X62W万能铣床的PLC改造

X62W万能铣床的PLC改造

专业综合设计与实践报告书

3 专业综合设计与实践任务书

学院： 专业：电气工程及其自动化 班级：

学生姓名 指导老师 职称 副教授

课题名称 X62W万能铣床的PLC改造设计

指标及要求 达到设计课题的控制要求，上机调试PLC控制程序，打印

PLC程序，计算机软件绘图。

课题工作内容 1、查阅资料，获得X62W万能铣床的总电气图。

2、熟悉X62W万能铣床的工作原理和流程。

3、确定改造方案，包括PLC的选择，元器件的选择等。

4、根据控制要求进行PLC接线设计，确定PLC输入输出分配表，编写PLC梯形图。

5、将设计好的梯形图进行软件逻辑仿真，并撰写报告。

进程

安排 第1-2天：下达任务，收集资料，确定课题，写好任务书。

第3-4天：上交任务书，确定课题可行性以及改造方案。

第5-8天：进行改造设计。

第9-10天：进行仿真调试，撰写报告，进行答辩并上交报告。

主要

参考

文献 《电气控制与可编程控制器技术》化学工业出版社 史国生

《PLC基础及应用》 机械工业出版社 廖常初

《可编程序控制器应用技术》 化学工业出版社 张万忠

《电机与电气控制机械》 工业出版社 谭维瑜

《数控机床电气控制》 高等教育出版社 廖兆荣

地点 起止日期 2014.3.4—2014.3.15

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目录

第一章 改造目的及原因.................................... 5

第二章 工作原理 ......................................... 5

第三章 主电路、控制电路分析 .............................. 6

3.1电气原理图 ..................................... 6

3.2 主电路分析 ..................................... 7

3.3 控制电路分析 ................................... 7

3.3.1 主轴电机M1的控制 ...................... 7

3.3.2 进给电动机M2的控制 .................... 8

3.3.3 冷却泵电动机及照明电路的控制 ........... 10

第四章 X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造 .............. 10

4.1硬件设计 ...................................... 10

4.2 PLC梯形图设计及语句 .......................... 15

第五章 出现问题及改进意见 ................ 错误!未定义书签。

第六章 小结 ............................. 错误!未定义书签。

第七章 参考文献 ......................... 错误!未定义书签。

附录 .................................... 错误!未定义书签。

1、主电路 .......................... 错误!未定义书签。

2、PLC外部接线图 ................................. 19

3、原图 ........................................... 20

4、梯形图 ......................................... 21

5 第一章 改造目的及原因

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，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70～80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。

第二章 工作原理

机械部分由机架、工作台、卧铣主轴、可拆装立铣头、工作台传动变速箱、主轴传动变速箱等组成。电路由控制电路、主轴电机（约7.5KW）、工作台电机（2.4KW)、冷却水泵电机（0.12KW）、离合线圈、24V照明线路组成。原理：由三相380V供电，电机带动变速箱传动到主轴及工作台。用装载主轴上的刀具对装在工作台上的工件进行切削。冷却水泵泵出冷却液对切削部分进行冷却。变速箱可选择合理转速和线速。其基本工作原理

6 是利用连续移动的细金属丝（称为线切割电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如线切割可以加工冲裁模的凸模、凹模、凹凸模、固定板、卸料板等，成型刀具、样板、线切割还可以加工各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等。线切割有许多无可比拟的有点，比如：线切割具有加工余量少、线切割具有加工精度高、线切割具有生产周期短、线切割具有生产成本低等突出优点，线切割已在生产中获得广泛应用。

第三章 主电路、控制电路分析

3.1电气原理图

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万能铣床的电气原理图主电路图如图3-1所示。

M1M2M3L1L2L3QSFU1FU2T1KM1SA4FR1PERKM2KM3FR2YAKM5KM4KM6FR3T2

7 图3-1 X62W万能铣床的电气原理图主电路图

3.2 主电路分析

主轴电动机M1要求能够实现正反转，但旋转方向变换不频繁。通过换向开关SA4在加工前预先选择，与接触器KM1配合，能进行正反转控制；与接触器KM2、制动电阻R及速度继电器KV的配合，实现主轴电动机的正反转反接制动控制，并通过机械装置进行变速。

进给电动机M2要求能够实现正反转，通过接触器KM3、KM4与行程开关、接触器KM5和牵引电磁铁YA配合，实现三种形式六个方向的常速进给和快速进给控制。

冷却泵电动机只要求单向旋转。

电路中熔断器FU1既作为铣床总的短路保护，又作为主轴电动机M1的短路保护；FU2作为进给电动机M2、冷却泵电动机M3及控制变压器、照明变压器一次侧的短路保护；热继电器FR1、FR2和FR3分别作为M1、M2和M3的过载保护。

3.3 控制电路分析

3.3.1 主轴电机M1的控制

将主轴电动机的控制线路。SB1、SB2、SB3和SB4是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。

KM1是主轴电动机启动接触器，需要启动主轴电动机时，先将转换开关SA4扳到主轴电动机所需的旋转方向；然后按下启动按钮SB1或SB2，接触器KM1得电且自锁，电动机M1拖动主轴旋转；速度继电器KV动作，KV-1或KV-2中的一对常开触点闭合，为主轴电动机的反接制动作好准备。主轴电动机M1得电通路：T1→SQ7常闭触点→SB4→SB3→SB1或SB2→KM2常闭触点→KM1线圈→T1。

KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。停车时，按下停止按钮SB3或SB4，接触器KM1失电，主轴电动机M1惯性转动；停止按钮按到底，KM2得电且自锁，改变了主轴电动机M1的电源相序，串入电阻反接制动；当M1的转速降至约100r/min时，速度继电器KV-1或KV-2的常开触点恢复断开，KM2失电，M1迅速停止转动，反接制动结束。反接制动接触器KM2得电通路：T1→SQ7常闭触点→SB4或SB3常开触点（已闭合）→KV-1或KV-2常开触点（已闭合）→KM1常闭触点→KM2线圈→T1。

8 SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。主轴变速时，先将变速手柄压下拉到前面，转动变速盘选择需要的转速，然后将变速手柄推回原位。在将变速手柄拉到前面和推回原位的过程中，与变速手柄相联的凸轮都会把行程开关SQ7压下，SQ7的常开触点瞬时闭合一下，KM2得电，主轴电动M1反向转动一下，使变速后的齿轮易于啮合，这就是主轴的变速冲动。

主轴变速可在主轴不转时进行，也可在主轴转动时进行。如果是在主轴转动时进行变速，无需先按停止按钮再变速，可直接进行变速操作。行程开关SQ7在变速手柄拉出时，在凸轮的作用下常闭触点先断开，切断接触器KM1的线圈电路，主轴电动机M1断电；SQ7的常开触点后闭合，KM2得电，对主轴电动机M1进行反接制动，M1的转速迅速下降；将变速手柄推回时，SQ7再次动作一下，实现主轴的变速冲动。变速完成后，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。

3.3.2 进给电动机M2的控制

进给运动的所有操作都是在主轴电动机M1启动、接触器KM1常开触点闭合后进行的；所有的进给运动都是由进给电动机M2拖动的。转换开关SA1是工作台的选择开关，当置于“断开”位置时，SA1-1、SA1-3闭合，SA1-2断开，可以进行工作台的进给操作；当置于“闭合”位置时，SA1-1、SA1-3断开，SA1-2闭合，此时不能进行工作台的操作，只能对圆工作台的进给运动进行控制。

工作台的进给运动分为左右的纵向运动、前后的横向运动和上下的垂直运动。当转换开关SA1置于“断开”位置时，工作台进给运动的控制线路。

接触器KM3、KM4使进给电动机实现正反转控制，用来改变工作台进给运动的方向。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是与纵向进给机械操作手柄相联动的行程开关，SQ3、SQ4是与横向进给及垂直进给机械操作手柄相联动的行程开关。六个方向的进给运动相互联锁，同一时刻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各行程开关都处在未受压的原始状态。

（1）工作台纵向（左、右）进给运动的控制