基于PLC的数控铣床系统设计.docx

目录摘要2第1章绪论21. 1院床国内外研究状况和开展趋势21.2钱床简单介绍4本设计任务和主要内容：5第2章X62W万能铁床硬件设计52. 1X62W万能钱床电力拖动的特点52. 2X62W万能钱床元件选型62. 3X62W万能钱床的主要结构及运动形式72. 4控制要求7第三章电气控制原理83. 1电气原理图83.2主电路分析8控制电路分析错误!未定义书签.第四章X62VV万能铁床软件设计104. 1PLC的根本定义104. 2X62W万能铁床电气控制线路的PLC设计114. 3现场信号与PLC软继电器对照表125. 4PLC梯形图14第五章总结15致谢15参考文献15摘要本设计讲述了X62W万能疑床电气控制线路的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。钱床是用钱刀对工件进行钱削加工的机床。钱床除能钱削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比拟复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。最早的铁床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式钱床；为了钱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铁床，这是升降台钱床的雏形；1884年前后又出现了龙门钱床;二十世纪20年代出现了半自动钱床,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，铁床在控制系统方面开展很快，数字控制的应用大大提高了钱床的自动化程度。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铁床上得到应用，扩大了铁床的加工范围，提高了加工精度与效率。第一章主要介绍钱床国内外研究状况和开展趋势和钱床简单介绍，包括钱床的选型和特点。第二章X62W万能钱床硬件设计主要包括X62W万能铢床电力拖动的特点及控制要求和X62W万能钱床元件选型还有X62W万能钱床的主要结构及运动形式，第三章主要分析电路的工作原理。第四章是介绍软件局部及其PLC的根本知识。关键词：X62W万能钱床；电气控制系统；PLC；梯形图第1章绪论1.1 钱床国内外研究状况和开展趋势自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢送。钱床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。随着电子技术的开展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。铁床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动钱床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铁床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铁床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美。在我国7080年代大多数钱床中，大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制，也有相当一局部辅机系统是采用继电控制。因此，继电器本身固有的缺陷,给铁床的平安和经济运行带来了不利影响,用PLC对钱床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。自动钱床的开展及现状:从上世纪80年代起铁床制造业的开展虽有起伏但对自动控制技术和自动钱床床一直给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铁床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动钱床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动钱床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美日等先进工业国家于80年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术开展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控钱床的开展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的奉献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铁床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车钱中心对高效夏合加工的推进等等。相比之下，我国大局部数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。表1以中挡铁床为例列出国内外先进产品主要技术指标，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明显差。随着科学技术的不断开展，生产工艺的不断开展改良，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制开展到自动控制;在控制功能上，从简单控制开展到智能化控制；在操作上，从策重开展到信息化处理;在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统开展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。X62W钱床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。X62W钱床是由普通机床开展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能钱床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平上下和拥有量多少，是衡量-个国家和企业现代化水平的重要标志。一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。可编程序控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承当着生产过程自动控制的艰巨任务，可能有成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统，需要用成千上万根导线连接起来，安装这些继电器需要大量的继电器控制柜，且占据大量的空间。当这些继电器运行时，又产生大量的噪声，消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行，需要安排大量的电气技术人员进行维护，有时某个继电器损坏，甚至某个继电器触头接触不良，都回影响整个系统的正常运行。如果系统出现故障，要进行检查排除故障又是非常困难的，全靠电气技术人员长期积累经验。尤其是在生产工艺发生变化时，可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜，重新接线或改线的工作量很大，甚至需要重新设定控制系统。尽管如此，这种控制系统的功能仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。因此，人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统，是电气控制系统工作更可靠，更容易维修，更能适应经常变化的生产工艺要求。可编程控制器(PrOgrammabIeControner)简称PC,在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机(PersonalComputer)也简称PC,为了防止混摇，现在一般将可编程序控制器简称为PLC(ProgrammabIeLogiCController)。随着可编程控制器在国内的运用和推广，人们找到了万能钱床较理想的控制系统，即PLC控制系统。由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对万能钱床的控制，获得广泛的推广。现在万能铢床已全部采用PLC控制，结束了近二十年使用继电控制的历史。本文主要以该厂对PLC控制系统的研究，推广介绍可编程控器在万能钱床上的应用(I自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢送。1988年开始将可编程序控制器应用在万能铁床上，至今使用情况一直良好。国外生产PLC的厂家很多，最著名的有美国A-B公司和GE-FANUC公司，日本的欧姆龙公司和三菱公司，德国AEG公司和西门子公司，法国的TE公司。它们号称PC领域的大雄，代表PC的最高水平。它们在中国都有各自的代理商，很容易买到其产品。国产PLC以小型为主，多数为仿制产品，I/O点均在128点以下。主要厂家有上海工业自动化仪表研究所，苏州电子计算机,北京机械工业自动化研究所，无锡华光电子工业公司，中科院自动化研究所，上海香岛机电制造公司。一般只处理开关量，进行逻辑运算，顺序运算。1. 2钱床简单介绍2. 2.1钱床的选型X62W万能钱床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型外表的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W万能钱床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。1. 2.2X62W机床特点(1)能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。(2)采用X62W钱床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。(3)采用X62W可以比普通机床提高23倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。(4)此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加(5)大大的减轻了工人的劳动强度。万能钱床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，万能钱床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以到达机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠，具有极高的可靠性与灵活性，更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。1.3本设计任务和主要内容：X62W型卧式万能疑床的电气控制系统,存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,分析整个系统可以进行怎样的改造，改造后的控制系统又是怎样运行从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。根本要求X62W万能钱床电气控制线路中的电源电路、主电路及照明电路保持不变，在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出局部去掉。利用三菱PLC和对X62W型卧式万能钱床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。第2章X62W万能钱床硬件设计X62W万能钱床电力拖动的特点(1)钱削加工有顺钱和逆钱两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。(2)由于主轴传动系统中装有防止震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。(3)铢床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。(4)根据加工工艺的要求，该钱床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具和钱床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工外表的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该钱床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和钱床。(5)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2. 2X62W万能钱床元件选型表2-1伏床的电机参数参照表符号名称型号规格件数作用Ml主轴电动机Y132M4B37.5KW,380V,1450rminI主轴传动M2进给电动机Y90L4I.5KW,380V,1400rmin1进给传动M3冷却泵电动机JCB-220.125KW,380V,2790rmin1冷却泵传动表2-2既床的根本元件一览表符号名称型号规格件数作用KMl接触器CJO-2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO-IO1OA,IlOV1快速进给KM3接触器CJO-IOIOA1IlOV1M2正转KM4接触器CJO-IO10A,110V1M2反转KS速度继电器JYl2A1反接制动SB1、2按钮LA2绿色2Ml启动按钮SB3、4按钮LA2黑色2快速进给按钮SB5,6按钮LA2红色2Ml停止按钮SAl转换开关HZl-10/E16三极1换刀开关SA2转换开关HZl-10/E16三极1圆工作台转换SA3转换开关HZl-10/E16三极1Ml换向开关SQl限位开关LXl-IlK开启式1向右进给SQ2限位开关LXl-IlK开启式1向左进给SQ3限位开关LX2131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2131单轮，自动复位1向后、向上进给SQ5限位开关LX3HK开启式1快速与进给转换SQ6限位开关LX3IlK开启式1主轴变速冲动SQ7限位开关LX3IlK开启式1进给变速冲动QSl转换开关HZL-60/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZl-60/E26三极1冷却泵开关FRl热继电器JRQ-4011A、3A1Ml过载保护FR2热继电器JRlO-IO3A、5A1M3过载保护FR3热继电器JRlO-101M2过载保护FUI熔断器RLl30A3总电源短路保护FU2熔断器RLlIOA3进给短路保护FU3、FU6熔断器RLl6A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RLl4A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A,50V1整流作用TC变压器BK50380/36V1照明变压器TCl变压器BK-150380/127V1控制电路变压器YCl电磁离合器BlDL-III1主轴制动YC2电磁离合器BlDL-II1正常进给YC3电磁离合器BlDL-II1快速进给R电阻ZB22限制制动电阻2.1 X62W万能候床的主要结构及运动形式X62W型万能钱床的外形结构如图2-1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几局部组成。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。钱床主轴带动钱刀的旋转运动是主运动；钱床工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6个方向的运动是进给运动；钱床其他的运动，如工作台的旋转运动、在各个方向的快速移动那么属于辅助运动。1-床身（立柱）2-主轴3-刀杆4-悬梁5-支架6-工作台7一回转盘8-横溜板9-升降台K）一底座图块床外部结构图2.2 控制要求（1）主轴电动机MI有三种控制：正反转起动，反接制动和变速冲动。（2）工作台进给电动机M2有三种控制：进给、快速移动和变速冲动。（3）M3拖动冷却泵提供冷却液，只需单向运行。（4）为了能及时实现控制，机床设置了两套操纵系统，再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄，操作方面，以实现两地控制。（5）为了保证平安，防止事故，机床有顺序的动作，采用了联锁。6）三台电动机都设有过载保护，控制线路设有短路保护，工作台的六个方向，都设有终端保护。第三章电气控制原理3.1 电气原理图图3.1X62W卧式铁床电气原理图该铁床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机Ml、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。X62W万能铁床的电路如图3-1所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三局部。3.2 主电路分析主轴电动机MI拖动主轴带动钱刀进行钱削加工，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开工作台前后、左右、上下6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供给切削液,且当MI启动后，用手动开关QS2控制；3台电动机共用熔断器FUI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。控制电路的电源由控制变压器TC输出IIoV电压供电。（1）主轴电动机Ml的控制主轴电动机Ml采用两地控制方式，SBl和SB2是两组启动按钮，SB5和SB6是两组停止按钮。KMl是主轴电动机Ml的启动接触器，YCl是主轴制动用的电磁离合器，SQl是主轴变速时瞬时点动的位置开关。1）主轴电动机MI启动前，应首先选择好主轴的转速，然后合上电源开关QSl,再把主轴换向开关SA3扳到所需要的转向。按下启动按钮SBl（或SB2）,接触器KMI线圈得电，KMl主触头和自锁触头闭合，主轴电动机MI启动运转，KMl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KMl线圈失电，KMl触头笈位，电动机Ml断电惯性运转，SB5-2或SB6-2）常开触头闭合，接通电磁离合器YCl,主轴电动机MI制动停转。2）主轴换钱刀时将转换开关SAl扳向换刀位置，这时常开触头SAlJ闭合，电磁离合器YCl线圈得电，主轴处于制动状态以便换刀；同时常闭触头SAI-2断开，切断了控制电路，保证了人身平安。3）主轴变速时，利用变速手柄与冲动位置开关SQl,通过Ml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前方可进行。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。I）当需要圆形工作台旋转时，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的正转或反转就拖开工作台向左或向右运动。表3.1工作台左右进给手柄位置及其控制关系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SQ5KM3正转左右进给丝杠向左中停止停止右SQ6KM4反转左右进给丝杠向右工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄控制的。该手柄与位置开关SQ3和SQ4联动，有上、下、前、后、中5个位置，其控制关系见表2。当手柄扳至中间位置时，位置开关SQ3和SQ4均未被压合，工作台无任何进给运动；当手柄扳至下或前位置时，手柄压下位置开关SQ3使常闭触头SQ3-2分断，常开触头SQ3/闭合，接触器KM3得电动作，电动机M2正转，带动着工作台向下或向前运动；当手柄扳向上或后时，手柄压下位置开关SQ4,使常闭触头SQ4-2分断，常开触头SQ4-1闭合，接触器KM4得电动作，电动机M2反转，带动着工作台向上或向后运动。当两个操作手柄被置定于某一进给方向后，只能压下四个位置开关SQ3、SQ4、SQ5>SQ6中的一个开关，接通电动机M2正转或反转电路，同时通过机械机构将电动机的传动链与三根丝杠（左右丝杠、上下丝杠、前后丝杠）中的一根（只能是一根）丝杠相搭合，拖开工作台沿选定的进给方向运动，而不会沿其他方向运动。表3-2工作台上、下、中、前、后进给手柄位置及其控制关系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上SQ4KM4反转上下进给丝杠向上下SQ3KM3正转上下进给丝杠向下中停止停止刖SQ3KM3正转前后进给丝杠向前后SQ4KM4反转前后进给丝杠向后左右进给手柄与上下前后手柄实行了联锁控制，如当把左右进给手柄扳向左时，假设又将另一个进给手柄扳到向下进给方向，那么位置开关SQ5和SQ3均被压下，触头SQ5-2和SQ3-2均分断，断开了接触器KM3和KM4的通路，电动机M2只能停转，保证了操作平安。3)6个进给方向的快速移动是通过两个进给操作手柄和快速移动按钮配合实现的。安装好工件后，扳动进给操作手柄选定进给方向，按下快速移动按钮SB3或SB4两地控制)，接触器KM2得电，KM2常闭触头分断，电磁离合器YC2失电，将齿轮传动链与进给丝杠别离；KM2两对常开触头闭合，一对使电磁离合器YC3得电，将电动机M2与进给丝杠直接搭合：另一对使接触器KM3或KM4得电动作，电动机M2得电正转或反转，带开工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的快速移动采用的是点动控制，故松开SB3或SB4,快速移动停止。4)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Ml产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合。第四章X62W万能钱床软件设计PLC的根本定义可编程控制器(ProgrammabIeControIer)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(PrOgrammableLogicController),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的开展，这种装置的功能己经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了防止与个人计算机(PerSonaIComPUter)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC0PLC的主要特点：1、高可靠性(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。(2)各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.(3)各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。(4)采用性能优良的开关电源。(5)对采用的器件进行严格的筛选6)良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提(¾。2,丰富的1/0接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关;接近开关:传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3,采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU,电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5,安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。X62W万能铁床电气控制线路的PLC设计X62W万能钱床电气控制线路中的电源电路、主电路及照明电路保持不变，在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出局部去掉。用可编程控制器改造后的PLC硬接线如图4-2所示，为了保证各种联锁功能，将SQlSQ6,SB1SB6按图示分别接入PLC的输入端，换刀开关SAl和圆形工作台转换开关SA2分别用其一对常开和常闭触头接入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IIOV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。根据输入输出口的数量，可选择三菱FX2N-32MR型PLCX62W型万能疑床电器位置图如图4-1所示，所有的电器元件均可采用改造前的型号。根据X62W万能铁床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如图4-3所示。该程序共有8条支路，反映了原继电器电路中的各种逻辑内容。在第1支路中，因SQl和SB5、SB6都采用常闭触头分别接至输入端子X13、X2,那么X13、X2的常开触点闭合，按下启动按钮SBI或SB2时，XO常开触点闭合，Y0、MO线圈得电并自锁，第3支路中Yo常开触点闭合，辅助继电器MI线圈得电，其常开触点闭合，为第4支路以下程序执行做好准备，保证了只有主轴旋转后才有进给运动。Yo的输出信号使主轴电动机Ml启动运转。当按停止按钮SB5或SB6时，X2常开触点复位，Yo线圈失电，主轴惯性运转，同时X3常开触点闭合，Y4线圈得电接通电磁离合器YCl,主轴制动停转。第2支路表达了KM2及YC3的工作逻辑，当按下快速移动按钮SB3或SB4时，Xl常开触点闭合，那么Yl及Y5线圈得电，KM2常闭触头断开，电磁离合器YC2失电，YC3得电，工作台沿选定方向快速移动：松开SB3或SB4那么YC2得电，YC3失电，快速移动停止。第4、5、6,8支路表达了工作台六个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。当圆形工作台转换开关SA2动作，4、5支路中X5的常开触点分断，第6支路中X5常闭触头复位，M4及Y2线圈得电，使KM3得电，电动机M2启动，圆形工作台旋转；当SA2复位时，M4、Y2线圈失电，圆形工作台停止旋转。左右进给时，SQ5或SQ6被压合，X6常开触点复位,第5、6支路被分断，而XlO或Xll常开触点闭合，M2（其常开触点使Y2线圈得电）或Y3线圈得电，电动机M2正转或反转，拖开工作台向左或向右运动。同样，工作台上下、前后进给时，SQ3或SQ4被压合，X7常开触点复位，第5、6支路被分断，M2或Y3线圈得电，电动机M2正转或反转，拖开工作台按选定的方向（上、下、前、后中某一方向）作进给运动。该程序及PLC的硬接线不仅保证了原电路的工作逻辑关系，而且具有各种联锁措施，电气改造的投资少、工作量较小。图4.IX62W型万能铁床电器位置图图4.2PLC外部接线图现场信号与PLC软继电器对照表分类信号名称现场信号PLC线圈编号输入信号Ml启动按钮SBkSB2XO快速进给点动SB3、SB4X停止制动按钮常闭SB5、SB6X2常开SB5、SB6X3信号名称现场信号PLC线圈编号输入信号换刀开关SAlX4圆工作台开关SA2X5左右进给SQ5、SQ6X6上下前后进给SQ3.SQ4X7常开SQ3、SQSXlO常开SQ4、SQ6Xll进给冲动SQ2X12主轴冲动SQlX13输出信号主轴启动接触器KM1、KM2Y0、YlM2正转接触器KM3Y2M2反转接触器KM4Y3正常进给电磁阀YC2COM主轴制动电磁阀YClY4快速进给电磁阀YC3Y5KMl控制KN2控制YC3控制KM4控制YCI控制KM3接制图4-3 PLC梯形图PLC梯形图PLC指表序号指令名称数据序号指令名称数据OOOOLDXO0018ORX60001ORMO0019ANDX50002ANDX20020ANDMl0003ANlX130021MPS0004ANIX40022ANDXlOOoo5OUTYO0023OUTM20006ANDX130024MPP0007OUTMO0025ANDXll0008LDXl0026OUTY30009ANDX20027LDJX120010OUTYl0028ANDX6OOLlOUTY50029ANDX70012LDYl0030ANDX5OOI3ORYO0031ANDMl0014ANDX20032OUTM30015OUTMl0033LDX120016LDX120034ANDX60017ANDX70035ANDX7序号指令名称数据序号指令名称数据0036ANIX50042LDM20037ANDMl0043ORM30038OUTM40044ORM40039LDX30045OUTY2第五0040ORX40046草总结0041OUTY40047常用的万能钱床有两种:一是卧式万能钱,型号为X62W;另一种为立式万能钱,型号为X53Ko万能钱床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。X62W型卧式万能钱床的电气控制系统,存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对X62W型万能钱床的继电器接触式控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益X62W万能钱床是一种高效率的加工机械，万能钱床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，这给生产与维护带来诸多不便。随着工业自动化的开展，生产设备和自动生产线的控制系统必需具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用智能化程度高的控制系统来取代传统的控制系统。基于这些问题，本文提出了利用三菱PLC和对X62W型卧式万能钱床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践过程中增长了知识。丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可使问题得到解决。在设计中体会到理论必须和实践相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多的差异，出现了很多意想不到的问题。许多问题在书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过屡次分析修改后，才设计出到达控制要求的系统。致谢参考文献HJ李敬梅电力拖动控制线路与技能训练北京：中国劳动社会保障出版社，2001.2王国海，沈蓬.可编程序控制器及其应用.北京：中国劳动社会保障出版社,2001.41张万忠，可编程序控制器应用技术，北京；化学工业出版社20025谭维瑜，电机与电气控制，北京:机械工业出版社2003.126陈远龄.机床电气自动控制M.重庆大学出版社，1997.吕景泉.可编程序控制器及其应用M.北京：机械工业出版社，2001.吕景泉.可编程序控制器及其应用M.北京：机械工业出版社，2001.19929杨长能，张光毅.可编程序控制器根底及其应用M.重庆大学出版社,