點閉合，接觸器KM4得電，進(jìn)給

29、電動機M2通電反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向上或向后運動。3. 工作臺的快速移動為提高工作效率，在銑刀未作銑切加工時，工作臺可以快速移動，操作過程如下：工作臺在進(jìn)給移動時，按下快速移動按鈕SB5或SB6（兩地控制），接觸器KM5得電，快速移動電磁鐵YA通電動作，工作臺按原進(jìn)給方向快速移動，當(dāng)工作臺移動到預(yù)期位置，松開探險鈕SB5或SB6，KM5失電，YA斷電，快速進(jìn)給結(jié)束，工作臺按原速度、原方向繼續(xù)移動。4. 進(jìn)給電動機的變速沖動為使齒輪易于嚙合，與主軸變速一樣，進(jìn)給變速也設(shè)有變速沖動裝置。SQ6是進(jìn)給變速沖動行程開關(guān)，在操作進(jìn)給變速盤變速時，其連桿機構(gòu)會瞬時壓下行程開關(guān)SQ6，使SQ6-2常閉觸點斷開、

30、SQ6-1常開觸點閉合，接觸器KM3短時得電，進(jìn)給電動機M2瞬時轉(zhuǎn)動一下，實現(xiàn)對進(jìn)給變速的沖動。從進(jìn)給控制電路可以看出，進(jìn)給變速沖動是在行程開關(guān)SQ1SQ4不受壓、其常閉觸點閉合時完成的。所以進(jìn)給變速時，需將操作手柄都置在中間位置，進(jìn)給電動機M2不轉(zhuǎn)的情況下，才能實現(xiàn)進(jìn)給的變速沖動，這一點與主軸的變速沖動不同。5. 圓工作臺的控制圖3-5 圓工作臺進(jìn)給控制電路圓工作臺的控制電路如圖3-5所示，此時工作臺的進(jìn)給操作手柄都應(yīng)處在中間位置，SQ1SQ4的常閉觸點處于閉合的原始位置，按下主軸啟動按鈕SB1或SB2，接觸器KM1、KM3先后得電，主軸轉(zhuǎn)動的同時，進(jìn)給電動機M2通過傳動機構(gòu)拖動圓工作臺單向

31、轉(zhuǎn)動。若要使圓工作臺停止運動，只要按下主軸停止按鈕SB3或SB4，主軸與圓工作臺便同時停止工作。6. 進(jìn)給控制的聯(lián)鎖在銑床加工中，為安全起見，在多種運動間設(shè)置了相互的聯(lián)鎖。它們包括：主軸運動與進(jìn)給運動間先主軸后進(jìn)給的順序聯(lián)鎖；工作臺六個運動方向間不能同時進(jìn)行的聯(lián)鎖；進(jìn)給變速沖動應(yīng)在進(jìn)給運動停止時進(jìn)行的聯(lián)鎖；圓工作臺與工作臺的進(jìn)給不能同時進(jìn)行的聯(lián)鎖。3.3.3 冷卻泵電動機及照明電路的控制為防止銑切加工時過熱，在銑床工作時，可以啟動冷卻泵電動機M3，提供冷卻液。由于冷卻泵電動機M3容量小，直接用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3控制。工作臺的照明電源是由照明變壓器T2將380V交流電壓降至36V安全電壓提供的，照明

32、電路由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2控制。第四章 PLC的簡介4.1 PLC的產(chǎn)生1968年美國通用汽車公司（GM）招標(biāo)要求:軟連接代替硬接線;維護(hù)方便;可靠性高于繼電器控制柜;體積小于繼電器控制柜;成本低于繼電器控制柜;有數(shù)據(jù)通訊功能;輸入115V;可在惡劣環(huán)境下工作;擴展時，原系統(tǒng)變更要少;用戶程序存儲容量可擴展到4K。核心思想：用程序代替硬接線，輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)，結(jié)構(gòu)易于擴展，這是PLC的雛形。1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。4.2 PLC的定義和特點4.2.1 PLC的定義PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為

33、了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA（National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義“PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器?！币院髧H電工委員會（IEC）又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿

34、，第二稿，并在1987年2月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”4.2.2 PLC的特點1. 高可靠性1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms。3）各模塊均采用屏蔽措施，以

35、防止輻射干擾。4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2. 豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，直接連接另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3. 采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC的各個部件包

36、括CPU電源I/O等均采用模塊化設(shè)計由機架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4. 編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說不需要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5. 安裝簡單維修方便PLC不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運行各種模塊上均有運行和故障指示裝置便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。4.3 可編程控制器的主要性能指標(biāo)可編程控制器的性能指標(biāo)

37、有很多，主要有以下幾項指標(biāo)。1. 輸入/輸出點數(shù)(I/O) I/O點數(shù)是指可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個開關(guān)按鈕和可以控制多少個負(fù)載。2. 存儲容量 存儲容量是指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲容量。3. 掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需的時間來衡量，單位為ms/千步，也有以執(zhí)行一步指令所需來計算，單位us/步。4. 功能擴展能力 可編程控制器除了主模板塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應(yīng)各種特殊功能應(yīng)用的需要。如A/D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。5. 指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強弱的主要指標(biāo)

38、。4.4 可編程控制器的分類通常PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。1. 按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式的PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集成在一個機殼內(nèi)，從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價格低等優(yōu)點，許多小型PLC多采用這種機構(gòu)。模塊式的PLC將各個功能部件做成獨立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后進(jìn)行組合。2. 按控制規(guī)模分類 按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型PLC三種類型。1）小型PLC。小型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，存儲容量在2K步以內(nèi)，其中輸入輸出點數(shù)小于64點的PLC又稱為超小型或微型PLC

39、，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。2）中型PLC。中型PLC的開關(guān)量I/O點數(shù)通常在2562048點之間，用戶程序存儲器的容量為28KB，除具有小型機的功能外，還具有較強的模擬量I/O、數(shù)字計算、過程參數(shù)調(diào)節(jié)，如比例、積分、微分（PID）調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。3）大型PLC。大型PLC也稱為高檔PLC，I/O點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲容量在8K以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，除具有中型機的功能外，還具有較強的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷

40、控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。4.5 PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用的較多，流程圖語言也在許多場合被采用。4.7.1 梯形圖語言1. 梯形圖從上至下編寫，每一行從左至右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。2. 圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止母線可以省略。3. 梯形圖中的觸點有兩種，即動合觸點和動斷觸點。4. 梯形圖的最右端必須連接輸出元素。5. 梯形圖中的觸點可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。4.7.2 助記符語言助記符語言是PLC命令的語言表達(dá)式。用梯

41、形圖編程雖然直觀、簡便，但要求PLC配置較大的顯示器放可輸入圖形符號，這在有些小型機上常難以滿足，所以助記符語言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號的PLC，其助記符語言也不同，但其基本原理是相近的。編程時，一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語言，然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語言。4.7.3 順序功能圖語言順序功能圖SFC是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，主要由“步”、“轉(zhuǎn)移”及“有限線段”等元素組成，它將一個完整的控制工程分為若干個階段(狀態(tài))，各階段具有不同的動作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，條件滿足就實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，上一狀態(tài)動作結(jié)束，下一動作開始。第五章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC改造

42、5.1 X62W銑床PLC控制系統(tǒng)的分析 根據(jù)實際情況，在銑床的電氣改造過程中，保留原有的機械操作不變，將原來繼電器控制的線路用PLC控制系統(tǒng)取代。按照PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，X62W銑床PLC控制系統(tǒng)屬于典型的單機控制系統(tǒng)，輸入/輸出信號均為開關(guān)控制量，一般的繼電器輸出型PLC就可以滿足控制上的要求，又由于X62W銑床不屬于大型機床，輸入信號傳輸距離不大，控制電路比較集中，不必采用單獨的控制柜來安裝電器元件。為了提高整個系統(tǒng)的可靠性、安全性，考慮到系統(tǒng)的成本，系統(tǒng)的組織電動機正、反轉(zhuǎn)及冷卻泵電動機部分控制將不采用PLC控制。5.2 PLC的選型及校驗X62W銑床電路中輸入/輸出及控制信

43、號共有27個。其中輸入信號17個、輸出信號10個，實際使用時，系統(tǒng)的輸入都為開關(guān)控制量，加上10%15%的余量就可以了，并無其他特殊控制模塊的需要。故選用日本三菱公司的FX2N-48MR-001型PLC。AC電源，24V直流輸入，繼電器輸出。輸入點數(shù)24，輸出點數(shù)24。FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執(zhí)行時每條指令高達(dá)0.08 s，用戶存儲器容量可擴展到16K步，I/O點最大可擴展到256點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有多種RS-232/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，可實現(xiàn)模

44、擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信功能?？蓾M足機床10點輸出，17點輸入的要求。PLC的供電電源為隔離變壓器提供，這樣可以減少電網(wǎng)波動或噪聲對PLC的干擾。5.3 PLC的I/O端口的分配萬能銑床各個輸入/輸出點的PLC I/O地址分配如下表所示序號輸入器件輸入地址序號輸出器件1SB1、SB2主軸啟動X01EL照明2SB3、SB4快速進(jìn)給X12KM1主軸啟動3SB5-1、SB6-1停車X23KM2冷卻泵4SB5-2、SB6-2制動X34KM3正轉(zhuǎn)5SA1換刀開關(guān)X45KM4反轉(zhuǎn)6SA2圓工作臺開關(guān)X56YC1主軸制動7SA4 照明開關(guān)X67YC3快速進(jìn)給8SQ1 主軸沖動X7 9SQ2 進(jìn)給沖動X1

45、0 10SQ3-1、SQ5-1X11 11SQ3-2、SQ4-2X12 12SQ4-1、SQ6-1X13 13SQ5-2、SQ6-2左右進(jìn)給X14 14FR1 熱保護(hù)觸點X15 15FR2 熱保護(hù)觸點X16 16FR3 熱保護(hù)觸點X17 萬能銑床的I/O接線下圖所示5.4 PLC程序設(shè)計 根據(jù)X62W萬能銑床的控制要求，設(shè)計該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖,（如下圖所示）；該程序共有10條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因SQ1和SB5、SB6都采用常閉觸頭分別接至輸入端子X7、X2，則X7、X2的常開觸點閉合，按下啟動按鈕SB1或SB2時，X0常開觸點閉合，Y1、M0

46、線圈得電并自鎖，第4支路中Y1常開觸點閉合，輔助繼電器M1線圈得電，其常開觸點閉合，為第5支路以下程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運動。Y1的輸出信號使主軸電動機M1啟動運轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕SB5或SB6時，X2常開觸點復(fù)位，Y1線圈失電，主軸慣性運轉(zhuǎn)，同時X3常開觸點閉合，Y5線圈得電接通電磁離合器YC1，主軸制動停轉(zhuǎn)。第2支路表達(dá)了冷卻泵電動機M3必須在主軸電動機M1啟動運行之后才能運動的工作邏輯。第5、6、7、8支路表達(dá)了工作臺六個方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動及園工作臺的工作邏輯關(guān)系。向左進(jìn)給時，SQ5被壓合，常閉觸點SQ5-2先斷開，常開觸點SQ5-1后閉合，X11閉合，Y3線圈得

47、電，電動機M2正轉(zhuǎn)，工作臺向左運行。向右進(jìn)給時，SQ6被壓合，常閉觸點SQ6-2先斷開，常開觸點SQ6-1后閉合，X13閉合，Y4線圈得電，電動機M2反轉(zhuǎn)，工作臺向右運行。當(dāng)需要向前或向下進(jìn)給時，壓動SQ3，常閉觸點SQ3-2先斷開，常開觸點SQ3-1后閉合，X11閉合，Y3線圈得電，電動機M2正轉(zhuǎn)，并通過機械機構(gòu)使工作臺分別向前或向下運行。當(dāng)需要向后或向上進(jìn)給時，壓動SQ4，常閉觸點SQ4-2先斷開，常開觸點SQ4-1后閉合，X13閉合，Y4線圈得電，電動機M2反轉(zhuǎn)，并通過機械機構(gòu)使工作臺分別向后或向上運行。當(dāng)圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2動作，第5、6支路的X5常開觸點分?jǐn)?，?支路中X5閉合，

48、輔助繼電器M2得電，使Y3線圈得電，電動機M2正轉(zhuǎn)，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)。當(dāng)SA2復(fù)位時，輔助繼電器M2失電，使Y3線圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。第9支路中反映了在電動機M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，只需按下SB3或SB4,X1常開觸點閉合，電磁離合器YC2失電，YC3得電，工作臺沿選定方向快速移動；松開SB3或SB4，則電磁離合器YC2得電，YC3失電，快速移動停止。該程序及PLC的硬接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種聯(lián)鎖措施，電氣改造的投資少，工作兩較小。下圖為X62W萬能銑床PLC控制梯形圖5.5 X62W型萬能銑床PLC控制指令語句表：結(jié)論常用的的萬能銑床有兩種：一是臥式萬能銑床，X62W

49、；另一種為立式萬能銑床，X53K。萬能銑床是一種高效率的加工機械，在機械加工和機械修理中得到廣泛的應(yīng)用。X62W臥式萬能銑床是一種高效率的加工機械，萬能銑床的操作是通過手柄同時操作電氣與機械，是機械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動作的典型控制。但在電氣控制系統(tǒng)中故障的查處與排除是非常困難的，這給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備與自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必需具有極高的可靠性與靈活性，這就需要使用智能化程度高的控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)?；谶@些問題，本文提出了利用西門子PLC和對X62W萬能銑床繼電接觸式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的方案。此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)走向未來工程師重要的的一步。查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和