建筑电气工程基于PLC的W万能铣床电气控制

建筑电气工程(陈海军大学毕业论文)基于PLC的W万能铣床电气控制攀枝花学院本科课程设计（论文）X62WPLC学生姓名： 陈海军 学生学号： 200910601003 院（系）： 机械工程学院 化四班指导教师： 张祺 二〇一二年十二月摘要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影响。随着科技进步，PLCX62WPLC提升经济效益及产品质量的关键举措。关键词：X62WPLC；梯形图AbstractVarioustypesofmillingmachineisamotor-drivengearinordertoachievetheobjectsandsystemsofproductionprocessautomationtechnicaldevices.Electricalsystemisoneofthebackbonepartofthenationaleconomyinthevariousindustriesarewidelyusedinmanysectors.PLCisaprogrammablecontrollerforshort,isadigitalcomputingoperationofelectricalsystem.Itusesprogrammablestoragedevicesusedinitsinternalmemoryimplementationofthelogicaloperations,sequentialcontrol,timing,countingandarithmeticoperationssuchasinstruction,andthroughanalogordigitalinputandoutputinterfacestocontrolvarioustypesofmachineryandequipmentorproductionprocess.70to80yearsinourcountrymostofthemillingmachine,mostoftheswitchvolumecontrolsystemsarebasedontherelaycontrol,relayinherentdefects,tothemillingmachinesafeandeconomicoperationhadanegativeimpact.Astechnologyadvances,andPLCtechnologymatures,sotheX62WuniversalmillingmachineisimperativeforthetransformationofPLCistoimprovemachineperformance,enhanceeconomicefficiencyandproductquality,thekeystep.Key words：X62Wuniversalmillingmachine;Electricalcontrolsystem;ProgrammableLogicController;Terracedfigure目录摘要 IAbstract II前言 1第一章铣床简介 2铣床国内外研究状况和发展趋势 2铣床简单介绍 3铣床的选型及其适用范围 3X62W万能铣床的特点 3第二章X62W万能铣床的概述 4X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 4X62W万能铣床电器元件设备及参数 4X62W万能铣床的主要结构及运动形式 5第三章PLC控制与电气控制的区别 7PLC的基本特点 7PLC控制与电气控制的综合比较 7第四章X62W万能铣床传统继电器的电气控制原理 9电气原理图 9主电路分析 10控制电路分析 11主轴电机M1的控制 11进给电动机M2的控制 12冷却泵电动机及照明电路的控制 15第五章X62W万能铣床基于PLC改造的硬件设计 16改造设计中PLC的选型 16输入输出（I/O）点数的估算 16存储器容量的估算 16控制功能的选择 16安装与布线 17X62W万能铣床基于PLC控制电路的改造 19现场信号与PLC软继电器对照表（I/O地址分配表） 21整个PLC控制系统的抗干扰设计 21安装场所的选择 22电源干扰的抑制 22完善接地系统 22第六章X62W万能铣床基于PLC改造的软件设计 23PLC梯形图 23PLC程序表 26结论 29参考 30致谢 31前言PLC从而提高整个电气控制系统的性能。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面，沟槽，齿轮，螺纹1818螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；18842070度和效率[1]。第一章铣床简介铣床国内外研究状况和发展趋势自从1969近年来，我国在石油，化工，机械，轻工，发电，电子，橡胶，塑料加工等行业工业设备PLC。8095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[2]。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，处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统，X62WX62W铣床是有普通机床发展而来的，它集于机械，液压，气动，伺服驱动，精密度能保证加工质量，解决工艺难题，而且又具有一定柔性的的生产设备。PCLCPLC203]。铣床简单介绍铣床的选型及其适用范围1-1X62WX62W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，它采用几点接触器电路实现电气控制，PLC转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能，减少维护，维修的工作量[4]。X62W能完成很多普通机床难以加工或更本不能加工的复杂型面的加工。采用X62W铣床可以提高零件的加工精度，提高产品的质量。可以提高十几倍甚至几十倍。第二章X62WX62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制[5]。X62W万能铣床电器元件设备及参数2-1铣床电机参数参照表符号名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132-M-4-B37.5KW,380V,1450r/min1主轴传动M2进给电动机Y90L-41.5kw,380v,1400r/min1进给传动M3冷却泵电动机JCB-220.125kw,380v,2790r/min1冷却泵传动2-2铣床元件型号符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJ0-2020A,220V1主轴启动KM2接触器CJ0-1010A,220V1反接制动KM3接触器CJ0-1010A,220V1M2KM4接触器CJ0-1010A,220V1M2KM5接触器CJ0-1010A,220V1M2KM6接触器CJ0-1010A,220V1油泵电机启动KV速度继电器JY12A1反接制动SB1,2按钮LA2绿色2M1SB3,4按钮LA2黑色2M1SB5,6按钮LA2红色2快速进给按钮SA1转换开关HZ1-10/E16三极1圆工作台转换SA2转换开关HZ1-10/E16三极1照明灯开关SA4转换开关HZ1-10/E16三极1M1SQ1限位开关LX1-11K开启式1向右进给SQ2限位开关LX1-11K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2-131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2-131单轮，自动复位1向后、向上进给SA3转换开关HZ1-10/E16三极1冷却泵开关SQ6限位开关LX3-11K开启式1进给变速冲动SQ7限位开关LX3-11K开启式1主轴变速冲动QS转换开关HZ1-60/E26三极1电源总开关FR1热继电器JRQ-4011A,3A1M1FR2热继电器JR10-103A,5A1M2FR3热继电器JR10-100.415A1M3FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4熔断器RL14A2照明电源短路保护TC1变压器BK-50380/36V1控制电路变压器TC2变压器BK-150380/127V1照明变压器YA电磁离合器B1DL-III1快速进给R电阻ZB21.45W,15.4A2限制制动电阻X62W万能铣床的主要结构及运动形式主要结构2-1运动形式

2-1X62W动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。个方向的移动，即：工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）（（上、下）移动[6]。第三章PLCPLC的基本特点1）高可靠性，抗干扰强2）功能强大，性价比高3）编程简易，现场可修改4）配套齐全，使用方便寿命长，体积小，能耗低系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便PLC控制与电气控制的综合比较从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成偶，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电气控PLC是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变PLC上式存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点无限的，PLC扩展性好。从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所以所以继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某PLC一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作PLC控制的，速度快，程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。从定时和计数控制上看，电气控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。PLC具有计数功能。从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机械触点，其PLCPLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。第四章X62W万能铣床传统继电器的电气控制原理电气原理图M3。X62W万能铣床的电气原理图主电路图如图4-1所示。4-1X62WX62W万能铣床的电气原理图控制电路图如图4-2所示。4-2X62W主电路分析M1SA4RKV进行变速。进给电动机M2KM3KM4KM5冷却泵电动机只要求单向旋转。电路中熔断器FU1M1FU2FR1、FR2FR3M1、M2M37]。控制电路分析M1分别装在工作台的前面和床身侧面的启动和停止按钮，可在两地控制，方便操作。4-3主轴电机控制线路SB3→SB1SB2→KM2→KM1→T1。KM2SB3SB4，接触KM1M1KM2M1M1100r/minKV-1KV-2KM2T1→SQ7→SB4SB3（已闭合→KV-1KV-2（已闭合）→KM1→KM2→T1。开触点瞬时闭合一下，KM2M1合，这就是主轴的变速冲动。SQ7KM1M1电；SQ7KM2M1M1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[8]。M2的控制M1KM1M2SA1SA1-3SA1-3只能对圆工作台的进给运动进行控制。中。进给运动的操作是由两个机械操作手柄与对应的行程开关和机械传动机构相互配合实现的。SQ1、SQ2，SQ3、SQ4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，SQ1～SQ4处在未受压的原始状态[9]。4-4工作台进给运动控制线路工作台纵向（左、右）进给运动的控制置相联接，另一方面压下向右（或向左）进给行程开关SQ1（SQ2，SQ1-1（或SQ2-1）KM3（KM4）M2（或反向转动，拖动工作台向右（或向左）移动。工作台停止转动。由于进给速度低，M2工作台横向（前、后）及垂直（上、下）进给运动的控制SQ3、SQ4动装置相联接。SQ3，SQ4SQ3SQ3-1KM3M2SQ3KM3M2SQ4SQ4-1KM4得电，进给电动机M2通电反转，拖动工作台向上或向后运动。工作台的快速移动SB5SB6（两地控制KM5YA方向继续移动。进给电动机的变速冲动为使齿轮易于啮合，与主轴变速一样，进给变速也设有变速冲动装置。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，M2SQ1～SQ4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，才能实现进给的变速冲动，这一点与主轴的变速冲动不同。圆工作台的控制4-5圆工作台进给控制电路圆工作台的控制电路如图4-5SQ1～SQ4SB1SB2，接触器便同时停止工作。进给控制的联锁的联锁[10]。冷却泵电动机及照明电路的控制M3SA3T2380V36VSA2第五章X62WPLC改造设计中PLCPLCPLC短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、PLCPLC和设计相应的控制系统。输入输出（I/O）点数的估算I/O10%～PLC存储器容量的估算I/O10～15I/O100（16位为一个字25%考虑余量。控制功能的选择性的选择。25X(10~15）=400安装与布线PLCI/OPLCI/O压电器安装在同一个开关柜内。号的干扰。线，避免并行。S7-200🖂运行中，或相连成网S7-200PLCS7-200PLC。PLCSA1开关SA2SA3PLCKM7、KM8、KM9。利用接触器的辅助触点和常开、常闭按钮（SB7~SB12）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4-25-1根据修改后的图，确定输入信号与输出信号。（17）输出信号：KM1~KM9（9）S7-200PLCCPUI/O点数多少不同而有五种不同结构配置的品种，即、CPU222、CPU224、CPU224XPCPU226。由于本设计中对铣床电气控制部分的16PLC[11]。5-1修改后X62WX62WPLC控制电路的改造X62W万能铣床电气控制线路中的主电路保持不变，如图5-2所示。5-2X62WVCPLC5-3为了实现整个控制电路用PLCSA1SA2SA3SB7~SB12PLCSQ1~SQ4SQ6~SQ7,SB1~SB12KV1~KV24-2PLC号[12]。5-3S7-200PLC现场信号与PLC软继电器对照表（I/O地址分配表）5-1I/OI/O信号名称现场信号PLC输入信号主轴启动开关常开SB1,SB2I0.0主轴反接制动常闭SB3,SB4I0.1主轴反接制动常开SB3,SB4I0.2快速进给常开SB5,SB6I0.3圆工作台启动SB7I0.4圆工作台停止SB8I0.5照明灯亮SB9I0.6照明灯灭SB10I0.7油泵电机启动SB11I1.0油泵电机停止SB12I1.1向左进给向右进给SQ1SQ2I1.2I1.3向前、上进给SQ3I1.4向后、下进给SQ4I1.5进给变速冲动SQ6I1.6主轴变速冲动SQ7I1.7速度继电器辅助常开触点KV-1，KV-2I2.0输出信号 主轴启动接触器KM1Q0.0主轴反接制动接触器KM2Q0.1M2KM3Q0.2M2KM4Q0.3快速进给接触器KM5Q0.4油泵电机启动接触器KM6Q0.5辅助接触器KM7Q0.6辅助接触器KM8Q0.7辅助接触器KM9Q1.0PLC控制系统的抗干扰设计S7-200PLC内部元件。所以控制系统的抗干扰设计十分重要。PLC压器、使用滤波器和加输出电抗器。便采取以下措施：抑制干扰源的产生：切断或衰减干扰源和控制系统之间的路径;提高设备的抗干扰能力。具体措施如下。安装场所的选择PLC外，PLC电源干扰的抑制下图所示：完善接地系统设备分别接地，避免它们之间串联接地。第六章X62WPLCPLCX62WPLC13该程序及PLC电气改造的投资较少、工作量较小[13]。1SQ7SB3、SB4I1.7、I0.1，I1.7、I0.1SB1SB2I0.0M0.24动。Q0.0M12SB3SB4I0.1Q0.0I0.23，SQ7，I1.71I1.7Q0.03Q0.0，M0.1Q0.1，主轴制动停转，实现主轴变速冲动[14]。进给、工作台的快速进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。SB7I0.4Q0.645678，M0.4作台停止旋转。M2（上、下、前、后中某一方向）作进给运动[15]。网络10和网络11分别表示照明控制和冷却泵控制。16]。PLC结论X62W🖂X53K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得到广泛的应用。X62W卧式万能铣床是一种高效率的加工机械，万能铣床的操作是通过手柄同时操PLCX62W17]。导，与同学交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验