基于PLC的雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)解讀

1、自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于 PLC的雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè) 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期基于PLC的雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：在現(xiàn)代生產(chǎn)中， 部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用傳統(tǒng)的繼電器控制雙 面銑床，這些雙面銑床的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)的，技術(shù)上 比較落后，特別是其觸點(diǎn)的可靠性問(wèn)題，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。而利用 PLC對(duì)雙面銑床進(jìn)行自動(dòng)控制，便能取得很好的效果，使其工業(yè)生產(chǎn)更為經(jīng)濟(jì)、可 靠，適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)力的要求。設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 PLC的雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)， 介紹了系統(tǒng)在硬件和軟件方面 的設(shè)計(jì)思想，以 FX2N-48MR PLC 為核心，構(gòu)建

2、一個(gè)自動(dòng)控制的液壓站臺(tái)，使用四 臺(tái)電機(jī)滿足課題基礎(chǔ)的動(dòng)作要求，合理利用限位開(kāi)關(guān)的功能，對(duì)雙面銑床進(jìn)行單循 環(huán)控制。硬件方面，針對(duì)主電路、控制電路、輔助電路三部分分別進(jìn)行一些設(shè)計(jì)，使其 能夠滿足現(xiàn)代高效率生產(chǎn)的發(fā)展需求，針對(duì)滑臺(tái)的三大主要?jiǎng)幼鳎纯爝M(jìn)、工進(jìn)和 快退，分別使用不同的電磁閥在得電情況下進(jìn)行動(dòng)作控制，而電磁閥的是否得電取 決于開(kāi)關(guān)動(dòng)作， 只有開(kāi)關(guān)滿足時(shí)候才使得 PLC 能夠執(zhí)行相應(yīng)的程序； 軟件方面， 使 用 SWOPC-FXGP/WIN-編C程軟件設(shè)計(jì)梯形圖，簡(jiǎn)單易學(xué)，操作方便，在系統(tǒng)上滿足 單循環(huán)與單步運(yùn)動(dòng)的要求。關(guān)鍵詞： 雙面銑床； PLC；自動(dòng)控制Design of Autom

3、atic Control System for Double-sided Milling Machine Based on PLCAbstract: In the modern production and the part of the small and medium-sized enterprises and universities still widely use traditional relay control double-sided milling machine, these double-sided milling machine electric control sys

4、tem based on relays, contact device hardlinks based, technology is relatively backward, especially on the reliability of the contact problem, a direct impact on the product quality and production efficiency. And the use of PLC in double-sided milling machine for automatic control, can obtain very go

5、od effect, make its industrial production more economical and reliable and adapt to the requirements of social productivity now.Design based on PLC double-sided milling machine, automatic control system is introduced in the aspects of system hardware and software design idea, to FX2N - 48MR PLC as t

6、he core, to construct a automatic control hydraulic station, using four motor based action requires meet subject, reasonable utilization of limit switch function, single control of double-sided milling machine.Hardware aspects, in view of the main circuit and control circuit, auxiliary circuit three

7、 parts, respectively, make its studies to meet the development needs of modern efficient production, according to the three main action sliding sets, namely fast into, work into and retreat quickly, using different electromagnetic valve respectively in electricity situation action control, and wheth

8、er the solenoid switch movement, have electricity depends on when only switch meet that makes PLC can executes programs; Software, use FXGP/WIN - SWOPC - C programming software design ladder diagram, easy to operate, easy to operate, on the system meet with single-step movement single requirements.K

9、ey Words: Double-sided milling machine ;PLC;Automatic control目錄 TOC o 1-5 h z 1概 述 1課題概述 1課題研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀 1課題的研究意義 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 雙面銑床動(dòng)作及電氣控制要求分析 4雙面銑床簡(jiǎn)介 4雙面銑床動(dòng)作要求分析 4雙面銑床電氣控制要求分析 6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)方案確定 6雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案確定 6主電路方案確定 7軟件方案確定 7

10、HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8主電路設(shè)計(jì) 8液壓站 PLC控制系統(tǒng) 9系統(tǒng)分配電源 10輔助電路設(shè)計(jì) 11控制面板設(shè)計(jì) 11PLC 的介紹及選型 12銑床元器件介紹及選型 13 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 17PLC 軟件編程 17I/O 地址分配表 18梯形圖注釋 19梯形圖指令 23 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 安裝調(diào)試 27 HYPERLINK l bookm

11、ark18 o Current Document 結(jié)束語(yǔ) 30 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 參考文獻(xiàn) 31致 謝 32附 錄 33附錄 1：主電路圖 33附錄 2：I/O 接線圖 35附錄 3：控制面板圖 38附錄 4：梯形圖 40基于 PLC 的雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題概述銑床是一種在機(jī)械加工和機(jī)械修理中廣泛使用的機(jī)床，它是通過(guò)操作操縱手柄 實(shí)現(xiàn)電氣與機(jī)械上的配合，來(lái)完成各種預(yù)定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械與電氣聯(lián)動(dòng)的典型 控制，當(dāng)它的電氣控制系統(tǒng)采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)，由于采用繼電接觸器控制模 式，電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高，而

12、且故障的查找與排除也非常困 難。而傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)都是采用繼電器、接觸器等元器件組構(gòu)成硬件邏輯控制 電路，不但接線復(fù)雜，而且經(jīng)常出現(xiàn)故障，可靠性較差。與傳統(tǒng)的繼電器、 接觸器電氣控制系統(tǒng)相比， PLC控制具有可靠性高、 柔性好、 開(kāi)發(fā)周期短以及故障自診斷等優(yōu)點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于機(jī)床的控制和故障自診斷系 統(tǒng)，可以大幅度減少繼電器等硬件邏輯元件的數(shù)量，提高電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和 可靠性，從而提高產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。用 PLC控制系統(tǒng)替代體積大、投資大、 耗能大的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)是今后機(jī)床電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。銑床作為 機(jī)械加工的通用設(shè)備在汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)等配件的生產(chǎn)加工中一直起著不可替代的作

13、 用。特別是專用雙面銑床，由于其能兩面同時(shí)進(jìn)行加工，所以其生產(chǎn)效率較高，且 很適應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、機(jī)油泵缸體、齒輪箱殼體等等的雙端面加工。可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器， 用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、 順序控制、 定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令， 并通過(guò)數(shù)字、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC控制銑床是指銑床的操作命令以數(shù)值數(shù)字的形式描述工作過(guò)程按規(guī)定的程 序自動(dòng)進(jìn)行的銑床。隨著微電子技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制銑床迅速地發(fā)展起來(lái)。銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“夾緊一快進(jìn)一工進(jìn)一快退一原位停止一松開(kāi)工 件”的工作循環(huán)。在 PLC

14、的控制下，能夠減少元件數(shù)目，完成較為復(fù)雜的自動(dòng)循環(huán) 控制，提高加工效率，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。課題研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品 的更新?lián)Q代也不斷加快。因此對(duì)銑床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能 迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換和產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)控制， 這就促使了基于 PLC 的銑床自 動(dòng)控制理論的產(chǎn)生。在現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中，可編程序控制器 (PLC) 日益廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工設(shè)備等的 電氣控制系統(tǒng)中。應(yīng)用 PLC對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械加工設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以 把機(jī)械加工設(shè)備的功能、效率、柔性提高到一個(gè)新的水平，大大地改善產(chǎn)品的加工 質(zhì)量，降

15、低設(shè)備故障率，提高生產(chǎn)效率，其經(jīng)濟(jì)效益是十分的可觀。銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作 用。自動(dòng)銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代 生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)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(jì)方案也越來(lái)越先進(jìn)，越來(lái)越趨于 完美。在我國(guó) 7080 年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開(kāi)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(jī)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(jì)運(yùn)行帶來(lái)了不利影響， 用 PLC 對(duì)銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行 改造已是大勢(shì)所趨。制

16、造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低己成為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo) 志，而其中最具代表性的就是 PLC 控制銑床。我國(guó)現(xiàn)正處于從以勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)為 主向以技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)為主的發(fā)展階段，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的需求會(huì)越來(lái)越大、越來(lái)越 積極。利用現(xiàn)有普通銑床，通過(guò) PLC 控制化改造，使其成為一臺(tái)高效、多功能的 PLC 控制銑床，是一種盤(pán)活資金的有效途徑，也是低成本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的行之有效的 方法。因?yàn)橐环矫嫖覈?guó)普通銑床保有量大，要將普通銑床淘汰掉是不經(jīng)濟(jì)、也不現(xiàn) 實(shí)的做法；另一方面，從我國(guó)目前生產(chǎn)狀況來(lái)看，仍然以生產(chǎn)普通銑床為主，普通 銑床的 PLC 控制化改造將會(huì)長(zhǎng)期存在，并會(huì)不斷的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)

17、展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，特別是計(jì)算機(jī)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(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制。 在控制功能上， 從簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鳟a(chǎn)生以前，以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路，承擔(dān)著 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的艱巨任務(wù)，可能有成百上千只各種繼電器構(gòu)成復(fù)雜的控制系 統(tǒng)，需要用成千上萬(wàn)根導(dǎo)線連接起來(lái)，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜， 且占據(jù)大量的空間。當(dāng)這些繼電器運(yùn)行時(shí)，又產(chǎn)生

18、大量的噪聲，消耗大量的電能。 為保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，有時(shí)某個(gè)繼 電器損壞，甚至某個(gè)繼電器觸頭接觸不良，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果系 統(tǒng)出現(xiàn)故障，要進(jìn)行檢查排除故障又是非常困難的，全靠電氣技術(shù)人員長(zhǎng)期積累經(jīng) 驗(yàn)。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，可能需要增加很多的繼電器或繼電器控制柜， 重新接線或改線的工作量很大，甚至需要重新設(shè)定控制系統(tǒng)。盡管如此，這種控制 系統(tǒng)的功能僅僅局限在能實(shí)現(xiàn)具有粗略定時(shí)、計(jì)數(shù)功能的順序邏輯控制。因此，人 們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，是電氣控制系統(tǒng) 工作更可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝要

19、求。銑床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)帶來(lái)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(gè)國(guó)家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要 標(biāo)志。一種新型的控制裝置，一項(xiàng)先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，總是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要 而產(chǎn)生的。自從 1969 年第一臺(tái)可編程控制器在美國(guó)問(wèn)世以來(lái)，在工業(yè)控制中得到廣泛的 應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)在石油、化工、機(jī)械、輕工、發(fā)電、電子、橡膠、塑料加工等 行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制中，越來(lái)越多地采用 PLC 機(jī)控制，并取得了顯著的效果， 深受各行業(yè)的歡迎。 1988 年開(kāi)始將可編程序控制器應(yīng)用在銑床控制上， 至今使用情 況一直良好。 國(guó)外生產(chǎn) PLC的廠家很多，最著名的有美

20、國(guó) A-B 公司和 GE-FANUC 公司，日本的歐姆龍公司和三菱公司， 德國(guó) AEG 公司和西門(mén)子公司， 法國(guó)的 TE 公 司。它們號(hào)稱 PC 領(lǐng)域的大雄，代表 PC 的最高水平。它們?cè)谥袊?guó)都有各自的代理 商，很容易買(mǎi)到其產(chǎn)品。國(guó)產(chǎn) PLC 以小型為主， I/0 點(diǎn)均在 128 點(diǎn)以下。主要廠家 有上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所，蘇州電子計(jì)算機(jī)廠，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所， 無(wú)錫華光電子工業(yè)公司，中科院自動(dòng)化研究所，上海香島機(jī)電制造公司，一般只處 理開(kāi)關(guān)量，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算。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(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和自動(dòng)銑床 床一直給予較大的關(guān)注。經(jīng)過(guò)九五自動(dòng)車(chē)床和加工

21、中心包括自動(dòng)銑床的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn) 基地的形成，所生產(chǎn)的中檔普及型自動(dòng)銑床的功能性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但在中高檔自動(dòng)銑床方面與國(guó)外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。 這是由于歐美日等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家于 80 年代先后完成了自動(dòng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，其中一 些著名機(jī)床公司致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)引導(dǎo)著 PLC 控制機(jī)床技術(shù)發(fā)展，如 美國(guó)英格索爾公司和德國(guó)惠勒喜樂(lè)公司對(duì)用于汽車(chē)工業(yè)和航空工業(yè)高速 PLC 控制 銑床的發(fā)展日本牧野公司對(duì)高效精密加工中心所作的貢獻(xiàn)，德國(guó)瓦德里希公司在重 型龍門(mén)五面加工銑床方面的開(kāi)發(fā)以及日本馬扎克公司研發(fā)的車(chē)銑中心對(duì)高效復(fù)合 加工的推進(jìn)等等。相比之下，我國(guó)大部分?jǐn)?shù)近

22、代機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)處于跟蹤階段。我國(guó)是制造大國(guó)， 但不是制造強(qiáng)國(guó)。 機(jī)械制造業(yè)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相對(duì)落后， 設(shè)備陳舊，技術(shù)水平差距大，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力弱，影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。逐步提高 PLC 自控銑床的占有率已經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。提高銑床自控率有兩個(gè)途 徑：一是增加新的可編程 PLC 控制銑床，價(jià)格昂貴，一次性投資大，目前各企業(yè)均 有大量的普通銑床， 完全用可編程 PLC 控制銑床替代是根本不可能的； 二是對(duì)舊銑 床進(jìn)行 PLC 控制改造。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床擁有量極大的國(guó)家， 但大部分銑床服役齡較 長(zhǎng)，采取對(duì)舊銑床進(jìn)行改造來(lái)提高設(shè)備的先進(jìn)性和自控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí) 用的途徑，是企業(yè)必走之

23、路。課題的研究意義用 PLC 進(jìn)行控制，大大簡(jiǎn)化了主回路， 具有使用硬件少、 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、 維修方便、 可靠性高、速度平穩(wěn)可調(diào)的特點(diǎn)，使產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到很大的提高，對(duì)銑 床的革命性變革具有重大的意義。PLC 專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)， 其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高， 抗干擾能力 強(qiáng)?；?PLC的銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用可編程控制器控制，能夠使主傳動(dòng)控制 系統(tǒng)硬件電路大為簡(jiǎn)化，提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，降低了控制電路的復(fù) 雜程度和維護(hù)難度，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)控制程度，為企業(yè)提供了 更可靠的生產(chǎn)保證。雙面銑床動(dòng)作及電氣控制要求分析雙面銑床簡(jiǎn)介 用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)

24、床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和 花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到 廣泛應(yīng)用。最早的銑床是美國(guó)人 E.惠特尼于 1818 年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭 的螺旋槽，美國(guó)人布朗， J.R.于 1862 年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬(wàn)能銑床，是為升降臺(tái)銑床的 雛形。 1884年前后出現(xiàn)了龍門(mén)銑床。 20世紀(jì) 20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利 用擋塊可完成 “進(jìn)給 -快速”或“快速 -進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。1950 年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快， 數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床 的自動(dòng)化程度。尤其是 70 年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在 銑床

25、上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。銑床種類很多，一般按布局形式和適用范圍加以區(qū)分，主要有下面形式：升降臺(tái)銑床：有萬(wàn)能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最 廣。龍門(mén)銑床：包括龍門(mén)銑鏜床、 龍門(mén)銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn) 給；后者的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng)，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。兩者均 用于加工大型零件。工作臺(tái)不升降銑床：有榘形工作臺(tái)式和圓工作臺(tái)式兩種，是介于升降臺(tái)銑床 和龍門(mén)銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。 其垂直方向的運(yùn)動(dòng)由銑頭在立柱上升降來(lái) 完成。儀表銑床：一種小型的升降臺(tái)銑

26、床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬(wàn)能角度工作臺(tái)和插頭等多 種附件，還可進(jìn)行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床 等，是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床、 程序控制銑床和數(shù)字控制銑床。雙面銑床是兩個(gè)銑刀同時(shí)工作，在單面銑床的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高工作效率 而更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)如下：能完成很多普通機(jī)床難以加工或者根本不能加工的復(fù)雜型面的加工。采用雙面銑床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。提高了生產(chǎn)效率，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，大大的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。雙面銑床

27、動(dòng)作要求分析雙面銑床動(dòng)作要求： 雙面銑床全部運(yùn)動(dòng)部件原位停人工裝料按循環(huán)啟動(dòng)按鈕壓緊油缸壓緊工件 （壓力信號(hào) ）左、右側(cè)銑頭啟動(dòng)液壓滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)加工到位 液壓滑臺(tái)快退至原位停壓緊油缸松開(kāi)人工卸料重復(fù)上述循環(huán)。根據(jù)雙面銑床動(dòng)作，需要有手動(dòng)和自動(dòng)兩部分設(shè)計(jì)。手動(dòng)部分中，通過(guò)手動(dòng)按 鈕或開(kāi)關(guān)啟動(dòng)或停止銑頭電機(jī)、 液壓電機(jī)、 冷卻泵電機(jī)， 執(zhí)行滑臺(tái)快進(jìn)、 滑臺(tái)快退、 滑臺(tái)工進(jìn)及快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的操作。自動(dòng)部分中，在電機(jī)啟動(dòng)后能夠根據(jù)程序設(shè)計(jì)，自動(dòng)執(zhí)行滑臺(tái)的動(dòng)作， 這部分可通過(guò)限位 開(kāi)關(guān)的功能達(dá)到目的。對(duì)雙面銑床動(dòng)作分析， 可知其加工 工序過(guò)程如圖 2-1：?jiǎn)?dòng)過(guò)程：人工裝料后，在按下 啟動(dòng)按鈕后，液壓電動(dòng)

28、機(jī)運(yùn)行， 液壓系 統(tǒng)中一個(gè)電磁換向閥線圈通電， 壓力油 經(jīng)二位二通閥流回油箱， 各執(zhí)行元件所 帶動(dòng)的部件處于原位。準(zhǔn)備過(guò)程：當(dāng)左、右銑刀電動(dòng)機(jī)松開(kāi)人工卸料圖 2-1 雙面銑床加工工序過(guò)程開(kāi)始運(yùn)行，銑刀旋轉(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)使啟動(dòng)過(guò) 程得電的電磁換向閥的線圈失電，壓力 油經(jīng)二位二通閥的通路被阻，油流有可 能進(jìn)入各執(zhí)行油缸的油腔為順序動(dòng)作作 好準(zhǔn)備。銑削加工過(guò)程：加工工件處于原 位，此時(shí)壓合限位開(kāi)關(guān)， 夾緊油缸動(dòng)作， 家具夾緊工件，壓合限位開(kāi)關(guān)，工件停 止夾緊，快進(jìn)電磁閥線圈得電，油缸帶 動(dòng)滑臺(tái)快進(jìn)；壓合行程開(kāi)關(guān)，滑臺(tái)轉(zhuǎn)入 工進(jìn)，當(dāng)加工完畢，壓合行程開(kāi)關(guān)，快 退電磁閥線圈的電，夾緊油缸帶動(dòng)料塊 快退，其回到

29、原位時(shí)，壓合行程開(kāi)關(guān)， 加 工工序結(jié)束，人工卸料，開(kāi)始第二次循 環(huán)。單步過(guò)程：?jiǎn)?dòng)循環(huán)調(diào)整按鈕，雙面銑床進(jìn)入單步工作狀態(tài)，完成一次加工 任務(wù)機(jī)床部件退回原位，等待下一個(gè)命令。在上一個(gè)操作未執(zhí)行完時(shí)，應(yīng)禁止執(zhí)行 下一個(gè)操作。雙面銑床電氣控制要求分析設(shè)計(jì)要求使用 PLC 控制雙面銑床解決傳統(tǒng)繼電接觸器控制模式中電氣控制線 路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高的困難， 但是使用 PLC 控制也要注意一些電氣控制 要求，下面是此次設(shè)計(jì)中 PLC 控制電氣要求：以 PLC 為控制中心，對(duì)雙面銑床上述動(dòng)作要求實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制；雙面銑床除上下工件外， 其余各動(dòng)作均為按鈕操縱， 面板上的按鈕不僅要滿 足機(jī)床所有動(dòng)作的單

30、循環(huán)啟動(dòng)功能，而且還能滿足機(jī)床各動(dòng)作的單動(dòng)調(diào)整功能；雙面銑床上述各動(dòng)作具有互鎖功能， 即機(jī)床的上一個(gè)動(dòng)作未執(zhí)行到位， 則機(jī) 床的下一個(gè)動(dòng)作不執(zhí)行；雙面銑床各動(dòng)作回路具有短路、過(guò)載、過(guò)流等保護(hù)。對(duì)于 a 點(diǎn)要求可用三菱 PLC滿足設(shè)計(jì)要求，利用開(kāi)關(guān)量變化引起的線圈通斷變 化達(dá)到控制的目的。在雙面銑床上安裝控制面板，面板包括各個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)以及滑 臺(tái)動(dòng)作的按鈕，可在面板上設(shè)置循環(huán)調(diào)整按鈕，分手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)整，手動(dòng)過(guò)程實(shí)現(xiàn) 單動(dòng)調(diào)整，可以在雙面銑床出現(xiàn)故障時(shí)查找故障原因及更換銑頭，自動(dòng)過(guò)程提高加 工效率，方便操作。通過(guò)開(kāi)關(guān)與線圈的配合使用在電路及程序中互鎖，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的 順序啟動(dòng)，機(jī)床動(dòng)作順序進(jìn)行。添加斷

31、路器、熔斷器等電器元件，使各回路具有短 路、過(guò)載、過(guò)流等保護(hù)。雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)方案確定3.1 雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案確定根據(jù)動(dòng)作要求、電氣控制要求，確定雙面銑床控制系統(tǒng)總體方案。主軸電動(dòng)機(jī)的控制 為了操作方便，兩臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)分別控制雙面銑床的兩個(gè)銑刀，控制操作由操 作面板完成。主軸電動(dòng)機(jī)接啟動(dòng)接觸器，兼作失壓和欠壓保護(hù)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制 由熱繼電器作過(guò)載保護(hù)，熔斷器作短路保護(hù)，接觸器實(shí)現(xiàn)直接啟動(dòng)運(yùn)行兼作失 壓與欠壓保護(hù)，主軸電路啟動(dòng)后，冷卻泵才能啟動(dòng)。 當(dāng)主軸停車(chē)時(shí)，冷卻泵電動(dòng) 機(jī)也跟著停轉(zhuǎn)。液壓站的控制 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)輔助時(shí)間，要求工作臺(tái)快速移動(dòng)，可通過(guò)操作 面板控

32、制液壓站， 實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的快進(jìn)和工進(jìn)。 通過(guò)對(duì)相應(yīng)電磁閥的得電情況的控制， 進(jìn)而控制夾緊油缸夾緊、松開(kāi)動(dòng)作。輔助電路設(shè)計(jì) 考慮到夜間工作的情況，設(shè)計(jì)一條照明控制支路，在照明不良的情況下提供燈 光要求。并設(shè)計(jì)一條控制變壓器支路，滿足各工作部分不同的電壓要求。主電路方案確定銑床有三種運(yùn)動(dòng)形式，即主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是主軸帶動(dòng)銑 刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)或進(jìn)給箱帶動(dòng)工件的移動(dòng)；工作臺(tái)帶動(dòng)工件在三 個(gè)方向的快速移動(dòng)，及以工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為輔助運(yùn)動(dòng)。根據(jù)其動(dòng)作要求需求，確定雙面銑床共用 4 臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它們分別是主 軸電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)、液壓電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)線路分為主電路、控制

33、電路和照 明電路三部分。主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工，通過(guò)組合開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；液 壓電動(dòng)機(jī)通過(guò)控制面板開(kāi)關(guān)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)，在液壓電機(jī)啟動(dòng)后，液壓站能夠開(kāi)始正常 控制銑床滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，即通過(guò)電磁閥的控制轉(zhuǎn)而控制滑臺(tái)動(dòng)作；冷卻泵電動(dòng)機(jī)供應(yīng) 切削液，且當(dāng)液壓電機(jī)啟動(dòng)后，用控制面板上冷卻泵開(kāi) /停按鈕進(jìn)行控制； 4 臺(tái)電動(dòng) 機(jī)共用熔斷器作短路保護(hù)， 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)?？刂齐娐返碾娫从勺儔浩?TC 輸出 110V 電壓供電。主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)首 先選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，然后合上電源開(kāi)關(guān)，再把主軸換向開(kāi)關(guān)扳到所需要的轉(zhuǎn)向。 按下啟動(dòng)按鈕，主觸頭和自鎖觸頭閉合，主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。主

34、軸換銑刀時(shí)將轉(zhuǎn) 換開(kāi)關(guān)扳向換刀位置，這時(shí)斷開(kāi)按鈕，制動(dòng)主軸電機(jī)，切斷了控制電路，保證了人 身安全。工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在主軸啟動(dòng)后方可進(jìn)行。工作臺(tái)的進(jìn)給是由液壓系統(tǒng)來(lái)控 制，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中存在動(dòng)作先后順序，工件只有在夾緊開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，才能夠進(jìn)行下 一步快進(jìn)動(dòng)作，否則電路故障。同樣，其他的所有動(dòng)作都是建立在工件夾緊的基礎(chǔ) 上，另外就是松開(kāi)油缸一直不運(yùn)作的前提。根據(jù)加工工藝的要求，該銑床應(yīng)具有以下的電氣聯(lián)鎖措施： 為了防止刀具和銑床的損壞，只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給方向的 快速運(yùn)動(dòng)。為了減小加工表面的粗糙度，只有進(jìn)給停止后主軸才能停止或同時(shí)停止。 當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)或冷卻泵過(guò)載時(shí)， 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須立即停

35、止， 以免損壞刀具和銑床。 要求有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。軟件方案確定通過(guò)對(duì)銑床控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析可知選用FX2N-48MR PLC來(lái)設(shè)計(jì)，F(xiàn)X2N-48MR共有 24 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入通道， 24 個(gè)繼電器輸出通道。使用 PLC來(lái)控制雙 面銑床，采用三菱公司針對(duì) FX 系列 PLC設(shè)計(jì)的編程軟件 SWOPC-FXGP/WIN，-C它的 運(yùn)行環(huán)境為 WINDOWS 9以5上的版本可對(duì) FX系列 PLC進(jìn)行程序輸入以及監(jiān)控 PLC中 各軟元件的實(shí)時(shí)狀態(tài)。SWOPC-FXGP/WIN編-C程軟件可以用 3 種編輯窗口：梯形圖編輯窗口指令表編輯 窗口和 SFC編輯窗口。由于梯形圖比較直觀，

36、所以一般使用梯形圖編輯窗口進(jìn)行編 程。該編程軟件使用也比較簡(jiǎn)單。編程軟件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置要求比較低，一般計(jì) 算機(jī)都能安裝，安裝過(guò)程也比較方便。根據(jù)設(shè)計(jì)中雙面銑床系統(tǒng)動(dòng)作、 電氣控制要求對(duì) PLC控制雙面銑床進(jìn)行梯形圖 編寫(xiě)，并進(jìn)行初步的調(diào)試。雙面銑床自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 主電路設(shè)計(jì)主電路電力拖動(dòng)通過(guò)四臺(tái)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，四臺(tái)電機(jī)如圖 4-1 所示：QF1M4圖 4-1 主電路電機(jī)圖中 M1 為液壓電機(jī)，實(shí)現(xiàn)液壓站臺(tái)的控制。 M2 為左銑刀， M3 為右銑刀，實(shí) 現(xiàn)加工工件的銑削加工。 M4 為冷卻泵電機(jī)，只需單向運(yùn)行。為了保證安全，防止 事故，機(jī)床有順序的動(dòng)作，采用了聯(lián)鎖。四臺(tái)電動(dòng)機(jī)都設(shè)有過(guò)載

37、欠壓保護(hù)，控制線 路設(shè)有短路保護(hù)，工作臺(tái)的進(jìn)給方向，都設(shè)有終端保護(hù)。主軸電動(dòng)機(jī) M2 、M3 是在空載時(shí)直接起動(dòng)， 為完成順銑和逆銑， 要求有正反轉(zhuǎn)， 可根據(jù)銑刀的種類預(yù)先選擇轉(zhuǎn)向，在加工過(guò)程中不變換轉(zhuǎn)向。主軸電機(jī)由 KM2 、 KM3 實(shí)現(xiàn)起、停運(yùn)行控制，分別接啟動(dòng)控制器，兼做欠壓與失壓保護(hù)。雙面銑床工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)需在主軸啟動(dòng)后方可進(jìn)行，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由液壓站控制 實(shí)現(xiàn)。液壓電機(jī) M1 由 KM1 實(shí)現(xiàn)起、停運(yùn)行控制，為了提高生產(chǎn)效率，還設(shè)置了 工作臺(tái)的快速移動(dòng)操作與工進(jìn)操作按鈕，由液壓站各電磁閥的得電動(dòng)作來(lái)配合實(shí) 現(xiàn)。冷卻泵由一臺(tái)電動(dòng)機(jī) M4 拖動(dòng)，供給銑削時(shí)的冷卻液， 由熱繼電器 FR4 作

38、過(guò)載 保護(hù)，熔斷器 FU4 作短路保護(hù)，接觸器 KM4 實(shí)現(xiàn)直接啟動(dòng)運(yùn)行兼作失壓與欠壓保 護(hù)，當(dāng)主軸停車(chē)時(shí)， M4 也跟著停轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)程序共分五條支路，反映了原繼電接觸器控制電路中的各種邏輯關(guān)系。第一條支路反映的是主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、 停止控制，分別由按鈕及接于 PLC 的 輸入接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。主軸啟動(dòng)后，通過(guò)輸出繼電器將進(jìn)給控制電路電源接通。第二條支路實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)，在故障情況下，按下急停按鈕，輸出繼電器線圈不 得電，將控制電路電源、動(dòng)力電源切斷，起到安全作用。第三條支路是冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的啟?？刂?，由冷卻泵開(kāi)關(guān)控制，并且與主軸 電動(dòng)機(jī)之間采用順控關(guān)系：主軸電路啟動(dòng)后，冷卻泵才能啟動(dòng)；主軸停止，它也

39、跟 著停止。第四條支路是工作臺(tái)快速進(jìn)給啟動(dòng)控制，有時(shí)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少生產(chǎn) 輔助時(shí)間，要求工作臺(tái)快速移動(dòng)，可通過(guò)操作快速移動(dòng)按鈕，使 KA 得電，控制輸 出，分別接通快進(jìn)電磁閥和快退電磁閥，再配合工進(jìn)按鈕及輸出電磁閥，實(shí)現(xiàn)工作 臺(tái)向相應(yīng)方向的快速移動(dòng)。第五條是照明控制，由照明開(kāi)關(guān)控制輸出端口實(shí)現(xiàn)。液壓站 PLC控制系統(tǒng)由于該機(jī)床是固定式機(jī)械，且不存在外負(fù)載對(duì)系統(tǒng)做功的工況，所以這臺(tái)機(jī)床 液壓系統(tǒng)的功率小、滑臺(tái)速度低、工作負(fù)載變化小、采用節(jié)流調(diào)速方式和開(kāi)式循環(huán) 為宜，并用同油路節(jié)流調(diào)速回路。泵源系統(tǒng)采用變量泵供油。選用帶有壓力反饋的 限壓式變量葉片泵。調(diào)速方式采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的

40、容積節(jié)流調(diào)速方 式。速度換接方式采用電磁闊的快慢速換接回路。夾緊回路采用失電夾緊方式。液壓系統(tǒng)由夾緊工件油缸、推料油缸、滑臺(tái)工作油缸、油箱等組成。油缸活塞 的前進(jìn)、后退、復(fù)位等動(dòng)作的控制，由電磁閥加上行程限位開(kāi)關(guān)共同完成。當(dāng)液壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后， PLC 應(yīng)能夠完成對(duì)系統(tǒng)各種動(dòng)作的控制， 包括工件的定 位、夾緊、放松，主軸的啟停，滑臺(tái)的工進(jìn)、快進(jìn)、快退。這部分的控制主要是通 過(guò)PLC繼而控制線圈的得電， 使得不同的電磁閥地點(diǎn)情況的差異， 引起油缸的變化。 比如在 4-2中，快退電磁閥得電，快進(jìn)電磁閥不得點(diǎn)，根據(jù)電磁閥的特定，液壓油會(huì) 走一條支路，到達(dá)油缸后引起油缸的快退。液壓系統(tǒng)原理圖如圖 4-2

41、 所示：夾緊快進(jìn)圖 4-2 液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)分配電源如圖 4-3 所示，采用變壓器分壓， 將 380V 電壓分為三種電壓， 提供本系統(tǒng) PLC 輸出所用三種電壓線路： 110V、36V、24V。右邊提供直流 24V電源。液壓電機(jī)、主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)在 PLC 輸出的對(duì)應(yīng)線圈使用電源 110V，使 用同一個(gè)公共端口； 24V 電源提供給液壓電磁閥，電磁閥的得電情況實(shí)現(xiàn)液壓站的 控制功能； 而照明、報(bào)警等信號(hào)燈所用電源為 36V；三種電壓分別接在不同的 COM 口與對(duì)應(yīng)的執(zhí)行元件相連，在 FX2N-48MR 輸出的四個(gè)公共端口中使用三個(gè)。電路 中設(shè)置短路、過(guò)載保護(hù)，保護(hù)電路正常安全運(yùn)行。FX2

42、N-48MR 型可編程序控制器輸入部分采用 24V 直流穩(wěn)壓，輸出端口中部分 端口也使用 24V 電壓供給。輸出端由于采用三個(gè)不同電壓等級(jí)負(fù)載，所以特別注意輸出公共端的分配，否 則易引起短路。10輔助電路設(shè)計(jì)考慮到夜間工作的情況， 設(shè)計(jì)一條照明控制支路， 在照明不良的情況下提供燈 光要求。在控制面板上，有照明按鈕，在按鈕動(dòng)作后，照明燈亮，提供雙面銑床夜 間工作的照明。在雙面銑床兩個(gè)銑刀上，分別裝上照明設(shè)備，方便在夜間對(duì)銑刀進(jìn) 行換刀操作。在工廠實(shí)際可能條件下，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，可在原有電機(jī)上多加一臺(tái)排屑器 電機(jī)，達(dá)到清理加工工件碎屑的作用， 一臺(tái)潤(rùn)滑電機(jī)， 供給銑頭及滑臺(tái)等潤(rùn)滑油脂， 使其更好

43、的長(zhǎng)時(shí)間加工銑削，還可以添加電風(fēng)扇、電源插座等其他輔助設(shè)備，以實(shí) 現(xiàn)雙面銑床高效率的工作。控制面板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求控制面板操作，用于對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線遠(yuǎn)距離控制操作。在控制面板上安 裝了信號(hào)燈， 用來(lái)指示機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。 設(shè)置電源、急停兩個(gè)電源開(kāi)關(guān)， 循環(huán)啟動(dòng)、 自動(dòng)、手動(dòng)操作按鈕選擇，主軸電機(jī)、液壓電機(jī)、冷卻泵電機(jī)的開(kāi)停開(kāi)關(guān)，左右銑11 頭點(diǎn)動(dòng)控制、滑臺(tái)快進(jìn)快退工進(jìn)、原位、夾緊、松開(kāi)等手動(dòng)操作按鈕，另外設(shè)置照 明燈開(kāi)關(guān)用于夜間工作，故障按鈕用于提示報(bào)警，安全控制。PLC 的介紹及選型可編程控制器 (Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制 應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早

44、期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller) ，簡(jiǎn)稱 PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā) 展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可 編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆， 所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC。1968 年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司 (GM)，為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷 更新的需要，提出了十條技術(shù)指標(biāo)在社會(huì)上公開(kāi)招標(biāo)，制造一種新型的工業(yè)控制裝 置。1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司( DEC)根據(jù)招標(biāo)的要求，研制出世界上

45、第一臺(tái)可編 程序控制器，并在 GM 公司汽車(chē)生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。PLC 的主要特點(diǎn)：高可靠性PLC 較為實(shí)用可靠，其所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外 電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離；各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時(shí)間 常數(shù)一般為 1020ms；各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的 開(kāi)關(guān)電源；對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選； 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(kuò)大；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。豐富的 I/O 接

46、口模塊PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電 流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 -機(jī)對(duì)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。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(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)， 由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自

47、行組合。編程簡(jiǎn)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(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不 需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC 不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng) 的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。 各種模塊上均有運(yùn)行和故12障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)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(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。設(shè)計(jì)采用三菱公司的 FX2N-48MR-001 作為控制器， 它輸入點(diǎn)數(shù)為 24 點(diǎn)，輸出 點(diǎn)數(shù)為 24點(diǎn)。FX2N

48、是 FX 系列中功能最 強(qiáng)、速度最快的微型可編程序控制器。它 的基本指令執(zhí)行時(shí)每條指令高達(dá) 0.08s， 用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到 16 KB，I/O 點(diǎn)最 大可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)，有多種特殊功能模塊， 有多種 RS232/RS422/RS485串行通信模塊 或功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置 控制和聯(lián)網(wǎng)通信功能。 PLC 的供電電源由 外部直流穩(wěn)壓電源提供，這樣可以減少電網(wǎng)波動(dòng)或噪聲對(duì) PLC 的干擾。圖 4-5 FX2N-48MR 控制器FX2N-48MR-001 內(nèi)部主要由 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口電路、外設(shè)電路、編 程裝置、電源等組成。FX2N-48MR-001 輸入輸出接口電路

49、是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入和輸出信號(hào) 的接品部件。輸入部件是行程開(kāi)關(guān)、按鈕、 傳感器等。輸出部件是電磁閥、 接觸器、 繼電器。輸入接口電路是將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)送入主機(jī)。輸出接口電路是將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路 的信號(hào)，以便控制接電磁閥、觸器線圈等電器通斷電。FX2N-48MR-001 外設(shè)接口電路用于連接計(jì)算機(jī)、手持編程器或其他圖形編程 器，并能通過(guò)外設(shè)接口組成 PLC 控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 通過(guò) SC-09 電纜與計(jì)算機(jī)連接， 可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。銑床元器件介紹及選型接觸器 接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開(kāi)關(guān)電器。接觸器主要用于

50、頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直?主電路和大容量的控制電路，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖 控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路，其主要控制對(duì) 象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、 照明、電焊機(jī)、 電容器組等。接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。 這里主要介紹常用 的交流接觸器。交流接觸器又可分為電磁式和真空式兩種。接觸器的選用：主回路觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于或等于被控設(shè)備的額定電流，控制電動(dòng)機(jī)的接 觸器還應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。為了防止頻繁操作的接觸器主觸點(diǎn)燒蝕，頻繁動(dòng) 作的接觸器額定電流可降低使用。接觸器的電磁線圈額定電壓有 36V、11

51、0V、 220V、380V 等，電磁線圈允許 在額定電壓的 80% 105%范圍內(nèi)使用。真空接觸器以真空為滅弧介質(zhì)，其主觸點(diǎn)密封在特制的真空滅弧管內(nèi)。當(dāng)操作13 線圈通電時(shí)， 銜鐵吸合，在觸點(diǎn)彈簧和真空管自閉力的作用下觸點(diǎn)閉合 ;操作線圈斷 電時(shí)，反力彈簧克服真空管自閉力使銜鐵釋放，觸點(diǎn)斷開(kāi)。直流接觸器的工作原理如下：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜 鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵心，并帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作：常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使 觸點(diǎn)復(fù)原：常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。與交流接觸器工作原理相同，不同之處在于交流接觸器的

52、吸引線圈由交流電源 供電，直流接觸器的吸引線圈由直流電源供電，另外由于通入直流接觸器線圈是直 流電，直流電沒(méi)有瞬時(shí)值，在任意時(shí)刻有效值都是相等的，沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，因此直流 接觸器銜鐵上不用加裝防止過(guò)零點(diǎn)電壓較低產(chǎn)生的吸合力較小，造成接觸器震動(dòng)聲 音大等現(xiàn)象的短路環(huán)。繼電器 繼電器比交流接觸器所控制的電流小得多，在空調(diào)器中常用于控制室內(nèi)、外風(fēng) 扇電動(dòng)機(jī)、電磁四通換向閥、搖擺電機(jī)及壓縮機(jī)（ 2 匹以下）電動(dòng)機(jī)等等。當(dāng)空調(diào) 器的制冷量超過(guò) 3 匹時(shí)，控制壓縮機(jī)的開(kāi)停則由繼電器和交流接觸器共同完成，此 時(shí)繼電器起到中間繼電器的作用。繼電器在結(jié)構(gòu)上有感測(cè)器官和執(zhí)行器官兩大部分。前者反映繼電器的輸入量， 如電

53、磁式繼電器的線圈、熱繼電器的雙金屬片等。后者產(chǎn)生輸出量，如一般繼電器 的觸點(diǎn)。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫 度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分） ；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn) “通”、“斷” 控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分） ；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入 量進(jìn)行耦合隔離、功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分） 。繼電器的作用：擴(kuò)大控制范圍。例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn) 組的不同形式，同時(shí)換接、開(kāi)斷、接通多路電路。中間放大。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量， 可以控制很大功率的電路。綜合

54、信號(hào)。例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò) 比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。 d.自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)。例如，自動(dòng)裝置上的繼電 器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。熔斷器熔斷器也被稱為保險(xiǎn)絲， IEC127 標(biāo)準(zhǔn)將它定義為 熔斷體（ fuse-link） 。它是一 種安裝在電路中， 保證電路安全運(yùn)行的電器元件。 熔斷器其實(shí)就是一種短路保護(hù)器， 廣泛用于配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。熔斷器是根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化， 從而使電路斷開(kāi)；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配 電系統(tǒng)和控制

55、系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過(guò)電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的14 保護(hù)器件之一。熔斷器是一種過(guò)電流保護(hù)器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組 成。使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過(guò)規(guī)定值，并 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開(kāi)，從而起到保護(hù)的 作用。以金屬導(dǎo)體作為熔體而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，串?lián)于電路中，當(dāng)過(guò)載或短路電流通 過(guò)熔體時(shí)，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對(duì)電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備以及家用電器 都起到了一定的保護(hù)作用。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過(guò)載電流小時(shí)，熔斷時(shí)間長(zhǎng)；過(guò)載 電流大時(shí)，熔斷時(shí)間短。因此，在一定過(guò)載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不 會(huì)熔

56、斷，可以繼續(xù)使用。熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3 部分組成，其中熔體是 控制熔斷特性的關(guān)鍵元件。由于各種電氣設(shè)備都具有一定的過(guò)載能力，允許在一定條件下較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行； 而當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許值時(shí)，就要求保護(hù)熔體在一定時(shí)間內(nèi)熔斷。還有一些設(shè)備起動(dòng)電 流很大，但起動(dòng)時(shí)間很短，所以要求這些設(shè)備的保護(hù)特性要適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的需要， 要求熔斷器在電機(jī)起動(dòng)時(shí)不熔斷，在短路電流作用下和超過(guò)允許過(guò)負(fù)荷電流時(shí)，能 可靠熔斷，起到保護(hù)作用。熔體額定電流選擇偏大，負(fù)載在短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)不 能及時(shí)熔斷；選擇過(guò)小，可能在正常負(fù)載電流作用下就會(huì)熔斷，影響正常運(yùn)行，為 保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)合理地選擇熔體額定電流。限位

57、開(kāi)關(guān)在 NECA C4508 標(biāo)準(zhǔn)的“封入型微動(dòng)開(kāi)關(guān)”中，被定義為： “堅(jiān)牢的外殼中內(nèi) 藏微動(dòng)開(kāi)關(guān)、具有防外力及防水、油、塵埃等構(gòu)造，通過(guò)機(jī)械式動(dòng)作，對(duì)電氣回路 進(jìn)行開(kāi)閉的開(kāi)關(guān)?！币话惆堰@開(kāi)關(guān)的總稱為限位開(kāi)關(guān)，被廣泛使用。限位開(kāi)關(guān)作用是當(dāng)物體到達(dá)或離開(kāi)某的位置時(shí)，開(kāi)閉電氣回路。與普通手動(dòng)開(kāi) 關(guān)的區(qū)別是： 能檢測(cè)物體的有無(wú)， 根據(jù)要求開(kāi)閉電氣回路。 例如：我們打開(kāi)冰箱時(shí)， 冰箱內(nèi)的照明燈自動(dòng)點(diǎn)亮；再如我們的微波爐，門(mén)沒(méi)有關(guān)好之前，轉(zhuǎn)動(dòng)定時(shí)器不啟 動(dòng)；又如滾筒式洗衣機(jī)在關(guān)好門(mén)之前不啟動(dòng)，而雙杠式洗衣機(jī)的脫水桶，在打開(kāi)上 蓋時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并且抱閘停車(chē)。在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應(yīng)用，可以用來(lái)進(jìn)行安全防 護(hù)。

58、根據(jù)用途選擇開(kāi)關(guān)的系列，即選用安全用開(kāi)關(guān)還是限位開(kāi)關(guān)。安全用開(kāi)關(guān)帶接 點(diǎn)（僅限常閉接點(diǎn)）強(qiáng)制開(kāi)離機(jī)構(gòu)，防止由于意外過(guò)流等因素造成接點(diǎn)無(wú)法斷開(kāi)， 從而使電路的安全性提高。根據(jù)開(kāi)關(guān)的安裝位置和機(jī)械動(dòng)作的要求， 選擇尺寸、 位移、操作力、觸頭型式、 保護(hù)級(jí)別、防爆等級(jí)，即根據(jù)機(jī)械設(shè)備的空間選擇合適外形尺寸的限位開(kāi)關(guān)，并比 對(duì)其位移和操作力及觸頭型式是否滿足動(dòng)作要求，再看開(kāi)關(guān)的使用環(huán)境應(yīng)采用什么 樣的保護(hù)級(jí)別和防爆等級(jí)。根據(jù)電路的要求，選擇接點(diǎn)的型式。根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求選擇開(kāi)關(guān)的常開(kāi)常閉形 式、接點(diǎn)數(shù)量、接點(diǎn)容量選擇合適的開(kāi)關(guān)。下面為雙面銑床元件選型后的電氣設(shè)備清單：15表 4-1 電氣設(shè)備清單符號(hào)名稱

59、型號(hào)規(guī)格件數(shù)M1液壓 電動(dòng)機(jī)Y90L 41.5KW,380V ,1400r/min1M2左主軸 電動(dòng)機(jī)Y13 2M 4 B37.5KW,380V ,1450r/min1M3右主軸 電動(dòng)機(jī)Y13 2M 4 B37.5KW,380V ,1450r/min1M4冷卻泵 電動(dòng)機(jī)JCB220.125KW,380V ,2790r/min1KM接觸器CJO1020A,110V1接觸器CJO2010A,110V1接觸器CJO2010A,110V1接觸器CJO1010A,110V1SB急停按鈕LA39-A1-01Z/r紅色1點(diǎn)動(dòng)按鈕LA39-A1-10/k黑色8按鈕LA39-A1-11x/k黑色4啟動(dòng)按鈕LA3

60、9-A1-10/g綠色2SA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LA39-A1-11X/k三極4SQ限位開(kāi)關(guān)LX1 11K開(kāi)啟式5限位開(kāi)關(guān)LX2 131單輪，自動(dòng)復(fù)位2FR熱繼電器JRQ4011A、 3A1熱繼電器JR10 103A、5A1熱繼電器JR10 100.415A1FU熔斷器RL130A2熔斷器RL110A1熔斷器RL16A2熔斷器RL14A1TC變壓器JBK5 400VA380/110V 、24V、36V1U開(kāi)關(guān)電源S100-241EL工作燈JC34 燈泡24VAC 50W2HL信號(hào)燈AD16-22B/w-23S白色1黃色1綠色1XT1接線端子JH9-3005+15706JH9-15703走線槽（蓋）TC60