基于PLC控制的X62W铣床控制系统设计

1、0 少航空职业技术党 毕业设计（论文） （20XX 届） 基于PLC控制的X62W铁床控制系统设计 学院、系：航空电子电气工程系 专 业： 电气自动化 学生姓名： 班 级： 指导老师： 20XX年X月 长沙航空职业技术学院院 长沙航空职业技术学院 20XX届毕业生毕业设计(论文)任务书 学生姓名 学号系别电子电气工程系班级 指导教师 设计(论文)题目：基于PLC控制的X62W铳床控制系统设计 1.总体设计提纲: 1、叙述X62W万能铳床继电接触器控制的电路原理。 2、叙述用PLC取代接触器控制改造应注意的事项，据电路原理考虑改造设汁方案。 3、据改造设计方案，设计PLC梯形图。 4、据PLC梯

2、形图，设计程序表。 5、完成输入、输出端口接线图。 6、完成相关图纸资料、元件器材明细表。 7、修订并完成设计说明书。 2.阶段设计任务: 1、收集相关技术资料。(2011.11) 2、熟悉X62W万能铳床继电接触器控制的电路原理及PLC的设计方法。(2011.12) 3、确定改造设计方案。(2011.1) 4、据继电接触器控制的电路原理及改造设计方案，完成PLC梯形图设计。(2012.2) 5、完成程序设计及相关图纸资料。(2012.3) 6、初步完成设计说明书的编制。(2012.4) 7、修订完成论文。(2012.5) 3、技术和量化要求： 1、独立完成设计课题。 2、具有髙度仿真的X62

3、W万能铳床的改造设计。 3、论文书写规范、文字通顺、图表淸晰、数据完整、结论明确。 4、论文应有中英文摘要(150200字)。 5、论文后附参考文献。 长沙航空职业技术学院院 6、交打印稿及电子文档。 4、参考文献和资料目录:（可以附页） 1、所学的教材。 2、可编程序控制器应用技术与实例袁任光编著 3、维修电工（高级）劳动和社会保障部编著 4、工厂电气控制设备何焕山编著 5、其它。 -2- 长沙航空职业技术学院院 摘要 铳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 各行业中的许多部门得到广泛应用。 PLC是可编程控制器的

4、简称，是一种数字运算操作的电子系统， 它采用可编程序的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过模拟的或数字的输 入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。 在我国70-80年代大多数铳床中，大多数的开关量控制系统都是 采用继电器控制，继电器本身固有的缺陷，给铳床的安全和经济运行 带来了不利影响。随着科技进步，和PLC技术的成熟，所以对X62W 万能铳床进行PLC改造势在必行，是提高机床性能，提升经济效益 及产品质量的关键举措。 关键词：X62W铳床；电气控制系统；PLC；梯形图 长沙航空职业技术学院院 Abstract Various t

5、ypes of milling machine is a motor-driven gear in order to achieve the objects and systems of production process automation technical devices Electrical system is one of the backbone part of the national economy in the various industries are widely used in many sectors PLC is a programmable controll

6、er for short , is a digital computing operation of electrical system .It uses programmable storage devices used in its internal memory implementation of the logical operations, sequential control, timing,counting and aiithmetic operations such as instruction, and through analog or digital input and

7、output interfaces to control various types of machinery and equipment or production process 70 to 80 years in our countiy most of the milling machine, most of the switch volume control systems are based on the relay control, relay inherent defects, to the milling machine safe and economic operation

8、had a negative impact . As technology advances,and PLC technology matures, so the X62W universal milling machine is imperative for the transformation of PLC is to improve machine performance, enhance economic efficiency and product quality, the key step Key words X62W universal milling machine;Elect

9、rical control system: Programmable Logic Controller;lerraced figure -2- 长沙航空职业技术学院院 目录 摘 要1 第一章绪论4 1.1概述4 1.2可编程控制器简介4 1.2.1 PLC的发展史4 1.2.2 PLC的基本特点5 1.2.3 PLC 的构成5 1.2.4 PLC 的功能6 1.3.5 PLC的应用领域6 1.3.6 PLC 的分类8 1.3.7 PLC国内外状况10 1.3.8 PLC的未来展望11 第二章X62W万能铳床传统继电器的电气控制原理12 2. 1电气原理图12 2.2主电路分析13 2.3 控制

10、电路分析14 2. 3.1主轴电机M1的控制14 2. 3.2进给电机M2的控制15 2. 3.3冷却泵电动机及照明电路控制18 第三章X62W万能饶床基于PLC改造的具体设计20 3.1改造设计中PLC的选型20 3.2 X62W万能铳床基于PLC控制电路改造22 3. 2.1主轴控制电路分析24 3. 2.2进给控制电路分析24 3.3 PLC梯形图25 3.4 PLC语句表26 第四章调试29 4. 1PLC的检查29 4.2模拟调试30 4.3主轴电动机控制电路调试30 4.4进给拖动控制电路调试30 结束语32 参考文献33 -3- 长沙航空职业技术学院院 第一章绪论 概述 铳床是用

11、铳刀对工件进行铳削加工的机床。铳床除能铳削平面， 沟槽，齿轮，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。最早的铳床的美国人惠 特尼于1818年创制的卧式铳床；为了铳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铳床，这是升降台铳床的雏形； 1884年又出现了龙门铳床；二十世纪20年代出现了半自动铳床，工 作台利用挡块可完成“进给快速”或“快速-进给”的自动转换，1950 年以后，铳床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大的提高 了铳床的自动化程度。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铳床上得到应用，扩大了

12、铳床的加工范围，提高 了加工精度和效率。 仁2可编程控制器的简介 1.2.1 PLC的发展历史 起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要 求。 1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP-14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序 化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称 Programmable,是世界上公认的第一台PLC。 发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可 编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真 -4- 长沙航空职业技术学院院 正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微

13、机技术和继电器 常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反 映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计 算机技术己全而引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的 运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中己获得广泛 应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量H益上升。这 标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪

14、80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增 长率一直保持为3040%o在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运 算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过 程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业 的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊 功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制 器的工业控制设备的配套更加容易。 1.2.2 PLC的构成 1、CPU是PLC的核心部分。与通用微机CPU 样，CPU在PC系 统中的作用类似于人体的神经中枢

15、。 2、存储器 3、I/O （输入/输出部件）（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器） 4、编程器等外部设备 5、电源：内部一一开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还 长沙航空职业技术学院院 可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。 1.2.3 PLC的基本特点 1、高可靠性， 2、功能强大， 3、编程简易， 4、配套齐全， 抗干扰强。 性价比高。 现场可修改。 使用方便。 5、寿命长，体积小，能耗低。 6、系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便。 1.2.4 PLC的功能 1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制4、步进(顺序) 7、 控制 5、PID

16、控制6、数据控制：PLC具有数据处理能力 通信和联网 8、其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种 特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。 1.2.5 PLC的应用领域 在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上 有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车(23%)、粮食加 工(16. 4%)、化学/制药(14. 6%)、金属/矿山(11. 5%)、纸浆/造纸(11. 3%) 等行业。 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路， 实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机 群控及自动化流水线。如注塑

17、机、卬刷机、订书机械、组合机床、磨 床、包装生产线、电镀流水线等。 2、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流 -6- 长沙航空职业技术学院院 量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必 须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A 转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器 用于模拟量控制。 3、运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说, 早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般 使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或

18、多 轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功 能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4、过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工 业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都 有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是 运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制 等场合有非常广泛的应用。 5、数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、 数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，

19、可以完成数据的 采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较， 完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或 将它们打卬制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔 性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的 一些大型控制系统。 6、通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着 计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分 重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都 具有通信接口，通信非常方便。 -7- 长沙航空职业技术学院院 PLC的应用领域仍在扩展，在日本，PLC的应

20、用范围己从传统的 产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制 系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活关联的机 器、与环境关联的机器，而且均有急速的上升趋势。值得注意的是， 随着PLC、DCS相互渗透，二者的界线日趋模糊的时候，PLC从传统 的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。 1.2.6 PLC的分类 PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可 以根据结构、功能的差异等进行大致分类。 1、按I/O点数分类 PLC按其I/O点数多少一般可分为以下4类: 1）微型PLC： I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLCo 2）小型PL

21、C： I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于 8KB的为小型PLCo它可以连接开关量和模拟量I/O模块以及其他各 种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数 据处理和传送、通信联网等功能。如西门子公司的S7-200PLC,三菱 公司的Fl、F2和FX0系列PLC都属于小型机。 3）中型PLC： I/O点数在5122048点之间的为中型PLCo它除 了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更 丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。如西门子公司 的S7-300PLC.三菱公司的AIS系列PLC都属于中型机 4）大型PLC： I/O点数为2048

22、点以上的为大型PLC。它具有极 强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级 通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三个 CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。如西门子公司的 S7-400系列PLC、三菱公司的A3M、A3N系列PLC都属于大型机。 2、按结构分类 PLC按其结构可分为整体式、模块式及叠装式3种。 -8- 长沙航空职业技术学院院 1）整体式PLC 将CPU、I/O单元、电源、通信等部件集成到一个机壳内的称为 整体式PLCo整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩 展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元

23、相连 的扩展口以及与编程器相连的接口。扩展单元内只有I/O接口和电源 等，没有CPU。基木单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。它还 配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以 扩展。整体式PLC 般都是小型机。 2）模块式PLC 模块式PLC是将PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU 模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。 模块式PLC由母板（或框架）以及各种模块组成。把这些模块按控制系 统需要选取后，安插到母板上，就构成了一个完整的PLC系统。这种 模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而 且装配方便，便于扩展和

24、维修。大、中型PLC 般采用模块式结构。 例如，西门子公司的S7-300系列、S7-400系列PLC都采用模块式 结构形式。 3）叠装式PLC 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装 式PLC将CPU模块、电源模块、通信模块和一定数量的I/O单元集成 到一个机壳内，如果集成的I/O模块不够使用，可以进行模块扩展。 其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间要靠电 缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。叠装式PLC集整体式 PLC与模块式PLC优点于一身，它不但系统配置灵活，而且体积较小, 安装方便。西门子公司的S7-200系列PLC就是叠装式的结构形式。

25、3、按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3 类。 1）低档PLC -9- 长沙航空职业技术学院院 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基木功能, 还可有少量的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 2）中档PLC 除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、 数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。 有些还可增设中断控制、PID （比例、积分、微分控制）控制等功能， 以适用于复杂控制系统。 3）高档PLC 除具有中档PLC的功能外，还增

26、加了带符号算术运算、矩阵运算、 函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打卬和更强的通信 联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现 工厂自动化。一般低档机多为小型PLC,采用整体式结构；中档机 可为大、中、小型PLC,其中小型PLC多采用整体式结构，中型和大 型PLC采用模块式结构。 1.2.7 PLC的国 内外状况 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中己获得广泛 应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、 产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国 家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器己步入成熟阶段。 20

27、世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业 的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从 控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、 转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了 各种人机界而单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备 的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金 钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放 -10- 长沙航空职业技术学院院 开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各 种企业的生产设备及产品中不断

28、扩大了 PLC的应用。目前，我国自己 己可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF 系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生 产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品己具备了 一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海 乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预 期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。 1.2.8PLC的未来展望 1、产品规模向大、小两个方向发展 大:I/O点数达14336点、32位 微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。由整 体结构向小型模块化

29、结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2、PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。 3、不断加强通讯功能。 4、新器件和模块不断推岀高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理 速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模 块、远程I/O模块等专用化模块。 5、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化。有各 种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等 编程语言，亦有高档的PLC指令系统。 6、发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7、追求软硬件的标准化。 -11 - 长沙航空职业技术学院院 第二章X62W万能铳床传统继电器的电

30、气控制原理 2.1电气原理图 该铳床共用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M3o X62W万能铳床的电气原理图主电路图如图2-1所示。 图2-1 X62W万能铳床的电气原理图主电路图 X62W万能铳床的电气原理图控制电路图如图2-2所示。 -12- 长沙航空职业技术学院院 图2-2 X62W万能铳床的电气原理图控制电路图 2. 2主电路分析 主轴电动机Ml要求能够实现正反转，但旋转方向变换不频繁。 通过换向开关SA4在加工前预先选择，与接触器KM1配合，能进行 正反转控制；与接触器KM2、制动电阻R及速度继电器KV的配合, 实现主轴电动机的正反转反接制

31、动控制，并通过机械装置进行变速。 进给电动机M2要求能够实现正反转，通过接触器KM3、KM4 与行程开关、接触器KM5和牵引电磁铁YA配合，实现三种形式六 个方向的常速进给和快速进给控制。 冷却泵电动机只要求单向旋转。 电路中熔断器FU1既作为铳床总的短路保护，又作为主轴电动机 Ml的短路保护；FU2作为进给电动机M2、冷却泵电动机M3及控 -13- 长沙航空职业技术学院院 制变压器、照明变压器一次侧的短路保护；热继电器FR1、FR2和 FR3分别作为Ml、M2和M3的过载保护。 2. 3控制电路分析 2. 3.1主轴电机M1的控制 将图2-2的主轴电动机的控制线路另画于图2-3中。图中SB1

32、、 SB2、SB3和SB4是分别装在工作台的前而和床身侧而的启动和停止 按钮，可在两地控制，方便操作。 图2-3主轴电机控制线路 KM1是主轴电动机启动接触器，需要启动主轴电动机时，先将 转换开关SA4扳到主轴电动机所需的旋转方向；然后按下启动按钮 SB1或SB2,接触器KM1得电且自锁，电动机Ml拖动主轴旋转； 速度继电器KV动作，KV-1或KV-2中的一对常开触点闭合，为主轴 电动机的反接制动作好准备。主轴电动机Ml得电通路：T1-SQ7常 闭触点f SB4-SB3-SB1或SB2-KM2常闭触点一KM1线圈一T1。 KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。停车时，按下停止按 钮SB3或SB

33、4,接触器KM1失电，主轴电动机Ml惯性转动；停止 按钮按到底，KM2得电且自锁，改变了主轴电动机Ml的电源相序, 串入电阻反接制动；当Ml的转速降至约100r/min时，速度继电器 KV-1或KV-2的常开触点恢复断开，KM2失电，Ml迅速停止转动, -14- 长沙航空职业技术学院院 反接制动结束。反接制动接触器KM2得电通路：T1-SQ7常闭触点 -SB4或SB3常开触点（己闭合）一KV-1或KV-2常开触点（己闭 合）一KM 1常闭触点一KM2线圈一T1。 SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。主轴变速时， 先将变速手柄压下拉到前而，转动变速盘选择需要的转速，然后将变 速手柄推回

34、原位。在将变速手柄拉到前面和推回原位的过程中，与变 速手柄相联的凸轮都会把行程开关SQ7压下，SQ7的常开触点瞬时 闭合一下，KM2得电，主轴电动Ml反向转动一下，使变速后的齿 轮易于啮合，这就是主轴的变速冲动。 主轴变速可在主轴不转时进行，也可在主轴转动时进行。如果是 在主轴转动时进行变速，无需先按停止按钮再变速，可直接进行变速 操作。行程开关SQ7在变速手柄拉出时，在凸轮的作用下常闭触点 先断开，切断接触器KM1的线圈电路，主轴电动机Ml断电；SQ7 的常开触点后闭合，KM2得电，对主轴电动机Ml进行反接制动， Ml的转速迅速下降；将变速手柄推回时，SQ7再次动作一下，实现 主轴的变速冲动

35、。变速完成后，主轴停止转动，需再次启动电动机， 主轴将在新的转速下旋转。 2. 3. 2进给电动机M2的控制 进给运动的所有操作都是在主轴电动机Ml启动、接触器KM1 常开触点闭合后进行的；所有的进给运动都是由进给电动机M2拖动 的。转换开关SA1是工作台的选择开关，当置于“断开”位置时， SAl-l、SA1-3闭合，SA1-2断开，可以进行工作台的进给操作；当 置于“闭合”位置时，SAl-K SA1-3断开，SA1-2闭合，此时不能 进行工作台的操作，只能对圆工作台的进给运动进行控制。 工作台的进给运动分为左右的纵向运动、前后的横向运动和上下 的垂直运动。当转换开关SA1置于“断开”位置时，

36、将图2-2中工作 台进给运动的控制线路另画于图2-4中。 接触器KM3、KM4使进给电动机实现正反转控制，用来改变工 作台进给运动的方向。进给运动的操作是由两个机械操作手柄与对应 -15 - 长沙航空职业技术学院院 的行程开关和机械传动机构相互配合实现的。 SQ1、SQ2是与纵向进给机械操作手柄相联动的行程开关，SQ3、 SQ4是与横向进给及垂直进给机械操作手柄相联动的行程开关。六个 方向的进给运动相互联锁，同一时刻只允许有一个方向的运动，当两 个操作手柄处在中间位置时，SQ1SQ4各行程开关都处在未受压的 原始状态。 SB6 LLJ KM3 KH5 SB5 1 1 1 SQ1-2 SQ2-2

37、 SQ4-1 KM4 X SQ2-1 SQ6-2 SQ3-2 SQ4-2 X SQ3-1 KM4 SQ1-1 KM3 KM1 SQ6-1 FR2 0 图2-4工作台进给运动控制线路 O 1、工作台纵向（左、右）进给运动的控制 工作台的纵向进给由纵向操作手柄控制，该手柄有三个位置：向 左、向右和中间。当将操作手柄扳向右（或向左）时，一方而通过机 械机构将工作台与纵向移动的传动装置相联接，另一方面压下向右 （或向左）进给行程开关SQ1 （或SQ2）, SQ1-1 （或SQ2-1）常开触 点闭合，接触器KM3 （或KM4）得电，进给电动机M2通电转动（或 反向转动），拖动工作台向右（或向左）移动。

38、当将纵向操作手柄扳回到中间位置时，一方面工作台脱离纵向移 动的传动装置，另一方而行程开关SQ1 （或SQ2）复位，接触器KM2 （或KM3）失电，进给电动机M2断电，工作台停止转动。由于进 长沙航空职业技术学院院 SQ6是进给变速冲动行程开关，在操作进给变速盘变速时，其连 杆机构会瞬时压下行程开关SQ6,使SQ6-2常闭触点断开、SQ6-1常 开触点闭合，接触器KM3短时得电，进给电动机M2瞬时转动一下, 实现对进给变速的冲动。 从进给控制电路可以看出，进给变速冲动是在行程开关SQ1 SQ4不受压、其常闭触点闭合时完成的。所以进给变速时，需将操作 手柄都置在中间位置，进给电动机M2不转的情况下

39、，才能实现进给 的变速冲动，这一点与主轴的变速冲动不同。 5、圆工作台的控制 o KM1 FR2 SQ6-2SQ3-2SQ4-2 KM3 SQ2-2SQ1-2 KM4 图2-5圆工作台进给控制电路 圆工作台的控制电路如图3-5所示，此时工作台的进给操作手柄 都应处在中间位置，SQ1SQ4的常闭触点处于闭合的原始位置，按 下主轴启动按钮SB1或SB2,接触器KM1、KM3先后得电，主轴转 动的同时，进给电动机M2通过传动机构拖动圆工作台单向转动。若 要使圆工作台停止运动，只要按下主轴停止按钮SB3或SB4,主轴 与圆工作台便同时停止工作。 6、进给控制的联锁 在铳床加工中，为安全起见，在多种运动

40、间设置了相互的联锁。 它们包括：主轴运动与进给运动间先主轴后进给的顺序联锁；工作台 六个运动方向间不能同时进行的联锁；进给变速冲动应在进给运动停 止时进行的联锁；圆工作台与工作台的进给不能同时进行的联锁。 2. 3. 3冷却泵电动机及照明电路的控制 为防止铳切加工时过热，在铳床工作时，可以启动冷却泵电动机 -18- 长沙航空职业技术学院院 M3,提供冷却液。由于冷却泵电动机M3容量小，直接用转换开关 SA3控制。工作台的照明电源是由照明变压器T2将380V交流电压 降至36V安全电压提供的，照明电路由转换开关SA2控制。 -19- 长沙航空职业技术学院院 第三章X62W万能铁床基于PLC改造的

41、具体设计 3.1改造设计中PLC的选型 由于本设计实现的是整个控制电路用PLC控制，且圆形工作台 转换开关SA1和换刀开关SA2和SA3不能直接接到PLC的输入端 口来实现信号的输入，因而需引入接触器KM7、KM8、KM9o利用 接触器的辅助触点和常开、常闭按钮（SB7SB12）来实现对工作台 与圆形工作台之间的转换、照明灯通断以及油泵电动机的启动与停止 的控制。因此可将图2-2稍作修改后如图3-1所示。 根据修改后的图，确定输入信号与输出信号。 输入信号：SB1SB12, SQ1SQ4, SQ6SQ7, KV1KV2。（精 简成17个信号） 输出信号：KM1KM9。（9个信号） S7-200

42、 PLC的CPU模块按I/O点数多少不同而有五种不同结构 配置的品种，即 CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP 和 CPU226。 由于本设计中对铳床电气控制部分的改造需要17个输入信号、9个 输出信号，所以选择S7-200 CPU226这款集成24输入和16输出的 PLCo -20- 长沙航空职业技术学院院 N I 93S lL 乙-畑 X l-1?0S I S L-10S S t-eos 88S 丁 I 旳 S L-A LLJ驱 匚L1应 IHX ghx 斤 I I I 3L8S i ms LLI 0L3S kAAJ 二 图3-1修改后X62W万能铳床的电气原理图控制

43、电路图 -21 - 长沙航空职业技术学院院 3.2 X62W万能铳床基于PLC控制电路的改造 X62W万能铳床电气控制线路中的主电路保持不变，如图3-2所 Zj O 图3-2 X62W万能铳床的主电路图 在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输岀部分去掉, 用可编程控制器改造后的PLC硬接线如图3-3所示。 为了实现整个控制电路用PLC控制，圆形工作台转换开关SA1 和换刀开关SA2和SA3分别用SB7SB12表示常开和常闭按钮接入 PLC的输入端子。同时为了保证各种联锁功能，将SQ1SQ4和 SQ6SQ7,SB1SB12和KV1KV2分别接入PLC的输入端，输出器 件电压等级是接触器使

44、用的220V电压。X62W所有的电器元件均可 采用改造前的型号。 -22 - 长沙航空职业技术学院院 S81 S83 S88 S89 S810 rni ni rT-n S811 S812 SOI S02 SQ3 S04 SQ6 SQ7 10.0 10.1 10.2 10.3 90. 4 10.6 W-5 11.0 11.2 .5 Q1.2 Ql-3 Q1.5 IO.T 4L Q1.4 K-1 K-2 12.0 12.1 12.2 12.5 12.4 12.7 苴査开关电海 RJ 3： 1 m 1 二 m 2 二 n 3 * m 4 m 5 m 6 二 m 7 m 8 4 n a 11 Q0.0

45、 W.Z W.3 QOT Q1.0 IF* 图3-3 S7-200PLC硬件接线图 TO3 FR2 -23 - 长沙航空职业技术学院院 3. 2.1主轴控制电路分析 1、主轴电动机启动 启动前先合上电源开关QS1,再把主轴转换开关SA3扳到所 需的旋转方向，然后按启动按钮SB1 （或SB2）, X0 （或XI）闭合， Y0得电，KM1工作，主轴的电动机运转。 2、主轴电动机的停车制动 按主轴停止按钮SB5 （或SB6）,这时X4 （或X5）常闭断开, M5失电，Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接 着X4 （或X5）常开闭合，Y10得电，电磁离合器YC1 I作，对 主轴进行制动，

46、待主轴停车后，松开SB5 （或SB6）o 3、主轴换铳刀控制 SA1是主轴换铳刀开关，需换刀时，将SA1扳到“换刀”位 置，这时X14常闭断开，使Y0失电，KM1断开，主轴电动机失 电作惯性运动，接着X14常开闭合，Y10得电，电磁离合器YC1 得电工作，对主轴进行制动，使基层无法运行，保证了人身安全。 4、主轴变速冲动控制 主轴变速时的冲动控制是利用变速手柄与冲动行程开关 SQ1,通过机械上的联动机构进行控制，变速时，扳操纵手柄使 SQ1动作，这时X6常闭断开（断开自锁回路），X6常开闭合，使 Y0得电，KM1工作，主轴电动机实现点动控制。 3.2.2进给控制电路分析 转换开关SA2是控制圆

47、工作台的，在不需要圆工作台时，转 换开关SA2扳到“断开”位置。此时，X15常闭闭合，常开断开; 当需要圆工作台时，转换开关SA2扳到“接通”位置，此时X15 常闭断开，常开闭合。 1、工作台左（右）控制 主轴电动机启动后，将操纵手柄向左（右）扳，其联动机构 -24- 长沙航空职业技术学院院 压动位置开关SQ5 （SQ6）,使X12（X13）常闭断开（联锁保护）， X12（X13）常开闭合，Y1 （Y2）得电，KM2 （KM3）工作，进给电动 机实现正（反）转，通过相应传动装置拖动工作台向左、右运动。 2、工作台下、前（上、后）控制 主轴电动机启动后，将操纵手柄分必然想下、前（上、后） 扳，其

48、联动机构压动位置开关SQ3 （SQ4）,使X1O（X11）常闭断开 （联锁保护），X1O（X11）常开闭合，Y1 （Y2）得电，KM2（KM3）工作, 进给电动机实现正（反）转，通过相应传动装置拖动工作台向下、 前（上、后）运动。 3、进给变速传动控制 与主轴变速原理一样，变速时只需将变速盘往外拉，使进给 齿轮松开，待转动变速盘选择好速度后，将变速盘向里推，在推 进时，挡块压动位置开关SQ2,使X7常闭断开（断开自锁回路）, X7常开闭合，Y1得电，KM2工作，进给电动机实现点动控制。 4、工作台快速移动控制 按下快速点动按钮SB3 （或SB4）, X2 （或X3）接通，M9得 电，它的一个常

49、开触点接通进给控制电路，另一个则接通快速进 给电磁离合器YC3,常闭触点切断正常进给电磁离合器YC2,让 工作台实现快速进给。松开SB3 （或SB4）, X2（或X3）断开，M9 失电，此时YC3失电，YC2得电，工作台快速移动停止，仍按原 方向作正常进给运动。 5、圆工作台的控制 3. 3 PLC梯形图 根据X62W万能铳床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控 制梯形图，如图所示。 在X62W万能铳床PLC控制梯形图中，回路6控制主轴启动和变 速，回路7控制主轴制动，回路11控制工作台分别作纵向、横向、 垂直、变速等运动以及圆盘运动，回路8控制工作台快速进给。 -25 - 长沙航空职业技

50、术学院院 3. 4 PLC语句表 X62W万能铳床PLC控制指令语句表 0 LDI X014 38 AND M5 1 ANI X016 39 AND M4 2 ANI X017 40 ANI X020 -26- 长沙航空职业技术学院院 3 OUT M4 41 OUT M9 4 LDI X005 42 LDI M9 5 ANI X004 43 OUT Y011 6 ANI X006 44 OUT Y022 7 OUT M5 45 LD M9 8 LD Y000 46 OUT Y012 9 OR M9 47 OUT Y023 10 AND M4 48 LD M6 11 AND M5 49 MPS

51、12 ANI X020 50 LDI X015 13 OUT M6 51 LD X012 14 LDI X007 52 OR X010 15 ANI X010 53 AND M7 16 ANI X011 54 LD X007 17 OUT M7 55 AND M8 18 LDI X010 56 ORB 19 ANI X011 57 ANB 20 ANI X012 58 LDI X007 21 ANI X013 59 AND X015 22 OUT M8 60 AND M8 23 LD xooo 61 ORB 24 OR X001 62 ANB 25 OR Y000 63 ANI Y002 26

52、 AND M5 64 OUT Y001 27 OR X006 65 MPP 28 AND M4 66 LD X011 29 OUT Y000 67 OR X013 -27 - 长沙航空职业技术学院院 30 OUT Y020 68 ANB 31 LD X004 69 AND M7 32 OR X005 70 ANI X015 33 OR X014 71 ANI Y001 34 OUT Y010 72 OUT Y002 35 OUT Y021 73 END 36 LD X002 37 OR X003 -28 - 长沙航空职业技术学院院 第四 章系统的调试 4.1 PLC的检查 1、查接线、核对地址

53、 逐点进行，要确保正确无误。带电查，加上信号后，看电控系统 的动作情况是否符合设计的目的。 2、检查模拟量输入输出 看输入输出模块是否正确，工作是否正常。必要时，还可用标准 仪器检查输入输出的精度。 3、检查与测试指示灯 控制面板上如有指示灯，应先对应指示灯的显示进行检查。一方 而，查看灯坏了没有，另一方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反 映系统工作的一而镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。 4、检查手动动作及手动控制逻辑关系 完成了以上调试，继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调 试。要查看各个手动控制的输出点，是否有相应的输出以及与输出对 应的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。

54、如有问题，立即 解决。 5、半自动工作 如系统可自动工作，那先调半自动工作能否实现。调试时可一步 步推进。直至完成整个控制周期。哪个步骤或环节出现问题，就着手 解决哪个步骤或环节的问题。 6、自动工作 在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。要多观察几个工 作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。 7、模拟量调试、参数确定 以上调试的都是逻辑控制的项目。这是系统调试时，首先要调通 的。这些调试基木完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。最主要 -29 - 长沙航空职业技术学院院 的是选定合适控制参数。一般讲，这个过程是比较长的。要耐心调， 参数也要作多种选择，再从中选岀最优者。有的PLC,它的

55、PID参数 可通过自整定获得。但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完 成的。 8、异常条件检查 完成上述所有调试，整个调试基本也就完成了。但是好再进行一 些异常条件检查。看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作，是 否会停机保护或是报警提示。 4.2模拟调试 将输入、输出点接好，安装在PLC实验台，输入正确的程序。 观察相应的功能指示灯是否显示正确，即表示相应的功能是否拥有。 以检测PLC的接线方法和相应的程序是否正确。 4.3主轴电动机控制电路调试 先置开关SB1为正洗位（或反洗位），按动电动机起动按钮 SB1 （或SB4）,输出端Q0. 0 （或Q0. 1）指示灯亮，交流接触器 KM1 （或KM2）得电动作，Ml电动机正转（反转）。 停车时，按动按钮SB1