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1、目录一一、设设计计的的背背景景和和意意义义.1 1二二、设设计计方方案案的的论论证证和和确确定定.1 1（一）设计要求分析.1（二）设计方案确定.2三三、设设计计过过程程.2 2（一）设计原理.2（二）主要器件选型.3（三）硬件结构设计.14（四）软件控制设计.16四四、调调试试过过程程.2 24 4五五、设设计计创创意意说说明明和和总总结结.2 25 5六六、参参考考文文献献.2 26 6七七、致致谢谢.2 27 71一、一、设计的背景和意义设计的背景和意义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，它采用继电接触器电路实现电气控制。铣床是以各类电
2、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 7 得到广泛应用。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发展成果，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。我国 70，80 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
3、,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。二、二、设计方案的论证和确定设计方案的论证和确定（一）（一）设计要求分析设计要求分析铣床是用铣刀对工件进行铣削的机床。铣刀的旋转运动为主运动，配合进给运动从多个角度对工件进行加工，采用多刃快速切削方式工作，所以生产效率较高。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，广泛应用于机械制造等工业生产中。在电气控制系统中，故障的查找于排除是非常困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于定期开展线路触点多、线路复杂
4、、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。而 PLC 控制系统无论是硬件还是软件，控制稳定可靠，具有极高的可靠性与灵活性，更容易维修，更能适应经常变动的工艺条件。为了使铣床2控制稳定与可靠，具有极高的可靠性和灵活性，更容易检修,更能适应经常变动的工艺条件，取得较好的经济效益，所以对原来的继电器接触模式模拟控制系统进行 PLC 改造。（二）（二）设计方案确定设计方案确定方案一：使用 PLC-200 作为主控器，是 SIEMENS 公司推出的一种小型 PLC（1）它结构紧凑（2）扩展性良好（3）指令功能强大（4）价格低廉成为当代各种小型控制工程的理想控制器。适用于各行各业，
5、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200 系列具有极高的性能/价格比。方案二：使用 PLC-1200 作为主控器，制造行业中的创新系统解决方案模块化控制器 SIMATIC S7-1200 控制器具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点，适用于多种应用，能够保障现有投资的长期安全。由于该控制器具有可扩展的灵活设计，符合工业通讯最高标准的通讯接口，以及全面的集成工艺功能，因此它可以作为一个组件集成在完整的综合自动化解决方案中。对比两个方案，使用 PLC-200 作为主控器已经足够，虽然 PLC-1200 也
6、可以但是成本比较高，PLC-200 运行稳定，使用简单方便，价格便宜，很适用于小型控制系统。所以选择方案一。三、三、设计过程设计过程（一）（一）设计原理设计原理根据实际情况，在铣床的电气改造过程中，保留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，控制电路比较集中，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、安全性，考虑到
7、系统的成本，系统的组织电动机正、反转及冷却泵电动机部分控制将不采用 PLC 控制。3结构组成1.行程开关模块使用行程开关来检测铣床的上下限位，来防止工作台冲出铣床，保证施工安全。2.按钮模块通过按钮传递信号到 PLC 继而去控制继电器，使需要的电机运转，从而达到目的。3.继电器模块S7-200PLC 的输入端用来控制输出端继电器模块，从而控制主轴电机模块和移动电机模块的启停。（二）主要器件选型（二）主要器件选型1.控制器选型PLC 控制系统，可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出
8、控制各种类型的机械或生产过程。PLC S7-200 PLC 是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等，强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。本设计主要控制芯片选择西门子 S7-200 PLC CPU 224CN，该芯片速度快、可靠性高、功能全、编程简单，满足设计需求，适合本设计的需要。4562.冷却泵电机（JCB-22）(三相)系列机床冷却泵为立式安装的电动机与单级离心泵合为一整体的新型电泵，具有外形美、体积小、噪音低、过载能力强等优点。适用于 50Hz 或 60Hz(单相时电压220240V)380420V 任何频率和任何电压,可根据用户
9、需要生产湿热带(三相、单相)机床冷却泵。可供机床或其他设备做循环冷却润滑液之用。冷却液一般为皂化液、乳化液、苏打水、轻矿物及无严重腐蚀的其他液体。技术参数：电机型号额定功宰额定电压JCB-22125380V最高扬程最大流量3.32273.GDZ-48-0.3A 型主轴电机主轴电机也叫高速电机，指转数超过 10000 转/min 的交流电机。主要应用于木材，铝材，石材，五金，玻璃，PVC 等行业，它具有转速快、体积小、轻巧、材料耗费低、噪音小、振动低等优点，越来越受到相关行业的重视和应用。在科技高速进步的现代化社会，由于主轴电机应用广泛，加上它做工细致，速度快以及电机较高的加工质量，使得其他普通
10、电机无法达到主轴电机的技术要求和在工业生产过程中所发挥的重要作用，所以在全国乃至于全世界都对主轴电机特别青睐。技术参数84.进给电动机（Y290L-4）Y2 系列电动机是 Y 系列电动机的更新换代产品，它在防护等级、噪声、重量，绝缘等级、运行可靠性、堵转转矩和外形设计等方面都比 Y 系列电动机有较大的改进和提高，达到国际九十年代的先进水平。Y2 系列电动机是全封自扇冷式限笼型三相异步电动机。功半等级和安装尺寸完全符合 IEC 标准和 DIN42673 标准。绝缘等级为 F 级绝缘，外壳防护等级为 1P54，冷却方式为 1C0141.Y2 系列电动机的额定电压为 380V，额定频率为50Hz，工
11、作方式为 SI 连续工作制，电动机接线盒位于电动机顶部或侧面，安装尺寸与 Y系列相同。9技术参数：型号额定功率额定转速Y290L-41.5KW1425r额定电压效率功率因数380V82.80.79额定转矩噪音重量10.15929KG5.熔断器选型（FNH1J）FNHJ 系列 10kV 一体化柱上变台熔断体由变截面熔体封装于高强度陶瓷的熔管内，熔瓷中充满高纯度石英砂作为灭弧材料、熔体来用先进工艺制作而成。具有分断能力高、过载能力好，极低的温升和极低的耗散功率。该产品的设计用于高温低温的恶劣环境下使用。由于 10kV 一体化柱上变台相密封性能好、散热条件差，一般熔断体无法解决温升问题，所以采用 F
12、NHJ 系列功能的熔断体就能解决温升问题。FNH1J 熔断器10技术参数：116.6.按钮（按钮（LA2)LA2)LA2 系列按钮用于交流 50HZ、电压至 380V 及直流至 220V 的电磁起动器、接触器、继电器及其它电气线路中作遥远控制之用。正常工作条件和安装条件1 周围空气温度为:-5C-+40C，24 小时内其平均值不超过+35C.3.2 海拔高度:不超过 2000M。3.3 大气条件:在最高温度为+40C 时，空气的相对湿度不超过 50%，在较低的温度下可以允许有较高的相对湿度，例如+20C 时达 90%。对由于温度变化偶尔产生的凝露应采取特殊的措施。技术参数：127.热继电器（J
13、R36-20）热继电器的工作原理是电流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。热继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。技术参数：138.8.TCTC 变压器（变压器（BK-150BK-150）变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器（
14、电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。电路符号常用 T 当作编号的开头.例:T01,T201 等。技术参数：14（三）硬件结构设计（三）硬件结构设计1.主体152.2.主电路图主电路图3.3.控制电路图控制电路图16（四）软件控制设计（四）软件控制设计1.I/O 输入输出分配输入输出I0.0主轴电机 M1 启动Q0.0主轴启动 KM1I0.1主轴制动Q0.1主轴制动 KM2I0.2快速进给Q0.2进给正转 KM3I0.3主轴冲动行程开关Q0.3进给反转 KM4I0.4进给冲动行程开关Q0.4快
15、速进给 KM5I0.5SQ3Q0.5冷却泵 KM6I0.6SQ4Q0.6照明灯 HLI0.7SQ1I1.0SQ2I1.1SA1I1.2冷却泵 SA2I1.3照明开关 QS2I1.4制动 KS172.流程图（1）主程序流程18（2）圆工作台子程序（3）非圆工作台子程序193.程序（1）主程序2021（2 2）非圆工作台子程序）非圆工作台子程序22（3 3）圆工作台子程序）圆工作台子程序24四、四、调调试过程试过程25五、设计创意说明和总结五、设计创意说明和总结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
16、机是通过换向开关 QS 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 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。经过这段时间的战斗我的毕业设计终于快要完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计仅是对以前所学知识的一种检验而且也是对
17、自己能力的一种提高，通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，因为这次的毕业设计，我才明白学习是需要长期积累的过程。在以后工作、生活中都要保持爱学习的好习惯，提高自己的综合素质。这次的毕业设计也遇到了许多困扰，因为自己的学习成绩不是很好，所以存在很多的问题，不过自己也意识到这一点，当遇到问题自己解决不了的时候，会去问老师同学，请求他们的意见和帮助。26六、六、参考文献参考文献【1】王艳萍.西门子 s7-200 系列 plc 应用技术（第二版）北京:电子工业出版社，2016【2】西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子 S7-200PLC（第三版）M.北京:北京航空
18、航天大学出版社,2007【3】西门子公司.西门子 S7-200 PLC 系统手册M【4】赵景波.实例讲解西门子 S7-200 从入门到精通M.第 1 版.电子工业出版社，201627七七、致致谢谢经过一个学期的辛勤与忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，由于经验的匮乏，在设计过程中难免有许多问题会考虑不周，如果没有老师的悉心指导与督促，以及设计小组的同学们的帮助与支持，也许毕业设计不会这么顺利的完成。毕业设计过程中，老师耐心的指导使我们受益匪浅，他扎实的理论知识与丰富的实践经验给我留下了深刻的印象，也正是老师认真负责的教学态度使我们从毕业设计中真正的学会了学以致用。知识与实际工程中所遇到的问题相联系，整合了自己在校所学的专业知识，同时提高了我们发现问题、解决问题的能力。老师对于专业知识严谨的学习精神以及对于设计过程严格的要求态度成为我们在今后学习以及工作中良好的榜样，在此谨向为我们毕业设计小组辛苦了一学期的老师致以最真诚的谢意。最后，我要感谢学校对我的培养，为我们的学习创造了良好的环境，提供很多便利的条件。随着毕业设计的结束，我们也马上就要离开校园，相信我们出去之后都能发挥自己的价值，为社会多多少少做出一点贡献。再一次感谢我的指导老师，感谢所有的任课老师，还有那些帮助过我的同学们。