XK型立式升降銑床的PLC改造設(shè)計(jì)方案

專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐２013/2014第2學(xué)期專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí) ?學(xué)號(hào)姓名專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐任務(wù)書(shū)二級(jí)學(xué)院（直屬學(xué)部）：電子信息與電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí):所屬組號(hào)指導(dǎo)老師職稱(chēng)課題名稱(chēng)：X５2Ｋ型立式升降銑床的PLＣ改造設(shè)計(jì)課題工作內(nèi)容本次課題是對(duì)X５２K型立式升降銑床的PLＣ改造。該改造實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化掌握，從而可以提高整個(gè)電氣掌握系統(tǒng)的工作性能。工作的基本要求：１。改造后的X５2K型立式升降銑床應(yīng)能正確執(zhí)行操作步驟進(jìn)行工件加工。2.依據(jù)掌握要求，進(jìn)行電氣掌握系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括主電路、掌握電路及PLＣ硬件配置電路。3。原銑床的工藝加工方法不變。4。通過(guò)改造進(jìn)一步熟識(shí)和掌握各種銑床的改造工藝和改造過(guò)程及改造的注意事項(xiàng).指標(biāo)要求①改造后的銑床維修簡(jiǎn)潔，維修時(shí)間短。②改造后運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，變速范圍廣、提高了產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率。③改造后的銑床要牢靠性高，程序設(shè)計(jì)便利靈敏，抗干擾能量力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等。④改造后應(yīng)使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔更能滿意加工需要，改造后應(yīng)能使ＰLC技術(shù)和變頻技術(shù)得到充分的利用和發(fā)揮.⑤依據(jù)掌握要求，完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試。進(jìn)程安排１、第一周周一：指導(dǎo)老師下達(dá)任務(wù)2、第一周周二：查閱資料,確定最終課題，寫(xiě)好任務(wù)書(shū)3、第一周周三:將任務(wù)書(shū)交給指導(dǎo)老師，由指導(dǎo)老師確定課題可行性4、第一周周四:熟識(shí)機(jī)械設(shè)備的工作原理和工作流程，確定改造方案5、第一周周五～其次周周一：進(jìn)行改造設(shè)計(jì)6、其次周周二:進(jìn)行仿真調(diào)試７、其次周周三~周四：整理資料，撰寫(xiě)報(bào)告8、其次周周五：答辯,上交報(bào)告和電子檔主要參考文獻(xiàn)［1］郁漢琪《電氣掌握與可編程掌握器應(yīng)用技術(shù)》[M］南京:東南高校出版社，20０４

[2］張培志《電器掌握與可編程序掌握器》[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.９

［3］秦長(zhǎng)海、董昭《可編程序掌握器原理與應(yīng)用技術(shù)》［Ｍ］北京:北京郵電高校出版社,20０9.6

［4］張萬(wàn)忠《可編程掌握器應(yīng)用技術(shù)》[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社

，２0０2

[5］北京昆侖通態(tài)公司編．《mcgsＴpｃ初級(jí)教程》。200９。2

［６]北京昆侖通態(tài)公司編．《ｍｃgｓTｐｃ中級(jí)教程》.2０0９．２地點(diǎn)起止日期２0１4。２．2-2014。3。7指導(dǎo)老師:201４年２月24日摘要繼電器接觸器掌握在工業(yè)掌握領(lǐng)域中曾占有主導(dǎo)地位，該系統(tǒng)采納固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)規(guī)律掌握.如生產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化，需轉(zhuǎn)變硬件結(jié)構(gòu),從而造成時(shí)間和資金的浪費(fèi).

PLC是一種新型的工業(yè)自動(dòng)化掌握裝置，其掌握功能是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的.當(dāng)生產(chǎn)工藝和任務(wù)發(fā)生變化時(shí)，不必轉(zhuǎn)變PＬC硬件設(shè)備,只需轉(zhuǎn)變PＬC中的程序,因而該掌握系統(tǒng)更具靈敏性.且ＰLC掌握系統(tǒng)體積小、牢靠性高、更易于維護(hù)。

通過(guò)對(duì)Ｘ５２Ｋ型立式升降臺(tái)銑床進(jìn)行改造，并用MＣGS軟件仿真，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化掌握,從而可以提高整個(gè)電氣掌握系統(tǒng)的工作性能.

關(guān)鍵詞：ＰLC；電氣掌握系統(tǒng);X52K；立式升降臺(tái)銑床：MＣＧS名目TOC＼ｏ＂1-3”\ｈ\z\uＨYPERLINＫ＼l"_Tｏｃ3８24８3363＂1改造緣由 ＰＡＧＥREF_Ｔｏc382４83３63\ｈ４HYＰERLＩNK\ｌ”_Ｔoc3８24８3３6４”2工作原理分析?PAＧＥREF＿Toｃ382４83364＼h4ＨYPERＬIＮK\l"_Ｔｏｃ3８２48３36５＂2.１主電路掌握電路分析： PＡGＥREＦ＿Tｏc38２48３3６５\h５ＨＹPERLＩＮK＼ｌ"_Toｃ382４8３3６6”２.2掌握電路分析?PＡGERＥＦ_Toc38２48３３66\h６HＹPEＲLINK\l＂_Tｏc3８248３367＂２。2。１主軸電動(dòng)機(jī)M1的掌握：?ＰAGEREＦ_Toc3８24８336７\h6ＨYPＥRLＩNK\l"_Toc3824８3３68"2．2．2工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)Ｍ3的掌握?PＡGEREF＿Ｔoｃ38２４8３368\h7HYPEＲLINK\ｌ＂＿Ｔoｃ382４８336９＂2。２。３冷卻泵電動(dòng)機(jī)M２的掌握 ＰAGＥREF_Toc382４8336９\h7HYＰERLINＫ\ｌ＂_Toｃ382４833７0＂3PLC設(shè)計(jì)方案的確定?PAＧＥREＦ＿Ｔoc382４8３370\h7HYＰERLＩＮK\l”＿Toc382４83371＂３。1PＬＣ的選擇?ＰAGＥREF_Ｔoc38248３３７１\h７HYPERLＩＮK\l”＿Tｏc3８24８3372”３.2元器件選擇：?PAGＥREF_Tｏc382４8３3７２\h7HYPＥRＬＩNＫ＼ｌ”_Tｏc３8２483３73”４輸入輸出地址安排?PAGERＥF_Toc3８２４8３373＼ｈ8HYPEＲＬIＮＫ＼l"＿Toc382４833７４"4．１輸入地址安排?ＰAGEＲEF_Toc３82４８33７4＼ｈ８ＨYPEＲLINK６、梯形圖 PAGERＥF_Toc3824８3377\ｈ9ＨYPERLIＮK\ｌ”_Toc38２4833７8＂6。２流程圖 PＡＧEREF_Toc382４8３3７8＼h１0HYＰERLIＮＫ\l”＿Toc３82483３７９"７、調(diào)試及存在問(wèn)題?PＡGEＲEＦ_Toc３82483３79＼h１1HＹPEＲLINＫ＼l"_Tｏｃ3８248３3８０”8、小結(jié) PAGERＥＦ_Tｏｃ3824８33８0\h12ＨYPERＬIＮＫ\l”＿Tｏc38２48３３８1＂９、參考文獻(xiàn)?PAGEREＦ_Ｔoc３82４８3381＼ｈ12HYPEＲLINK＼l”_Toc３82４83382"1０、附錄?PAGＥREF_Tｏc38２４８３３82\h13ＨYPEＲLＩNK\l”＿Toc38248３383”附錄1電氣原理圖?PAGＥＲEＦ_Tｏc3８２４8３3８3\ｈ13HYPＥRＬINK附錄2硬件接線圖?PAGERＥF_Toc38248３3８４＼h13HYPＥＲLIＮＫ\ｌ＂_Toｃ3８2４８33８５”附錄3主電路?PAＧＥＲEF_Ｔoc38２４８33８5\ｈ1４1改造緣由傳統(tǒng)X52K立式銑床由于采納的是繼電器掌握，繼電器掌握存在很多缺點(diǎn),如電路接線簡(jiǎn)潔,觸點(diǎn)多,噪聲大,牢靠性差,故障診斷與排解等.絕大多數(shù)掌握繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧,甚至?xí)谌谠谝黄甬a(chǎn)生誤操作,引起嚴(yán)重后果。而且繼電器掌握系統(tǒng)必須是手工接線，安裝，如果有簡(jiǎn)潔改動(dòng),也需要花費(fèi)大量的時(shí)間及人力和物力去改制，安裝和調(diào)試。

若用PＬC掌握就避開(kāi)了這些問(wèn)題，通過(guò)以PLC為掌握核心，采納，傳感器等技術(shù)對(duì)X5２K機(jī)床掌握部分進(jìn)行電氣改造。

由于PＬC的優(yōu)點(diǎn)有：

（１）ＰLC系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)潔，維修時(shí)間短。PLC采納了一系列牢靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)ＰLＣ有較高的易操作性.它具有編程簡(jiǎn)潔，操作便利，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生誤操作.

（３)PＬL是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程掌握而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的掌握裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)掌握更簡(jiǎn)潔的編程語(yǔ)言和更牢靠的硬件.采納了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言。編程出錯(cuò)率很低。

（4)對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作.程序的輸入可直接顯示，更改程序的操作也可以直接依據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜尋或程序的尋找,然后進(jìn)行更改.

（5)ＰLC采納的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)潔。

以上特點(diǎn)使用PＬC掌握系統(tǒng)具有牢靠性高,程序設(shè)計(jì)便利靈敏，抗干擾能量力強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。2工作原理分析按鈕SB１或者ＳＢ2可以兩地操作啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)M1．按下按鈕ＳB1或者ＳB2，接觸器KM2吸合并自鎖,M１啟動(dòng),方向由SＡ５選定。同時(shí)接觸器KＭ2的常開(kāi)觸頭閉合，接通工作臺(tái)掌握電路。按下按鈕ＳＢ3或者SB4，接觸器KＭ２釋放，KＭ1吸合，單相橋式整流器VC供應(yīng)直流電,M1進(jìn)行能耗制動(dòng)。松開(kāi)按鈕SB3或ＳＢ4時(shí)，接觸其KM1釋放，主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ１的制動(dòng)結(jié)束,Ｍ1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。變速時(shí)，接通行程開(kāi)關(guān)SQ5，使主軸電動(dòng)機(jī)沖動(dòng)。

主電路、掌握電路分析如下：２．１主電路掌握電路分析：X52K立式銑床電氣原理圖主電路部分如圖所示:圖1X52K立式銑床電氣原理圖主電路主電路分析：共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M１是主電動(dòng)機(jī),拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工;SＡ5刀開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)。Ｍ3是進(jìn)給電動(dòng)機(jī),拖動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行前后、左右、上下6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，六個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)只有一種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。用機(jī)械操縱手柄和行程相協(xié)作的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)六個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的互鎖，起正反轉(zhuǎn)有接觸器KＭ5、KM４實(shí)現(xiàn)M2是冷卻泵電動(dòng)機(jī),供應(yīng)冷卻液。與主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ１之間實(shí)現(xiàn)挨次掌握即M1啟動(dòng)后,M2才能啟動(dòng)。熔斷器ＦU１作為3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù),熔斷器FU２作為進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3的短路保護(hù)，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器ＦR1、FＲ２、FR3實(shí)現(xiàn)。2．2掌握電路分析圖2Ｘ5２K立式銑床電氣原理圖掌握電路主電路有三臺(tái)電動(dòng)機(jī),Ｍ１為主軸電動(dòng)機(jī)，M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，M３為工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)掌握Ｍ１的正反轉(zhuǎn)，由橋式整流器VC供應(yīng)直流能耗制動(dòng)，由接觸器KM4和KM5掌握Ｍ3的正反轉(zhuǎn)，由機(jī)械傳到得到前后，上下,左右六個(gè)反向的運(yùn)動(dòng)。

掌握電路分為如下幾個(gè)部分,主要如下:２。２.１主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ1的掌握：按鈕SＢ1或者SB2可以兩地操作啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ1。按下按鈕SＢ1或者SB2,接觸器KM２吸合并自鎖,Ｍ１啟動(dòng)，方向由SA5選定。同時(shí)接觸器KM2的常開(kāi)觸頭閉合,接通工作臺(tái)掌握電路。按下按鈕SB３或者ＳB4，接觸器ＫM2釋放，KＭ１吸合，單相橋式整流器ＶC供應(yīng)直流電，M1進(jìn)行能耗制動(dòng)。松開(kāi)按鈕SＢ3或SB4時(shí),接觸其ＫＭ1釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M１的制動(dòng)結(jié)束，Ｍ1停止轉(zhuǎn)動(dòng).變速時(shí)，接通行程開(kāi)關(guān)SＱ5，使主軸電動(dòng)機(jī)沖動(dòng)。

2.2.2工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3的掌握加工過(guò)程中，接觸器KＭ４吸合,工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)Ｍ3正方向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)可向右，前,下進(jìn)給。接觸器KＭ5吸合時(shí)，M３反向運(yùn)轉(zhuǎn),工作臺(tái)可向左，后,上進(jìn)給。接觸器KＭ3和電磁鐵YＡ吸合時(shí)，工作臺(tái)作快速移動(dòng)由SB5和SＢ6操縱。工作臺(tái)縱向進(jìn)給由操縱手柄壓合行程開(kāi)關(guān)ＳQ3和SQ４獲得。2．2。3冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的掌握

接通轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SＡ3，接觸器ＫM2吸合時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)M1和冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2同時(shí)起轉(zhuǎn)，Ｍ2通過(guò)冷卻泵和管道供應(yīng)切削時(shí)的冷卻液,進(jìn)行加工冷卻。3PＬＣ設(shè)計(jì)方案的確定

計(jì)方案為

(１)不轉(zhuǎn)變?cè)莆障到y(tǒng)電氣操作方法。（２)不轉(zhuǎn)變?cè)姎庀到y(tǒng)掌握元件(包括按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接觸器、中間繼電器,作用均與原電氣線路相同).

（3）原掌握線路中熱繼電器仍用硬件掌握(因過(guò)載使用幾率較少).

（4)主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變。

（5）原銑床的工藝加工方法不變.

（６）只是將原繼電器掌握中的硬件接線改為用軟件編程來(lái)替代3。1PLＣ的選擇

選擇ＦX0ｓ－3０MＲ-０01，AC電源１00－２40V，輸入點(diǎn)１６，輸出點(diǎn)14。FX0ｓ容量為8００步，基本指令有20條，步進(jìn)指令2條，功能指令３５種和50條。FX０ｓ編程元件包括50０多點(diǎn)幫助繼電器，6４點(diǎn)狀態(tài)寄存器,5６點(diǎn)定時(shí)器和一個(gè)模擬定時(shí)器，有1６個(gè)１６位的計(jì)數(shù)器及4點(diǎn)１相7ｋＨｚ或1點(diǎn)2相32位高速加/減計(jì)數(shù)器,6１點(diǎn)1６位數(shù)據(jù)寄存器,還有６4點(diǎn)轉(zhuǎn)移用跳步指針及４點(diǎn)中斷指針。3．2元器件選擇：表1各元器件選擇按鈕LＡ1９型按鈕主軸電路熔斷器ＲL1—10０／1０0熔斷器掌握電路熔斷器RL1—1５／2熔斷器按鈕開(kāi)關(guān)LA4-3H開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HＺ1０—1００/３型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中間繼電器JＺ7—4４繼電器熱繼電器JR３6-20型熱繼電器溝通接觸器ＣJ１0-1０型溝通熱繼電器?4輸入輸出地址安排

4．1輸入地址安排

表2

PLＣ輸入地址安排序號(hào)

輸入器件

輸入地址1ＳＢ１,SB２主軸啟動(dòng)按鈕Ｘ02ＳB3，SB４主軸停止按鈕X１3SB5，SB6工作臺(tái)快速移動(dòng)按鈕Ｘ２4SQ1工作臺(tái)向左快速移動(dòng)按鈕X３５ＳQ2工作臺(tái)向右快速移動(dòng)按鈕X4６SQ3工作臺(tái)向前，下快速移動(dòng)按鈕Ｘ5７SQ4工作臺(tái)向后，上快速移動(dòng)按鈕Ｘ6８SQ５主軸變速?zèng)_動(dòng)行程開(kāi)關(guān)

X79SQ6進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)行程開(kāi)關(guān)X1010ＳA１圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

Ｘ111１ＳＡ1六個(gè)方向進(jìn)給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

X１212主軸、冷卻泵電動(dòng)機(jī)熱繼電器X１３1３進(jìn)給電機(jī)熱繼電器

Ｘ1４４．2輸出地址安排

表3

輸出地址安排序號(hào)輸出期間輸出地址1KＭ１主軸電動(dòng)機(jī)制動(dòng)接觸器

Ｙ02ＫM2主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸器Y13ＫM3快速進(jìn)給接觸器Y24KＭ４進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y35KM5進(jìn)給電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器

Ｙ4５、ＰＬC接線圖圖３ＰＬＣ接線圖6、梯形圖梯形圖語(yǔ)言由于程序直觀,簡(jiǎn)潔，便利用戶調(diào)試，依據(jù)X５2K銑床的掌握要求,設(shè)計(jì)該電氣掌握系統(tǒng)的PLＣ掌握梯形圖，如圖4所示，反映了原繼電器電路中的各種規(guī)律內(nèi)容。按鈕ＳB1或者SＢ２可以兩地操作啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)Ｍ1．按下按鈕SＢ１或者SB2，接觸器ＫM2吸合并自鎖，Ｍ1啟動(dòng),方向由SA5選定。同時(shí)接觸器KM２的常開(kāi)觸頭閉合,接通工作臺(tái)掌握電路.按下按鈕SＢ3或者SB４,接觸器KM２釋放，KM1吸合,單相橋式整流器VＣ供應(yīng)直流電，Ｍ1進(jìn)行能耗制動(dòng)。松開(kāi)按鈕SB3或ＳＢ４時(shí),接觸其KＭ1釋放,主軸電動(dòng)機(jī)M1的制動(dòng)結(jié)束，M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。接通轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA3，接觸器KM2吸合時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)M1和冷卻泵電動(dòng)機(jī)Ｍ2同時(shí)起轉(zhuǎn)，M2通過(guò)冷卻泵和管道供應(yīng)切削時(shí)的冷卻液,進(jìn)行加工冷卻。加工過(guò)程中，接觸器ＫM４吸合，工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3正方向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)可向右，前，下進(jìn)給。接觸器ＫM5吸合時(shí)，M３反向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)可向左,后,上進(jìn)給.接觸器KＭ３和電磁鐵ＹA吸合時(shí)，工作臺(tái)作快速移動(dòng)由SＢ5和SB6操縱.工作臺(tái)縱向進(jìn)給由操縱手柄壓合行程開(kāi)關(guān)SQ３和SQ4獲得。圖4梯形圖６.２流程圖圖5程序掌握流程圖7、調(diào)試及存在問(wèn)題系統(tǒng)調(diào)試分幾種情況:

1）程序調(diào)試：按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過(guò)，在線工作后把程序?qū)懭肟删幊绦蛘莆掌鞯某绦虼鎯?chǔ)區(qū)。

２）硬件調(diào)試：接通電源，檢查可編程序掌握器能否正常工作,接頭是否接觸良好.

３）運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PＬC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況,看是否能夠?qū)崿F(xiàn)啟動(dòng)，快速移動(dòng)，正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),進(jìn)給,停止的掌握。

依據(jù)以上調(diào)試情況,此電機(jī)掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合掌握要求。通過(guò)調(diào)試找出問(wèn)題的所在,相應(yīng)的修改程序。在編程過(guò)程中難免會(huì)有不足之處，因此通過(guò)調(diào)試,再修改程序可以更好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。8、小結(jié)這兩周的課程設(shè)計(jì)讓我獲益匪淺。剛拿到課程設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，我看到那