控铣床电气控制系统的设计

陕西国防工业职业技术学院

SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY

毕业设计说明书

题 目 SIEMENS 802D数控铣床电气控制系统设计

专 业 数控设备应用与维护

班 级 数电3092班

姓 名 闵利婷

学 号 01# 指导教师

张志军

二○一一年

陕西国防工业职业技术学院

二O一二届毕业设计（论文）任务书

专业：数控设备应用与维护 班级：数电3092 姓名：闵利婷 学号：01

设计题目：SIEMENS 802D数控铣床电气控制系统设计

设计条件：

机床采用SIEMENS 802D数控系统，611UE伺服驱动器，1FK7伺服电机，Z轴电机带

抱闸，主轴为MM420变频器控制的变频主轴，主轴电机7.5KW，冷却电机0.36KW，自动

润滑

设计任务：

根据条件设计该数控机床的电气控制系统，要求完成该数控机床的强电控制部分，

以及PLC输入/.输出的电气原理图设计，并画出电器柜的布局图。

一、 整体控制方案的确定。

1.强电电气系统控制方案2.PLC输入/输出点得分配3.驱动器PLC连接方案。

二、 电气控制系统的设计

1. 机床启动上电控制

2. CNC、驱动器上电控制

3. 冷却、润滑等外围电气设计

4. PLC输入/输出的电气设计

5. 机床电气安全防护设计

6. 机床电气柜整体布局设计

三、 设计完成的技术资料

1． 图纸部分

一套完整的电气原理图，包括强电电路原理图、PLC输入/输出原理图、电气柜

布局图等。

2． 说明书部分

1） 电气系统总体控制方案

2） 强电控制系统的设计说明

3） PLC输入/输出电气控制设计说明

4） I/O分配及PLC程序编制说明

起止日期：2011年11月7日—2011年12月23日（共7周）

指导老师：张志军

审核（教研室主任）： 批准（系主任）：

设计评语：

指导教师签字： 年 月 日

答 辩：

考核组长：

总 成 绩：

目 录

本科学生毕业论文

2011 年 5月 21日

论文题目： 基于PLC的X62W万能铣床电气控制系统设计

学 院： 机电工程学院

年 级： 2007级

专 业： 电气工程及其自动化

* 名： ***

学 号： ********

指导教师： ***

I 摘要

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是可编程控制器的简称，是一种数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过模拟的或数字的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。

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，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。随着科技进步，和PLC技术的成熟，所以对X62W万能铣床进行PLC改造势在必行，是提高机床性能，提升经济效益及产品质量的关键举措。

关键词

X62W铣床；电气控制系统；PLC；梯形图

II Abstract

Various types of milling machine is a motor-driven gear in order to achieve the

objects and systems of production process automation technical devices. Electrical system

is one of the backbone part of the national economy in the various industries are widely used

in many sectors.

PLC is a programmable controller for short , is a digital computing operation of

14/2840-42长春工程学院学报(自然科学版)2006年第7卷第2期7.ChangchunInst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2006,Vol.7,No.2ISSN1009-8984CN22-1323/N

花键轴铣床PLC电气控制系统的设计与实现

姜志宏(长春工程学院电气与信息工程学院，长春130012)

要:针对花键轴铣床继电气控制系统存在的问，提出用PLC对电气控制系统改进，同时在主轴摘题电机主电路中加入变频器，克服了主轴易折的缺陷。关键词:铣床;电气控制;中图分类号文章编号:TP273PLC;变频器文献标识码:A:1009-8984(2006)02-0040-03

0引言花键轴铣床是用于滚铣各种齿形的花键轴零件，也可以滚铣少于36齿的直齿、斜齿圆柱形连轴齿轮及齿轮。机床能完成自动的工作循环，可有两种工作循环供选择。一次工作循环，用在仅一次切削的加工;二次工作循环用在粗、精二次切削的加工，粗一精循环自动转换，且精加工余量可调整。进给方式可采用工件轴向进给或滚刀径向一工件轴向进给。机床的辆向运动螺母中有调整间隙机构，可按“顺铣”或“逆铣”加工方式工作。滑台上备有工件中心架及托架，以适于加工细长花键轴零件和便于工件的安装。传统的花键轴铣床控制系统为继电一接触器控制系统，体积大，可靠性差，接线复杂，对不同的对象或不同的生产工艺缺乏通用性与灵活性。用PLC对花键轴铣床继电器控制系统进行改造后，提高了花键轴铣床设备生产运行过程中的安全性、稳定性，保证设备具有较高的可操作性和可维护性。花键轴铣床是由主轴旋转带动铣头旋转铣削工件，铣床内部齿轮啮合的变比摆差大，扭矩大，又由于铣头与电机间的传动杆距离过长，经常折断主轴，每月需更换2台电机，为了弥补上述的不足，在主轴电机的主电路中加人变频器，使主轴能平滑地增速或减速，克服了主轴易断的缺陷。1主轴电机变频调速系统设计1.1变频器调速的优点变频器是把市电(380V,5OHz)通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件(GTO,GTR或IGBT)组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速，基本保持异步电机固有特性转差率小的特点，具有效率高、范围宽、精度高且能实现无级变速的目的。1.2变频器的选型通用变频器SAMCO一I系列变频器备有2种不同过载承受能力的机型供选用。IHF型(电机容量:1.5kW-250kW)的过载容量为150%,IPF型(电机容量:7.5kW-315kW)的过载容量为120%。对于要求速度骤变的加、减速，可选择IHF型;而对于有速度的调节的同时，更希望提高电机的输出容量时，可选择IPF型。由于花键轴铣床主轴电机功率是4kW，因此选择SAMCO一IHF一4.OK系列变频器。1.3变频器主要接线端子的控制变频器接在主轴电机的主电路中，接人6个端子，即:R,S,T接人三相电源，U,V,W输出三相电源,DCM1,FR接到PLC端子上，DCMI用来确定和调整变频器控制时刻及控制时间，FR表示正转。具体接线，如图1,2所示。

控铣床电气控制系统的设计

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第1章 绪 论

本绪论主要是从本课题的来源、目的、意义、应解决的主要问题及应到达的技能要求来介绍机电一体化讲授实验系统（数控铣床型），并且叙述了海内外生长表面以及存在的问题。最后简述了本设计的指导思想。

1.1课题的来源

随着种种学科的交织生长，原来的纯机器加工已经生长为机电一体化的加工机床，现在随着种种控制技能的日趋完善，机电一体化的加工系统——数控机床已经毫无疑问成为了产业生产的主力装备。一方面，观察表明，我国要成为“世界工场”，需要培训和造就数十万数控技能应用领域的操纵人员、编程人员和维修人员，另一方面，来自机电一体化专业在实践方面对付专门的讲授用的仪器设备的需求，是本课题产生的主要的原因。

1.2目的和意义

本产物立足于设计一台能够满足各大高等院校对讲授用机电一体化实验系统的需求，用于学生实验所需的数控铣床。主要用于装备高等院校，中等技能专业学校及种种技能学校的机电一体化实验室设备，可用于数控机床，数控编程，数控原理等专业课程的讲授实验与培训。

本课题是要求在指导老师的指导下通过查阅相关的内容的资料并进行总体方案的设计（包罗机器总体结构，电气控制系统总体结构和控制软件总体结构设计）进而最终完成适合讲授实验使用的数控铣床。

该机床能实现单轴定位及两轴联动联动，从而可以完成对塑料制品的铣、铰等根本的切削运动，并能加工形状简朴的零件。

1.3机电一体化系统的简介

机电一体化技能的根本观点是指将机器学、电子学、信息处置惩罚和控制及专用软件等今世种种新技能进行综合集成的一种群体技能。

机电一体化系统主要有五个组成部门:动力、机构、执行器、盘算机和传感器,组成一个功效完善的柔性自动化系统,其中盘算机、传感器和盘算机软件是机电一体化技能的重要组成要素。机电一体化系统具有结构简朴、功效多、效率高、精度高、能耗低的特点,与传统的机器产物比力,机电一体化产物至少有以下三个优点。