X62W型铣床的PLC的电器改造设计毕业设计

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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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目录㈠设计题目X62W型铣床的PLC的电器改造设计㈡设计的目的掌握X62W型的电气控制功能。掌握用PLC改造电器设备的方法选择。掌握电器控制元件的选择与计算方法。㈢设计要求 结合有关教材选择合适的用PLC的改造电气控制原有的动作顺序及功能不变。②各种连锁关系不变。③增加有工作状态指示㈣完成的任务①选择PLC型号、分配I/O端口、设计I/O电路、选择元件、绘制梯形图、编织语句表。②毕业设计说明书（10000以上） 1）设计题目 2）控制原理说明设计 3）主要器件选择依据与计算 4）主要参考资料㈤参考文献 工厂电气控制技术机械工业出版社主编方承远 工厂电气控制设备机械工业出版社主编许廖 机床电气控制技术机械工业出版社主编王炳实 可编程序控制器的应用技术机械出版社主编王兆义 可编程序控制器的原理及程序设计电子工业出版社主编崔亚军河南工业职业技术学院毕业设计目录摘要 (1)一绪论1.1设计的目的和意义...........................(5)二X62W万能铣床的结构及运动形式............（8）X62万能铣床的外行结构图...............(8)X62万能铣床的设计原理................（10）X62万能铣床的主电路分析..............（13）X62万能铣床的控制电路分析。。。。。。。。。。。。（14）三X62W万能铣床行程开关工作状态及设计步骤..（20）3．1工作台纵向进给行程开关状态表............（20）3．2PLC应用的设计步骤.......................（22）四万能铣床电气PLC改造设计及原理图.....（25）4．1X62W万能铣床的控制要求及电气控制线路分析.........................................（26）4．2改造方法................................（28）4。3PLC方案的选择............................（33）4．4X62WPLC改造线路分析及万能铣床的控制要求.........................................（37）4。5万能铣床各个输入/输出点的PLCI/O地址分配（40）4．6PLC程序设计..............................（42）4．7电气控制系统的PLC控制梯形图。。。。。。。。。。。。（46）五故障现象和故障分析........................（49）六结论及体会................................（53）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、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(ProgrammableLogicController)是20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。也是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置；使用了可编程序存储器以储存指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算功能,并通过模拟和数字输入输出组件,控制各种机械或生产过程。近几年来PLC把自动化技术，既计算机技术和通信技术融为一体，体现了可编程序控制器的应用场合是很广泛的。因此采用可编程序控制器(PLC)对铣床传统的继电器-接触器电气控制系统进行改造,不但给出了铣床PLC电气控制系统的设计梯形图、I/O表的输入输出接线图。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的应用不但大大地提高了铣床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力,而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。ＰＬＣ以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点,在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。用ＰＬＣ控制系统替代X62W铣床复杂线路中的继电器、接触器等系统,是今后控制系统发展的趋势。X62W铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实现电气控制。若将X62W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，减少维护、维修的工作量,使X62W型铣床在电气功能上更加完善,使机床的操作更为方便与安全。专业技术的理论和技能有着很大的研究意义。对X62W型铣床的电气控制线路进行了分析与研究后,X62W铣床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外；X62W铣床的电气控制系统,还存在控制线路上一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点;给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。采用可编程序控制器(PLC)对X62W铣床传统的电气控制系统进行改造,在实际生产线上有着明显的效率，这也使整个生产系统带来推动的力量。PLC对X62W铣床控制改造的设计梯形图,提高了X62W铣床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力；然而PLC对X62W铣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。㈡、X62W万能铣床的主要结构及运动形式2．1X62W型万能铣床的外形结构如图它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。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。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；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；铣床其他的运动，如工作台的旋转运动则属于辅助运动2.2设计主要原理本设计采用可编程控制器PLC来改造X62W普通铣床电气原理的控制。X62W普通铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，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普通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，减少维护、维修的工作量。：符号名称用途及符号名称及用途M1主轴电动机YC2进给电磁离合器M2进给电动机YC3快速电磁离合器M3冷却泵电动机SA1圆工作台转换开关KM1主轴电动机起动接触器SA2主轴换刀制动开关KM2正转进给起动接触器SA3冷却泵起停控制开关KM3反转进给起动接触器SA4照明灯控制开关KM4快速进给起动接触器SA5主轴正反转换向开关TC1控制变压器SQ1工作台向右进给行程开关TC2整流变压器SQ2工作台向左进给行程开关T照明变压器SQ3工作台向下、向前进给行程开关VC整流装置SQ4工作台向上、向后进给行程开关FR1主轴电动机热继电器SQ6进给变速冲动行程开关FR2进给电动机热继电器SQ7主轴变速冲动行程开关FR3冷却电动机热继电器EL照明灯FU1~FU6熔断器SB1、SB2主轴停止及制动按钮Q电源总开关SB3、SB4主轴起动按钮YC1主轴制动电磁离合器SB5、SB6快速移动按钮铣床的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件相对于铣刀的运动。中小型铣床一般均采用三相笼型异步电动机拖动；由于主轴的旋转运动和进给运动之间没有内在联系的要求，分别用一台电动机拖动；为了适应顺铣和逆铣两种铣削方法的需要，主轴电动机应能正转和反转；为防止刀具和机床的损坏，要求主轴转动后，才允许有进给运动，进给运动停止后，主轴旋转才能停止或同时停止；为了缩短停车时间，主轴停车时采用电磁离合器制动。工作台的进给运动有六个方向的运动，即上下、左右和前后运动，因此进给电动机应能正、反转。为了提高生产效率，要求六个方向都能实现空行程的快速移动。从安全角度考虑，同一时间内只允许有一个方向的进给运动。在主轴变速和进给变速的过程中，为了使变速滑移齿轮容易啮合，变速时电动机稍微转动一下，即点动一下，这个动作称为变速冲动。2．3主电路分析在电路中，Q为电源总开关。FU1为总电源的短路保护。在机床中共有三台电动机，M1为主轴电动机，M2为进给电动机，M3为冷却泵电动机。主轴电动机M1的起动与停止由接触器KM1控制，转向开关SA5作为主轴的正反转向开关。SA5的通断情况见表。热继电器FR2作为主轴电动机的过载保护。进给电动机M2的正反转由接触器KM2和KM3控制，热继电器FR2作为过载保护。冷却泵电动机M3接在KM1主触点之后，只有当主轴电动机M1起动后才能起动。转换开关SA3直接控制M3的起停，热继电器FR3作为它的过载保护。2．4控制线路分析1、主轴电动机的控制①主轴的起动合上电源开关Q，并用SA5选择主轴的方向。主轴的起停可以在两处控制，一处设在工作台前，另一处设在床身的侧面。起动时，按起动按钮SB3或SB4，接触器KM1得电并自锁，电动机M1拖动主轴旋转。 在主轴电动机起动后，用SA3使冷却泵电动机M3起动。 热继电器FR1和FR3的动断触点串在主轴的电路控制中，当M1和M3中任意一个电动机过载，热继电器的动断触点打开，KM1线圈释放M1和M3都停止。②主轴的停车及制动按下SB1或SB2，接触器KM1线圈断电，切断主轴电源，但主轴电动机转动系统由于惯性仍在旋转，若将停止按钮按到底，使其动合触点闭合，主轴制动离合器因线圈通电而吸合，使主轴迅速制动而停止。 ③主轴变速冲动主轴变速时，先将变速手柄拉到前面，将变速盘转到所需的转速，然后将变速手柄推回去。就在推回去的过程中要压动行程开关SQ7，其动合触点闭合一下，接触器KM1短时吸合，主轴电动机短时得电并转动一下，使变速后的齿轮易于啮合。另外在拉出变速手柄时，也会短时压动SQ7，SQ7的动断触点瞬间断开，使KM1线圈线路断开。这样即使原先主电动机在转动，在变速时电动机M1也会自动停止转动。 ④主轴换刀制动主轴换刀时，应使主轴不能停转，以免发生人生事故。在换刀时，只要将转换开关SA2扳到换刀位置，它的一个触点断开了控制电路电源，保证主轴电动机不会得电，以确保人身安全；另一个触点接通了主轴制动电磁离合器YC1，使主轴不能转动。换刀完后在将转换开关SA2扳回工作位置，断开主轴离合器，接通控制电路电源。 2、进给运动控制 当主轴电动机起动后，方可进行进给运动。工作台的进给运动是通过操作手柄来完成的。①当工作台纵向（左右）进给运动控制先将圆工作台的转换开关SA1扳在断开位置操纵工作台纵向进给运动的手柄有两个，一个装在工作台底座顶面的正中间，另一个装在工作台底座的左下方它们之间有机械联锁，只要操纵一个就可以了。纵向进给手柄有三个位置，即左、右和中间。 当纵向进给手柄想“右”时，同样，一方面机械机构将进给电动机的传动链和工作台纵向移动的丝杠相联结，另一方面压下向右进给的行程开关SQ1，其动断触点SQ1-2断开，动合触点SQ1-1闭合。触点SQ1-1闭合使正转接触器KM2因线圈通电而吸合进给电动机M2就正向转动，拖动工作台向右运动。当纵向进给手柄扳“左”时，同样，一方面机械机构将进给电动机的传动链和工作台纵向移动的丝杠相联结，另一方面压下向左进给的行程开关SQ2，其动断触点SQ2-2断开，动合触点SQ2-1闭合。触点SQ2-1的闭合使反转接触器KM3因线圈通电而吸合，进给电动机M2反向转动，拖动作台向左运动。当将纵向手柄扳回到“中间”位置时一方面机械机构将进给电动机的传动链与工作台纵向移动的丝杠脱开；另一方面行程开关SQ1和SQ2复位，KM1和KM3释放，进给运动停止。工作台设有终端限位保护，在工作台的两端各有一块挡铁，当工作台移动到极限位置时挡铁会碰动纵向进给手柄，时纵向进给手柄回到中间位置，实现自动停车。②工作台横向（前后）和垂向（上下）进给控制工作台的横向进给和垂向进给是通过操纵十字手柄来完成的。十字手柄有两个，分别装在工作台左侧的前、后方，它们之间有机械联锁，同时只能对一个进行操纵。将圆工作台转换开关SA1扳在断开位置，当十字手柄扳到“下”或“前”位置时，一方面机械机构将进给电动机的传动链与相应的丝杠相联结；另一方面压下行程开关SQ3，其动断触点SQ3-2断开，动合触点SQ3-1闭合，正转接触器KM2因线圈通电而吸合，进给电动机M2正向转动，拖动工作台向下或向前移动。当十字手柄扳到“上”或“后”位置时，一方面机械将进给电动机的传动链与相应的丝杠相联结；另一方面压下行程开关SQ4其动断触点SQ4-2断开，动合触点SQ4-1闭合，反转接触器KM3因线圈通电而吸合，进给电动机M2反向转动拖动工作台向上或向后移动。当十字手柄扳到“中间”位置时，机械机构将电动机的传动链与丝杠脱开，行程开关复位KM2和KM3都释放，进给电动机M2停止，工作台也停止。工作台前、后、上、下移动均有限位保护。③工作台快速移动为了提高工作效率，缩短对刀时间，工作台六个方向都可快速运动。在正常进给时，如果按下快速移动按钮SB5或SB6，接触器KM4因线圈通电而吸合，KM4的动断触点断开，进给电磁离合器YC2脱离，KM4动合触点闭合，快速移动离合器YC3通电合上，工作台按原进给方向快速移动。当松开快速移动按钮SB5或SB6时，接触器KM4因线圈失电而释放，KM4的动合触点断开，快速移动离合器YC3失电脱离，KM4动断触点闭合，进给电磁离合器YC2通电合上，工作台恢复原进给速度。④进给变速冲动将变速手柄拉出，选好合适的进给速度后，将进给手柄推回的过程中，压动行程开关SQ6，其动断触点SQ6-2断开一下，其动合触点SQ6-1闭合一下，接触器KM2短时吸合，进给转动机就转动一下，产生一个冲动，使齿轮啮合。一次操作齿轮仍未进入啮合状态，可以在重复一次，直到进入良好的啮合状态为止。⑤圆形工作台的控制为了扩大机床的加工能力，可在机床工作台上安装圆形工作台，这样就可以进行圆弧或凸轮的铣削加工，圆工作台由进给电动机M2经纵向传动机构拖动。在开动圆工作台前，将转换开关SA1转到“接通”位置，SA1-1、SA1-3断开，而SA1-2闭合，并将进给操作手柄扳到中间位置。按下主轴起动按钮SB3或SB4，接触器KM1吸合并自锁，主轴电动机M 1起动，同时KM1动合触点也闭合，是接触器KM2也得电吸合，进给电动机正向转动，拖动圆工作台转动。圆工作台的运动必须和六个方向的进给运动有可靠的联锁，否则会造成刀具或机床的损坏。为避免这种事故发生，从电气上保证了只有各操纵手柄和十字手柄处于零位时才可以进行圆形工作台的旋转运动。如果有一手柄不在零位，行程开关SQ1～SQ4的动断触点组成的电路就断开，KM2断电，电动机M2就停止㈢行程开关工作状态及设计步骤3．1工作台纵向进给行程开关状态表照明灯EL由转换开关SA4控制，由照明变压器提供电源。工作台纵向进给行程开关状态表触点位置向左进给停止向右进给SQ1-118-19--+SQ2-217-25++-SQ2-118-23+--SQ2-222-25-++工作台横向及上下进给行程开关状态表触点位置向上、向下停止向后、向上SQ3-118-19+--SQ3-216-17-++SQ4-118-23--+SQ4-222-25++-圆工作台转换开关状态表触点位置接通断开SA1-117-18-+SA1-219-22+-SA1-312—22-+3．2PLC应用的设计步骤PLC应用的设计，一般应按下述几个步骤进行：⑴熟悉被控对象。首先要全面、详细的了解被控对象的机械结构和生产工艺过程，了解机械设备的运动内容、运动方式和步骤，归纳出工作循环图或者状态（功能）流程图。⑵控制任务与设计要求。要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求，如机械运动步件的传动与驱动，液压、气动的控制，仪表、传感器等的连接与驱动等，归纳出电气执行元件的动作节拍表。电控系统的根本任务就是正确实现这个节拍表。以上两个步骤所得到的图、表，综合而完整的反映了被控对象的全部功能和对电控系统的基本要求，是设计电控系统的依据，也是设计的目的和任务，必须仔细的分析和掌握。⑶制定电气控制方案。根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式，如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联机运行等。还要确定电控系统应有的其它功能，如故障诊断与显示报警、紧急情况的处理、管理功能、联网通讯功能等。⑷确定电控系统的输入/输出信号。通过研究工艺过程或机械运动的各个步骤、各种状态、各种功能的发生、维持、结束、转换和其它的相互关系，以确定各种控制信号，并检测反馈信号、相互的转换信号和联系信号。还要确定那些信号需要输入PLC哪些信号要有PLC输出或者哪些负载要有PLC驱动，分类统计出各输入/输出量的性质及参数。⑸PLC的选型与硬件配置。根据以上各步骤所得到的结果，选择合适的PLC型号并确定各种硬件的配置。⑹PLC元件的编号的分配。对各种输入/输出信号占用的PLC输入、输出端点及其它PLC元件进行编号分配，并设计出PLC的外部接线图。⑺程序设计。设计出梯形图程序或语句表程序。⑻模拟运行与调试程序。将设计好的程序传入PLC后，在逐条检查与验证，并改正程序设计时的语法、数据等错误，然后，可以在实验室里进行模拟运行与调试程序，观察在各种可能的情况下各个输入量、输出量之间的变化关系是否符合设计要求。发现问题及时修改设计和已传送到PLC总的程序，直到完全满足工作循环图或状态流程图的要求。在进行程序设计和模拟运行调试的同时可以平行的进行电控系统的其它部分，例如PLC外部电路和电气控制柜、控制台等的设计、装配、安装和接线等工作。⑼现场运行调试。完成以上工作后，即可将已初步调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，PLC接入实际输入信号与实际负载，进行现场运行调试，及时解决调试中发现的问题，直到完全满足设计要求，即可交付使用。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、螺旋面及成型表面的加工，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，减少维护、维修的工作量。㈣万能铣床电气PLC改造设计及原理图图万能铣床电气原理图4．1X62W万能铣床的控制要求及电气控制线路分析X62W万能铣床共用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1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下：（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。（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。⑴主轴电动机M1的控制主轴电动机M1的两地控制由启动停止按钮SB1、SB2与SB5、SB6完成。KM1是主轴电动机启动接触器，YC1是主轴制动用的电磁离合器，SQ1是主轴变速时瞬时点动的位置开关。⑵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。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10—13—14—15—20—19—17—18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。4．2改造方法（1）X62W万能铣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。（2）原铣床的工艺加工方法不变。（3）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。（4）电气控制系统控制元件（包括按钮、行程开关、热继电器、接触器），作用与原电气线路相同。（5）。主轴和进给起动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变（6）在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出部分去掉，用可编程控制器实现。（7）为了保证各种联锁功能，将SQ1～SQ6,SB1～SB6分别接入PLC的输入端。（8）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触头接入PLC的输入端子。（9）输出器件分三个电压等级，一个是接触器使用的110V交流电压，另一个是电磁离合器使用的36V直流电，还有一个是照明使用的24V交流电压，这样也将PLC的输出口分为三组连接点。（直流输入电路）（交流输入电路）4.3PLC方案的选择方案一：采用日本三菱公司生产的F1系列PLC，，三菱设计合理，结构紧凑，体积小，重量轻，具有很强的抗干扰能力及优良的性能价格比。PLC常用的编程语言有几种：梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图语言和某些高级语言；FX2系列的PLC系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元后可达256点。FX2系列机执行基本指令的速度为0.48US/步，用户程序存储器的容量可扩展至8K步。它有与F1兼容的20条基本指令和2条步进指令，此外还有功能很强的95种功能指令。它有6个和普通入口兼容的高速计数器输入点，最高计数频率为10kHz。方案二：采用西门子公司SIMATICS7-200系列，从形状说，属于小型PLC，可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。S7-200的可靠性高，可以用梯形图、语句表（既指令表）和功能块图三种语言来编程。它的指令丰富，功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器，高速输出、PID控制器、RS-485通信编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有30多KB程序和数据存储空间。硬件指令输入对比都有很多要求，编写程序指令，检查、修改指令比较麻烦。不利于大量的程序编写经过对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16点，输出点数为7点，根据输入输出口的数量，可选择三菱FX2N—32MR型PLC。所有的电器元件均可采用改造前的型号因此，对X62W普通铣床电气原理的控制，采用方案一，三菱FX2N—32MR。三菱公司的FX2N—32MR型PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元组成。型号输入点数（24VDC）输出点数扩展模块最大O/I点数继电器输出晶体管输出FX2-16MRFX2-16MT8816FX2-24MRFX2-24MT121216FX2-32MRFX2-32MT161616FX2-48MRFX2-48MT242432FX2-64MRFX2-64MT323232FX2-80MRFX2-80MT404032FX2-128MRFX2-128MT6464FX2基本单元型号规格型号输入点数（24VDC）输出点数扩展模块最大I/O点数FX-32ER161616FX-48ER242432FX-48ET242432FX2扩展单元型号型号输入点数（24VDC）输出点数FX-8EX8——FX-16EX16——FX-8EYR——8FX-8EYT——8FX-8EYS——8FX-16EYR——16FX-16EYT——16FX-16EYS——16FX-8ER44FX2扩展模块型号规格可编程控制器FX2系列PLC的基本指令包括“与”、“或”、“非”以及定时器、计数器等。上图是指令表编程的例子，A是梯形图，B是相应指令表共（+）型《源型》与共（-）型（漏型）与共（-）型（漏型）对于PLC的输入端，电流输入是源输入，电流流出是漏输入。其具体区别如下：共（+）型《源型》输入（SourceInput）。输入元件的公共点电位相对为正。电流流入PLC的输入端。源/漏选择端《S/S>应与《OV》端相连。与下图所示。共（-）型（漏型）输入（SinkInput）.输入元件的公共点电位相对为负。电流流出PLC的输入端。源/漏选择端《S/S>应与〈24V〉端相连，与下图所示对于PLC的输出端，电流流出的是源型输出，电流流入的是漏型输出。PNP接近开关（源型输入）NPN接近开关（漏型输入）4．4X62WPLC改造线路分析及万能铣床的控制要求该铣床共用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下：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。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。⑴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。⑵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10—13—14—15—20—19—17—18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的正转或反转就拖动工作台向左或向右运动4。5万能铣床各个输入/输出点的PLCI/O地址分配入下表1所示：1,SB1、SB2主轴启动,X0,1,EL照明,Y02,SB3、SB4快速进给,X1,2,KM1主轴启动,Y13,SB5-1、SB6-1制动,X2,3,KM2主轴启动,Y24,SB5-2、SB6-2制动,X3,4,KM3M2正转,Y35,SA1换刀开关,X4,5,KM4M2反转,Y46,SA2圆工作台开关,X5,6,YC1主轴制动,Y57,SA4照明开关,X6,7,YC3快速进给,Y68,SQ1主轴冲动,X79,SQ2进给冲动,X10,10,SQ3-1、SQ5-1,X1111,SQ3-2、SQ4-2,X1212,SQ4-1、SQ6-1,X1313,SQ5-2、SQ6-2左右进给,X1414,FR1热保护触点,X1515,FR2热保护触点,X1616,FR3热保护触点,X174．6PLC程序设计根据X62W万能铣床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如图3所示。该程序共有9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SQ1和SB5、SB6都采用常闭触头分别接至输入端子X7、X2，则X7、X2的常开触点闭合，按下启动按钮SB1或SB2时，X0常开触点闭合，Y1、M0线圈得电并自锁，第4支路中Y1常开触点闭合，辅助继电器M1线圈得电，其常开触点闭合，为第5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。Y1的输出信号使主轴电动机M1启动运转。当按停止按钮SB5或SB6时，X2常开触点复。其助梯形记符语言如下：0LDX0001ORYOO12ANDX0023ANIX0074ORX0075ANIX0046ANIX0157ANIX0168OUTY0019LDX00210ANIX00711ANIX00412ANIX01513ANIX01614MPS15OUTM016MRD17ANDX01718OUTY00219MPP20OUTY00621LDX00322ORX00423OUTY00524LDY00125ORY00226ANDMO27OUTM128LDX01029ANDX01230ORX01431ANDX00532ANDM133ANDX01134OUTM235ORX01336ANIY00337OUTY00438LDX00539ANDX01440ANDX01241ANIX01042ANDM143OUTM344LDX01045ANDX01246ANDX01447ANIX00548ANDM149OUTM450LDM251ORM352ORM453ANIY00454OUTY00355LDX00656OUTY00057END4．7电气控制系统的PLC控制梯形图位，Y1线圈失电，主轴惯性运转，同时X3常开触点闭合，Y5线圈得电接通电磁离合器YC1，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，X1常开触点闭合，则Y2及Y6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则YC2得电，YC3失电，快速移动停止。第5、6、7、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，5、7支路中X5的常开触点分断，第7支路中X5常闭触头复位，M4及Y3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、Y3线圈失电，圆形工作台停止旋转。左右进给时，SQ5或SQ6被压合，X14常开触点复位，第6、7支路被分断，而X11或X13常开触点闭合，M2（其常开触点使Y3线圈得电）或Y4线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动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，X12常开触点复位，第6、7支路被分断，M2或Y4线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动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。㈤故障现象和故障分析（1）.主轴电动机正转有反接制动，反转没有反接制动正转时有反接制动，说明速度继电器在正转时能起作用，KM1、KM2和主电路工作都正常。反转时没有反接制动，即反转时不能接通KM1，说明速度继电器在反转时不能将触点闭合，或是反转触点断线，可检查速度继电器或有关线路。（2）.主轴只有正反转和冲动，不能制动正反转都没有制动，故障可能是速度继电器的触点没有合上，KM2线圈、KM1常闭触点或线路断线，因为有冲动，说明KM2线圈、KM1常闭触点及主电路是好的，所以故障只可能是速度继电器的触点电路没有接通，可打开速度继电器的盖子检查。（3）.主轴只有正反转和冲动，不能制动，也没有冲动不能制动，也没有冲动，分析其控制电路可知，故障点是在它们共同路径上：KM1常闭触点、KM2线圈及其连线不通；在主电路中，可能是KM2触点及其连线不通。（4）.工作台能向下、前、右、而不能向上、后、左运动说明电路①SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ31→KM4线圈→KM5的常闭触头和电路②SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触头是通路的，电动机是正常的，不能向上、后、左运动，说明电路③SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ41→KM5线圈→KM4的常闭触头和电路④SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭是不通的，由于电路③、④和电路①、②中一部分电路是共同的。不同的仅是下面接触线圈及线圈接通的一段，且SQ2.2和SQ4.2又不太可能同时断路，所以可能断路的是KM4常闭触点和KM3的线圈及其连线。就主电路来说，因KM4能使电动机转动，说明电机肯定是好的，可能断路的仅是KM3主触点及其有关线路。（5）工作台能向上、下、前、后、右而不能向左运动工作台能向上、下、前、后、右运动，说明电路①SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ31→KM4线圈→KM5的常闭触头；电路②SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触头；电路④SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭是通路的，正反转接触器及主电路都正常，不能向左的电气原因，可能是SQ2常开及其连线段路，机械原因可能是手柄向左时不能使SQ2动作。（6）工作台能向上、下、左、右而不能向前、后运动因为向上、下、前、后是由同一个手柄和相同的电路控制的，如果机械上没有故障，能够向上、下运动，也必须能向前、后运动。现在能向上、下而不能向前后，说明电气完全正常，问题是在机械方面。因为向上、下和向左、右的区别，在于向上、下是垂直丝杆带动的，向前、后是横向丝杆带动的，所以可能是横向丝杆传动系统的螺丝松动引起的故障。（7）工作台能向左、右而不能向上、下、前、后运动工作台能向左右运动，说明电路①SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ31→KM4线圈→KM5的常闭触头；电路③SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ41→KM5线圈→KM4的常闭触头和主电路是正常的，不能向上、下、前、后运动，说明电路②SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触头；电路④SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭是不通。经分析，电路②、④的共同路径是SA2.1、SQ2.1、SQ1.1这一段，故障也就可能是这段电路不通。（8）工作台能向上、下、前、后，不能向左、右运动，也没有进给冲动工作台能向上、下、前、后运动，说明电路电路②SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触头；电路④SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭是正常的，因为向左右运动和进给冲动三个电路的公共路径是SQ4.1和SQ3.1这一段，所以，故障点可能就是这两个触点或连线不通。㈥结论及体会本文介绍了X62W卧式型铣床的电气控制工作原理和PLC对X62W型卧式普通铣床控制电气原理设计及分析。在分析FX2N—32MRPLC对X62W型卧式普通铣床控制电气原理设计中，可以知道X62W型卧式普通铣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。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。但X62W型卧式普通铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实现电气控制。本文阐述了X62W型卧式普通铣床电气控制线路的工作原理，详细说明了用PLC进行电气控制系统改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。因为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型卧式普通铣床电气控制线路改造为FX2N—32MRPLC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。经过将近2个多月紧张的毕业设计，收获很多。总的来说提高了自己在FX2N—32MR控制系统多方面的知识，掌握几点：第一：学会阅读电气原理图和使用电脑画电气控制系统电路图的能力；第二：掌握X62W铣床的电气控制线路工作原理的分析；第三：学会利用FX2N—32MR设计一个简单的电气控制系统；第四：通过毕业设计，掌握对X62W型卧式普通铣床电气控制系统的硬件设计和PLC软件设计；第五：在设计过程中通过查找有关数据及计算，一边学习新知识，一边巩固新的知识。因此，我很高兴能按时完成毕业设计，感谢指导老师和同学的帮助。今后我将继续努力提高自己的专业知识，提高自己多方面的综合素质，为社会贡献自己微薄的力量。毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期：年月日导师签名：日期：年月日

致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。致谢四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师刘望蜀老师、和研究生助教吴子仪老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片