基于PLC的X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的改造

1、目 錄第一章 緒論11.1課題研究的目的和意義11.2自動(dòng)銑床的發(fā)展及現(xiàn)狀11.3 本課題研究的主要內(nèi)容2第二章 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)32.1 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和基本控制要求32.2 機(jī)床電氣控制線路分析42.3 本章小結(jié)9第三章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC的硬件設(shè)計(jì)103.1 控制線路改造方法103.2 PLC硬件設(shè)計(jì)103.3 本章小結(jié)11第四章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC的軟件設(shè)計(jì)124.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.2 PLC的控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)134.3 PLC的控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)154.3.1主軸的程序設(shè)計(jì)154.3.2工作臺(tái)的程序設(shè)計(jì)

2、154.4 本章小結(jié)16第五章 結(jié)論與展望175.1 結(jié)論175.2 展望17答 謝 辭18參考文獻(xiàn)19基于PLC的X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的改造的設(shè)計(jì)中文摘要：控制PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為技術(shù)核心的通用自動(dòng)控制裝置，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。銑床可以用來加工平面、斜面、溝槽，裝上分度頭可以銑切直齒齒輪和螺旋面，裝上圓工作臺(tái)還可以銑切凸輪和弧形槽。所以銑床在金屬切削機(jī)床中占有很大的比重，使用數(shù)量僅次于車床。銑床的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，其一，它能部分的代替人工操作，它能大大的改善工人的勞動(dòng)條件，顯著提高的提高生產(chǎn)勞動(dòng)效率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各

3、工業(yè)國家的重視，并投入大量的人力、物力加以研究和應(yīng)用。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。關(guān)鍵詞：PLC；X62W萬能銑床；自動(dòng)控制裝置PLC based on the universal milling X62W Control System DesignAbstract: PLC control technology based on computer for the automatic control device common core， in all walks of life have been widely used. Milling mach

4、ine can be used to process flat， slope， trench， fitted with dividing head can be milling and helical gear face， fitted with a round table can also be milling and arc-shaped cam slot. Therefore， metal-cutting machine tools milling machine in a large proportion of the number second only to the use of

5、lathes. The rapid development of milling is due to the positive role it is increasingly recognized as the first， it can replace part of the manual， it can greatly improve the working conditions of workers， a significant increase in production and labor to improve efficiency and accelerate the achiev

6、ement of industry the pace of mechanization and automation. Thus， by the importance of the industrial countries， and invested a large amount of manpower and material resources to the research and application. In China， there are relatively rapid in recent years， and achieved certain results， be of g

7、reat importance to the industrial sector.Keywords: PLC；X62W Universal Milling Machine；Automatic Control Device第一章 緒論1.1課題研究的目的和意義銑床是以各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置與系統(tǒng)的對(duì)象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)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(jì)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(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。 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)

8、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(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。1.2自動(dòng)銑床的發(fā)展及現(xiàn)狀從上世紀(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)過九五自動(dòng)車床和加工中心包括自動(dòng)銑床的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)

9、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)競爭力。但在中高檔自動(dòng)銑床方面與國外一些先進(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)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展，如美國英格索爾公司和德國惠勒喜樂公司對(duì)用于汽車工業(yè)和航空工業(yè)高速數(shù)控銑床的發(fā)展日本牧野公司對(duì)高效精密加工中心所作的貢獻(xiàn)，德國瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)以及日本馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對(duì)高效復(fù)合加工的推進(jìn)等等。相比之下，我國大部分?jǐn)?shù)近代機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)處于跟蹤階段。表1以中擋銑床為例列出國內(nèi)外先進(jìn)產(chǎn)品

10、主要技術(shù)指標(biāo)，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明顯差。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，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)。X62W銑床綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)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銑床是由普通機(jī)床發(fā)展而來。它集于機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量、

11、電氣自動(dòng)控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)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生產(chǎn)設(shè)備。萬能銑床的廣泛應(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)國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。1.3 本課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的內(nèi)容主要有二個(gè)方面：1X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)根據(jù)X62W萬能銑床控制系統(tǒng)特性，分析X62W萬能銑床結(jié)構(gòu)，為PLC控制改造做好基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)一種新的PLC控制系統(tǒng)部分代替人工操作，它能大大的改善工人的勞動(dòng)條件，顯著提高的提高生產(chǎn)勞動(dòng)效率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐

12、。2PLC對(duì) X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的硬件和軟件的開發(fā)萬能銑床的操作是通過手柄同時(shí)操作電氣與機(jī)械，以達(dá)到機(jī)電緊密配合完成預(yù)定的操作，是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作的典型控制，是自動(dòng)化程度較高的組合機(jī)床。但是在電氣控制系統(tǒng)中，故障的查找與排除是非常困難的，特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。本文所述方案是對(duì)原來的繼電器接觸式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造而成，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該P(yáng)LC控制系統(tǒng)無論是硬件還是軟件，控制穩(wěn)定可靠， 具有極高的可靠性與靈活性， 更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

13、第二章 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2.1 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和基本控制要求1.X62W萬能銑床基本概況銑床型號(hào)意義:X62W中X代表銑床，6代表臥式，2號(hào)工作臺(tái)，W代表萬能。X62W萬能銑床主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺(tái)、回旋盤、橫溜板、升降臺(tái)、底座等部分組成。X62W萬能銑床的外形主要結(jié)構(gòu)圖如圖2-1：圖2-1 X62W萬能銑床的外形主要結(jié)構(gòu)圖2. X62W萬能銑床的運(yùn)動(dòng)形式（1）銑床的主運(yùn)動(dòng)是由主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是由主軸電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器來驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)雙聯(lián)滑動(dòng)齒輪塊嚙合時(shí)，主軸即可旋轉(zhuǎn)。 （2）銑床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由工作臺(tái)的前后（橫

14、向）、左右（縱向）和上下（垂直）6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)面的移動(dòng)是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，它通過機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)能進(jìn)行三種形式六個(gè)方向的移動(dòng)，即：工作臺(tái)面能直接在溜板上部可轉(zhuǎn)動(dòng)部分的導(dǎo)軌上作縱向（左、右）移動(dòng)；工作臺(tái)面借助橫溜板作橫向（前、后）移動(dòng)；工作臺(tái)面還能借助升降臺(tái)作垂直（上、下）移動(dòng)。（3）銑床的輔助運(yùn)動(dòng)是銑床其它的運(yùn)動(dòng)。如工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。3. X62W萬能銑床電力拖動(dòng)的控制要求(1) 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。該銑床采用機(jī)械操縱手柄和位置開關(guān)相配合的方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)6個(gè)方向

15、的連鎖。(2) 主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用變速盤來進(jìn)行速度選擇，為保證變速齒輪進(jìn)入良好的嚙合狀態(tài)，兩種運(yùn)動(dòng)都要求變速后順時(shí)點(diǎn)動(dòng)。(3) 當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)或冷卻泵過載時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。2.2 機(jī)床電氣控制線路分析電氣原理圖是由主電路、控制電路和照明電路三部分組成。1.主電路X62W萬能銑床共用3臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它們分別是主軸電動(dòng)機(jī)M1、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2和冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3。X62W萬能銑床的電路如圖2-2所示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。電氣控制線路的工作原理如下：圖2-2萬能銑床電氣原理圖2.控制電路 (1)主軸電動(dòng)機(jī)的控制（電路見圖2-3） SB1、SB3與

16、SB2、SB4是分別裝在機(jī)床兩邊的停止（制動(dòng)）和啟動(dòng)按鈕，實(shí)現(xiàn)兩地控制，方便操作。 KM1是主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸器，KM2是反接制動(dòng)和主軸變速?zèng)_動(dòng)接觸器。 SQ7是與主軸變速手柄聯(lián)動(dòng)的瞬時(shí)動(dòng)作行程開關(guān)。 主軸電動(dòng)機(jī)需啟動(dòng)時(shí)，要先將SA5扳到主軸電動(dòng)機(jī)所需要的旋轉(zhuǎn)方向，然后再按啟動(dòng)按鈕SB3或SB4來啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1。 M1啟動(dòng)后，速度繼電器KS的一副常開觸點(diǎn)閉合，為主軸電動(dòng)機(jī)的停轉(zhuǎn)制動(dòng)作好準(zhǔn)備。 停車時(shí)，按停止按鈕SB1或SB2切斷KM1電路，接通KM2電路，改變M1的電源相序進(jìn)行串電阻反接制動(dòng)。當(dāng)M1的轉(zhuǎn)速低于120轉(zhuǎn)/分時(shí)，速度繼電器KS的一副常開觸點(diǎn)恢復(fù)斷開，切斷KM2電路，M1停轉(zhuǎn)，制動(dòng)結(jié)

17、束。圖2-3主軸電動(dòng)機(jī)控制電器原理圖據(jù)以上分析可寫出主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（即按SB3或SB4）時(shí)控制線路的通路：12378910KM1線圈0 ；主軸停止與反接制動(dòng)（即按SB1或SB2）時(shí)的通路：123456KM2線圈0 主軸電動(dòng)機(jī)變速時(shí)的瞬動(dòng)（沖動(dòng)）控制，是利用變速手柄與沖動(dòng)行程開關(guān)SQ7通過機(jī)械上聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的。變速時(shí)，先下壓變速手柄，然后拉到前面，當(dāng)快要落到第二道槽時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤，選擇需要的轉(zhuǎn)速。此時(shí)凸輪壓下彈簧桿，使沖動(dòng)行程SQ7的常閉觸點(diǎn)先斷開，切斷KM1線圈的電路，電動(dòng)機(jī)M1斷電；同時(shí)SQ7的常開觸點(diǎn)后接通，KM2線圈得電動(dòng)作，M1被反接制動(dòng)。當(dāng)手柄拉到第二（圖2-4是主軸變速?zèng)_動(dòng)控制示

18、意圖）道槽時(shí)，SQ7不受凸輪控制而復(fù)位，M1停轉(zhuǎn)。接著把手柄從第二道槽推回原始位置時(shí)，凸輪又瞬時(shí)壓動(dòng)行程開關(guān)SQ7，使M1反向瞬時(shí)沖動(dòng)一下，以利于變速后的齒輪嚙合。圖2-4 主軸變速?zèng)_動(dòng)控制示意圖但要注意，不論是開車還是停車時(shí)，都應(yīng)以較快的速度把手柄推回原始位置，以免通電時(shí)間過長，引起M1轉(zhuǎn)速過高而打壞齒輪。(2) 工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的控制，工作臺(tái)的縱向、橫向和垂直運(yùn)動(dòng)都由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)，接觸器KM3和KM4使M2實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，用以改變進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向。它的控制電路采用了與縱向運(yùn)動(dòng)機(jī)械操作手柄聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)SQ1、SQ2和橫向及垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)械操作手柄聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)SQ3、SQ4、組成復(fù)合聯(lián)鎖控制。即

19、在選擇三種運(yùn)動(dòng)形式的六個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，只能進(jìn)行其中一個(gè)方向的移動(dòng)，以確保操作安全，當(dāng)這兩個(gè)機(jī)械操作手柄都在中間位置時(shí)，各行程開關(guān)都處于未壓的原始狀態(tài)。 工作臺(tái)縱向（左右）運(yùn)動(dòng)的控制，工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)，由縱向操縱手柄來控制。此手柄是復(fù)式的，一個(gè)安裝在工作臺(tái)底座的頂面中央部位，另一個(gè)安裝在工作臺(tái)底座的左下方。手柄有三個(gè)：向左、向右、零位。當(dāng)手柄扳到向右或向左運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，手柄的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)壓下行程SQ2或SQ1，使接觸器KM4或KM3動(dòng)作，控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2的轉(zhuǎn)向。工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng)的行程，可通過調(diào)整安裝在工作臺(tái)兩端的撞鐵位置來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)，撞鐵撞動(dòng)縱向操縱手柄，使

20、它回到零位，M2停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了縱向終端保護(hù)。工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)：在M1啟動(dòng)后，將縱向操作手柄扳至向右位置，一方面機(jī)械接通縱向離合器，同時(shí)在電氣上壓下SQ2，使SQ2-2斷，SQ2-1通，而其他控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的行程開關(guān)都處于原始位置，此時(shí)使KM4吸合，M2反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其控制電路的通路為 ：11151617182425KM4線圈0，工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)：當(dāng)縱向操縱手柄扳至向左位置時(shí)，機(jī)械上仍然接通縱向進(jìn)給離合器，但卻壓動(dòng)了行程開關(guān)SQ1，使SQ1-2斷，SQ1-1通，使KM3吸合，M2正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其通路為：11151617181920KM3線圈0。 工作臺(tái)垂直（上

21、下）和橫向（前后）運(yùn)動(dòng)的控制：工作臺(tái)的垂直和橫向運(yùn)動(dòng)，由垂直和橫向進(jìn)給手柄操縱。此手柄也是復(fù)式的，有兩個(gè)完全相同的手柄分別裝在工作臺(tái)左側(cè)的前、后方。手柄的聯(lián)動(dòng)機(jī)械一方面壓下行程開關(guān)SQ3或SQ4，同時(shí)能接通垂直或橫向進(jìn)給離合器。操縱手柄有五個(gè)位置（上、下、前、后、中間），五個(gè)位置是聯(lián)鎖的，工作臺(tái)的上下和前后的終端保護(hù)是利用裝在床身導(dǎo)軌旁與工作臺(tái)座上的撞鐵，將操縱十字手柄撞到中間位置，使M2斷電停轉(zhuǎn)。工作臺(tái)向后（或者向上）運(yùn)動(dòng)的控制：將十字操縱手柄扳至向后（或者向上）位置時(shí)，機(jī)械上接通橫向進(jìn)給（或者垂直進(jìn)給）離合器，同時(shí)壓下SQ3，使SQ3-2斷，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向后

22、（或者向上）運(yùn)動(dòng)。其通路為：11212217181920KM3線圈0；工作臺(tái)向后（或者向上）運(yùn)動(dòng)的控制：將十字操縱手柄扳至向前（或者向下）位置時(shí)，機(jī)械上接通橫向進(jìn)給（或者垂直進(jìn)給）離合器，同時(shí)壓下SQ4，使SQ4-2斷，SQ4-1通，使KM4吸合，M2反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向前（或者向下）運(yùn)動(dòng)。其通路為：11212217182425KM4線圈0。 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)變速時(shí)的瞬動(dòng)（沖動(dòng)）控制：變速時(shí)，為使齒輪易于嚙合，進(jìn)給變速與主軸變速一樣，設(shè)有變速?zèng)_動(dòng)環(huán)節(jié)。當(dāng)需要進(jìn)行進(jìn)給變速時(shí)，應(yīng)將轉(zhuǎn)速盤的蘑菇形手輪向外拉出并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速盤，把所需進(jìn)給量的標(biāo)尺數(shù)字對(duì)準(zhǔn)箭頭，然后再把蘑菇形手輪用力向外拉到極限位置并隨即推向原位，就在

23、一次操縱手輪的同時(shí)，其連桿機(jī)構(gòu)二次瞬時(shí)壓下行程開關(guān)SQ6，使KM3瞬時(shí)吸合，M2作正向瞬動(dòng)。其通路為：1121221716151920KM3線圈0，由于進(jìn)給變速瞬時(shí)沖動(dòng)的通電回路要經(jīng)過SQ1-SQ4四個(gè)行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，因此只有當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操作手柄都在中間（停止）位置時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)控制，以保證操作時(shí)的安全。同時(shí)，與主軸變速時(shí)沖動(dòng)控制一樣，電動(dòng)機(jī)的通電時(shí)間不能太長，以防止轉(zhuǎn)速過高，在變速時(shí)打壞齒輪。 工作臺(tái)的快速進(jìn)給控制：為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，要求銑床在不作銑切加工時(shí)，工作臺(tái)能快速移動(dòng)。工作臺(tái)快速進(jìn)給也是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2來驅(qū)動(dòng)，在縱向、橫向和垂直三種運(yùn)動(dòng)形式六個(gè)方向上都可以實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給控

24、制。主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，將進(jìn)給操縱手柄扳到所需位置，工作臺(tái)按照選定的速度和方向作常速進(jìn)給移動(dòng)時(shí)，再按下快速進(jìn)給按鈕SB5（或SB6），使接觸器KM5通電吸合，接通牽引電磁鐵YA，電磁鐵通過杠桿使摩擦離合器合上，減少中間傳動(dòng)裝置，使工作臺(tái)按運(yùn)動(dòng)方向作快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)松開快速進(jìn)給按鈕時(shí)，電磁鐵YA斷電，摩擦離合器斷開，快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停止，工作臺(tái)仍按原常速進(jìn)給時(shí)的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。(3) 圓工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的控制：銑床如需銑切螺旋槽、弧形槽等曲線時(shí)，可在工作臺(tái)上安裝圓形工作臺(tái)及其傳動(dòng)機(jī)械，圓形工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的。圓工作臺(tái)工作時(shí)，應(yīng)先將進(jìn)給操作手柄都扳到中間（停止）位置，然后將圓工作

25、臺(tái)組合開關(guān)SA3扳到圓工作臺(tái)接通位置。此時(shí)SA3-1斷，SA3-3斷，SA3-2通。準(zhǔn)備就緒后，按下主軸啟動(dòng)按鈕SB3或SB4，則接觸器KM1與KM3相繼吸合。主軸電機(jī)M1與進(jìn)給電機(jī)M2相繼啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)，而進(jìn)給電動(dòng)機(jī)僅以正轉(zhuǎn)方向帶動(dòng)圓工作臺(tái)作定向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其通路為：1115161722211920KM3線圈0，由上可知，圓工作臺(tái)與工作臺(tái)進(jìn)給有互鎖，即當(dāng)圓工作臺(tái)工作時(shí)，不允許工作臺(tái)在縱向、橫向、垂直方向上有任何運(yùn)動(dòng)。若誤操作而扳動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)操縱手柄（即壓下SQ1SQ4、SQ6中任一個(gè)），M2即停轉(zhuǎn)。2.3 本章小結(jié)本章主要介紹了X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械和電氣控制部分，重點(diǎn)分析了電氣控制控制部分

26、（主要工作原理、控制線路、以及常見原因）。通過對(duì)X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的機(jī)械和電氣控制部分的分析，可以熟練的通過PLC的設(shè)計(jì)來改造X62W萬能銑床，來提高萬能銑床的精度和安全性能。第三章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC的硬件設(shè)計(jì)3.1 控制線路改造方法進(jìn)行電氣控制線路改造時(shí)，X62W萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器TC的輸出及整流器VC的輸出部分去掉，用可編程控制器實(shí)現(xiàn)，為了保證各種聯(lián)鎖功能，將SQ1SQ6，SB1SB6分別接入PLC的輸入端，換刀開關(guān)SA1和圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2分別用其一對(duì)常開和常閉觸頭接入PLC的輸入端子。輸出器件

27、分三個(gè)電壓等級(jí)，一個(gè)是接觸器使用的110V交流電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的36V直流電，還有一個(gè)是照明使用的24V交流電壓，這樣也將PLC的輸出口分為三組連接點(diǎn)。3.2 PLC硬件設(shè)計(jì)由于X62W型萬能銑床采用繼電器設(shè)計(jì)，整套控制部分為完成控制要求，各控制部件間要進(jìn)行復(fù)雜的連鎖或互鎖，所以線路接點(diǎn)多，控制連線多。由于普通繼電器損壞頻率高，且生產(chǎn)條件惡劣等原因，給銑床的使用和維修帶來許多不便。為了提高生產(chǎn)效率，尤其是減少維修工作量，采用工業(yè)可編程控制器PLC對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改造。經(jīng)過對(duì)X62W萬能銑床的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析可知，該系統(tǒng)需要輸入點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為7點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可

28、選擇三菱FX2N32MR型PLC。所有的電器元件均可采用改造前的型號(hào)。萬能銑床各個(gè)輸入輸出點(diǎn)數(shù)及地址分配見下表3-1所示：表3-1 輸入輸出點(diǎn)數(shù)及地址序號(hào)輸入器件輸入地址序號(hào)輸出器件輸出地址1SB1、SB2主軸啟動(dòng)X01EL 照明Y02SB3、SB4快速進(jìn)給X12KM1主軸啟動(dòng)Y13SB5-1、SB6-1 制動(dòng)X23KM2主軸啟動(dòng)Y24SB5-2、SB6-2 制動(dòng)X34KM3 M2正轉(zhuǎn)Y35SA1 換刀開關(guān)X45KM4 M2反轉(zhuǎn)Y46SA2 圓工作臺(tái)開關(guān)X56YC1 主軸制動(dòng)Y57SA4 照明開關(guān)X67YC3快速進(jìn)給Y68SQ1 主軸沖動(dòng)X79SQ2 進(jìn)給沖動(dòng)X1010SQ3-1、SQ5-1X

29、1111SQ3-2、SQ4-2X1212SQ4-1、SQ6-1X1313SQ5-2、SQ6-2左右進(jìn)給X1414FR1 熱保護(hù)觸點(diǎn)X1515FR2 熱保護(hù)觸點(diǎn)X1616FR3 熱保護(hù)觸點(diǎn)X17FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。它的基本指令執(zhí)行時(shí)高達(dá)0.08us每條指令，用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16K步，各點(diǎn)狀態(tài)均有指示燈顯示，便于用戶不帶負(fù)載調(diào)試程序。PLC的供電電源為220V，由380V220V的隔離變壓器提供，這樣可以減少電網(wǎng)波動(dòng)或噪聲對(duì)PLC的干擾。PLC的輸入輸出地址如圖3-1接線圖。圖3-1 PLC的輸入輸出地址接線圖3.3 本章小結(jié)本章首先介紹了X62W萬能銑

30、床電氣控制線路的PLC的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，然后分別介紹了X62W萬能銑床電氣控制線路的設(shè)計(jì)、PLC的硬件線路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC控制系統(tǒng)I/O分配和接線設(shè)計(jì)、X62W的PLC電氣控制I/O 接線等，全面的闡述了系統(tǒng)的硬件組成。改變以前銑床單一采用繼電器接觸式控制系統(tǒng)，電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長，從而降低銑床安全隱患和維修費(fèi)用。第四章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)我們根據(jù)X62W型萬能銑床原電器器線路原理，設(shè)計(jì)了PLC的控制系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)采用自動(dòng)、手動(dòng)二種控制方式，選用模塊化程序結(jié)構(gòu)，因而具有結(jié)構(gòu)簡單清楚，編寫方便等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)

31、的程序總體結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示圖4-1系統(tǒng)的程序總體結(jié)構(gòu)框圖銑床的自動(dòng)控制功能子程序是整個(gè)控制軟件中較為復(fù)雜的一部分，也是整個(gè)程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，圖4-2給出了自動(dòng)功能子程序流程圖。程序開始后首先判斷工作是否緊定位，加緊定位準(zhǔn)確后，移動(dòng)工作臺(tái)至刀具位置。由光檢測(cè)觸頭和行程開關(guān)控制工作臺(tái)的移動(dòng)方向和位置。工作臺(tái)到位，同時(shí)進(jìn)行零件加工參數(shù)的設(shè)置和檢測(cè)。準(zhǔn)備狀態(tài)完成，啟動(dòng)油泵，然后進(jìn)行銑削加工。圖4-2自動(dòng)控制框圖4.2 PLC的控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)X62W萬能銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖，如圖4-3所示。圖4-3 PLC改造X62W電氣控制線路的梯形圖該程序共有9條支路，

32、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(diǎn)閉合，按下啟動(dòng)按鈕SB1或SB2時(shí)，X0常開觸點(diǎn)閉合，Y1、M0線圈得電并自鎖，第4 支路中Y1常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M1線圈得電，其常開觸點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。Y1的輸出信號(hào)使主軸電動(dòng)機(jī)M1 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕SB5或SB6時(shí)，X2常開觸點(diǎn)復(fù)位，Y1線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)X3常開觸點(diǎn)閉合，Y5線圈得電接通電磁離合器YC1，主軸制動(dòng)停轉(zhuǎn)。第2支路表達(dá)了KM2及YC3的工作邏輯， 當(dāng)按下快速移

33、動(dòng)按鈕SB3或SB4時(shí)，X1常開觸點(diǎn)閉合，則Y2及Y6線圈得電， KM2 常閉觸頭斷開，電磁離合器YC2失電，YC3得電，工作臺(tái)沿選定方向快速移動(dòng); 松開SB3或SB4則YC2得電，YC3失電， 快速移動(dòng)停止。第5、6、7、8 支路表達(dá)了工作臺(tái)六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及圓工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2動(dòng)作，5、7支路中X5的常開觸點(diǎn)分?jǐn)?，?支路中X5 常閉觸頭復(fù)位， M4 及Y3 線圈得電，使KM3 得電， 電動(dòng)機(jī)M2 啟動(dòng)， 圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn); 當(dāng)SA2 復(fù)位時(shí)， M4、Y3 線圈失電，圓形工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)， SQ5或SQ6 被壓合， X14 常開觸點(diǎn)復(fù)位， 第6

34、、7支路被分?jǐn)?，而X11 或X13 常開觸點(diǎn)閉合，M2( 其常開觸點(diǎn)使Y3 線圈得電)或Y4 線圈得電， 電動(dòng)機(jī)M2 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)， 拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。同樣， 工作臺(tái)上下、前后進(jìn)給時(shí)，SQ3或SQ4被壓合，X12 常開觸點(diǎn)復(fù)位， 第6、7 支路被分?jǐn)啵?M2 或Y4 線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)， 拖動(dòng)工作臺(tái)按選定的方向( 上、下、前、后中某一方向) 作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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、工作量較小。4.3 PLC的控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)根據(jù)X62W萬能銑床的精度和安全控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖

35、，如圖4-3所示。4.3.1主軸的程序設(shè)計(jì)主軸運(yùn)行（01001） 采用兩地啟動(dòng)、兩地停止， 因此梯形圖中采用00000和00001 相“ 或” 以及00002 和00003 相“與”。主軸電機(jī)停止采用反接制動(dòng)， 在設(shè)計(jì)程序時(shí)用定時(shí)器T0 實(shí)現(xiàn)KM3 延時(shí)0.1S 切換至KM2， 防止停止時(shí)發(fā)生KM3 （01001） 和KM2 （01000） 因物理動(dòng)作延遲而導(dǎo)致的短路事故。主軸變速?zèng)_動(dòng)時(shí)SQ7 （00011） 被短時(shí)壓下， SQ7 （00011） 常閉觸點(diǎn)切斷KM3 （01001）， 常開觸點(diǎn)接通KM2 （01000）。4.3.2工作臺(tái)的程序設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)梯形圖（如圖4-3）所示程序時(shí)， 進(jìn)給電動(dòng)

36、機(jī)的正反轉(zhuǎn)分別由接觸器KM4 和KM5 分別控制， 由于工作臺(tái)的六個(gè)方向分別由兩個(gè)操作手柄控制， 在程序上以及外部接線上都實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖。每一個(gè)操作手柄都有一個(gè)零位， 在切換時(shí)必須經(jīng)過零位， 這樣就在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)了切換延時(shí)。因此在設(shè)計(jì)程序時(shí)可以不必考慮兩個(gè)接觸器的切換延時(shí)問題。為區(qū)分六方向的工作臺(tái)進(jìn)給和圓工作臺(tái)控制采用分支IL （02） 和ILC （03） 指令。IL （02） 之前的SA1 （00100） 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換， KM3 （01001） 實(shí)現(xiàn)主軸和工作臺(tái)的順序控制。IL （02） 和ILC（03） 之間的程序?yàn)榱较虻墓ぷ髋_(tái)進(jìn)給，ILC （03） 之后為控制圓工作臺(tái)程序。內(nèi)部輔助繼電器20001 表示右、下、前向進(jìn)給， 內(nèi)部輔助繼電器20002 表示左、上、后向進(jìn)給，內(nèi)部輔助繼電器20003 表示進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)控制， 內(nèi)部輔助繼電器20004 表示圓工作臺(tái)的控制。再根據(jù)六方向進(jìn)給、圓工作臺(tái)、進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)所對(duì)應(yīng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)狀態(tài)編寫KM4（ 01002） KM5 （ 01005） 的程序。KM6（01004） 控制快速進(jìn)給電磁鐵， 采用兩地點(diǎn)動(dòng)控制。4.4 本章小結(jié)本章主要根據(jù)PLC的基本工作原理和 X62W 萬能銑床的電氣原理，采用OM