X62W万能铣床PLC电控系统毕业设计

1、前言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。PLC可编程控制器作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的开展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。X62W万能铣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，它采用继电接触器电路实现电气控制。将X62W万能铣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

2、维护、维修的工作量。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。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,给铣床的平安和经济运行带来了不利影响,用PLC

3、对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。2.PLC电控系统改造研究的目的、意义对个人来说,通过毕业设计培养自己综合运用所学的根底理论、根底知识、根本技能进行分析和解决实际问题的能力，使自己受到PLC系统开发的综合训练，到达能够进行PLC系统设计和实施的目的，掌握典型X62W铣床的工作原理和设计思路对社会来说,PLC可以很容易地实现比拟复杂的控制逻辑，传统的继电器系统实现同样的功能那么需要大量的控制继电器，PLC以弱电控制强电，省去大量控制继电器，节省电能，运行本钱低，对于复杂工艺的控制系统，采用PLC可以简化控制设备箱柜，节省设备投资。对旧机器进行PLC改造可以提高机器的工作效率、质量，

4、节约资源，开发更多更好的产品。对我国生产水平提高有重要作用。目前，不仅在传统制造领域，PLC控制技术在其他领域也得到广泛应用。 在国内， 引进PLC控制技术，设计了水净化工艺控制系统，PLC在该系统的水净化过程中控制加药加氯动作，实现了水处理的自动化，减轻了工人的劳动强度，取得了不错的效果；在太阳能开发领域， 设计了基于PLC的太阳能热水器控制系统，在该系统中，PLC通过控制液位、电源的通断、采集温度和风压等数据实现了自动控制功能；在裂纹检测领域， 设计的基于PLC裂纹检测台，很好的发挥PLC控制系统的稳定性、智能化的优点，在汽车轮毂等转轴零件的检测找取得了良好的效果；在煤炭生产领域， 利用P

5、LC控制的优点，设计的基于PLC的焦化备煤控制系统，实现了金马焦化厂备煤过程，满足了生产需要，提高了企业生产效率；在垃圾处理领域， 设计的基于PLC的垃圾燃烧炉控制系统，发挥了PLC控制系统稳定、可靠、便于操作、易于控制的特点，保证了垃圾燃烧炉平安经济运行、炉温稳定、尾气污染控制达标。在国外，在设计的工厂信息系统中，将PLC应用于采集、预处理并传送实时数据给计算机，节约了本钱，保证了系统的稳定性，收到了很好的效果；在生物研究领域，为了研究微生物在不同浓度氧气环境中的生长和生产情况，在使用的带氧功能的生物反响器中，PLC被用来自动控制氧气浓度，获得了成功的应用，；在机器人用于颜色识别的研究中也成

6、功引入PLC技术。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。X62万能铣床改造后，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，其原本性能不变，控制系统简单、快捷、便于检查与维修节省大量电器元件，工作效率有了显著提高，可以提高整个电气控制

7、系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。第1章 X62W型万能铣床的硬件结构及电控系统1.1 X62W万能铣床的主要结构及运动形式X62W万能铣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。其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。X62W型万能铣床的结构主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、刀杆支架、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

8、有可在平行主轴轴线方向移动前后移动的溜板。溜板上部有可移动的回转盘，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。铣床主轴带动铣刀的旋转运动时主运动；铣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；铣床的其他运动，如工作台的讯转运动那么属于辅助运动。此外，由于回转盘可绕中心转过一个角度通常是45，因此工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给，还能在倾斜方向进给，可以加工螺旋槽，故称万能铣床。X62W 万能铣床外形结构图1、2纵向工作台进给手

9、动手轮和操纵手柄。 3、15主轴停止按钮。 4、17主轴启动按钮。 5、14工作台快速移动按钮。 6工作台横向进给手动手轮。 7工作台升降进给手动摇把。 8自动进给变速手柄。 9工作台升降、横向进给手柄。 10油泵开关。 11电源开关。 12主轴瞬时冲动手柄。 13照明开关。 16主轴调速转盘。1.2 X62W万能铣床电力拖动的特点1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。2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。3 铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向

10、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。为了减小加工外表的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。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。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

11、态，两种运动都要求变速后顺时点动。5要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。1.3 X62W万能铣床控制应用设备1.3.1 行程开关行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。在本次控制中，由于其控制作用跟常开按钮成效等同，所以用按钮代替。1.3.2 选择开关选择开关是带有常开与常闭的主令电器，转动选择开关后，常开转换成常闭并保持或者是常闭转换成常开并保持。1.4 控制要求

12、1.4.1 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SB5-1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，防止损毁工件或刀具。(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

13、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，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，假设直接启动，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ST

14、1，ST1的常闭触点先断开，常开触点后闭合，接触器KM1线圈瞬时通电，主轴电动机作瞬时点动，使齿轮系统抖动一下，到达良好啮合。当手柄复位后，ST1复位，断开主轴瞬时点动线路。假设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，为防止人身事故，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。1.4.2

15、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ST5、ST6控制工作台的向右和向左运动，ST3、ST4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

16、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，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ST5，常开触点ST5-1闭合，常闭触点ST5-2断开，接触器KM3线圈通过(13-15-17-19-21-23-25)路径得电吸合，进给电动机M2正转，带开工作台向右运动。当纵向进给手柄扳向左边时，行程开关ST6受压ST6-1闭合，ST6-2断开，接触器KM4通电吸合，进给电动机反转，带开工作台向左运动。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

17、、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。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ST3，常开触点ST3-1闭合，常闭触点ST3-2断开，接触器KM3线圈通过(13-27-29-19-21-23-25)路径得电吸合，进给电动机M2正转，带开工作台做向下(或向前)运动。假设将手柄扳倒向上(或向后)位，行程开关ST4被压下，

18、 ST4-1闭合，ST4-2断开，接触器KM4线圈通过(13-27-29-19-21-31-33)路径得电，进给电动机M2反转，带开工作台做向上(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ST2被压动，ST2-1先断开，ST2-2后接通，接触器(13-27-29-19-17-15-23-25)路径得电，进给电动机瞬时正转。在手柄推回原位时，ST2复位，进给电动机只瞬动一

19、下。由KM3的得电路径可知，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得电吸合，其常闭触点断开电磁离合器YC2，常开触点接通电磁离合器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。1.4

20、.3 圆工作台的控制当需要加工螺旋槽、弧形槽和弧形面时，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)路径得电吸合，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，故扳开工作台任一进给手柄，都会使圆工作台停止工作

21、，保证了工作台进给运动与圆工作台工作不可能同时进行。1.5 控制过程 1 主轴电动机M1的控制： 按下按钮SB1或SB2，接触器KM1通电闭合，主轴电动机M1启动运转。按下按钮SB5或SB6，主轴电动机M1制动停止。 主轴变速盘瞬时压合行程开关ST1，接触器KM1瞬时通电闭合，主轴电动机M1瞬时启动运转，对主轴变速齿轮进行冲动。 将换刀制动转换开关SA1扳至“换刀位置，常开触点SA1-1接通制动电磁铁YC1电源，主轴被制动，操作人员可进行换刀操作。2 进给电动机M2的控制：主轴电动机M1启动后，将圆工作台开关SA2扳至“断开位置，图中SA2-1、SA2-3触点闭合，SA2-2断开。 将工作台纵

22、向操作手柄扳至“向左或“向右位置，行程开关ST5或ST6被压合，接触器KM3或KM4通电闭合，进给电动机M2启动正转或启动反转，通过机械装置带开工作台向左或向右运动。 将工作台横向合垂直手柄扳至“向下或“向上位置，行程开关ST3或ST4被压合，接触器KM3或KM4通电闭合，进给电动机M2启动正转或启动反转，通过机械装置带开工作台向下或向上运动。 将工作台横向合垂直手柄扳至“向前或“向后位置，行程开关ST3或ST4被压合，接触器KM3或KM4通电闭合，进给电动机M2启动正转或启动反转，通过机械装置带开工作台向前或向后运动。 当进给变速盘瞬时压合行程开关ST2时，接触器KM3瞬时通电闭合，进给电动

23、机M2瞬时启动运转，对进给变速齿轮进行冲动。3按下按钮SB3或SB4，接触器KM2通电闭合，电磁铁YC2失电，YC3通电，工作台快速向六个进给方向快速移动。4将园工作台开关SA2扳至“接通位置，SA2-1、SA2-3断开，SA2-2闭合，接触器KM3通电闭合，带动园工作台工作。第2章 电气控制原理2.1 电气原理图2.2 主电路分析1主电路中共有三台电动机，M1是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工；M2是工作台进给电动机，拖动升降台及工作台进给；M3是冷却泵电动机，供给冷却液。每台电动机均有热继电器作过载保护。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；2工

24、作台拖动电机电动机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。3冷却泵拖动电机M3由接触器KM6控制，只要求单方向运转。2.3 控制电路分析主轴电动机的控制控制线路中的启动按钮SB3和SB4是异地控制按钮，分别装在机床两处，方便操作。SB1和SB2是停止按钮。KM1是主轴电动机M1的启动接触器，YC1那么是主轴制动用的电磁离合器，SQ7是主轴变速冲动的

25、行程开关。主轴电动机是经过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链来实现传动的，可使主轴获得十八级不同的转速。1主轴电动机的启动 启动前先合上电源开关QS，再把主轴转换开关SA4扳到所需要的旋转方向，然后按启动按钮SB3(或SB4)，接触器KM1获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1启动。SA4的功能见表1.1所示：正转时SA4-2，SA4-3两开关触点分别接通，反转时SA4-1，SA4-4分别接通，停止时都不接通。2主轴电动机的停车制动 当铣削完毕，需要主轴电动机M1停车时，按停止按钮SB1(或SB2)，接触器KM1线圈断电释放，电动机M1停电，同时由于SB5-2或SB6-2接通电磁离合器YC1，对

26、主轴电机进行制动。当主轴停车前方可松开停止按钮。3主轴换铣刀控制 主轴更换铣刀时，为防止主轴转动，造成更换困难，应将主轴制动。方法是将转换开关SA1扳到换刀位置，常开触头SA1-1闭合，电磁离合器YC1获电，将电动机轴抱住；同时常闭触头SA1-2断开，切断控制电路，机床无法运行，保证了人身平安。4主轴变速时的冲动控制 主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上的联动机构进行控制的。将变速手柄拉开，啮合好的齿轮脱离，可以用变速盘调整所需要的转速实质是改变齿轮的传动比，然后将变速手柄推回原位，使变了传动比的齿轮组重新啮合。由于齿与齿之间的位置不能刚好对上，因而造成啮合困难。

27、假设在啮合时齿轮系统冲动一下，啮合将十分方便。当手柄推进时，手柄上装的凸轮将弹簧杆推动一下又返回，而弹簧杆又推动一下位置开关SQ1，SQ1的常闭触头SQ1-2先断开，而后常开触头SQ1-1闭合，使接触器KM1通电吸合，电动机M1启动，但紧接着凸轮放开弹簧杆，SQ1复位，常开触头SQ1-1先断开，常闭触头SQ1-2后闭合，电动机M1断电。此时并未采取制动措施，故电动机M1产生一个冲动齿轮系统的力，足以使齿轮系统抖动，保证了齿轮的顺利啮合。工作台进给电动机的控制 转换开关SA2是控制圆工作台的，在不需要圆工作台运动时，转换开关SA2扳到“断开位置，此时SA2-1闭合，SA2-2断开，SA2-3闭合

28、；当需要圆工作台运动时，将转换开关SA2扳到“接通位置，那么SA2-1断开，SA2-2闭合，SA2-3断开。1工作台纵向进给 工作台的左右(纵向)运动是由“工作台纵向操作手柄来控制。手柄有三个位置：向左、向右、零位停止，其控制关系见表1.3。当手柄扳到向左或向右位置时，手柄有两个功能，一是压下位置开关SQ5或SQ6，二是通过机械机构将电动机的传动链拨向工作台下面的丝杠上，使电动机的动力唯一的地传到该丝杠上，工作台在丝杠的带动下作左右进给。在工作台两端各设置一块挡铁，当工作台纵向移动到极限位置时，挡铁撞动纵向操作手柄，使它回到中间位置，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。 给开关位置工作

29、台向右运动 主轴电动机M1 启动后，将操纵手柄向右扳，其联动机构压到位置开关SQ5，SQ6SQ4SQ3SA1SQ2，接触器KM3通电吸合;电动机M2正转启动，带开工作台向右进给。工作台向左进给 控制过程与向右相似，只是将操作手柄拨向左，这时位置开关SQ6被压着，SQ6-1被压着闭合，SQ6-2断开，电流经SQ6SQ4SQ3SA1SQ2使接触器KM4通电吸合，电动机KM2反转，工作台向左进给。2工作台升降和横向前后进给 操纵工作台上下和前后运动时用同一手柄完成的。该手柄有五个位置，即上、下、前、后和中间位置。当手柄扳向向上或向下时，机械上接通了垂直进给离合器；当手柄扳向前或后时，机械上接通了横向

30、进给离合器；手柄在中间位置时，横向和垂直进给离合器均不接通。在手柄扳到向下或向前位置时，手柄通过机械联动机构使位置开关SQ3被压动，接触器KM3通电吸合，电动机正转；在手柄扳到向上或向后时，位置开关SQ4被压动，接触器KM4通电吸合，电动机反转。对应操纵手柄的五个位置，可列出与之对应的运动状态： 工作台横向与垂直操纵手柄功能手柄位置工作台运动方向离合器接通的丝杠行程开关动作接触器动作电动机运转向上向下向前向后中间向上进给或快速向上向下进给或快速向下向前进给或快速向前向后进给或快速向后升降或横向停止垂直丝杠垂直丝杠横向丝杠横向丝杠横向丝杠SQ4SQ3SQ3SQ4KM4KM3KM3KM4M2反转M

31、2正转M2正转M2反转此五个位置是联锁的，各个方向的进给不能同时接通，所以不可能同时传动紊乱的现象。 工作台向上下运动 在主轴电机启动后，将操纵手柄扳到中间位置，把横向和升降操作手柄扳到向上下位置，其联动机构一方面接通垂直传动丝杠的离合器；令一方面它使位置开关SQ4SQ3动作，经SA1SQ2SQ1SA1SQ4使KM4(KM3)获电，电动机M2反正转，工作台向上下运动。将手柄扳回中间位置，工作台停止运动。 工作台向前后运动 手柄扳到向前后位置，机械装置将横向传动丝杠的离合器接通；同时压动位置开关SQ3(SQ4)，SA1SQ2SQ1SA1SQ3使KM3KM4获电，电动机M2正反转，工作台向前后运动

32、。 联锁问题 单独对垂直和横向操作手柄而言，上下前后四个方向只能选择其一，绝不会出现两个方向的可能性。但在操作这个手柄时，又将控制纵向的手柄拨动了，这时有两个方向进给，将造成机床重大事故，所以必须联锁保护。从图1.1可以看出，假设纵向手柄扳到任一方向，SQ5-2或SQ6-2两个位置开关中的一个被压开，接触器KM3或KM4立刻失电，电动机M2停转，从而得到保护。 同理，当纵向操作手柄扳到某一方向而选择了向左或向右进给时，SQ5或SQ6被压着，它们的常闭触头SQ5-2或SQ6-2是断开的，接触器KM3或KM4都由SQ3-2和SQ4-2接通。假设发生误操作，使操作和横向操作手柄扳离了自己位置，而选择

33、上、下、前、后某一方向的进给就一定使SQ3-2或SQ4-2断开，使KM3或KM4断电释放，电动机M2停转运转，防止了机床事故。3进给变速冲动 和主轴变速一样，进给变速时，为使齿轮进入良好的啮合状态，也要做变速后的瞬时点动。在进给变速时，只需将变速盘在升降台前面往外拉，使进给齿轮松开，待转动变速盘以后，将变速盘向里推。在推进时，挡块压动位置开关SQ2，首先使常闭触头SQ2-2断开，然后常开触头SQ2-1闭合，经SA1SQ2SQ1SQ3SQ4SQ6使接触器KM3通电吸合，电动机M2启动。但它并未运转起来，位置开关SQ2已复位，首先断开SQ2-1，而后闭合SQ2-2。接触器KM3失电，电动机失电停转

34、。这样以来，使电动机接通一下电源，齿轮系统产生一次抖动，使齿轮啮合顺利进行。4工作台的快速移动 为了提高劳动生产率，减少生产辅助时间，X62W万能铣床在加工过程中，不做铣削加工时，要求工作台快速移动，当进入铣削区时，要求工作台以原进给速度移动。安装好工件后，按下按钮SB3或SB4两地控制，接触器KM2通电吸合，它的一个常开触头接通进给控制电路，另一个常开触头接通电磁离合器YC3，常闭触头切断电磁离合器YC2。离合器YC2吸合将使齿轮系统和变速进给系统相联，而离合器YC3那么是快速进给变换用的，它的吸合，使进给传动系统跳过齿轮变速链，电动机可直接拖动丝杠套，让工作台快速进给。进给的方向，仍由进给

35、操作手柄来决定。当快速移动到预订网站时，松开按钮SB3或SB4，接触器KM2断电释放，YC3断开，YC2吸合，工作台的快速移动停止，仍按原来方向做进给运动。圆工作台的控制为了扩大机床的加工能力，可在机床上安装附件圆形工作台，这样可以进行圆弧或凸轮的铣削加工。在拖动时，所有进给系统均停止工作手柄放置在零位上，只让圆工作台绕轴心回转。圆工作台在运转过程中不要求调速，也不要求反转。在机床启动前，现将圆工作台转换开关SA1扳到“接通圆工作台位置，此时SA1闭合，SA11和SA13断开，当按下主轴启动按钮SB3或SB4，主轴电机便启动，而进给电动机也因接触器得电而旋转，当电流的线路为12SQ6SQ4SQ

36、3SQ1SQ2SA1KM3线圈KM4动断触点20。电动机M2正转，并带动圆工作台单向运转，其旋转速度也可通过蘑菇状变速手轮进行调节。由于圆工作台的控制电路中串联了SQ1SQ4的动断触电，所以搬开工作台任意方向的直线进给操作手柄，都将使工作台停止转动，起到圆工作台转动与工作台三个方向移动的联锁保护作用。冷却泵电动机的控制 将转换开关合上，接触器线圈得电闭合，冷却泵电动机启动，通过机械机构冷却液输送到机床切削局部。照明电路 机床照明电路由变压器TC供给36V平安电压，由SA3开关控制。保护环节 由FU1和FU2实现主电路的短路保护，FU3作为照明电路的短路保护，FU4实现控制电路的短路保护。2.4

37、 主电路的改造改造后主电路图主电路控制分析控制线路中的启动按钮SB3和SB4是异地控制按钮，分别装在机床两处，方便操作。SB1和SB2是停止按钮。KM1是主轴电动机M1的启动接触器，YC1那么是主轴制动用的电磁离合器，SQ7是主轴变速冲动的行程开关。主轴电动机是经过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链来实现传动的，可使主轴获得十八级不同的转速。1主轴电动机的启动 启动前先合上电源开关QS，再把主轴转换开关SA4扳到所需要的旋转方向，然后按启动按钮SB3(或SB4)，接触器KM1获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1启动。SA4的功能见表1.1所示：正转时SA4-2，SA4-3两开关触点分别接通，反

38、转时SA4-1，SA4-4分别接通，停止时都不接通。2主轴电动机的停车制动 当铣削完毕，需要主轴电动机M1停车时，按停止按钮SB1(或SB2)，接触器KM1线圈断电释放，电动机M1停电，同时由于SB5-2或SB6-2接通电磁离合器YC1，对主轴电机进行制动。当主轴停车前方可松开停止按钮。3主轴换铣刀控制 主轴更换铣刀时，为防止主轴转动，造成更换困难，应将主轴制动。方法是将转换开关SA1扳到换刀位置，常开触头SA1-1闭合，电磁离合器YC1获电，将电动机轴抱住；同时常闭触头SA1-2断开，切断控制电路，机床无法运行，保证了人身平安。4主轴变速时的冲动控制 主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄与冲

39、动行程开关SQ7通过机械上的联动机构进行控制的。将变速手柄拉开，啮合好的齿轮脱离，可以用变速盘调整所需要的转速实质是改变齿轮的传动比，然后将变速手柄推回原位，使变了传动比的齿轮组重新啮合。由于齿与齿之间的位置不能刚好对上，因而造成啮合困难。假设在啮合时齿轮系统冲动一下，啮合将十分方便。当手柄推进时，手柄上装的凸轮将弹簧杆推动一下又返回，而弹簧杆又推动一下位置开关SQ1，SQ1的常闭触头SQ1-2先断开，而后常开触头SQ1-1闭合，使接触器KM1通电吸合，电动机M1启动，但紧接着凸轮放开弹簧杆，SQ1复位，常开触头SQ1-1先断开，常闭触头SQ1-2后闭合，电动机M1断电。此时并未采取制动措施，

40、故电动机M1产生一个冲动齿轮系统的力，足以使齿轮系统抖动，保证了齿轮的顺利啮合。M1、M2、M3为连续工作制电动机，由FR1、FR2、FR3实现过载保护，热继电器的动断触点串在控制电路中，当主轴电动机M1进给电动机M2或冷却泵电动机M3中的任何一台过载时，FR1、FR2或FR3动作切断整个控制电路电源。第3章 X62W万能铣床软件设计3.1 X62W万能铣床电气控制线路的PLC设计3.1.1 PLC电气控制系统分析根据实际情况，在铣床的电气改造过程中，保存原有的机械操作不变，将原来继电器控制的线路用PLC控制系统取代。按照PLC控制系统设计的一般步骤，X62W铣床PLC控制系统属于典型的单机控

41、制系统，输入/输出信号均为开关控制量，一般的继电器输出型PLC就可以满足控制上的要求，又由于X62W铣床不属于大型机床，输入信号传输距离不大，控制电路比拟集中，不必采用单独的控制柜来安装电器元件。为了提高整个系统的可靠性、平安性，考虑到系统的本钱，系统的组织电动机正、反转及冷却泵电动机局部控制将不采用PLC控制。3.1.2 PLC的选型及校验微型PLC：I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。小型PLC：I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型PLC。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

42、送、通信联网等功能。如西门子公司的S7-200PLC，三菱公司的 F1、F2和FX0系列 PLC都属于小型机。中型PLC：I/O点数在5122048点之间的为中型PLC。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都属于中型机大型PLC：I/O 点数为2048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

43、S7-400系列 PLC、三菱公司的A3M、A3N系列PLC都属于大型机。X62W铣床电路中输入/输出及控制信号共有27个。其中输入信号17个、输出信号10个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量，加上10%15%的余量就可以了，并无其他特殊控制模块的需要。应选用日本欧姆龙公司的PLC。AC电源，24V直流输入，继电器输出。输入点数24，输出点数24。它的根本指令执行时每条指令高达0.08 s，用户存储器容量可扩展到16K步，I/O点最大可扩展到256点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能PID、高速计数、A/D、D/A、等。有多种RS-232/RS-422/RS-485串行通信模块或

44、功能扩展板，可实现模拟量控制、位置控制和联网通信功能。可满足机床10点输出，17点输入的要求。PLC的供电电源为隔离变压器提供，这样可以减少电网波动或噪声对PLC的干扰。3.2 PLC控制系统分析主轴的程序设计主 轴01001 运行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器TO 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

45、点切断KM3(01001) 常开触点接通KM2(01000)3.3 现场信号与PLC软继电器对照表3.3.1 PLC软继电器接线图3.3.2信号地址分配表信号地址分配表作用名称地址作用名称地址主轴启1主轴启2主轴停1主轴停2工作台快进1工作台快进2右进给左进给前 下进给后 上进给进给变速冲动主轴变速冲动圆工作台速度继电器SB1SB2SB3SB4 SB5SB6SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7KS0000000001000020000300004000050000600007000080000900010000110010000101速度继电器主轴热继电器进给热继电器冷却泵热继电器主轴制

46、动主轴运行工作台正向进给工作台反向进给工作台快进KSFR1FR2FR3KM2KM3KM4KM5KM6KM7KM80010200103001040010501000010010100201003010043.4 PLC梯形图和 PLC指令表3.4.1 梯形图3.4.2 PLC指令表LD 00000AND NOT 00007LD NOT 00009OUT 01006OR 00001LD NOT 00008AND NOT 00011LD 00108OR 01000AND NOT 00009LD NOT 00009AND NOT 01000AND NOT 00002AND NOT 00010AND N

47、OT 00103OR 01101AND NOT 00003AND NOT 00011OR LDAND NOT 00109AND NOT 01001AND NOT 00103LD NOT 00011AND NOT 00110AND NOT 00102AND NOT 00106AND NOT 00103OUT 01101OUT 01000AND NOT 00007OR LDLD 00004LD 00002AND 00100LD 00009OR 00005OR 00003OR LDOR 00011AND 01000OR 01001LD NOT 00008OR 00103AND NOT 00002AN

48、D 00006AND NOT 00009AND LDAND NOT 00003OR 00102AND NOT 00010LD 01000AND NOT 00102AND NOT 01000AND NOT 00011OR 00110OUT 01004OUT 01001AND NOT 00103AND LDLD 00101LD NOT 00008AND NOT 00106AND NOT 00100OUT 01005AND NOT 00010AND NOT 00100AND NOT 00007LD 00104LD NOT 00008AND 00007AND NOT 00002OR 01100AND NOT 00106OR LDAND NOT 00003AND NOT 00105OR LDLD 01000AND NOT 00102OUT 01100LD NOT 00010OR 00110AND NOT 01002ENDAND NOT 00106AND LDOUT 01003OR