X62W型铣床的PLC的电气控制改造设计.doc

1、电气控制技术课程论文题目：X62W 型铣床的 PLC 的电气控制改造设计班级：工业工程 10-1学号： 34姓名： 闫江1目 录摘要 2第一章 绪论 .31.1 设计的目的和意义 31.2 可编程控制器简介 31.2.1 PLC 的结构及各部分的作用 .31.2.2 PLC 的工作原理 .4第二章 X62W 型铣床 62.1 铣床概述 62.2 X62W 万能铣床的控制要求及电气控制线路分析 .72.3 控制分析 .112.3.1 主轴电动机 M1 的控制 .122.3.2 进给电动机 M2 的控制 .122.3.3 工作台、圆台、变速冲动、工作台快速移动的控制 13第三章 X62W 万能铣床

2、的 PLC 改造 .143.1 改造方案的确定 .143.2 PLC 的选型 .143.3 X62W 万能铣床 PLC 控制 I/O 分配表 153.4 X62W 万能铣床 PLC 控制系统外部接线 163.5 PLC 的控制系统的程序设计 .173.5.1 工作台的程序设计 17第四章 结论 18参考文献 .182摘要 本文针对 X62W 型铣床的电气控制线路， 进行 PLC 改造，在介绍传统 X62W 型铣床电气控制技术的基础知识上，重点介 绍了 PLC 基本原理及在 X62W铣床电气控制、可 编程序器概述、X62W 型铣床电气控制线路的 PLC 改造。 铣床的迅速发展是由于它的 积极作用

3、正日益为人们所认识，其一，它能部分的代替人工操作，它能大大的改善工人的劳动条件，显著提高的提高生产劳动效率，加快实现工 业的机械化和自动化的步伐。关键词：PLC；X62W 型铣床；可编程序器。3第一章 绪论1.1 设计的目的和意义随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类。例如可编程序控制器、基于 PC 总线的工业控制计算机、单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程调节器、集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS ）等。为了满足现在社会制造业对社会市场紧迫需求的反应，既要求生产出小批量、多品种、多规格

4、、低成本和高质量的产品；而可编程序控制器PLC 正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC(Programmab l eLogic Controller)是 2 0 世纪 60 年代末在美国首先出现的 ,其硬件结构基本上与微型计算机相同。是一种专用于工业控制的计算机。1.2 可编程控制器简介可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller） ，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简

5、单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的，根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到 70 年代中期以后，PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的 PLC 已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID 调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作

6、的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。1.2.1 PLC 的结构及各部分的作用可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU） 、存储器（RAM、ROM） 、4输入输出单元（I/O） 、电源和编程器等几个部分组成。 1中央处理单元（CPU）CPU 作为整个 PLC 的核心，起着总指挥的作用。CPU 一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输

7、出接口电路连接。CPU 的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。2存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器; 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM 和 EEPROM。RAM 是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在 RAM 中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM 都是只读存

8、储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3输入输出单元（I/O 单元）I/O 单元实际上是 PLC 与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O 单元有良好的电隔离和滤波作用。接到 PLC 输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC 的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。4电源 PLC 电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC 内有一个稳压电源用于对 PLC 的 CPU 单元和 I/O 单元供电。5编程器编程器是 PLC 的最重要外围设备。利用编程器将用户程序

9、送入PLC 的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视 PLC 的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对 PLC 编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。1.2.2 PLC 的工作原理 PLC 采用循环扫描的工作方式，在 PLC 中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC 的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当 PLC 处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在 PLC 处于

10、运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。1输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的5通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 2程序执行根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC 从输入映象寄

11、存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。 3输出处理程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y 寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。4.PLC 编程语言1.梯形图编程语言 梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。 梯形图的设计应注意以下三点： （1）梯形图

12、按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。 2）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流” ，从左流向右，其两端没有电源。这个“ 概念电流 ”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。3） 输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由 PLC 内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。

13、2.语句表编程语言指令语句表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语 言易懂易学。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。3.控制系统流程图编程图控制系统流程图是一种较新的编程方法。它是用像控制系统流程图一样的功能图表达一个控制过程，目前国际电工协会(IEC) 正在实施发展这种新式的编程标准。6第二章 X62W 型铣床2.1 铣床概述1.概述铣床（milling machine）系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣 床 是 用 铣 刀 对 工 件 进

14、 行 铣 削 加 工 的 机 床 。 铣 床 除 能 铣 削 平 面 、 沟 槽 、轮 齿 、 螺 纹 和 花 键 轴 外 ， 还 能 加 工 比 较 复 杂 的 型 面 ， 效 率 较 刨 床 高 ， 在 机 械制 造 和 修 理 部 门 得 到 广 泛 应 用 。2.铣床的历史最 早 的 铣 床 是 美 国 人 惠 特 尼 于 1818 年 创 制 的 卧 式 铣 床 ； 为 了 铣 削 麻 花钻 头 的 螺 旋 槽 ， 美 国 人 布 朗 于 1862 年 创 制 了 第 一 台 万 能 铣 床 ， 这 是 升 降 台铣 床 的 雏 形 ； 1884 年 前 后 又 出 现 了 龙 门

15、铣 床 ； 二 十 世 纪 20 年 代 出 现 了 半自 动 铣 床 ， 工 作 台 利 用 挡 块 可 完 成 “进 给 -决 速 ”或 “决 速 -进 给 ”的 自 动 转 换 。1950 年 以 后 ， 铣 床 在 控 制 系 统 方 面 发 展 很 快 ， 数 字 控 制 的 应 用 大 大 提 高了 铣 床 的 自 动 化 程 度 。 尤 其 是 70 年 代 以 后 ， 微 处 理 机 的 数 字 控 制 系 统 和 自动 换 刀 系 统 在 铣 床 上 得 到 应 用 ， 扩 大 了 铣 床 的 加 工 范 围 ， 提 高 了 加 工 精 度 与效 率 。3.铣床的种类（ 1）

16、 按 其 结 构 分 ：1） 台 式 铣 床 ： 小 型 的 用 于 铣 削 仪 器 、 仪 表 等 小 型 零 件 的 铣 床 。2)悬 臂 式 铣 床 ： 铣 头 装 在 悬 臂 上 的 铣 床 ， 床 身 水 平 布 置 ， 悬 臂 通 常 可 沿床 身 一 侧 立 柱 导 轨 作 垂 直 移 动 ， 铣 头 沿 悬 臂 导 轨 移 动 。3)滑 枕 式 铣 床 ： 主 轴 装 在 滑 枕 上 的 铣 床 ， 床 身 水 平 布 置 ， 滑 枕 可 沿 滑 鞍导 轨 作 横 向 移 动 ， 滑 鞍 可 沿 立 柱 导 轨 作 垂 直 移 动 。4)龙 门 式 铣 床 ： 床 身 水 平

17、布 置 ， 其 两 侧 的 立 柱 和 连 接 梁 构 成 门 架 的 铣 床 。铣 头 装 在 横 梁 和 立 柱 上 ， 可 沿 其 导 轨 移 动 。 通 常 横 梁 可 沿 立 柱 导 轨 垂 向 移 动 ，工 作 台 可 沿 床 身 导 轨 纵 向 移 动 。 用 于 大 件 加 工 。5)平 面 铣 床 ： 用 于 铣 削 平 面 和 成 型 面 的 铣 床 ， 床 身 水 平 布 置 ， 通 常 工 作台 沿 床 身 导 轨 纵 向 移 动 ， 主 轴 可 轴 向 移 动 。 它 结 构 简 单 ， 生 产 效 率 高 。6)仿 形 铣 床 ： 对 工 件 进 行 仿 形 加 工

18、 的 铣 床 。 一 般 用 于 加 工 复 杂 形 状 工 件 。7)升 降 台 铣 床 ： 具 有 可 沿 床 身 导 轨 垂 直 移 动 的 升 降 台 的 铣 床 ， 通 常 安 装在 升 降 台 上 的 工 作 台 和 滑 鞍 可 分 别 作 纵 向 、 横 向 移 动 。78)摇 臂 铣 床 ： 摇 臂 装 在 床 身 顶 部 ， 铣 头 装 在 摇 臂 一 端 ， 摇 臂 可 在 水 平 面内 回 转 和 移 动 ， 铣 头 能 在 摇 臂 的 端 面 上 回 转 一 定 角 度 的 铣 床 。9)床 身 式 铣 床 ： 工 作 台 不 能 升 降 ， 可 沿 床 身 导 轨 作

19、 纵 向 移 动 ， 铣 头 或 立柱 可 作 垂 直 移 动 的 铣 床 。10)专 用 铣 床 ： 例 如 工 具 铣 床 ： 用 于 铣 削 工 具 模 具 的 铣 床 ， 加 工 精 度 高 ，加 工 形 状 复 杂 。(2)按 布 局 形 式 和 适 用 范 围 分 ， 主 要 的 有 升 降 台 铣 床 、 龙 门 铣 床 、 单 柱铣 床 和 单 臂 铣 床 、 仪 表 铣 床 、 工 具 铣 床 等 。升 降 台 铣 床 有 万 能 式 、 卧 式 和 立 式 几 种 ， 主 要 用 于 加 工 中 小 型 零 件 ， 应用 最 广 ； 龙 门 铣 床 包 括 龙 门 铣 镗

20、床 、 龙 门 铣 刨 床 和 双 柱 铣 床 ， 均 用 于 加 工 大型 零 件 ； 单 柱 铣 床 的 水 平 铣 头 可 沿 立 柱 导 轨 移 动 ， 工 作 台 作 纵 向 进 给 ； 单 臂铣 床 的 立 铣 头 可 沿 悬 臂 导 轨 水 平 移 动 ， 悬 臂 也 可 沿 立 柱 导 轨 调 整 高 度 。 单 柱铣 床 和 单 臂 铣 床 均 用 于 加 工 大 型 零 件 。仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣

21、床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。(3)按控制方式分，铣床又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数控铣床等2.2 X62W 万能铣床的控制要求及电气控制线路分析 该铣床共用 3 台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机 M1、进给电动机 M2 和冷却泵电动机 M3。X62W 万能铣床的电路如图 2 所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。电气控制线路的工作原理如图 2。1.主电路分析主轴电动机 M1 拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关 SA3 来实现正反转；进给电动机 M2 通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下 6

22、 个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器 KM3、KM4 来实现；冷却泵电动机 M3 供应切削液，且当 M1 启动后，用手动开关 QS2 控制；3 台电动机共用熔断器 FU1 作短路保护，3 台电动机分别用热继电器 FR1、FR2、FR3作过载保护。89图 2X62W 万能铣床控制电路图2控制电路分析 控制电路的电源由控制变压器 TC 输出 110V 电压供电。 10（1）主轴电动机 M1 的控制 主轴电动机 M1 采用两地控制方式，SB1 和 SB2 是两组启动按钮，SB5 和SB6 是两组停止按钮。KM1 是主轴电动机 M1 的启动接触器， YC1 是主轴制动用的电磁离合器，SQ1

23、是主轴变速时瞬时点动的位置开关。 1）主轴电动机 M1 启动前，应首先选择好主轴的转速，然后合上电源开关QS1，再把主轴换向开关 SA3 扳到所需要的转向。按下启动按钮 SB1（或SB2），接触器 KM1 线圈得电，KM1 主触头和自锁触头闭合，主轴电动机 M1启动运转，KM1 常开辅助触头（9-10）闭合，为工作台进给电路提供了电源。按下停止按钮 SB5（或 SB6），SB5-1（或 SB6-1）常闭触头分断，接触器KM1 线圈失电，KM1 触头复位，电动机 M1 断电惯性运转， SB5-2（或 SB6-2）常开触头闭合，接通电磁离合器 YC1，主轴电动机 M1 制动停转。 2)主轴换铣刀时

24、将转换开关 SA1 扳向换刀位置，这时常开触头 SA1-1 闭合，电磁离合器 YC1 线圈得电，主轴处于制动状态以便换刀；同时常闭触头 SA1-2断开，切断了控制电路，保证了人身安全。 3)主轴变速时，利用变速手柄与冲动位置开关 SQ1，通过 M1 点动，使齿轮系统产生一次抖动，以便于齿轮顺利啮合，且变速前应先停车。 (2) 进给电动机 M2 的控制 工作台的进给运动在主轴启动后方可进行。工作台的进给可在 3 个坐标的6 个方向运动，进给运动是通过两个操作手柄和机械联动机构控制相应的位置开关使进给电动机 M2 正转或反转来实现的，并且 6 个方向的运动是联锁的，不能同时接通。 1）当需要圆形工

25、作台旋转时，将开关 SA2 扳到接通位置，这时触头 SA2-1 和 SA2-3 断开，触头 SA2-2 闭合，电流经 1013141520191718路径，使接触器 KM3 得电，电动机 M2 启动，通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动。转换开关 SA2 扳到断开位置，这时触头 SA2-1 和 SA2-3 闭合，触头 SA2-2 断开，以保证工作台在 6 个方向的进给运动，因为圆形工作台的旋转运动和 6 个方向的进给运动也是联锁的。 2）工作台的左右进给运动由左右进给操作手柄控制。操作手柄与位置开关 SQ5 和 SQ6 联动，有左、中、右三个位置，其控制关系见表 1。当手柄扳向中间位置时，位

26、置开关 SQ5 和 SQ6 均未被压合，进给控制电路处于断开状态；当手柄扳向左或右位置时，手柄压下位置开关 SQ5 或 SQ6，使常闭触头 SQ5-2或 SQ6-2 分断，常开触头 SQ5-1 或 SQ6-1 闭合，接触器 KM3 或 KM4 得电动作，电动机 M2 正转或反转。由于在 SQ5 或 SQ6 被压合的同时，通过机械机构已将电动机 M2 的传动链与工作台下面的左右进给丝杠相搭合，所以电动机 M2 的正转或反转就拖动工作台向左或向右运动。表 1 工作台左右进给手柄位置及其控制关系11手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2 转向传动链搭合丝杠工作台运动方向左 SQ5 KM3 正转 左

27、右进给丝杠 向左中 停止 停止右 SQ6 KM4 反转 左右进给丝杠 向右3）进给变速时与主轴变速时相同，利用变速盘与冲动位置开关 SQ2 使 M1产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合。2.3 控制分析X62W 型万能铣床的电气原理图。该线路总共可以分为三部分：主电路、控制电路、照明电路。表 1W62X 型铣床电路中的部分原件及作用电气符号 名称及功能 电气符号 名称及功能M1 主轴电动机 SQ2 进给变速冲动行程开关M2 冷却泵电动机 SQ3工作台向前、下进给行程开关M3 进给电动机 SQ4工作台向后、上进给行程开关KM1主轴电动机接触器 SQ5 工作台向左进给行程开关KM2 快速进给接触器 SQ

28、6 工作台向右进给行程开关KM3、KM4进给电动机正反转接触器 T1 照明变压器QS1 电源开关 T2 整流变压器QS2 冷却泵开关 TC 控制变压器SA1主轴换刀制动开关 YC1 主轴制动电磁离合器SA2圆工作台转换开关 YC2、YC3 快慢速进给电磁离合器SA3 主轴换向开关 FR1 主轴电动机过载保护SA4 照明灯开关 FR2 冷却泵电动机过载保护SB1、SB2 主轴启动按钮 FR3 进给电动机过载保护12SB3、SB4 快速进给按钮 FU1FU6 短路保护SB5、SB6 主轴停止按钮 VC 整流桥SQ1主轴变速冲动行程开关 EL 照明灯2.3.1 主轴电动机 M1 的控制主轴电动机 M

29、1 由接触器 KM1 来控制的，主轴的旋转方向一开始通过转换开关 SA3 来进行选择。通常在机床的两边都会有一个启动、停止按钮，便于操作。按下启动按钮 SB1 或者 SB2 时，接触器 KM1 线圈得点自锁，主轴电动机 M1 开始运转。按下停止按钮 SB5 或者 SB6，动断出点 SB5-1 或者 SB6-1 断开，接触器 KM1失电，动合出点 SB5-2 或者 SB6-2 闭合，主轴制动电磁离合器 YC1 得点，主轴电动机停止运转。为了更换刀片的方便，可旋转转换开关 SA1，是的 SA1-2 闭合，YC1 得电，主轴电动机 M1 受到制动停转。同时 SA1-1 断开，切断控制回路，以防换刀片

30、的时候启动主动轴发生安全事故。主轴的幻想开关 SA3 的位置以及动作的说明图如下:表 2 主轴换向开关 SA3 的位置以及动作元件 正转 停止 反转SA3-1 断开 断开 闭合SA3-2 闭合 断开 断开SA3-3 闭合 断开 断开SA3-4 断开 断开 闭合主轴在变速的时候，应该先将变速手柄，转动变速盘选择所需的的转速，然后快速将手柄推回原位。在手柄推拉过程中，凸轮瞬间压下弹簧杆使冲动开关 SQ1 顺势动作，接触器 KM1 线圈瞬时得电，以便于变速齿轮啮合。2.3.2 进给电动机 M2 的控制工作台纵向和升降进给控制。工作台的上下和前后进给运动由一个操纵手柄控制的，该操纵手柄有上下前后中间和

31、零位 5 个位置，并且与 SQ3 和 SQ4 联动。进给手柄在上中下前后位置时的控制关系如下图所示。13表 3 进给手柄位置工作中在上、下、中、前、后及控制关系手柄位置 位置开关动作 电动机 M2 转向 接触器动作 工作台运动方向上 SQ4 反转 KM4 向上下 SQ3 正传 KM3 向下中 停止 停止前 SQ3 正传 KM3 向前后 SQ4 反转 KM4 向后当手柄处于中间位置的时候，SQ3 和 SQ4 都没有被压下去，工作台没有任何动作,当手柄调至向下或者向前的时候，位置开关 SQ3 被触动，使得 SQ3-2断开，SQ3-1 闭合，KM3 线圈得电，电动机 M2 正转，从而带动工作台向前或

32、者向下运动；当手柄处于向后或者向上的位置时，位置开关 SQ4 被触动，使得SQ4-2 断开，SQ4-1 闭合，KM4 线圈得电，电动机 M2 反转带动工作台向后或者向上运动。2.3.3 工作台、圆台、变速冲动、工作台快速移动的控制（1）工作台的左右进给控制。工作台的控制开关 SA2 处于 SA2-1 和 SA2-3的位置时，横向操作手柄控制工作台左右运动，这个操作手柄有三个位置，分别是：左、中、右。工作台左右运动时手柄位置关系如下图所示。表 4 工作台左右进给手柄位置以及控制关系手柄的位置 位置开关动作 接触器动作 电动机 M2 转向 工作台运动方向左 SQ5 KM3 正转 向左中 停止 停止

33、右 SQ6 KM4 反转 向右当手柄调节至左边位置的时候，位置开关 SQ5 被触动，使得 SQ5-2 断开，动合触点 SQ5-1 闭合，接触器 KM3 线圈得电，电动机 M2 正转，从而带动工作台向左运动；当手柄调节至右边位置时，位置开关 SQ6 被触动，使得 SQ6-2 断开，动合触电 SQ6-1 闭合，接触器 KM4 线圈得电，电动机 M2 反转，从而带动工作台向右运动。（2）圆工作台的回转运动控制。在运行这一程序之前，首先应该将转换开关 SA2 调节。至接通状态，此时 SA2-2 接通，触点 SA2-1 和触点 SA2-3 断开。接触器14KM3 线圈 KM3 得电。电动机 M2 运转，

34、通过转动轴带动工作台旋转运动。停止工作台运转时，要务必断开 SA2，以保证工作台能在六个方向上运动。（3）进给变速冲动控制。为了能是的齿轮啮合良好，进给变速需要瞬间点动，变速冲动是由变速手柄和冲动开关 SQ2 来实现的。（4）工作台的快速移动控制。工作台的移动是通过电磁离合器 YC3 来实现的。进给时，电磁离合器 YC2 得电，电动机 M2 经过齿轮传动系统来控制工作台进给。按下按钮 SB3 或者 SB4 后，接触器 KM2 得电，KM2 的动触点断开，电磁离合器 YC2 失电，同时 KM2 的常开触点使得 YC3 得电，使电动机 M2 带动工作台按照选定的方向快速移动。第 3 章 X62W

35、万能铣床的 PLC 改造3.1 改造方案的确定三菱 FX2N 系列 PLC 对 X62W 万能铣床的改造，阐述了系统改造方案，同时根据 X62W 万能铣床的控制要求和特点，确定 PLC 的输入、输出分配，在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行现场调试。X62W 万能铣床是应用最广泛的一种。它原控制电路为继电器控制，接触触点多，线路复杂，故障多，操作人员维修任务较大。针对这种情况，我们用PLC 控制改造其继电器控制电路，克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率。1原万能铣床的工艺加工方法不变2在保留主电路的原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法。3电气控制系统控制元件（

36、包括按钮、行程开关、热继电器、接触器） ，作用原电气线路相同。改造原继电器控制中的硬件接线改为 PLC 编程实现。3.2PLC 的选型根据设计要求得出：系统 PLC 需要主轴启动、快速进给、主轴停止制动、主轴换刀制动、正常进给、圆台工作、主轴冲动、进给冲动、向下前进给、向上后进给、向左进给、向右进给等12个输入信号，而输出共需要7个输出信号。则选用三菱型号为 FX2NMR 机型。FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中比较先进的系列。由于 FX2N 系列具备如下特点：15最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、可是适应世界不同地区的电源以及满足单个需要的大量特殊更能模块

37、，他可以为系统自动化应用提供最大的灵活和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要，模拟 I/O，高速计数器。内置24V 直流电源，24V、400mA 直流电源可用于外围设备，如传感器或其他元件。快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子，即使接着电缆也可以更换单元。时钟功能和小时表功能在所有的 FX2N的 PLC 中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。持续扫描功能为应用所需要的持续扫描时间定义操作周期在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或者停止生产运转。RUN/STOP 开关面板

38、上运行/停止开关易于操作。运程维护远处的编程软件可以通过调制调解器来检测、上载或是卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。FX2N32MR 的 PLC 机型，配合 FX2N485BD 内置扩展板，I/O 总点数为：输入点数为24（X000X027）点，输出点数为24（Y000Y027） ，为继电器输出，交流电源、24V 直流输入类型。它具有灵活的配置，除了满足特殊要求的大量特殊模块，6个基本单元中的每个单元可扩展256个 I/O。有突出的寄存器容量，FX2N 系列包括8K 步内置 RAM 寄存器，用一个寄存器盒可扩展到32RAM。有丰富的元件资源，3072点辅助继电器，256点

39、计时器，235点计数器，8000点数据存储器满足我的设计需要。3.3 X62W 万能铣床 PLC 控制 I/O 分配表X62W 型万能铣床的 PLC 控制 I/O 分配表如下图所示：输入 输出输入地址 元件代号 作用 输出地址 元件代号 作用X000 SB1、SB2 主轴启动 Y000 KM1主轴电动机 M1制动X001 SB3、SB4 快速进给 Y001 KM2 快速进给控制X002 SB5、SB6主轴停止制动 Y002 KM3进给电机 M2 正转X003 SA1主轴换刀制动 Y003 KM4 主轴冲动X004 SA2-1 正常进给 Y004 YC1 正常进给16X005 SA2-2 圆台工

40、作 Y005 YC2 快速进给X006 SQ1 主轴冲动 Y006 YC3X007 SQ2 进给冲动X010 SQ3向下、前进给X011 SQ4向上、后进给X012 SQ5 向左进给X013 SQ6 向右进给3.4 X62W 万能铣床 PLC 控制系统外部接线图 3X62W 万能铣床 PLC 控制系统 I 外部接线图W62X 万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路以及照明电路保持不变，17在控制电路中，变压器 TC 的输出以及整流器 VC 的输出部分去掉。用可编程控制器改造后的 PLC 硬界限，为了保证各种联锁功能，将 SQ1SQ6,SB1SB6 按照图 3-1 分别接入 PLC 的输入端子

41、，换刀开关 SA1 和圆形工作台转换开关 SA2分别用其一对常开和常闭出头接入 PLC 的输入端子。输出器件分两个电压等级，一个是接触器使用的 110V 电压，另一个是电磁离合器使用的 36V 直流电，这样也将 PLC 的输出口分为两组连接点。3.5 PLC 的控制系统的程序设计根据 X62W 万能铣床的精度和安全控制要求，设计该电气控制系统的 PLC控制梯形图，如图 4-3 所示。3.5.1 主轴的程序设计主轴运行（01001）采用两地启动、两地停止，因此梯形图中采用 00000和 00001 相“或”以及 00002 和 00003 相“与” 。主轴电机停止采用反接制动，在设计程序时用定时

42、器 T0 实现 KM3 延时 0.1S 切换至 KM2 防止停止时发生KM3（ 01001）和 KM2（01000）因物理动作延迟而导致的短路事故。主轴变速冲动时 SQ7（ 00011）被短时压下，SQ7（00011）常闭触点切断 KM3（01001） ，常开触点接通 KM2（01000） 。3.5.1 工作台的程序设计在设计梯形图（如图 4-3）所示程序时，进给电动机的正反转分别由接触器KM4 和 KM5 分别控制， 由于工作台的六个方向分别由两个操作手柄控制，在程序上以及外部接线上都实现了联锁。每一个操作手柄都有一个零位，在切换时必须经过零位，这样就在机械上实现了切换延时。因此在设计程序时

43、可以不必考虑两个接触器的切换延时问题。为区分六方向的工作台进给和圆工作台控制采用分支 IL（02）和 ILC（03）指令。IL （02）之前的 SA1（00100）实现转换， KM3（01001）实现主轴和工作台的顺序控制。 IL（02）和 ILC（03）之间的程序为六方向的工作台进给，ILC（03）之后为控制圆工作台程序。内部辅助继电器 20001 表示右、下、前向进给，内部辅助继电器 20002 表示左、上、后向进给，内部辅助继电器 20003 表示进给变速冲动控制，内部辅助继电器 20004 表示圆工作台的控制。再根据六方向进给、圆工作台、进给变速冲动所对应电机正、反转状态编写 KM4（

44、01002）KM5（01005）的程序。KM6（ 01004）控制快速进给电磁铁，采用两地点动控制。18第四章 结论在这次的设计中，我学到很多的东西，让我最为收获大的是我学会的独立思考。以前的设计总是模仿别人的，而现在却一切要自己动手，一开始有点孤立无援无从下手，慢慢的也就好了，做什么觉得顺畅起来。但是由于自己的知识缺乏以及能力的有限，该设计中可能有些不足之处。但是 PLC 在 X62W 铣床控制中的应用设计，实现了对我们即将进入社会的毕业生进行了综合训练，着重训练了我们查阅资料的能力，同时，让我们回顾已经学过的电气控制技术的知识，并对只是重新组合、灵活运用，使我们能够通过毕业设计对电气控制与

45、PLC 应用技术的了解更加深刻，也为我们今后从事工业自动化以及自动方面设计的宝贵经验。参考文献1 周斌PLC 在 X62W 卧式万能铣床电气控制系统改造中J 机电工程技术2009 年.2 李利军X62W 型万能铣床电控系统的 PLC 改造J 2006 年 12 期电工技术.3 陶建海.李传伟 .铣床的电气化改造J.电气技术,2008 年 12 期.4 廖常初.设备改造中的 PLC 梯形图设计方法M.电工技术杂志,2001.5 韩顺杰 吕树清 . 电器控制技术,2006.6 可编程序控制器应用技术（第三版）M.重庆大学出版，2003.7 工厂电气控制设备 M.电子工业出版社，2007.8 郭玉萍.基于 PLC 的控制软件设计万能铣床的技术改造J.中国高新技术企.业,2007 年 16 期.选题（5 分） 设计内容(10 分) 文字表述（5 分） 撰写规范（5 分） 成绩得分