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1、 1 目 录 第一部分 设计任务与调研 3 第二部分 设计说明 6 第三部分 设计成果 9 第四部分 结束语 22 第五部分 致谢 23 第六部分 参考文献 24 2 第一部分 设计任务与调研 1.毕业设计的主要任务 设计一个基于 X62W 万能铣床电气控制线路的 PLC 改造。2.设计的思路、方法等 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。随着电子技术的发展，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
2、。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,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用 PLC 对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。2.1 铣床国内外研究状况和发展趋势 从上世纪 80 年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣床床一直
3、给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。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。这是由于欧美日等先进工业国家于80 年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术发展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对高效复合加工的推进等等。相比之下，我国大部分数近
4、代机床产品在技术处于 3 跟踪阶段。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。利用刀具对金属毛坯进行切削，从而加工出机械零件的工作机械称为金属切削机床，简称机床。机床是现代机械制
5、造业中最重要的加工设备，在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量的40%60%。机床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。因此，它是国民经济中具有战略意义的基础工业，机床的拥有量及其先进程度将直接影响到国民经济各部门生产发展和技术进步的能力。X62W 铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个
6、国家和企业现代化水平的重要标志。2.2 铣床的简单介绍 X62W 万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀及端面铣刀等刀具对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。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。2.3 铣床的选型 常用的万能铣床有两种，一种是 X62W 型卧式万能铣床，铣头水平方向放置；4 另一种是 X52K 型立式万能铣床，
7、铣头垂直方向放置。这两种铣床在结构上大体相似，差别在于铣头的放置方向不同，而工作台的进给方式、主轴变速的工作原理等都一样，电气控制线路经过系列化以后也基本一样。5 第二部分 设计说明 2.1 X62W 万能铣床电力拖动的特点及控制要求 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。由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。铣床的工作台要求有前后、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，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快
8、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。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。为了减小加工表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。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态，两种运动都要求变速后顺时点动。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。要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。6 2.2 X62W 万能铣
9、床元件选型 符号 名称 型号规格 用途 数量 M1 电动机 J02-51-4 75kw 1450r/min 驱动主轴 1 M2 电动机 J02-22-4 1.5kw 1450r/min 驱动进给 1 M3 电动机 J02-22-0 0.125kw 2790kw 驱动冷却泵 1 Qs1 开关 HZ1-60/3J 60A 500V 电源总开关 1 Qs2 开关 HZ1-10/3J 10A 500V 冷却泵开关 1 SA1 开关 HZ1-10/3J 10A 500V 换刀制动 1 SA2 开关 HZ1-10/3J 10A 500V 圆工作台开关 1 SA3 开关 HZ3-10/3J 60A 500V
10、 照明开关 1 FU1 熔断器 RL1-60 60A 电源总保险 1 FU2 熔断器 RL1-15 5A 整流电源保险 1 FU3 熔断器 RL1-15 5A 直流电路保险 1 FU4 熔断器 RL1-15 5A 控制回路保险 1 FU5 熔断器 RL1-15 1A 照明保险 1 FR1 热继电器 JR0-20/3 10A M1 过载保护 1 FR2 热继电器 JR0-20/3 0.5A M3 过载保护 1 FR3 热继电器 JR0-20/3 1.5A M2 过载保护 1 TC1 变压器 BK-150 380/110V 控制回路电源 1 TC3 变压器 BK-100 380/36V 整流电源保
11、险 1 KM1 接触器 CJ0-20 20A 110V 主轴启动 1 KM2 接触器 CJ0-10 10A 110V 快速进给 1 KM3 接触器 CJ0-10 10A 110V M2 正转 1 KM4 接触器 CJ0-10 10A 110V M2 反转 1 SB1 SB2 按钮 LA2 M1 启动 2 SB3 SB4 按钮 LA2 快速进给 2 SB5 SB6 按钮 LA2 停止制动 2 YC1 电磁离合器 定做 主轴制动 1 7 YC2 电磁离合器 定做 正常进给 1 YC3 电磁离合器 定做 快速进给 1 SQ1 行程开关 LX1-11K 主轴冲动开关 1 SQ2 行程开关 LX3-11
12、K 主轴冲动开关 1 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 行程开关 LX2-13L M2 正反转及连锁 4 2.3 X62W 万能铣床的主要结构及运动形式 X62W 型万能铣床的外形结构如图所示，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 图 2-1 万能
13、铣床的外形结构如图 整位置或进给。此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度（通常铣削是一种高效率的加工方式。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。8 第三部分 设计成果 3.1 电气原理图 X62W 型万能铣床是由三台电动机共同完成各种加工时的动作功能。M1 为主轴电动机，M2 为工作给进电动机，M3 是冷却泵电动机。主轴电动机是通过换向开关 QS5 以及接触器 KM2 和 KM3 来完成正反转、反接制动及瞬动控制，并可通过机械机构进行变速。要求 M2
14、的功能就更为全面，它能进行正反转控制、快慢速控制、限位控制，并通过机械机构使工作台进行上下、左右、前后方向运动。M3为冷却泵电动机，它通过 KM1 来控制操作开停。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 3-1 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附。9 10 3.2 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
15、，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。3.3 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。3.3.1 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
16、，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
17、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。3.3.2 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。11（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 S
18、A2-1和 SA2-3 断开，触头 SA2-2 闭合，电流经 1013141520191718 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
19、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。表 3-1 工作台左右进给手柄位置及其控制关系 手柄位置 位置开关动作 接触器动作 电动机M2转向 传动链搭合丝杠 工作台运动方向 左 SQ5 K 正转 左右进给丝杠 向左 中 停止 停止 右 SQ6 K 反
20、转 左右进给丝杠 向右 工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄控制的。该手柄与位置开关SQ3 和 SQ4 联动，有上、下、前、后、中 5 个位置，其控制关系见表 2。当手柄 表 3-2 工作台上、下、中、前、后进给手柄位置及其控制关系 手柄位置 位置开关动作 接触器动作 电动机 M2转向 传动链搭合丝杠 工作台运动方向 上 下 中 前 后 SQ4 SQ3 SQ3 SQ4 KM4 KM3 KM3 KM4 反转 正转 停止 正转 反转 上下进给丝杠 上下进给丝杠 前后进给丝杠 前后进给丝杠 向上 向下 停止 向前 向后 12 扳至中间位置时，位置开关 SQ3 和 SQ4 均未被压合，工作台无任何进
21、给运动；当手柄扳至下或前位置时，手柄压下位置开关 SQ3 使常闭触头 SQ3-2 分断，常开触头 SQ3-1 闭合，接触器 KM3 得电动作，电动机 M2 正转，带动着工作台向下或向前运动；当手柄扳向上或后时，手柄压下位置开关 SQ4，使常闭触头 SQ4-2 分断，常开触头 SQ4-1 闭合，接触器 KM4 得电动作，电动机 M2 反转，带动着工作台向上或向后运动。当两个操作手柄被置定于某一进给方向后，只能压下四个位置开关 SQ3、SQ4、SQ5、SQ6 中的一个开关，接通电动机 M2 正转或反转电路，同时通过机械机构将电动机的传动链与三根丝杠（左右丝杠、上下丝杠、前后丝杠）中的一根（只能是一
22、根）丝杠相搭合，拖动工作台沿选定的进给方向运动，而不会沿其他方向运动。左右进给手柄与上下前后手柄实行了联锁控制，如当把左右进给手柄扳向左时，若又将另一个进给手柄扳到向下进给方向，则位置开关 SQ5 和 SQ3 均被压下，触头 SQ5-2 和 SQ3-2 均分断，断开了接触器 KM3 和 KM4 的通路，电动机 M2 只能停转，保证了操作安全。（3）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。安装好工件后，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（两地控制），接触器 KM2 得电，KM2 常闭触头分断，电磁离合器 YC2失电，将齿轮传动链与进给
23、丝杠分离；KM2 两对常开触头闭合，一对使电磁离合器 YC3 得电，将电动机 M2 与进给丝杠直接搭合；另一对使接触器 KM3 或 KM4 得电动作，电动机 M2 得电正转或反转，带动工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的快速移动采用的是点动控制，故松开 SB3 或 SB4，快速移动停止。（4）进给变速时与主轴变速时相同，利用变速盘与冲动位置开关 SQ2 使 M1产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合。3.4 X62W 型万能的常见故障及检修方法 故障：主轴电动机不能启动运行。可能原因：总保险 FU1、FU2 熔断数相或接触不良。控制变压器 T1 烧坏或接线头接触不良。13 控制线路保险 FU3 熔
24、断或接触不良。主轴变速瞬动开关 SQ7 触点闭合不上。主轴停止按钮 SB3 或 SB4 闭合不好。主轴启动按钮 SB1 或 SB2 按下后接触不良。主轴控制线路连接线断线或接线头接触不良。主轴接触器 KM3 辅助自锁点接触不良。主轴接触器 KM2 互锁常闭点接触闭合不好。主轴接触器 KM3 线圈断线或烧毁。热继电器 FR1 常闭点动作或接触不良。主轴接触器 KM3 主触点接触不良。主轴换向开关 QS5 触点接触不良。主轴电动机接线端子烧坏，线路断相。主轴电动机线圈烧毁。检修方法与技巧：用低压验电笔测 FU1、FU2 下桩头有无电压，若全无电压应测上桩头，如仍无电压说明线路停电，应从线路上查找原
25、因。若下桩头一相或两相有电压应查保险 FU1。如接触不良，要把保险压紧；若熔断，要更换同规格的保险。用万用表在铣床断开电源的情况下，测试 T1 控制变压器初级和次级线圈的电阻，若电路烧断或电阻很小时，说明控制变压器烧坏，要更换同规格的控制变压器。若一时判断不清变压器是否烧坏，也可把电源通入测量变压器电压，初级应为 380V，次级控制电压应为 127V，若无电压或电压不正常，说明变压器 T1已烧坏。若变压器线头烧坏或接触不良，进行相应处理便可继续使用。检查控制线路保险 FU3 是否未旋紧而接触不上。用万用表电阻挡在断开电源的情况下测 FU3 两端，若断路，应查是否接触不良或熔断；如果熔断，应更换
26、同规格的保险心。用万用表电阻挡在断开电源的情况下测主轴变速瞬动开关的一组常闭触点，若接触不良或断路应进行修复处理，损坏严重时，要更换按钮 SQ7。断开电源，用万用表电阻挡测 SB3 或 SB4 有无接触不良或闭合不好，若查到按钮 SB3 或是 SB4 接触闭合不好时，应更换同型号按钮。14 在断电情况下，按下操作按钮，用万用表电阻挡测 SB1 和 SB2 是否导通可靠，查出哪一个按钮接通不好或按下后不能通路，要更换该按钮。认真细心检查铣床控制线路各接头有无烧坏或由于振动引起的接触不良，检查出某接头接触不好，要重新压紧接头。检查接触器 KM3 自锁点是否接触不良。如果直观难以看出，可用下面两种方
27、法测试判断：通入电源，操作主轴电动机，如接触器能吸合而当松开按钮后又自动停机说明自锁点接触不良。也可用万用表在断开电源的情况下把接触器灭弧盖打开用螺丝刀手柄人为使接触器做闭合运动，这时测接触器 KM3 自锁点是否能闭合，如果闭合不好，要用细砂纸打磨 KM3 辅助触点或修复触点。用万用表电阻挡在断开铣床电源的情况下测接触器KM3线圈所串接的 KM2互锁常闭触点，如果闭合不好，应检查是否触点接触不良，是否触点熔焊不能完全复位。如果接触不良，应修复擦磨接触器常闭触点；如果是 KM2 接触器触点熔焊不能复位，要设法分开触点使 KM2 接触器复位。在铣床断开电源的情况下用万用表电阻挡去测接触器 KM3
28、线圈电阻，如果线圈不通或电阻很小，应判断为接触器线圈烧坏，可根据现有条件更换同型号接触器线圈，也可更换接触器。在铣床断电情况下用万用表测热继电器 FR1 常闭触点是否能闭合，若不能，则说明热继电器已动作或触点接触不良。热继电器已动作时，要找出动作原因，再行复位；如电动机过载或热继电器调整不当而动作，要进行相应处理。如果热继电器常闭触点由于主导线发热烧坏而闭合不好时，要更换热继电器 FR1。断开铣床电源，打开 KM3 接触器灭弧盖，检查接触器触点是否熔焊或接触不良。熔焊时要设法分开熔焊点；触点烧坏，接触不良要更换动、静触点。检查主轴换向开关 QS5 触点闭合是否可靠，如果闭合不好要根据具体情况修
29、复触点或弹簧，使换向开关接触闭合良好。打开主轴电动机接线盒，检查接线端子是否烧坏或线路断相。若接线端子烧坏，要更换接线端子，并接通断线。用 500V 兆欧表测试主轴电动机线圈，若电动机线圈绝缘损坏或三相线圈短路，要打开电动机，检查电动机线包，确定已烧毁时要更换线包。故障：主轴电动机在启动运转过程中不能制动。15 可能原因 停止按钮 SB3 或 SB4 触点接触不良。接触器 KM2 线圈所串接的互锁常闭点 KM32 接触不良。制动接触器 KM2 线圈断线或线圈烧坏。速度继电器触点 KA1 或 KA2 闭合时接触不良。检修方法与技巧：在断开铣床电源的情况下，用万用表电阻挡测按钮 SB3 和 SB4
30、 的常开点和常闭点，若常开点在按下时不能闭合接通，或常闭点按下后不能断开，要更换对应的按钮。用万用表电阻挡在断开电源的情况下测 KM2 接触器所串接的互锁常闭点KM32，如果接触不良，要修复触点；再检查 KM3 主接触器的释放是否完全到位，如机械动作机构接触不好要修复，若触点熔焊要设法分开或更换。在断开电源的情况下，用万用表电阻挡测接触器 KM2 线圈是否断路或短路，若断路或短路时要更换接触器线圈或更换整个接触器。在主轴电动机旋转时检查速度继电器 KA1 或 KA2 触点是否闭合不可靠，若闭合不好时，要更换速度继电器。4.2 X62W 万能铣床电气控制线路的 PLC 改造 4.2.1 改造方法
31、 进行电气控制线路改造时，X62W 万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路保持不变；在控制电路中，变压器TC1 的输出、整流器 VC 的输出及变压器TC3 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，将位置开关 SQ1SQ6、按钮 SB1SB6、照明开关 S、冷却泵启动开关 SA3、换刀开关 SA4和圆形工作台转换开关 SA5 分别接入 PLC 的输入端；输出器件分三个电压等级，一个是接触器、继电器使用的 110V 交流电压，另一个是电磁离合器使用的 24V直流电，还有一个是照明使用的 36V 交流电压，这样也将 PLC 的输出口分为三组连接点。4.2.2 PLC 硬件设计 经
32、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 9 点，根据输入输出口的数量，可选择三菱 FX1N40MR 16 型 PLC。所有的电器元件均可采用改造前的型号，电器元件的安装位置也不变。重点提示：输出端由于采用三个不同电压等级负载，所以特别注意输出公共端的分配，否则易引起短路。表 4-1 万能铣床 PLC I/O 地址分配表 序号 输入器件 输入地址 序号 输出器件 输出地址 1 SB1、SB2 主轴停止及制动 X0 1 KM1 主轴电动机 M1 启动 Y4 2 SB5、SB6 主轴启动 X1 2 KM2 冷却泵电机 M2 启动 Y5 3 S
33、B3、SB4 快速进给 X2 3 KM3 进给电动机 M3 正转 Y6 4 SA4 主轴换刀 X3 4 KM4 进给电动机 M3 反转 Y7 5 SA3 冷却泵电机启动 X4 5 YC1 进给常速 Y10 6 SA5 圆工作台工作开关 X5 6 YC2 快速进给 Y11 7 SA1 照明开关 X6 7 EL 照明 Y0 8 SQ1 右进给行程开关 X7 8 YC3 主轴制动、换刀 Y12 9 SQ2 左进给行程开关 X10 9 KA 快速进给控制 Y3 10 SQ3 向前、向下行程开关 X11 11 SQ4 向后、向上行程开关 X12 12 SQ6 主轴冲动行程开关 X13 13 SQ5 进给
34、冲动行程开关 X14 14 FR1 主轴过载保护 X15 15 FR2 冷却泵过载保护 X16 16 FR3 进给过载保护 X17 17 图 4-1 X62W 万能铣床的流程图 18 图 4.2 X62W 万能铣床 PLC 控制 I/O 接线图 4.1 PLC 梯形图设计 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 4.1 所示。19 图 4.3 万能铣床控制系统的完整程序 该程序共有九条支路，反映了原继电接触器控制电路中的各种逻辑关系。第一条支路反映的是主轴电动机的启动、停止及变速冲动控制，分别由按钮SB5（SB6）、SB1（SB2）及位置开关 SQ
35、6 接于 PLC 的 X0、X1、X13 输入接点实现。20 设置变速冲动的目的是为了使齿轮易于啮合。主轴启动后，通过输出继电器 Y4将进给控制电路电源接通。第二条支路实现主轴制动及更换铣刀功能：当需要快速停车时，将 SB1（或SB2）按不放，Y12 输出，使电磁离合器 YC3 得电，抱紧主轴；当更换铣刀时，按下松紧开关 SA4（对应输入接点 X3），将主轴抱紧，换刀方便容易，与此同时，输入继电器 X3 的常闭触头断开，将控制电路电源切断，起到安全作用。第三条支路是冷却泵电动机 M2 的启停控制，由组合开关 SA3（对应输入接点 X4）控制，并且与主轴电动机之间采用顺控关系：主轴电路启动后，冷
36、却泵才能启动；主轴停止，它也跟着停止。第四条支路反映的是向右、向前、向下进给，进给变速冲动及圆工作台启停控制：操作纵向进给操作手柄，压下位置开关 SQ1（对应输入接点 X7），Y6 输出，交流接触器 KM3 得电，进给电动机正转，工作台向右进给运动，由于其常闭触头分别串在向前、后、上、下进给、进给变速冲动及圆工作台控制线路中，实现了联锁，确保在任一时刻进给运动都是单一方向的；其他前后、上下进给，进给变速冲动分析同上；最后要说明的是圆工作台的进给运动：其启动条件是左右和十字操纵手柄置于“中间”位置(SQ1SQ4 均未受压），SQ5 处于正常工作位置，主轴电动机已启动，通过操作组合开关 SA5（对
37、应输入接点 X5），Y6 输出，KM3得电，圆工作台转动，停止时，只需按下 SB1(或 SB2），另由于 KM4 线圈无法得电，圆工作台不能实现反转。第五条支路是实现向左、向后、向上进给运动功能的：当操作工作台横向及升降进给操纵手柄时，压下位置开关 SQ4（对应输入接点 X12），Y7 输出，交流接触器 KM4 得电，进给电动机反转，工作台向后或向上移动；由于其常闭触头串联在左右进给控制电路中，实现了联锁。第六、七、八条支路是工作台快速进给启动控制：有时为了提高劳动生产率，减少生产辅助时间，要求工作台快速移动，可通过操作快速移动按钮 SB3（或 SB4）对应输入接点 X2，使 KA 得电，控制
38、 Y10、Y11 的输出，分别接通快速电磁离合器 YC2 和切断常速电磁离合器 YC1，再配合各个方向的操纵手柄，实现工作台向相应方向的快速移动。第九条是照明控制：由转换开关 S（对应输入接点 X6）控制 Y0 实现。21 该程序及 PLC 的硬件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，确保了整机的安全性能；另电气改造投资少、工作量较小，而且改造后的 PLC 控制系统无论是硬件还是软件都非常简单,且能适应经常变动的工艺条件，加之，PLC 工作稳定可靠,抗干扰能力强，可大大减轻控制系统故障，提高整机效率。22 第四部分 结束语 常用的万能铣床有两种:一是卧式万能铣,型号为 X6
39、2W;另一种为立式万能铣,型号为 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 型卧式万能铣床的电气控制系统,存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,本文提出了用 PLC 对 X62W 型万能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 X62W 万能铣床是一种高效率的加工机械，万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，这给生产与维护带来诸多不便。随着工业
40、自动化的发展，生产设备和自动生产线的控制系统必需具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用智能化程度高的控制系统来取代传统的控制系统。基于这些问题，本文提出了利用三菱 PLC 和对 X62W 型卧式万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践过程中增长了知识。丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调
41、试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可使问题得到解决。在设计中体会到现了很理论必须和实践相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多的差异，出多意想不到的问题。许多问题在书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到控制要求的系统。23 第五部分 致谢 在理论知识学习的基础上，对X62W 卧式铣床的结构及运动形式进行了分析，通过细致的分析铣床的电气原理图，制定出了初步的元件替换方案，对原继电器进行 PLC 软继电器代换，画出其梯形图与外部接线图，并列出指
42、令表。通过此设计，可以使我们了解到X62W万能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。也可以对以前所学的电机与电气控制更系统更全面的复习一遍，对遗忘的知识点又有了更深一层的认识,经过几周的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的老师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，设计草图等整个给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正设计中的错误过程中都。除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。24 第六部分 参考文献 1 陈立定 电气控制与可编程控制器的原理及应用.2 王兆义 可编程控制程序教程 3 花满香 电气控制及 PLC 应用【三菱系列】4 李振安工厂电气控制技术 25 毕业设计作品 接线图 26 设计程序