机电一体化-X62W型卧式铣床控制电路的PLC

西北工业大学继续教育学院毕业论文PAGEPAGE1西北大学继续教育学院成人高等教育毕业论文题目：X62W型卧式铣床控制电路的PLC指导老师：学生姓名：学号：专业：年级：学历层次：学历形式：完成时间:摘要本设计说明书针对X62W万能铣床的电气控制线路，进行PLC改造，在介绍了传统X62W万能铣床电气控制技术的基础知识上，重点介绍了X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造。在X62W万能铣床电气控制部分中主要介绍了X62W万能铣床的结构、运动特点及对电气线路作了详细的分析,并详细介绍了PLC改造X62W铣床的具体方法，绘制了PLC控制梯形图和I/O的分配表做具体说明。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，所以在具有众多参考设计的情况下，铣床的自动控制设计显得更有挑战性。控制PLC是以计算机技术为技术核心的通用自动控制装置，在各行各业中得到了广泛的应用。铣床可以用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。所以铣床在金属切削机床中占有很大的比重，使用数量仅次于车床。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，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。通过此设计，可以使大家了解到X62W卧式铣床的电气控制系统的结构和PLC控制的原理，简单工作原理。于能力有限，设计中不当之处，敬请指导老师批评指正.关键词:X62W，PLC电气控制线路目录前言 5第1章 61.1该系统在实际中的应用场合 61.2该研究的目的、意义 6第2章机床分析 92.1机床的主要结构及运动形式 9第3章机床电力拖动特点及控制要求 103.1电力拖动特点 103.2控制要求 10第4章X62W卧式铣床电气控制原理图分析 114.1主电路分析 114.2控制电路分析 114.2.1控制电路电源 124.2.2电动机M1的控制 124.2.2.1主轴电动机M1的起动 124.2.2.2主轴电动机M1的制动 124.2.3主轴换铣刀控制 124.2.4主轴变速冲动控制 124.2.5进给电动机M2的控制 124.2.5.1工作台的左右进给运动 124.2.5.2工作台的上下和前后进给运动 134.2.6互锁控制 144.2.7进给变速冲动 144.2.8工作台的快速移动 144.2.9圆形工作台的控制 15第5章PLC控制系统的分析与设计 195.1PLC 195.2行程开关 205.3选择开关 205.4PLC设计分析 205.5PLC硬件设计 205.6X62WPLC电气控制I/O接线图 235.7程序设计 24结论 27致谢28参考文献 29目录前言 1第1章 21.1该系统在实际中的应用场合 21.2该研究的目的、意义 3第2章机床分析 52.1机床的主要结构及运动形式 5第3章机床电力拖动特点及控制要求 63.1电力拖动特点 63.2控制要求 6第4章X62W卧式铣床电气控制原理图分析 74.1主电路分析 74.2控制电路分析 74.2.1控制电路电源 74.2.2电动机M1的控制 74.2.2.1主轴电动机M1的起动 74.2.2.2主轴电动机M1的制动 84.2.3主轴换铣刀控制 84.2.4主轴变速冲动控制 84.2.5进给电动机M2的控制 84.2.5.1工作台的左右进给运动 84.2.5.2工作台的上下和前后进给运动 94.2.6互锁控制 104.2.7进给变速冲动 104.2.8工作台的快速移动 104.2.9圆形工作台的控制 11第5章PLC控制系统的分析与设计 155.1PLC 155.2行程开关 155.3选择开关 155.4PLC设计分析 155.5PLC硬件设计 155.6X62WPLC电气控制I/O接线图 195.7程序设计 20结论 22致谢 23参考文献 24前言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，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。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、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。铣床可以用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。所以铣床在金属切削机床中占有很大的比重，使用数量仅次于车床。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，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视第1章总体设计1.1该系统在实际中的应用场合自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也在不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需要的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用，电气控制与PLC应用技术在各个领域也得到越来越广泛的应用，掌握电气控制与PLC应用技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有重要的意义。铣床可以用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。所以铣床在金属切削机床中占有很大的比重，使用数量仅次于车床。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，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。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。而X62W万能铣床是使用最广泛的铣床之一，其电气控制线路也比较典型，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。全设计说明书主要内容包括：X62W万能铣床电气控制、X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造。通过对X62W万能铣床电气控制线路的认识和PLC的基本知识及工作原理的了解，最后对X62W万能铣床进行PLC改造说明。以目前市场上使用最多的三菱FX2N机型，结合可编程控制器技术快速发展的实际，对X62W万能铣床进行PLC改造。通过此设计可以我们综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力；使我们受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的；掌握X62W万能铣床的电气控制系统和PLC的工作原理及对X62W万能铣床进行改造的方法。1.2该研究的目的、意义对个人来说,通过毕业设计培养自己综合运用所学的基础理论、基础知识、基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，达到能够进行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从社会来说,PLC可以很容易地实现比较复杂的控制逻辑，传统的继电器系统实现同样的功能则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，运行成本低，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，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。1.3国内外研究现状及发展趋势自从美国研制出第一台PLC以后，日本、德国、法国等工业发达国家相继研制出各自的PLC。20世纪70年代中期在PLC中引入了微机计算机技术，使PLC的功能不断增强，质量不断提高，应世界上大部分的PLC市场。PLC技术已成为工业自动化3大技术（PLC技术、机器人、计算机辅助设计与分析）支柱之一。我国研制与应用PLC起步较晚，1973年开始研制，1977年开始应用，20世纪80年代初期以前发展较慢，20世纪80年代随着成套设备或专用设备引进了不少PLC，如宝钢一期工程整个生产线上就是使用了数百台PLC，二期工程使用得更多。近几年来国外PLC产品大量进入我国市场，我国已有许多单位在消化吸收引进PLC技术的基础上，仿制和研制了PLC产品。例如，北京机械自动化研究所、上海起重电器厂、上海电力电子设备厂、无锡电器厂等。目前，PLC主要是朝着小型化、廉价化、系列化、标准化、智能化、高速化和网络化方向发展，这将使PLC功能更强、可靠性更高、使用更方便、适应面更广。随着科学技术的发展，PLC迅速渗透到工业控制的各领域，包括从单机到工厂自动化，从机器人、柔性制造系统到工业局部网络等等。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、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。PLC不管现在还是在未来的工业自动化领域中都将发挥不可替代的作用，而且它也必将向更多领域进军，为再一次科技革命的到来奠定坚实的基础。用日益广泛。1971年日本从美国引进PLC技术，很快就研制出日本第一台DSC—8型PLC。1984年日本就有30多个PLC生产厂家，产品达到60多种以上。西欧在1973年研制出第一台PLC，并且发展很快，年销售增长20%以上。目前，世界上众多的PLC制造厂家中，比较著名的几个大公司有美国AB公司、歌德公司、德州仪器公司、通用电气公司，德国的西门子公司，日本的三菱、东芝、富士和立石公司等，它们的产品控制着第2章机床分析2.1机床的主要结构及运动形式X62W型万能铣床的外形结构如图2-1所示，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。铣削是一种高效率的加工方式。主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；工作台的前后、左右、上下六个方向的运动是进给运动；工作台的旋转等其他运动则属于辅助运动。图2-1X62W万能铣床外形图2-1X62W万能铣床外形图西北大学继续教育学院毕业论文第3章机床电力拖动特点及控制要求3.1电力拖动特点（1）由于主轴电动机的正反转并不频繁，因此采用组合开关来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有避免振动的惯性轮，使主轴停车困难，故主轴电动机采用电磁离合器制动来实现准确停车。（2）由于工作台要求有前后、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，并通过操纵手柄和机械离合器配合实现。进给的快速移动是通过电磁铁和机械挂挡来实现的。为了扩大其加工能力，在工作台上课加装圆形工作台，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。（3）主轴和进给运动均采用变速盘来进行速度的选择，为了保证齿轮的良好啮合，两种运动均要求变速后作瞬间点动。3.2控制要求1.为完成铣床順铣和逆铣的加工要求，主轴电动机要正反转控制；2.为防止铣削时产生振动，主轴传动系统中装有惯性轮。要克服惯性轮停车时的惯性，要求主轴电动机有反接制动控制；3.主轴可由机械变速机构获得18种转速，为保证各变速齿轮能进入良好的啮合状态，系统要求主轴电动机有变速冲动控制；4.工作台进给电动机正反转更换频繁。工作台能做上下、左右、前后6个方向的运动和用齿轮系统调速。能在6个方向上做空行程的快速移动。要求用两个接触器控制工作台电动机的正反转，变速时有瞬时冲动控制；5.为防止损坏刀具和碰坏工件，各种运动之间必须连锁。要求主轴电动机启动后工作才能起动。园工作台工作时，工作台6个方向上的进给和快速移动全部停止；6.控制系统要求有两地控制；有冷却系统的控制；有照明设备和工作状态显示；有各种基本保护和互锁。第4章X62W卧式铣床电气控制原理图分析4.1主电路分析X62W卧式铣床的电气原理图见附件一。由X62W卧式铣床的电气原理图可知，主电路中共有三台电动机，其中M1是主轴电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，SA3是M1的转换开关；M2是工作台进给电动机，拖动工作台进行前后、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实现；M3为冷却泵电动机，供应冷却液，与主轴电动机M1直接实现顺序控制，即M1起动后，M3才能起动。熔断器FU1作为3台电动机的短路保护，3台电动机的过载保护由热继电器FR1、FR2、FR3实现。4.2控制电路分析4.2.1控制电路电源控制电路电压为110V，由控制变压器TC供给。4.2.2电动机M1的控制为了方便操作，主轴电动机M1采用两地控制方式，起动按钮SB1、SB2，停止按钮SB5、SB6分别装在床身和工作台上。YC1是主轴制动用的电磁离合器，KM1是主轴电动机M1的起动接触器，ST1是主轴变速冲动行程开关。4.2.2.1主轴电动机M1的起动控制过程为：选好主轴转速→合上电源开关QS1→SA3扳到所需转向→按下SB1或SB2→KM1线圈得电并自锁→M1启动。表5-1主轴电动机换向转换开关SA3的位置及动作表5-1主轴电动机换向转换开关SA3的位置及动作说明位置正转停止反转SA3-1--+SA3-2+--SA3-3+--SA3-4--+4.2.2主轴电动机M1的制动.2控制过程为：按下SB5（或SB6）→SB5-1（或SB6-1）断开→KM1线圈失电→M1惯性转动→SB5-2（或SB6-2）闭合→YC1线圈得电→主轴M1停转4.2.3主轴换铣刀控制主轴在更换铣刀时，为避免其转动，造成更换困难，应将主轴制动。方法是SA1扳到换刀位置→常开触头SA1-1闭合→YC1线圈得电。此时主轴处于制动状态，以便换刀。同时常闭触头SA1-2断开，切断了整个控制线路，保证了人身安全。4.2.4主轴变速冲动控制主轴变速是由一个变速手柄和一个变速盘来实现的。主轴变速冲动控制是利用变速手柄与冲动行程开关ST1通过机械上的联动机构来实现，而且变速前应先停车。变速时，先将变速手柄3压下，使手柄的榫块从定位槽中脱出，然后向外拉动手柄使榫块落入第二道槽内，使齿轮组脱离啮合。转动变速盘4选定所需的转速，然后将变速手柄3推回原位，使榫块重新落进槽内，齿轮组重新啮合。由于齿之间不能刚好对上，若冲动一下，则啮合十分方便。控制过程为：手柄推进时，凸轮1将弹簧杆2推动一下又返回→弹簧杆2推动一下位置开关ST1→常闭触头ST1-2先分断，常开触头ST1-1闭合→接触器KM1线圈瞬时得电→主轴电动机M1也瞬时起动；但紧接着凸轮1放开弹簧杆2→位置开关ST1复位→常闭触头ST1-2复位，常开触头ST1-1复位→KM1线圈失电→电动机M1断电。由于未采取制动而使电动机M1惯性运转，故电动机M1产生一个冲动力，是齿轮系统抖动，保证了齿轮的顺利啮合。4.2.5进给电动机M2的控制工作台的进给是通过两个操作手柄和机械联动机构开展对应的位置开关使进给电动机M2正转或反转来实现的，并且前后、左右、上下6个方向的运动之间实现联锁，不能同时接通。4.2.5.1工作台的左右进给运动工作台的左右进给运动是由工作台左右进给操作手柄与位置开关ST5和ST6联动来实现的，其控制关系见表5-2，共有左、中、右3个位置。工作台左移控制过程为：当手柄扳向左→压下行程开关ST5(常闭触头ST5-2断开，常开触头ST5-1闭合)→接触器KM3线圈得电→电动机M2正转→工作台左移→达到左极限位置→ST5复位→→电动机M2停转，工作台停止运动。工作台右移控制过程为：当手柄扳向右→压下行程开关ST6(常闭触头ST6-2断开，常开触头ST6-1闭合)→接触器KM4线圈得电→电动机M2反转→工作台右移→达到右极限位置→ST6复位→电动机M2停转，工作台停止运动。表5-2工作台左右进给手柄功能当手柄扳向中间位置时，位置开关ST5和ST6均未被压合，进给控制电路处于断开状态。表5-2工作台左右进给手柄功能 手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2的转向工作台运动方向左ST5KM3正转向左右ST6KM4反转向右中--停止停止4.2.5.2工作台的上下和前后进给运动工作台的上下和前后进给是由同一手柄控制的。该手柄与位置开关ST3和ST4联动，有上、下、前、后、中五个位置，其控制关系如表4.3所示。工作台上移控制过程为：手柄扳到向上→压下行程开关ST4（ST4-2断开，ST4-1闭合）→KM4线圈得电→M2正转→工作台向上运动。工作台下移控制过程为：手柄扳到向下→压下行程开关ST3（ST3-2断开，ST3-1闭合）→KM3线圈得电→M2正转→工作台向上运动。工作台前移控制过程为：手柄扳到向前→压下行程开关ST3（ST3-2断开，ST3-1闭合）→KM3线圈得电→M2正转→工作台向前运动。工作台后移控制过程为：手柄扳到向前→压下行程开关ST4（ST4-2断开，ST4-1闭合）→KM4线圈得电→M2正转→工作台向前运动。表5-3工作台上、下、前、后、中进给手柄功能表5-3工作台上、下、前、后、中进给手柄功能手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2的转向工作台运动方向上ST4KM4反转向上下ST3KM3正转向下前ST3KM3正转向前后ST4KM4反转向后中--停止停止4.2.6互锁控制单独对上、下、前、后、左、右6个方向的进给只能选择其一，绝不可能出现两个方向的可能性。在两个手柄中，当一个手柄被置于某一进给方向时，另一个操作手柄必须置于中间位置，否则将无法实现任何进给运动，实现了联锁保护。若将左右进给手柄扳向右时，而又将另一进给手柄扳到上时，则位置开关ST6和ST4均被压合，使ST6-2和ST4-2均分断，接触器KM3和KM4的通路均断开，电动机M2只能停转，保证了操作安全。4.2.7进给变速冲动与主轴变速时一样，为使齿轮进入良好的啮合状态，也要进行变速后的瞬时点动。进给变速操作过程为：把进给操作手柄放在中间位置→将进给变速盘拉出→进给齿轮松开，选好进给速度→将变速盘推回原位。在推进过程中，挡块压下位置开关ST2（触头ST2-2分断，ST2-1闭合）→接触器KM3线圈得电→电动机M2起动；但随着变速盘的复位→位置开关ST2复位→KM3断电释放→电动机M2失电停转。由于使电动机M2瞬时点动一下，齿轮系统产生一次抖动，使齿轮顺利啮合。4.2.8工作台的快速移动在加工过程中，在不进行铣削加工时，为了减少生产辅助时间，可使工作台快速移动，当进入铣削加工时，则要求工作台以原进给速度移动。6个进给方向的快速移动是通过两个进给操作手柄和快速移动按钮配合实现的。快速移动控制过程为：工件安装好后，扳动进给操作手柄选定进给方向→按下快速移动按钮SB3或SB4→接触器KM2得电→KM2的一个常开触头接通进给控制线路，为工作台6个方向的快速移动做好准备；另一个常开触头接通电磁离合器YC3，使电动机M2与进给丝杠直接搭合，实现工作台的快速进给；KM2的常闭触头分断，电磁离合器YC2失电，使齿轮传动链与进给丝杠分离→快速移动到预定位置时，松开快速移动按钮SB3或SB4→接触器KM2断电释放→电磁离合器YC3断开，YC2吸合，快速移动停止。4.2.9圆形工作台的控制为了提高铣床的加工能力，可在工作台上安装附件圆形工作台，进行对圆弧或凸轮的铣削加工。圆形工作台工作时，所有的进给系统均停止工作，实现联锁。具体控制过程为：转换开关SA2扳到接通位置→触头SA2-1和SA2-3断开，触头SA2-2闭合→使接触器KM3线圈得电→电动机M2起动→通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动。当不需要圆形工作台工作时，则将转换开关SA2扳到断开位置，此时触头SA2-1和SA2-1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。4.3冷却和照明控制冷却泵电动机M3只有在主轴电动机M1起动后才能起到，因而采用的是顺序控制。铣床照明由变压器T1供给24V安全电压，由开关SA4控制。照明电路的短路保护由熔断器FU5实现。X62W型卧式铣床电器元件明细表见表5-4代号名称型号及规格数量用途QS1开关HZ10-60/3J60A、380V1电源总开关QS2开关HZ10-10/3J10A、380V1冷却泵开关SA1开关LS2-3A1换刀开关SA2开关HZ10-10/3J10A、380V1圆工作台开关SA3开关HZ3-13310A、500V1M1换向开关M1主轴电动机J02-42-45.5KW、380V、1410r/min1驱动主轴M2进给电动机J02-22-41.5KW、380V、1410r/min1驱动进给M3冷却泵电机JCB-220.125KW、380V、2790r/min1驱动冷却泵FU1熔断器RL1-6060A、熔体50A3电源短路保护FU2熔断器RL1-1515A、熔体10A3进给短路保护FU3、FU6熔断器RL1-1515A、熔体4A2整流、控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL1-1515A、熔体2A2直流、照明电路短路保护FR1热继电器JR0-40整定电流16A1M1过载保护FR2热继电器JR0-10整定电流0.43A1M2过载保护FR3热继电器JR0-10整定电流3A1M3过载保护T2变压器BK-100380/36V1整流电源TC变压器BK-150380/110V1控制电路电源T1照明变压器BK-5050VA、380/24V1照明电源VC整流器2CZ×45A、50V1整流用KM1接触器CJ0-2020A、线圈电压110V1主轴起动KM2接触器CJ0-1010A、线圈电压110V1快速进给KM3接触器CJ0-1010A、线圈电压110V1M2正转KM4接触器CJ0-1010A、线圈电压110V1M2反转SB1、SB2按钮LA2绿色1起动电动机M1SB3、SB4按钮LA2黑色1快速进给点动SB5、SB6按钮LA2红色1停止、制动YC1电磁离合器B1DL-Ⅲ1主轴制动YC2电磁离合器B1DL-Ⅱ1正常进给YC3电磁离合器B1DL-Ⅱ1快速进给ST1位置开关LX3-11K开启式1主轴冲动开关ST2位置开关LX3-11K开启式1进给冲动开关ST3位置开关LX3-131单轮自动复位1M2正反转及联锁ST4位置开关LX3-131单轮自动复位1ST5位置开关LX3-11K开启式1ST6位置开关LX3-11K开启式1西北大学继续教育学院毕业论文第5章PLC控制系统的分析与设计5.1PLC选择CPU226，本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点，13K字节程序和数据存储空间，6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，I/O端子排可很容易地整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些4复杂的中小型控制系统。可以通过增加EM277PROFIBUS-DP扩展模块的方法支持Profibus-DP网络协议。最高传输速率可达12Mbit/s。CPU226是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。CPU226技术数据：尺寸为196×80×62mm，重量550g，功耗11W，24个输入16个输出，6个高速计数器，6个单相计数器，每个30KHz，4个双相计数器，每个20KHz，2个脉冲输出为20KHz,2个模拟量调节电位器为8位分辨率，2个定时中断为1ms分辨率，4个上升沿和/或4个下降沿的外部硬件中断输入，7个范围的可选输入滤波时间，从0.2-12.8ms，4096字的程序容量（永久储存），2560字的数据块大小（永久储存），2560字的通过超级电容或电池后备，7个扩展I/O模块数量，256点最大数字量I/O（映像），32点输入和32点输出最大模拟量I/O（映像），256位内部标志位（M寄存器），112位电源关断时，256位通过超级电容或电池后备，256个定时器，256个计数器，每条指令0.37s的布尔指令执行速度，每条指令34s的移字指令执行速度，每条指令50-64s的定时器/计数器执行速度，每条指令46s的单精度运算执行速度。每条指令100-400s的实时运算执行速度，2个端口数量，RS485的接口类型，20.4-28.8VDC的电压范围，150/1050mA的CPU输入电流/最大负载。5.2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功效等同，所以用按钮代替。5.3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。5.4PLC设计分析X62W卧式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，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，为了保证各种联锁功能，将ST1～ST6,SB1～SB6分别接入PLC的输入端，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。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。5.5PLC硬件设计卧式铣床各个输入/输出点的PLCI/O地址分配入下表6-1所示：表6-1输入输出点数及表6-1输入输出点数及地址输入点（I）输出点（O）主轴启1SB1I0.0EL照明Q1.0主轴启2SB2I0.1工作台正常进给YC2Q1.1主轴停1SB5I0.2主轴制动YC1Q1.2主轴停2SB6I0.3工作台快速进给YC3Q1.3工作台快进1SB3I.04工作台反向进给KM4Q1.4工作台快进2SB4I0.5工作台正向进给KM3Q1.5右进给ST6I0.6主轴起动KM1Q1.6左进给ST5I0.7进给控制KM2Q1.7前、下进给ST3I1.0后、上进给ST4I1.1进给变速冲动ST2I1.2主轴变速冲动ST1I1.3换刀开关SA1I1.4圆工作台开关SA2I1.5照明开关SA4I1.6主轴热继电器FR1I1.7进给热继电器FR3I2.0冷却泵热继电器FR2I2.15.6X62WPLC电气控制I/O接线图按照给出的控制要求，PLC改造X62W电气控制线路的I/0接线图如图6-1所图6-1PLC的I/O接线图图6-1PLC的I/O接线图5.7程序设计根据X62W卧式铣床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如图6-2所示。该程序共有10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，按下启动按钮SB1（I0.0）或SB2（I0.1）时，Q1.6线圈得电并自锁，Q1.6的输出信号使主轴电动机M1启动运转。第5支路中Q1.6常开触点闭合，辅助继电器M0.1线圈得电，其常开触点闭合，为第6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。当按停止按钮SB5（I0.2）或SB6（I0.3）时，其常闭触点断开，Q1.6线圈失电，主轴惯性运转，同时其常开触点闭合，Q1.2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(Q1.7)及YC3(Q1.3)的工作逻辑，当按下快速移动按钮SB3(I0.4)或SB4(I0.5)时，其常开触点闭合，则Q1.7及Q1.3线圈得电，Q1.7常闭触头断开，电磁离合器YC2(Q1.1)失电，YC3(Q1.3)得电，工作台沿选定方向快速移动；松开SB3(I0.4)或SB4(I0.5)时，则YC2(Q1.1)得电，YC3(Q1.3)失电，快速移动停止。第6、7、8、9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(I1.5)动作，6、7支路中I1.5的常开触点分断，第8支路中I1.5常开触头复位，M0.4线圈得电，使KM3(Q1.5)得电，电动机M2启动，圆形工作台旋转；当SA2(I1.5)复位时，M0.4和Q1.4线圈失电，圆形工作台停止旋转。左右进给时，ST5(I0.7)或ST6