建筑電氣工程基于PLC的W萬能銑床電氣控制

建筑電氣工程(陳海軍大學(xué)畢業(yè)論文)基于PLC的W萬能銑床電氣控制攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）X62WPLC學(xué)生姓名： 陳海軍 學(xué)生學(xué)號： 200910601003 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 化四班指導(dǎo)教師： 張祺 二〇一二年十二月摘要銑床是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的技繼電器本身固有的缺陷，給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響。隨著科技進(jìn)步，PLCX62WPLC提升經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵舉措。關(guān)鍵詞：X62WPLC；梯形圖AbstractVarioustypesofmillingmachineisamotor-drivengearinordertoachievetheobjectsandsystemsofproductionprocessautomationtechnicaldevices.Electricalsystemisoneofthebackbonepartofthenationaleconomyinthevariousindustriesarewidelyusedinmanysectors.PLCisaprogrammablecontrollerforshort,isadigitalcomputingoperationofelectricalsystem.Itusesprogrammablestoragedevicesusedinitsinternalmemoryimplementationofthelogicaloperations,sequentialcontrol,timing,countingandarithmeticoperationssuchasinstruction,andthroughanalogordigitalinputandoutputinterfacestocontrolvarioustypesofmachineryandequipmentorproductionprocess.70to80yearsinourcountrymostofthemillingmachine,mostoftheswitchvolumecontrolsystemsarebasedontherelaycontrol,relayinherentdefects,tothemillingmachinesafeandeconomicoperationhadanegativeimpact.Astechnologyadvances,andPLCtechnologymatures,sotheX62WuniversalmillingmachineisimperativeforthetransformationofPLCistoimprovemachineperformance,enhanceeconomicefficiencyandproductquality,thekeystep.Key words：X62Wuniversalmillingmachine;Electricalcontrolsystem;ProgrammableLogicController;Terracedfigure目錄摘要 IAbstract II前言 1第一章銑床簡介 2銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢 2銑床簡單介紹 3銑床的選型及其適用范圍 3X62W萬能銑床的特點(diǎn) 3第二章X62W萬能銑床的概述 4X62W萬能銑床電力拖動的特點(diǎn)及控制要求 4X62W萬能銑床電器元件設(shè)備及參數(shù) 4X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式 5第三章PLC控制與電氣控制的區(qū)別 7PLC的基本特點(diǎn) 7PLC控制與電氣控制的綜合比較 7第四章X62W萬能銑床傳統(tǒng)繼電器的電氣控制原理 9電氣原理圖 9主電路分析 10控制電路分析 11主軸電機(jī)M1的控制 11進(jìn)給電動機(jī)M2的控制 12冷卻泵電動機(jī)及照明電路的控制 15第五章X62W萬能銑床基于PLC改造的硬件設(shè)計(jì) 16改造設(shè)計(jì)中PLC的選型 16輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 16存儲器容量的估算 16控制功能的選擇 16安裝與布線 17X62W萬能銑床基于PLC控制電路的改造 19現(xiàn)場信號與PLC軟繼電器對照表（I/O地址分配表） 21整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 21安裝場所的選擇 22電源干擾的抑制 22完善接地系統(tǒng) 22第六章X62W萬能銑床基于PLC改造的軟件設(shè)計(jì) 23PLC梯形圖 23PLC程序表 26結(jié)論 29參考 30致謝 31前言PLC從而提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的性能。銑床是用銑刀對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面，溝槽，齒輪，螺紋1818螺旋槽，美國人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，這是升降臺銑床的雛形；18842070度和效率[1]。第一章銑床簡介銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢自從1969近年來，我國在石油，化工，機(jī)械，輕工，發(fā)電，電子，橡膠，塑料加工等行業(yè)工業(yè)設(shè)備PLC。8095但在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[2]。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(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)，X62WX62W銑床是有普通機(jī)床發(fā)展而來的，它集于機(jī)械，液壓，氣動，伺服驅(qū)動，精密度能保證加工質(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。PCLCPLC203]。銑床簡單介紹銑床的選型及其適用范圍1-1X62WX62W萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)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(diǎn)接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制，PLC轉(zhuǎn)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)，將X62W能，減少維護(hù)，維修的工作量[4]。X62W能完成很多普通機(jī)床難以加工或更本不能加工的復(fù)雜型面的加工。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?？梢蕴岣呤畮妆渡踔翈资?。第二章X62WX62W萬能銑床電力拖動的特點(diǎn)及控制要求機(jī)床要求有三臺電動機(jī)，分別稱為主軸電動機(jī)、進(jìn)給電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)。由于加工時(shí)有順銑和逆銑兩種，所以要求主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)及在變速時(shí)能瞬時(shí)沖動一下，以利于齒輪的嚙合，并要求還能制動停車和實(shí)現(xiàn)兩地控制[5]。X62W萬能銑床電器元件設(shè)備及參數(shù)2-1銑床電機(jī)參數(shù)參照表符號名稱型號規(guī)格件數(shù)作用M1主軸電動機(jī)Y132-M-4-B37.5KW,380V,1450r/min1主軸傳動M2進(jìn)給電動機(jī)Y90L-41.5kw,380v,1400r/min1進(jìn)給傳動M3冷卻泵電動機(jī)JCB-220.125kw,380v,2790r/min1冷卻泵傳動2-2銑床元件型號符號名稱型號規(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,220V1M2KM4接觸器CJ0-1010A,220V1M2KM5接觸器CJ0-1010A,220V1M2KM6接觸器CJ0-1010A,220V1油泵電機(jī)啟動KV速度繼電器JY12A1反接制動SB1,2按鈕LA2綠色2M1SB3,4按鈕LA2黑色2M1SB5,6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1M1SQ1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,3A1M1FR2熱繼電器JR10-103A,5A1M2FR3熱繼電器JR10-100.415A1M3FU1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X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式主要結(jié)構(gòu)2-1運(yùn)動形式

2-1X62W動齒輪塊嚙合時(shí)，主軸即可旋轉(zhuǎn)。個(gè)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）（（上、下）移動[6]。第三章PLCPLC的基本特點(diǎn)1）高可靠性，抗干擾強(qiáng)2）功能強(qiáng)大，性價(jià)比高3）編程簡易，現(xiàn)場可修改4）配套齊全，使用方便壽命長，體積小，能耗低系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維護(hù)方便PLC控制與電氣控制的綜合比較從控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成偶，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控PLC是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變PLC上式存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)無限的，PLC擴(kuò)展性好。從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所以所以繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某PLC一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動作以實(shí)現(xiàn)控制，工作PLC控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動問題。從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電氣控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。PLC具有計(jì)數(shù)功能。從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其PLCPLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。第四章X62W萬能銑床傳統(tǒng)繼電器的電氣控制原理電氣原理圖M3。X62W萬能銑床的電氣原理圖主電路圖如圖4-1所示。4-1X62WX62W萬能銑床的電氣原理圖控制電路圖如圖4-2所示。4-2X62W主電路分析M1SA4RKV進(jìn)行變速。進(jìn)給電動機(jī)M2KM3KM4KM5冷卻泵電動機(jī)只要求單向旋轉(zhuǎn)。電路中熔斷器FU1M1FU2FR1、FR2FR3M1、M2M37]?？刂齐娐贩治鯩1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。4-3主軸電機(jī)控制線路SB3→SB1SB2→KM2→KM1→T1。KM2SB3SB4，接觸KM1M1KM2M1M1100r/minKV-1KV-2KM2T1→SQ7→SB4SB3（已閉合→KV-1KV-2（已閉合）→KM1→KM2→T1。開觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合一下，KM2M1合，這就是主軸的變速沖動。SQ7KM1M1電；SQ7KM2M1M1主軸停止轉(zhuǎn)動，需再次啟動電動機(jī)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)[8]。M2的控制M1KM1M2SA1SA1-3SA1-3只能對圓工作臺的進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行控制。中。進(jìn)給運(yùn)動的操作是由兩個(gè)機(jī)械操作手柄與對應(yīng)的行程開關(guān)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)相互配合實(shí)現(xiàn)的。SQ1、SQ2，SQ3、SQ4只允許有一個(gè)方向的運(yùn)動，當(dāng)兩個(gè)操作手柄處在中間位置時(shí)，SQ1～SQ4處在未受壓的原始狀態(tài)[9]。4-4工作臺進(jìn)給運(yùn)動控制線路工作臺縱向（左、右）進(jìn)給運(yùn)動的控制置相聯(lián)接，另一方面壓下向右（或向左）進(jìn)給行程開關(guān)SQ1（SQ2，SQ1-1（或SQ2-1）KM3（KM4）M2（或反向轉(zhuǎn)動，拖動工作臺向右（或向左）移動。工作臺停止轉(zhuǎn)動。由于進(jìn)給速度低，M2工作臺橫向（前、后）及垂直（上、下）進(jìn)給運(yùn)動的控制SQ3、SQ4動裝置相聯(lián)接。SQ3，SQ4SQ3SQ3-1KM3M2SQ3KM3M2SQ4SQ4-1KM4得電，進(jìn)給電動機(jī)M2通電反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向上或向后運(yùn)動。工作臺的快速移動SB5SB6（兩地控制KM5YA方向繼續(xù)移動。進(jìn)給電動機(jī)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。行程開關(guān)SQ6，使SQ6-2常閉觸點(diǎn)斷開、SQ6-1常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM3短時(shí)得電，M2SQ1～SQ4觸點(diǎn)閉合時(shí)完成的。所以進(jìn)給變速時(shí)，需將操作手柄都置在中間位置，進(jìn)給電動機(jī)M2不轉(zhuǎn)的情況下，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的變速沖動，這一點(diǎn)與主軸的變速沖動不同。圓工作臺的控制4-5圓工作臺進(jìn)給控制電路圓工作臺的控制電路如圖4-5SQ1～SQ4SB1SB2，接觸器便同時(shí)停止工作。進(jìn)給控制的聯(lián)鎖的聯(lián)鎖[10]。冷卻泵電動機(jī)及照明電路的控制M3SA3T2380V36VSA2第五章X62WPLC改造設(shè)計(jì)中PLCPLCPLC短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、PLCPLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O10%～PLC存儲器容量的估算I/O10～15I/O100（16位為一個(gè)字25%考慮余量。控制功能的選擇性的選擇。25X(10~15）=400安裝與布線PLCI/OPLCI/O壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。號的干擾。線，避免并行。S7-200??運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)S7-200PLCS7-200PLC。PLCSA1開關(guān)SA2SA3PLCKM7、KM8、KM9。利用接觸器的輔助觸點(diǎn)和常開、常閉按鈕（SB7~SB12）來實(shí)現(xiàn)對工作臺與圓形工作臺之間的轉(zhuǎn)換、照明燈通斷以及油泵電動機(jī)的啟動與停止的控制。因此可將圖4-25-1根據(jù)修改后的圖，確定輸入信號與輸出信號。（17）輸出信號：KM1~KM9（9）S7-200PLCCPUI/O點(diǎn)數(shù)多少不同而有五種不同結(jié)構(gòu)配置的品種，即、CPU222、CPU224、CPU224XPCPU226。由于本設(shè)計(jì)中對銑床電氣控制部分的16PLC[11]。5-1修改后X62WX62WPLC控制電路的改造X62W萬能銑床電氣控制線路中的主電路保持不變，如圖5-2所示。5-2X62WVCPLC5-3為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制電路用PLCSA1SA2SA3SB7~SB12PLCSQ1~SQ4SQ6~SQ7,SB1~SB12KV1~KV24-2PLC號[12]。5-3S7-200PLC現(xiàn)場信號與PLC軟繼電器對照表（I/O地址分配表）5-1I/OI/O信號名稱現(xiàn)場信號PLC輸入信號主軸啟動開關(guān)常開SB1,SB2I0.0主軸反接制動常閉SB3,SB4I0.1主軸反接制動常開SB3,SB4I0.2快速進(jìn)給常開SB5,SB6I0.3圓工作臺啟動SB7I0.4圓工作臺停止SB8I0.5照明燈亮SB9I0.6照明燈滅SB10I0.7油泵電機(jī)啟動SB11I1.0油泵電機(jī)停止SB12I1.1向左進(jìn)給向右進(jìn)給SQ1SQ2I1.2I1.3向前、上進(jìn)給SQ3I1.4向后、下進(jìn)給SQ4I1.5進(jìn)給變速沖動SQ6I1.6主軸變速沖動SQ7I1.7速度繼電器輔助常開觸點(diǎn)KV-1，KV-2I2.0輸出信號 主軸啟動接觸器KM1Q0.0主軸反接制動接觸器KM2Q0.1M2KM3Q0.2M2KM4Q0.3快速進(jìn)給接觸器KM5Q0.4油泵電機(jī)啟動接觸器KM6Q0.5輔助接觸器KM7Q0.6輔助接觸器KM8Q0.7輔助接觸器KM9Q1.0PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)S7-200PLC內(nèi)部元件。所以控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)十分重要。PLC壓器、使用濾波器和加輸出電抗器。便采取以下措施：抑制干擾源的產(chǎn)生：切斷或衰減干擾源和控制系統(tǒng)之間的路徑;提高設(shè)備的抗干擾能力。具體措施如下。安裝場所的選擇PLC外，PLC電源干擾的抑制下圖所示：完善接地系統(tǒng)設(shè)備分別接地，避免它們之間串聯(lián)接地。第六章X62WPLCPLCX62WPLC13該程序及PLC電氣改造的投資較少、工作量較小[13]。1SQ7SB3、SB4I1.7、I0.1，I1.7、I0.1SB1SB2I0.0M0.24動。Q0.0M12SB3SB4I0.1Q0.0I0.23，SQ7，I1.71I1.7Q0.03Q0.0，M0.1Q0.1，主軸制動停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主軸變速沖動[14]。進(jìn)給、工作臺的快速進(jìn)給、進(jìn)給沖動及圓工作臺的工作邏輯關(guān)系。SB7I0.4Q0.645678，M0.4作臺停止旋轉(zhuǎn)。M2（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動[15]。網(wǎng)絡(luò)10和網(wǎng)絡(luò)11分別表示照明控制和冷卻泵控制。16]。PLC結(jié)論X62W??X53K萬能銑床是一種高效率的加工機(jī)械，在機(jī)械加工和機(jī)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(jī)械，萬能銑床的操作是通過手柄同時(shí)操PLCX62W17]。導(dǎo)，與同學(xué)交流，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)