X62W型万能铣床控制电路的PLC改造 毕业论文设计.doc
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1、X62W型万能铣床控制电路的PLC改造 【摘要】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
2、重视。通过此设计,可以使大家了解到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。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万能铣床 PLC 技术改造【Abstract】 PLC control technology based on computer technology for the automatic control device common core, in all walks of life have been widely used. Milling machine can be used to process flat, slop
3、e, trench, fitted with dividing head can be milling and helical gear face, fitted with a round table can also be milling and arc-shaped cam slot. Therefore, metal-cutting machine tools milling machine in a large proportion of the number second only to the use of lathes. The rapid development of mill
4、ing is due to the positive role it is increasingly recognized as the first, it can replace part of the manual, it can greatly improve the working conditions of workers, a significant increase in production and labor to improve efficiency and accelerate the achievement of industry the pace of mechani
5、zation and automation. Thus, by the importance of the industrial countries, and invested a large amount of manpower and material resources to the research and application. In China, there are relatively rapid in recent years, and achieved certain results, be of great importance to the industrial sec
6、tor. With this design, can make you understand that universal milling X62W electrical control system PLC control of the structure and the principle of a simple working principle. On capacity-limited, the design inappropriate, please teacher criticism. 【Key Words】 X62W universal milling PLC technolog
7、y目 录第1章 前言11.1该系统在实际中的应用场合11.2该研究的目的、意义11.3国内外研究现状及发展趋势11.4plc的基本特点2第2章 X62W万能铣床的工作过程及控制要求32.1控制要求32.2控制过程42.3 X62W万能铣床工作原理及继电器接线图第3章 X62W万能铣床控制应用设备及元器件53.1 PLC53.2.plc的选择及硬件设计3.2行程开关53.3选择开关5第4章 X62W万能铣床控制系统I/O分配表6第5章 X62W万能铣床控制系统接线图75.1控制系统PLC接线图75.2控制电路原理图85.3主电路分析15第7章 X62W万能铣床控制系统的操作说明14第1章 前言1
8、.1 该系统在实际中的应用场合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。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,
9、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。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。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。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70
10、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,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。1.2 该研究的目的、意义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
11、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目前,不仅在传统制造领域,PLC控制技术在其他领域也得到广泛应用。 在国内, 引进PLC控制技术,设计了水净化工艺控制系统,PLC在该系统的水净化过程中控制加药加氯动作,实现了水处理的自动化,减轻了工人的劳动强度,取得了不错的效果;在太阳能开发领域, 设计了基于PLC的太阳能热水器控制系统,在该系统中,PLC通过控制液位、电源的通断、采集温度和风压等数据实现了自动控制功能;在裂纹检测领域, 设计的基于PLC裂纹检测台,很
12、好的发挥PLC控制系统的稳定性、智能化的优点,在汽车轮毂等转轴零件的检测找取得了良好的效果;在煤炭生产领域, 利用PLC控制的优点,设计的基于PLC的焦化备煤控制系统,实现了金马焦化厂备煤过程,满足了生产需要,提高了企业生产效率;在垃圾处理领域, 设计的基于PLC的垃圾焚烧炉控制系统,发挥了PLC控制系统稳定、可靠、便于操作、易于控制的特点,保证了垃圾焚烧炉安全经济运行、炉温稳定、尾气污染控制达标。 在国外,在设计的工厂信息系统中,将PLC应用于采集、预处理并传送实时数据给计算机,节约了成本,保证了系统的稳定性,收到了很好的效果;在生物研究领域,为了研究微生物在不同浓度氧气环境中的生长和生产情
13、况,在使用的带氧功能的生物反应器中,PLC被用来自动控制氧气浓度,获得了成功的应用,;在机器人用于颜色识别的研究中也成功引入PLC技术。 随着计算机科学技术发展和工业自动化越来越高的要求,可编程控制技术得到飞速发展,其技术和产品日趋完善。今后,PLC将主要朝着以下两个方向发展:一是向超小型专用化和低价格1 高可靠性1.4plc的基本特点1)所有的I/O 接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为1020ms。3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。4)采用性能优良的开关电源。5)对采用的器件进行严格的筛选。
14、6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大。2 丰富的I/O 接口模块PLC针对不同的工业现场信号,如: 交流或直流; 开关量或模拟量; 电压或电流; 脉冲或电位; 强电或弱电等。有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备,如: 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀直接连接另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块等等。3 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构,PLC 的各个部件包括CPU 电源I
15、/O 等均采用模块化设计,机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4 编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5 安装简单维修方便pLC不需要专门的机房可以在各种工业环境直接运行,使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O 端相连接,即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障,由于模块化结构,一旦某模块发生故障用户通过更换模块的方法系速恢第2章 X62W型万能铣床的工作过程及控制要求2.1 控制要求1.主轴电动机M1的控制
16、(1)主轴电动机的启动本机床采用两地控制方式,启动按钮SB1和停止按钮SB5-1为一组;启动按钮SB2和停止按钮SB6-1为一组。分别安装在工作台和机床床身上,以方便操作。启动前,先选择好主轴转速,并将主轴换向的转换开关SA3扳到所需转向上。然后,按下启动按钮SB1或SB2,接触器KM1通电吸合并自锁,主电动机M1启动。KM1的辅助常开触点闭合,接通控制电路的进给线路电源,保证了只有先启动主轴电动机,才可启动进给电动机,避免损毁工件或刀具。(2)主轴电动机的制动为了使主轴停车准确,且减少电能损耗,主轴采用电磁离合器制动。该电磁离合器安装在主轴传动链中与电动机轴相连的第一根传动轴上。当按下停车按
17、钮SB5或SB6时,接触器KM1断电释放,电动机M1失电。与此同时,停止按钮的常开触点SB5-2或SB6-2接通电磁离合器YC1,离合器吸合,将摩擦片压紧,对主轴电动机进行制动。直到主轴停止转动,才可松开停止按钮。主轴制动时间不超过0.5s。(3)主轴变速冲动主轴变速是通过改变齿轮的传动比进行的。当改变了传动比的齿轮组重新啮合时,因齿之间的位置不能刚好对上,若直接启动,有可能使齿轮打牙。为此,本机床设置了主轴变速瞬时电动控制线路。变速时,先将变速手柄拉出,再转动蘑菇形变速手轮,调到所需转速上,然后,将变速手柄复位。就在手柄复位的过程中,压动了行程开关ST1,ST1的常闭触点先断开,常开触点后闭
18、合,接触器KM1线圈瞬时通电,主轴电动机作瞬时点动,使齿轮系统抖动一下,达到良好啮合。当手柄复位后,ST1复位,断开主轴瞬时点动线路。若瞬时点动一次没有实现齿轮良好啮合可重复上述动作。(4)主轴换刀控制在主轴上刀或换刀时,为避免人身事故,应将主轴置于制动状态。为此,控制线路中设置了换刀制动开关SA1。只要将SA1拨到“接通”位置,其常开触点SA1-2断开接通电磁离合器YC1,将电动机轴抱住,主轴处于制动状态。同时,常闭触点SA1-2断开,切断控制回路电源。保证了上刀或换刀时,机床没有任何动作。当上刀、换刀结束后,应将SA1扳回“断开”位置。2.进给运动的控制工作台的进给运动分为工作进给和快速进
19、给。工作进给只有在主轴启动后才可进行,快速进给是点动控制,即使不启动主轴也可进行。工作台的左、右、前、后、上、下6个方向的运动都是通过操纵手柄和机械联动机构带动相应的行程开关使进给电动机M2正转或反转来实现的。行程开关ST5、ST6控制工作台的向右和向左运动,ST3、ST4控制工作台的向前、向下和向后、向上运动。 进给拖动系统用了两个电磁离合器YC2和YC3,都安装在进给传动链中的第4根轴上。当左边的离合器YC2吸合时,连接上工作台的进给传动链;当右边的离合器YC3吸合时,连接上快速移动传动链。(1)工作台的纵向(左、右)进给运动工作台的纵向运动由纵向进给手柄操纵。当手柄扳向右边时,联动机构将
20、电动机的传动链拨向工作台下面的丝杠,使电动机的动力通过该丝杠作用于工作台。同时,压下行程开关ST5,常开触点ST5-1闭合,常闭触点ST5-2断开,接触器KM3线圈通过(13-15-17-19-21-23-25)路径得电吸合,进给电动机M2正转,带动工作台向右运动。当纵向进给手柄扳向左边时,行程开关ST6受压ST6-1闭合,ST6-2断开,接触器KM4通电吸合,进给电动机反转,带动工作台向左运动。SA2为圆工作台控制开关,其状态见表。这时的SA2处于断开位置,SA2-1、SA2-3接通,SA2-2断开。(2)工作台的垂直(上、下)与横向(前、后)进给运动工作台的垂直与横向进给手柄操纵。该手柄有
21、5个位置;即上、下、前、后、中间。当手柄向上或向下时,机械机构将电动机传动链和升降台上下移动丝杠相连;向前或向后时,机械机构将电动机传动链与溜板下面的丝杠相连;手柄在中间位时,传动链脱开,电动机停转。以工作台向下(或向前)运动为例,将垂直与横向进给手柄扳倒向下(或向前)位,手柄通过机械联动机构压下行程开关ST3,常开触点ST3-1闭合,常闭触点ST3-2断开,接触器KM3线圈通过(13-27-29-19-21-23-25)路径得电吸合,进给电动机M2正转,带动工作台做向下(或向前)运动。若将手柄扳倒向上(或向后)位,行程开关ST4被压下, ST4-1闭合,ST4-2断开,接触器KM4线圈通过(
22、13-27-29-19-21-31-33)路径得电,进给电动机M2反转,带动工作台做向上(或向后)运动。(3)进给快速冲动在改变工作台进给速度时,为使齿轮易于啮合,也需要使进给电动机瞬时点动一下。其操作顺序是:先将进给变速的蘑菇形手柄拉出,转动变速盘,选择好速度。然后,将手柄继续向外拉到极限位置,随即推回原位,变速结束。就在手柄拉到极限位置的瞬间,行程开关ST2被压动,ST2-1先断开,ST2-2后接通,接触器(13-27-29-19-17-15-23-25)路径得电,进给电动机瞬时正转。在手柄推回原位时,ST2复位,进给电动机只瞬动一下。由KM3的得电路径可知,进给变速只有各进给手柄均在零位
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