X62W铣床PLC改造[1]39页

1、摘要X62W万能铣床是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。本设计介绍了自动铣床PLC控制系统设计方案，并且叙述了铣床运行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心，利用PLC控制铣床运行，实现了铣床启动、停止、故障停止、紧急停止的功能，并且有手动控制和自动控制两种控制方式，从而实现了铣床运行的自动化功能。PLC控制的特点使原机床控制大大的简单化,提高电气系统的稳定性和可靠性，并且维修方便,易于检查。节省大量的继电器元件,使机床的工作效率更高。关键词:X62W铣床 可编程序控制器 三菱FX2-24MR-8EX型

2、PLC 目 录第一章 PLC的产生与发展41.1 PLC的产生41.2 PLC的发展51.3 PLC的基本特点6第二章 PLC在铣床中的应用92.1 铣床的概述92.2 铣床发展的现状92.3 PLC在铣床中的应用11第三章 X62铣床可控制系统硬件及设计要求133.1 X62W万用铣床的工作过程133.1.1.主轴电动机M1的控制133.1.2.进给运动的控制143.1.3.圆工作台的控制163.1.4.冷却泵电动机的控制与工作照明173.1.5.控制电路的联锁与保护173.2 控制要求分析203.3 PLC的选型、I/O分配表、外部接线图213.4 外部器件的选择243.5 主电路图27第

3、四章 控制系统软件设计284.1 常见编程语言284.1.1梯形图编程284.1.2指令表编程284.1.3逻辑功能图编程284.1.4顺序功能图编程294.2 X62W万用铣床系统程序设计294.2.1 X62W铣床梯形图设计304.2.2 X62W铣床指令表31第五章 控制系统的抗干扰分析335.1干扰源及一般分类335.2 PLC系统中干扰的主要来源及途径335.3 主要抗干扰措施34第六章 毕业设计总结36参考文献37第一章 PLC的产生与发展可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，缩写PLC），是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多

4、品种、小批量生产的需要，产生、发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC因其具有通用灵活的控制性能、简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各个领域取的了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术、工业机器人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。1.1 PLC的产生在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通

5、用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1编程方便现场可修改程序；2维修方便采用模块化结构；3可靠性高于继电器控制装置； 4体积小于继电器控制装置； 5数据可直接送入管理计算机； 6成本可与继电器控制装置竞争；7输入可以是交流115V； 8输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等； 9在扩展时原系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获的了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，

6、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971 年，已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制，于1977年开始工业应用。1.2 PLC的发展虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： 1早期的PLC（60 年代末70 年代中期）早期的PLC一般称为可编程逻辑控制

7、器。这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言梯形图一直沿用至今。2中期的PLC（70 年代中期80 年代中后期）在

8、70 年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC 的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC 的应用范围的以扩大。3近期的PLC（80 年代中后期至今）进入80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价

9、格大幅度下跌，使的各种类型的PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使的PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。1.3 PLC的基本特点PLC 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

10、止故障扩大。2 丰富的I/O 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，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

11、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,由于模块化结构,一旦某模块发生故障用户通过更换模块的方法系统迅速恢复运行。第二章 PLC在铣床中的应用2.1 铣床的概述铣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。电气系统是其中的主干部分，在国民经济

12、各行业中的许多部门的到广泛应用。随着电子技术的发展，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。 铣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。自动铣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。自动铣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，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国7080年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利

13、影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。2.2 铣床发展的现状从上世纪80 年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣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铣床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动铣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发展，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铣床的发展日本牧野公司对

14、高效精密加工中心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对高效复合加工的推进等等。相比之下，我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，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，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；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发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铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、

15、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。工业、农业、科学和国防现代化建设要求机械产业不断地提供各种先进的设备。如电力机床、内燃机车、工程机械等设备。利用刀具对金属毛坯进行切削，从而加工出机械零件的工作机械称为金属切削机床，简称机床。机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量的40%60%。机床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。因此，它是国民经济中具有战略意义的基础工业，机床的拥有量及其先进程度将直接影响到国民经济各部门生产发展和技术进步的能力。X62W铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密

16、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。万能铣床的广泛应用，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，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。X62W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铣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

17、寸规格零件的自动加工。(5) 大大的减轻了工人的劳动强度。2.3 PLC在铣床中的应用万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中的到广泛的应用，万能铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到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

18、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，取的了较好的经济效益。铣床的迅速发展是由于它的积极作用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。因而，受到各工业国家的重视，并投入大量的人力、物力加以研究和应用。在我国，近几年来也有较快的发展，并取的一定的成果，受到各工业部门的重视。第三章 X62铣床可控制系统硬件及设计要求3.1 X62W万用铣床的工作过程3.1.1.主轴电动机M1的控制(1)主轴电动机的启动本机床采用两地控制方式，启动按钮SB1和停止按钮SB5-

19、1为一组；启动按钮SB2和停止按钮SB6-1为一组。分别安装在工作台和机床床身上，以方便操作。启动前，先选择好主轴转速，并将主轴换向的转换开关SA3扳到所需转向上。然后，按下启动按钮SB1或SB2，接触器KM1通电吸合并自锁，主电动机M1启动。KM1的辅助常开触点（7-13）闭合，接通控制电路的进给线路电源，保证了只有先启动主轴电动机，才可启动进给电动机，避免损毁工件或刀具。(2)主轴电动机的制动为了使主轴停车准确，且减少电能损耗，主轴采用电磁离合器制动。该电磁离合器安装在主轴传动链中与电动机轴相连的第一根传动轴上。当按下停车按钮SB5或SB6时，接触器KM1断电释放，电动机M1失电。与此同时

20、，停止按钮的常开触点SB5-2或SB6-2接通电磁离合器YC1，离合器吸合，将摩擦片压紧，对主轴电动机进行制动。直到主轴停止转动，才可松开停止按钮。主轴制动时间不超过0.5s。(3)主轴变速冲动主轴变速是通过改变齿轮的传动比进行的。当改变了传动比的齿轮组重新啮合时，因齿之间的位置不能刚好对上，若直接启动，有可能使齿轮打牙。为此，本机床设置了主轴变速瞬时电动控制线路。变速时，先将变速手柄拉出，再转动蘑菇形变速手轮，调到所需转速上，然后，将变速手柄复位。就在手柄复位的过程中，压动了行程开关SQ1，SQ1的常闭触点(5-7)先断开，常开触点(1-9)后闭合，接触器KM1线圈瞬时通电，主轴电动机作瞬时

21、点动，使齿轮系统抖动一下，达到良好啮合。当手柄复位后，SQ1复位，断开主轴瞬时点动线路。若瞬时点动一次没有实现齿轮良好啮合，可重复上述动作。(4)主轴换刀控制在主轴上刀或换刀时，为避免人身事故，应将主轴置于制动状态。为此，控制线路中设置了换刀制动开关SA1。只要将SA1拨到“接通”位置，其常开触点SA1-2断开接通电磁离合器YC1，将电动机轴抱住，主轴处于制动状态。同时，常闭触点SA1-2断开，切断控制回路电源。保证了上刀或换刀时，机床没有任何动作。当上刀、换刀结束后，应将SA1扳回“断开”位置。3.1.2.进给运动的控制：工作台的进给运动分为工作进给和快速进给。工作进给只有在主轴启动后才可进

22、行，快速进给是点动控制，即使不启动主轴也可进行。工作台的左、右、前、后、上、下6个方向的运动都是通过操纵手柄和机械联动机构带动相应的行程开关使进给电动机M2正转或反转来实现的。行程开关SQ5、SQ6控制工作台的向右和向左运动，SQ3、SQ4控制工作台的向前、向下和向后、向上运动。 进给拖动系统用了两个电磁离合器YC2和YC3，都安装在进给传动链中的第4根轴上。当左边的离合器YC2吸合时，连接上工作台的进给传动链；当右边的离合器YC3吸合时，连接上快速移动传动链。(1)工作台的纵向(左、右)进给运动工作台的纵向运动由纵向进给手柄操纵。当手柄扳向右边时，联动机构将电动机的传动链拨向工作台下面的丝杠

23、，使电动机的动力通过该丝杠作用于工作台。同时，压下行程开关SQ5，常开触点SQ5-1闭合，常闭触点SQ5-2断开，接触器KM3线圈通过(13-15-17-19-21-23-25)路径的电吸合，进给电动机M2正转，带动工作台向右运动。当纵向进给手柄扳向左边时，行程开关SQ6受压SQ6-1闭合，SQ6-2断开，接触器KM4通电吸合，进给电动机反转，带动工作台向左运动。SA2为圆工作台控制开关，其状态见表。这时的SA2处于断开位置，SA2-1、SA2-3接通，SA2-2断开。(2)工作台的垂直(上、下)与横向(前、后)进给运动工作台的垂直与横向进给手柄操纵。该手柄有5个位置；即上、下、前、后、中间。

24、当手柄向上或向下时，机械机构将电动机传动链和升降台上下移动丝杠相连；向前或向后时，机械机构将电动机传动链与溜板下面的丝杠相连；手柄在中间位时，传动链脱开，电动机停转。 以工作台向下(或向前)运动为例，将垂直与横向进给手柄扳倒向下(或向前)位，手柄通过机械联动机构压下行程开关SQ3，常开触点SQ3-1闭合，常闭触点SQ3-2断开，接触器KM3线圈通过(13-27-29-19-21-23-25)路径的电吸合，进给电动机M2正转，带动工作台做向下(或向前)运动。若将手柄扳倒向上(或向后)位，行程开关SQ4被压下， SQ4-1闭合，SQ4-2断开，接触器KM4线圈通过(13-27-29-19-21-3

25、1-33)路径的电，进给电动机M2反转，带动工作台做向上(或向后)运动。(3)进给快速冲动在改变工作台进给速度时，为使齿轮易于啮合，也需要使进给电动机瞬时点动一下。其操作顺序是：先将进给变速的蘑菇形手柄拉出，转动变速盘，选择好速度。然后，将手柄继续向外拉到极限位置，随即推回原位，变速结束。就在手柄拉到极限位置的瞬间，行程开关SQ2被压动，SQ2-1先断开，SQ2-2后接通，接触器(13-27-29-19-17-15-23-25)路径的电，进给电动机瞬时正转。在手柄推回原位时，SQ2复位，进给电动机只瞬动一下。由KM3的的电路径可知，进给变速只有各进给手柄均在零位时才可进行。(4)工作台的快速移

26、动工作台6个方向的快速移动也是由进给电动机M2拖动的。当工作台工作进给时，按下快移按钮SB3或SB4(两地控制)，接触器KM2的电吸合，其常闭触点(105-109)断开电磁离合器YC2，常开触点(105-111)接通电磁离合器YC3。KM2的吸合，使进给传动系统跳过齿轮变速链，电动机直接拖动丝杠套，工作台快速进给，进给方向仍由进给操纵手柄决定。松开SB3或SB4，KM2断电释放，快速进给过程结束，恢复原来的进给传动状态。由于在主轴启动接触器KM1的常开触点(7-13)上并联了KM2的一个常开触点，故在主轴电动机不启动的情况下，也可实现快速进给。3.1.3.圆工作台的控制当需要加工螺旋槽、弧形槽

27、和弧形面时，可在工作台上加装圆工作台。圆工作台的回转运动也是由进给电动机M2拖动的。使用圆工作台时，先将控制开关SA2(功能见表)扳到“接通”位，这是，SA2-2接通，SA2-1和SA2-3断开。再将工作台的进给操纵手柄全部扳到中间位，按下主轴启动按钮SB1或SB2，主轴电动机M1启动，接触器KM3线圈经(13-15-17-19-29-27-23-25)路径的电吸合，进给电动机M2正转，带动圆工作台做旋转运动。可见，圆工作台只能沿一个方向做回转运动。由于启动电路途经SQ3-SQ6 4个行程开关的常闭触点，故扳动工作台任一进给手柄，都会使圆工作台停止工作，保证了工作台进给运动与圆工作台工作不可能

28、同时进行。3.1.4.冷却泵电动机的控制与工作照明由主电路可以看出，只有在主轴电动机启动后，冷却泵电动机M3才有可能启动，M3还受开关QS2的控制。变压器TC3将380V交流电变为24V的安全电压，供给照明灯，用转换开关SA4控制。3.1.5.控制电路的联锁与保护(1)进给运动与主轴运动的联锁进给拖动的控制电路接在主轴启动接触器KM1常开触点(7-13)之后，故只有在主轴启动之后，工作台的进给运动才能进行。由于KM1常开触点(7-13)上并联了KM2的常开触点,因此，在主轴未启动情况下，也可实现快速进给。(2)工作台6个运动方向的联锁电路上有两条支路：一条是与纵向操纵手柄联动的行程开关SQ5和

29、SQ6的两个常闭触点串联支路(27-29-19);另一条是和垂直于横向操纵手柄联动的行程开关SQ3、SQ4的两个常闭触点串联支路(15-17-19)。这两条支路是接触器KM3或KM4线圈通电的必经之路。因此，只要两个操纵手柄同时扳动，进给电路立即切断，实现了工作台各向进给的联锁控制。(3)工作台的进给与圆工作台的联锁使用圆工作台时，必须将两个进给操纵手柄都置于“中间”位置。否则，圆工作台就不能运行。(4)进给运动方向上的极限位置保护采用机械和电气相结合的方式，由挡块确定各进给方向上的极限位置。当工作台运动到极限位置时，挡块碰撞操纵手柄，使其返回中间位置。电气上使的相应进给方向上的行程开关复位，

30、切断了进给电动机的控制电路，进给运动停止。（控制要求均参照图31所示）图31 X62W万用铣床电气原理图3.2 控制要求分析控制要求分析：（1）.铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，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避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。（3）.铣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

31、驱动的。（4）.根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具和铣床的损坏，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。为了减小加工表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣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，以免损坏刀具和铣床。（5）.要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。3.3 PLC的选型、I/O分配表、外部接线图PLC通常可接输入/输出点数及结构特征两种方法

32、分类。按输入/输出点数可分为微型、小型、中型及大型机。微型plc输入/输出点数小于64，小型PLC输入/输出点数小于128点，中型PLC输入/输出点数为128-512点；大型PLC输入/输出点数在512点以上。Fx2N系列PLC的组成包括基本单元与扩张设备，经过对X62W万能铣床的控制系统进行详细的分析可知，该系统需要输入点数为14点，输出点数为7点，根据控制系统确定I/O点数时，应在增加10%-20%的备用量，以便随时增加控制功能，因此可选择三菱FX2-24MR-8EX型PLC。万能铣床各个输入/输出点的PLC I/O地址分配入下表31所示：表31 I/O分配表输入元件输出元件名称代号输入点

33、名称代号输出点主轴电动机M1启动SB1、SB2X0主轴电动机M1接触器KM1Y0主轴电动机M1制动停止按钮SB5、SB6X1快速进给接触器KM2Y1快速进给按钮SB3、SB4X2向右、前、下接触器KM3Y2主轴冲动行程开关SQ1X3向左、后、上接触器KM4Y3进给冲动行程开关SQ2X4主轴制动电磁铁YC1Y4“向前”“向下”行程开关SQ3X5工作台正常进给电磁铁YC2Y5“向后”“向上”行程开关SQ4X6工作台快速移动电磁铁YC3Y6向右行程开关SQ5X7向左行程开关SQ6X12换刀制动开关SA1X13圆工作台开关SA2X14冷却泵电动机热继电器FR2X15主轴电动机热继电器FR1X16进给电

34、动机热继电器FR3X17 根据I/O分配表，下图为PLC外部接线电路3.4 外部器件的选择PLC外部器件的选择电器元件设备的选择如表33所示表33 外部选型符号名称型号规格用途数量M1电动机J02-51-4 75kw1450r/min驱动主轴1M2电动机J02-22-4 1.5kw1450r/min驱动进给1M3电动机J02-22-0 0.125kw2790kw驱动冷却泵 1Qs1开关HZ1-60/3J 60A 500V电源总开关1Qs2开关HZ1-10/3J 10A 500V冷却泵开关1SA1开关HZ1-10/3J 10A 500V换刀制动1SA2开关HZ1-10/3J 10A 500V圆工

35、作台开关1SA3开关HZ3-10/3J 60A 500V照明开关1FU1熔断器RL1-60 60A电源总保险1FU2熔断器RL1-15 5A整流电源保险1FU3熔断器RL1-15 5A直流电路保险1FU4熔断器RL1-15 5A控制回路保险1FU5熔断器RL1-15 1A照明保险1FR1热继电器JR0-20/3 10AM1过载保护1FR2热继电器JR0-20/3 0.5AM3过载保护1FR3热继电器JR0-20/3 1.5AM2过载保护1TC1变压器BK-150 380/110V控制回路电源1TC2变压器BK-50 380/24V照明电源1TC3变压器BK-100 380/36V整流电源保险1

36、KM1接触器CJ0-20 20A 110V主轴启动1KM2接触器CJ0-10 10A 110V快速进给1KM3接触器CJ0-10 10A 110VM2正转1KM4接触器CJ0-10 10A 110VM2反转1SB1 SB2按钮LA2M1启动2SB3 SB4按钮LA2快速进给2SB5 SB6按钮LA2停止制动2YC1电磁离合定做主轴制动1YC2电磁离合器定做正常进给1YC3电磁离合器定做快速进给1SQ1行程开关LX1-11K主轴冲动开关1SQ2行程开关LX3-11K主轴冲动开关1SQ3 SQ4SQ5 SQ6行程开关LX2-13LM2正反转及连锁43.5 主电路图第四章 控制系统软件设计4.1 常

37、见编程语言PLC的编程语言主要有梯形图、指令表、逻辑功能图、功能块图、顺序功能图（SFC,也称为步进梯形图）、结构化文本等。4.1.1梯形图编程梯形图（ladder diagram，简称LAD）是一种沿用了继电器、线圈、连线等图形与符号的图形编程语言，他在PLC编程中最为常用。采用梯形图编程时，PLC程序中的“与”、“或”逻辑运算利用触点的串、并连表示；“非”逻辑运算利用“常闭”触点表示；逻辑运算的结果利用“线圈”的形式输出。4.1.2指令表编程指令表（statement list，简称STL或LIST）是一种使用助记符的PLC编程语言。指令表程序由大量的指令组成。指令表的每一条指令通常由“指

38、令代码”与“操作数”俩部分组成，为了实现“跳转”的需要，指令前面还可能增加“跳转”标记。4.1.3逻辑功能图编程逻辑功能图（Control System Flowchart，简称CSF，也称控制系统流程图）是一种沿用了数字电子线路的逻辑门电路、触发器、连线等图形与符号的图形编程语言4.1.4顺序功能图编程顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。4.2 X62W万用铣床系统程序设计4.2.1 X62W铣床梯形图设计 X62W万能铣床PLC控制梯形4.2.2 X62W铣床指令表X62W万能铣床PLC控制指令语句

39、表0LDIX01438ANDM51ANIX01639ANDM42ANIX01740ANIX0203OUTM441OUTM94LDIX00542LDIM95ANIX00443OUTY0116ANIX00644OUTY0227OUTM545LDM98LDY00046OUTY0129ORM947OUTY02310ANDM448LDM611ANDM549MPS12ANIX02050LDIX01513OUTM651LDX01214LDIX00752ORX01015ANIX01053ANDM716ANIX01154LDX00717OUTM755ANDM818LDIX01056ORB19ANIX01157A

40、NB20ANIX01258LDIX00721ANIX01359ANDX01522OUTM860ANDM823LDX00061ORB24ORX00162ANB25ORY00063ANIY00226ANDM564OUTY00127ORX00665MPP28ANDM466LDX01129OUTY00067ORX01330OUTY02068ANB31LDX00469ANDM732ORX00570ANIX01533ORX01471ANIY00134OUTY01072OUTY00235OUTY02173END36LDX00237ORX003第五章 控制系统的抗干扰分析5.1干扰源及一般分类影响PLC控制系

41、统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与

42、控制精度。5.2 PLC系统中干扰的主要来源及途径（1）强电干扰PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。（2）柜内干扰控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。（3）来自信号线引入的干扰与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽

43、视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。（4）来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。（5）来自PLC系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。（6）变频器干扰一是变频器启动及运行过程中产生谐波对

44、电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作5.3 主要抗干扰措施（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。（2）正确选择接地点，完善接地系统 良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系

45、统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 安全地或电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电