Y3180H滾齒機(jī)的PLC改造設(shè)計(jì)

1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐題目：Y3180H滾齒機(jī)的PLC改造設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院（直屬學(xué)部）： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 2013年 3月15日常州工學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐任務(wù)書(shū)二級(jí)學(xué)院：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)：學(xué)生姓名指導(dǎo)老師 職 稱副教授 課題名稱Y3180H滾齒機(jī)的PLC改造設(shè)計(jì)課題工作內(nèi)容 將Y3180H滾齒機(jī)由機(jī)電控制改造成由PLC接觸器控制的智能機(jī)床。具體工作內(nèi)容如下:1.選擇PLC型號(hào)2.元器件選擇3.PLC外部I/O接線圖的繪制4.繪制機(jī)床工作流程圖和控制梯形圖 指標(biāo)要求PLC在設(shè)備自

2、動(dòng)化控制和舊設(shè)備的技術(shù)改造中前景寬廣。在單機(jī)技術(shù)改造中，多數(shù)情況下我們只用了PLC內(nèi)部很少的一部分資源和功能，PLC性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)不能得到充分的體現(xiàn)，造成較大的浪費(fèi)。 PLC是一種可編程、可規(guī)劃的邏輯控制器。它具有接線簡(jiǎn)單、可編程、工作可靠和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，且具備繼電控制、價(jià)格低廉、驅(qū)動(dòng)能力大等特點(diǎn)，因此在設(shè)備的技術(shù)改造或其他開(kāi)關(guān)量輸人輸出的順序控制中可以成為主要的控制器。 Y3180H齒輪機(jī)適用于單件或批量生產(chǎn)帶有齒輪的大型零件的齒輪加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。由于其控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式，電路中聯(lián)鎖較多，電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多，因而故障較多，維修比較麻煩。長(zhǎng)期使用后，故障率高，故

3、障排除困難，常常影響企業(yè)正常生產(chǎn)。PLC具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用PLC對(duì)齒輪機(jī)繼電器控制電路進(jìn)行改造，有助于提高設(shè)備可靠性，使用率，改造后運(yùn)行效果良好。其主要功能指標(biāo)：1. 采用4臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)Ml、搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、液壓泵電動(dòng)機(jī)M3及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4；2. 控制電路設(shè)有主軸啟動(dòng)按鈕SB2和主軸停止按鈕SB1；3.有QS電源開(kāi)關(guān)，電路有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等；4、搖臂升降動(dòng)作按照“搖臂松開(kāi)升降搖臂夾緊”順序進(jìn)行。由搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ2與夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ3來(lái)控制。在搖臂夾緊前，由時(shí)問(wèn)繼電器KT延時(shí)l3s后再夾緊； 5、主軸箱和立柱的松、緊

4、是同時(shí)進(jìn)行的，SB5和SB6分別為松開(kāi)和夾緊點(diǎn)動(dòng)按鈕；6、主軸電動(dòng)機(jī)Ml和液壓泵電動(dòng)機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FRl、FR2作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)；7、機(jī)床設(shè)有4個(gè)信號(hào)燈：電源指示燈HL、立柱和主軸箱松開(kāi)指示燈HL1、立柱和主軸箱夾緊指示燈HL2、主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈HL3和照明燈EL。 進(jìn)程安排第一天：下達(dá)任務(wù)、理解課題要求、收集和消化相關(guān)資料； 第二天 ：制定改造方案和方案論證、制定； 第三五天：硬件部分的實(shí)現(xiàn) 第六八天：軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試 第九天：根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 第十天：實(shí)際測(cè)試、答辯考核主要參文獻(xiàn)電氣控制與可編程控制器技術(shù) 史國(guó)生 化學(xué)工業(yè)出版社 電氣控制與PLC應(yīng)用 范永勝、王岷 中國(guó)電

5、力出版社 可編程序控制器及應(yīng)用 陳曉琴 哈爾濱工程大學(xué)出版社 PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用 周萬(wàn)珍、高鴻斌 電子工業(yè)出版社 現(xiàn)代電氣控制PLC應(yīng)用技術(shù) 王永華 北京航空航天大學(xué)出版社 PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序 賈德勝 人民郵電出版社 機(jī)電一體化原理及應(yīng)用 姚伯威 呂強(qiáng) 北京國(guó)防工業(yè)出版社PLC應(yīng)用技術(shù) 錢悅 徐峰 北京希望電子出版社 地點(diǎn)秋白樓起止日期2013.3.4-3.15 目錄目錄3摘要4第一章 緒論51.1課題的研究意義51.2 滾齒機(jī)簡(jiǎn)述51.2.1 Y3180H滾齒機(jī)電氣控制的缺點(diǎn)51.2.2 工作原理6第二章 PLC系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案72.1 改造方案72.2電路控制原理及原理圖72.2.

6、1主電路82.2.2 控制電路92.2.3.運(yùn)動(dòng)分析11第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.1 PLC的選擇123.2元件清單123.3 I/O分配表143.4 PLC外部接線圖15第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)164.1 PLC梯形圖設(shè)計(jì)16第五章 調(diào)試18第六章 小結(jié)19附錄201 .Y3180H型滾齒機(jī)的電氣控制線路圖202.主電路213.控制電路224.元器件清單235.PLC外部接線圖256.總程序26參考文獻(xiàn)28摘要Y3180H滾齒機(jī)是是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作的典型控制，是自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。本設(shè)計(jì)介紹了自動(dòng)滾齒機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并且敘述了滾齒機(jī)運(yùn)行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的

7、工程設(shè)計(jì)步驟。該系統(tǒng)用三菱公司的FX2N系列PLC作為控制核心，利用PLC控制滾齒機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了滾齒機(jī)啟動(dòng)、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種控制方式，從而實(shí)現(xiàn)了滾齒機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化功能。PLC控制的特點(diǎn)使原機(jī)床控制大大的簡(jiǎn)單化,提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使機(jī)床的工作效率更高。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，

8、廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。PLC對(duì)Y3180H滾齒機(jī)的繼電接觸式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，改造后可以減少?gòu)?qiáng)電元?dú)饧?shù)目，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性安全性。使電氣控制系統(tǒng)的工作更加靈活、可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件。第一章 緒論 1.1課題的研究意義本課題依據(jù)于PLC對(duì)Y3180H型精密滾齒機(jī)控制系統(tǒng)的PLC改造。課題的意義是設(shè)備更新，購(gòu)置新型數(shù)控滾齒機(jī)、提高企業(yè)對(duì)產(chǎn)的加工能力，增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力是企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的首選。但新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用高，且舊機(jī)床的閑置必然造

9、成很大的資源浪費(fèi)。因此對(duì)原有機(jī)床的PLC改造顯得尤為重要。利用舊機(jī)床進(jìn)行改造具有一下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： 1）投資額小、開(kāi)發(fā)成本低數(shù)控化機(jī)床改造的低成本投入是推動(dòng)數(shù)控改造市場(chǎng)迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素.與購(gòu)置新機(jī)床相比較,一般可以節(jié)省60%-70%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只需花費(fèi)新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的三分之一，即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)，也只需要花費(fèi)購(gòu)置新機(jī)床50%的資金。并且企業(yè)可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備那樣重新構(gòu)筑地基。 2）了解設(shè)備、便于操與維修，減少后期的培訓(xùn)、維修成本； 3）使用靈活、性能更穩(wěn)定； 4）可充分利用現(xiàn)有的條件使企業(yè)更快地投入生產(chǎn)；

10、5）可有效的擴(kuò)大加工范圍，提高加工精度； 6）提高機(jī)床的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率； 7）縮短生產(chǎn)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期； 8）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。同時(shí)經(jīng)過(guò)PLC數(shù)控改造的滾齒機(jī)直接采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈兩端件，取消中間傳動(dòng)齒輪，通過(guò)PLC控制裝置控制各電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，向最終實(shí)現(xiàn)齒輪加工的集成化邁進(jìn)。1.2 滾齒機(jī)簡(jiǎn)述齒輪加工機(jī)床是一種用途廣泛的機(jī)床，可進(jìn)行多種齒輪加工。包括直齒輪加工、斜齒輪加工、蝸輪加工等。在各種機(jī)床中，滾齒機(jī)操作方便，靈活，適用范圍廣，具有典型性。本次論文主要介紹了Y3180H滾齒機(jī)控制系統(tǒng)的改造。1.2.1 Y3180H滾齒機(jī)電氣控制的缺點(diǎn)a、行程開(kāi)關(guān)目前存在

11、的缺點(diǎn)：1由于長(zhǎng)期使用，使得行程開(kāi)關(guān)易損壞、影響生產(chǎn)，增加了電器人員的維修工作量。2電磁鐵在使用一段時(shí)間后，容易失靈。導(dǎo)致電器系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作不可靠，影響了生產(chǎn)，不便管理。3. 線路復(fù)雜，維修不方便。b、Y3180H滾齒機(jī)采用了傳統(tǒng)的接觸器繼電器控制系統(tǒng)。繼電接觸器控制系統(tǒng)是使用按鈕、開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器組成的控制系統(tǒng)。它通過(guò)電氣觸電的閉合和分?jǐn)鄟?lái)控制電路的接通與斷開(kāi)。實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、調(diào)速、自動(dòng)循環(huán)和保護(hù)等自動(dòng)控制。它具備控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、控制方式直觀、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)，但體積較大、控制速度慢、改變控制功能必須改變接線來(lái)完成，在工廠實(shí)際操作中，越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)。

12、1.2.2 工作原理滾齒加工是由一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪齒合傳動(dòng)原理演變而來(lái)。在加工不同類型的齒輪時(shí)，其傳動(dòng)鏈有不同的要求，歸納起來(lái)主要包括的傳動(dòng)鏈有：1.直齒輪加工時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的滾刀旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈（外聯(lián)系傳動(dòng)鏈），滾刀旋轉(zhuǎn)與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)之間的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，（內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈），滾刀在刀架的帶動(dòng)下沿軸向的直線運(yùn)動(dòng)（外聯(lián)系傳動(dòng)鏈）。2.斜齒輪加工時(shí)，由于斜齒輪與直齒輪的不同之處是齒線為螺旋線，因此斜齒輪滾切時(shí)，除了與滾直齒一樣，需要有滾切旋轉(zhuǎn)與工件旋轉(zhuǎn)之間的展成運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)，軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，為了形成螺旋齒線，在滾刀作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，工件還應(yīng)作附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)之間必須保持確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即滾刀移

13、動(dòng)一個(gè)工件旋轉(zhuǎn)線導(dǎo)程時(shí)，工件應(yīng)該準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過(guò)一圈。3.蝸輪加工時(shí)，用蝸輪滾刀滾切蝸輪，齒廓的形成方法與加工圓柱齒輪是相同的，但齒線是當(dāng)滾刀切至全齒深時(shí)，在展成齒廓的同時(shí)形成的。因此主要運(yùn)動(dòng)包括滾切蝸輪的展成運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)以及滾刀切入工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)于Y3180H滾齒機(jī)，其切入運(yùn)動(dòng)是徑向進(jìn)給法。即在加工齒輪時(shí)，還應(yīng)該由滾刀或工件沿工件徑向作切入進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使?jié)L刀從蝸輪頂逐漸切入至全齒深。第二章 PLC系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1 改造方案根據(jù)上述介紹，本機(jī)床采用以繼電器控制為核心的方式，而繼電氣控制有很多缺點(diǎn)：電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多、噪音大、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)。故改用PLC控制。同樣，機(jī)

14、床控制線路中行程開(kāi)關(guān)有響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測(cè)易損壞被測(cè)物，及壽命短等缺點(diǎn)。故改用PLC控制。2.2電路控制原理及原理圖傳統(tǒng)滾齒機(jī)的類型較多，控制電路各不相同，但都存在相同的問(wèn)題，即利用齒輪掛箱實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速控制和聯(lián)動(dòng)。過(guò)長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈?zhǔn)菍?dǎo)致產(chǎn)品加工精度低的主要原因。這里先對(duì)先對(duì)Y3180H型滾齒機(jī)做簡(jiǎn)單電路分析，以明確滾齒機(jī)的基本工作原理。Y3180H型滾齒機(jī)的電氣控制線路圖如下圖2.1所示： 圖2.1 Y3180H型滾齒機(jī)的電氣控制線路圖2.2.1主電路圖2.2 Y3180H型滾齒機(jī)的主電路圖主電路共有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中M2是主軸電動(dòng)機(jī)，利用KM2與KM3實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。KM2吸合電機(jī)

15、M2正傳時(shí)實(shí)施進(jìn)給加工，KM3吸合M2反轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行退刀。軸向快速運(yùn)動(dòng)電機(jī)由接觸器KM4、KM5實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。液壓泵電機(jī)由接觸器KM1控制。主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)利用齒輪掛箱可帶得刀具高速旋轉(zhuǎn)和刀具的橫向進(jìn)給，加工不同工件時(shí)應(yīng)按要求選擇不同的齒輪掛箱，利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)各主軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速聯(lián)動(dòng)；M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，只要求單向旋轉(zhuǎn)；冷卻泵電機(jī)M3由KM8控制，即KM8吸合則M3工作。但要注意的是M2必須在M3電動(dòng)機(jī)工作后才能啟動(dòng)，為順序控制。M2/M3要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間工作，所以都裝有過(guò)載保護(hù)。整個(gè)線路由一組總?cè)蹟嗥髯龆搪繁Ｗo(hù)。2.2.2 控制電路圖2.3 Y3180H型滾齒機(jī)的控制電路圖 液壓泵控制總開(kāi)關(guān)SB1閉

16、合，為控制電路接通做好準(zhǔn)備，同時(shí)接通接觸器KM1線圈電路，KM1得電；液壓泵電動(dòng)機(jī)M1主電路閉合工作，為液壓系統(tǒng)提供壓力油，為傳動(dòng)元件提供潤(rùn)滑油，保證旋轉(zhuǎn)元件在工作之前得到充分的潤(rùn)滑。 主電動(dòng)機(jī)控制 滾齒過(guò)程中的主要運(yùn)動(dòng)都是由電動(dòng)機(jī)M2提供，先將SA3轉(zhuǎn)換到KM2線圈電路，此時(shí)按下按鈕SB1，接觸器KM2線圈電路接通，利用其常開(kāi)觸點(diǎn)使KM2自鎖，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)，主電路接通，電動(dòng)機(jī)M2通過(guò)外聯(lián)系傳動(dòng)鏈帶動(dòng)滾刀正轉(zhuǎn)（逆銑），由滾刀軸通過(guò)內(nèi)聯(lián)系或者外聯(lián)系傳動(dòng)鏈帶動(dòng)刀架、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都苓\(yùn)動(dòng)到上方或者下方的極限位置時(shí)，由行程開(kāi)關(guān)SQ2和SQ4進(jìn)行極限位置保護(hù)，壓下行程開(kāi)關(guān)，接觸器KM2線

17、圈斷電，電動(dòng)機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)SA3轉(zhuǎn)換到KM3線圈回路位置，按下按鈕SB1時(shí)，接觸器KM3將得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀具作順銑加工。當(dāng)按下按鈕SB3時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM2或KM3電路。但由于SB1的常閉觸點(diǎn)切斷了KM2或KM3線圈的自鎖回路，接觸器線圈回路不能自鎖，電動(dòng)機(jī)M2只能點(diǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，為機(jī)床點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制狀態(tài)，有利于調(diào)整各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)位置。 冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制在主電動(dòng)機(jī)的工作工作狀態(tài)，即KM2或KM3線圈得電的情況下，將SA5置于閉合狀態(tài)，接觸器KM4線圈電路閉合，線圈得電，主觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)M3主電路，冷卻泵工作，為切削過(guò)程提供切削液。 軸向快速移動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制刀具

18、在加工完畢，軸向返回初始位置或作刀架的軸向調(diào)整時(shí)，刀架需要作快速移動(dòng)。為了減少傳動(dòng)元件和縮短輔助時(shí)間，利用快速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架作軸向運(yùn)動(dòng)。 徑向運(yùn)動(dòng)控制為了能夠調(diào)整刀具與工件的徑向位置和加工蝸輪的需要，工作臺(tái)能夠作徑向運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，當(dāng)SA4閉合后，電磁鐵YA1得電，液壓缸推動(dòng)工作臺(tái)作徑向運(yùn)動(dòng)。 其他控制內(nèi)容照明電路采用24V電源，當(dāng)將SA2閉合時(shí)，照明電路接通，燈HL亮。指示燈電路主要有電源指示燈HL1、潤(rùn)滑油指示燈HL2、主電動(dòng)機(jī)過(guò)載指示燈HL3，在合上電源總開(kāi)關(guān)（低壓斷路器）QF1時(shí)，指示燈HL1亮，標(biāo)志電源接通；當(dāng)潤(rùn)滑油減少到一定程度時(shí)，安裝在液壓缸中的浮子繼電器KF觸點(diǎn)

19、閉合，指示燈HL2亮，提醒操作者及時(shí)添加潤(rùn)滑油，以監(jiān)控潤(rùn)滑油；當(dāng)主電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，指示燈HL3亮，提示操作者系統(tǒng)有故障，主電動(dòng)機(jī)過(guò)載。四臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間的關(guān)系為順序控制。2.2.3.運(yùn)動(dòng)分析通過(guò)對(duì)滾齒機(jī)進(jìn)行各種加工操作的運(yùn)動(dòng)分析，確定滾齒機(jī)運(yùn)動(dòng)要求如下： 1.動(dòng)作要求： 主軸的高速旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速可調(diào)：5495rpm 滾刀的高速旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速可調(diào)：5004000rpm 滾刀的橫向進(jìn)給且進(jìn)給速度可調(diào)：快速時(shí)5000mm/min 上述三種速度可根據(jù)相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。滾齒機(jī)工作時(shí)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)這三個(gè)轉(zhuǎn)速在很大的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并保證三速度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系。在傳統(tǒng)滾齒機(jī)上是利用齒輪掛

20、箱實(shí)現(xiàn)三者之間的聯(lián)動(dòng)和速度控制的。 2.進(jìn)給控制要求： 工作臺(tái)的垂直方向進(jìn)給； 滾刀的橫向進(jìn)給。 應(yīng)該注意的是滾刀的垂直進(jìn)給和滾刀的橫向進(jìn)給應(yīng)該實(shí)現(xiàn)雙速運(yùn)行，位置較遠(yuǎn)時(shí)可高速進(jìn)給，當(dāng)達(dá)到一定位置時(shí)，由傳感器發(fā)出信號(hào)改為低速進(jìn)給。另外，加工不同工件，應(yīng)選擇不同的轉(zhuǎn)速比，即電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該可以按要求調(diào)節(jié)。 3.保護(hù)功能： 垂直進(jìn)給行程開(kāi)關(guān)（上下位置）； 橫向進(jìn)給行程開(kāi)關(guān)（左右極限位置）。 在傳統(tǒng)機(jī)床電路中，行程開(kāi)關(guān)是常見(jiàn)的位置限制元件，在電氣控制中是必不可少的。 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 PLC的選擇因接觸器繼電器控制系統(tǒng)體積較大、控制速度慢、改變控制功能必須改變接線來(lái)完成，在工廠實(shí)際操作中，越來(lái)

21、越不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)。本文故利用PLC對(duì)它進(jìn)行改造。PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)前面確定的PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)16點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)8點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX2N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中FX2N40MR的PLC價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面比較適合。根據(jù)Y3180H的工作過(guò)程和電氣參數(shù)，本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N40MR編程序控制器進(jìn)行改造。首要考慮保證原有的控制功能不變，盡量保留原來(lái)的電氣元件

22、，不添加新的元件。主電路不變，PLC電源電壓為交流220V，接觸器線圈負(fù)載和電磁鐵線圈電源為110V。照明電路和指示燈電路邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單并獨(dú)立，不做改造。FX2N系列是FX系列PLC家族中先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。3.2元件清單序號(hào)符號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量用途備注1M1異步電動(dòng)機(jī)Y90L-6-B5 1.1KW1液壓2M2異步電動(dòng)機(jī)Y123S-4 5.5KW1主軸左出線3M3冷卻泵AB-100 0.25KW14M4異步電動(dòng)機(jī)Y90S-4 1.1

23、KW1軸向快速5M5異步電動(dòng)機(jī)Y80-4 0.55KW1徑向快速6TC變壓器BK-300 380/110,24,6V17FU1熔斷器RL1-15/10A38FU2-FU4熔斷器RL1-15/2A69FU5，F(xiàn)U6熔斷器RL1-15/4A210XS插座頭P28K4S,P28J4A111KM2，KM3交流接觸器CJ0-20 110V212KM4-KM7交流接觸器CJ0-10 110V413KM1，KM8中間繼電器J27-44 110V214KA1中間繼電器J27-44 110V115FR1熱繼電器JR16-20/3D 整定3.2A1熱元件7號(hào) 3.5A16FR2熱繼電器JR16-20/3D 整定1

24、1.6A1熱元件11號(hào) 16A17FR3熱繼電器JR16-20/3D 整定0.69A1熱元件3號(hào) 0.72A18S1-S3主氣開(kāi)關(guān)LAY1-11X319S4水銀開(kāi)關(guān)PZ21220EL工作燈JC 燈頭E27121SB1按鈕LAY11帶24V，40W燈泡22SB2按鈕LAY1-111總停蘑菇頭，紅色23SB3，SB4按鈕LAY1-112紅色24SA1-SA5按鈕LAY1-115綠色25HL1信號(hào)燈XD11 6V1綠色26HL2信號(hào)燈XD11 6V1白色27SQ1行程開(kāi)關(guān)X2-N1軸向行程綠色28SQ2行程開(kāi)關(guān)X2-N1軸向向上極限開(kāi)關(guān)29SQ3行程開(kāi)關(guān)X2-N1進(jìn)給與快速互鎖30SQ4行程開(kāi)關(guān)X2

25、-N1軸向向下極限開(kāi)關(guān)31SQ5行程開(kāi)關(guān)X2-N1徑向前進(jìn)極限32SQ6行程開(kāi)關(guān)X2-N1徑向后退極限33SQ7行程開(kāi)關(guān)JW2-11Z/31切向行程開(kāi)關(guān)34SQ8行程開(kāi)關(guān)JW2-11Z/31切向向后極限35SQ9行程開(kāi)關(guān)JW2-11Z/3切向向前極限36SQ10行程開(kāi)關(guān)X2-N1左掛輪架門開(kāi)關(guān)組合式37SQ11行程開(kāi)關(guān)X2-N1右掛輪架門開(kāi)關(guān)38QF自動(dòng)開(kāi)關(guān)DZ10-100/320 30A1附DJL5互鎖裝置表3-1 元器件清單3.3 I/O分配表輸入觸點(diǎn)分配輸出觸點(diǎn)分配x0sb1y0km1x1sb2y1km2x2sb3y2km3x3sb4y3km4x4SB3y4km5x5sa2y5km6x6

26、sa3y6km7x7sa4y7km8x10sa5y10x11sq1y11elx12sq2y12hl1x13sq3y13hl2x14sq4y14yv1x15sq5y15yv2x16sq6y16x17sq7y17x20sq8y18x21sq9y19x22sq10y20x23sq11y21x24qfy22x25s1y23x26s2y24x27s3y25x30s4y26x31sa6表3-2 I/O分配表3.4 PLC外部接線圖圖3-1 PLC接線圖第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖設(shè)計(jì)a 液壓泵控制圖4-1總停開(kāi)關(guān)SB1閉合，輸入繼電器X000為ON，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB2按下，接通輸入繼電器Y0線

27、圈邏輯回路，使接觸器KM1線圈電路導(dǎo)通，KM1主觸點(diǎn)閉合，液壓泵M1主電路閉合工作，為液壓系統(tǒng)提供壓力油，為傳動(dòng)元件提供潤(rùn)滑油，保證旋轉(zhuǎn)元件在工作之前得到充分潤(rùn)滑，并且自鎖。當(dāng)?shù)竭_(dá)前后極限時(shí)，使元件M100為ON，為后續(xù)程序控制做好準(zhǔn)備。b 主電動(dòng)機(jī)控制及冷卻泵控制圖4-2主電動(dòng)機(jī)控制（Y1/Y2）：在液壓泵工作的前提下，當(dāng)S4合上，輸入繼電器X30為ON，當(dāng)SQ7,SQ1,SQ4,SQ2均未觸發(fā)，SQ10,SQ11均觸發(fā)時(shí)，則中間繼電器M200閉合。KM3KM5閉合，SB3斷開(kāi)或SB3閉合中間繼電器M201閉合。此時(shí)，當(dāng)SB4閉合，或者M(jìn)201閉合，SB2和KM3均斷開(kāi)時(shí)，Y1為ON，則電機(jī)

28、M2正轉(zhuǎn)。當(dāng)QF閉合時(shí)若KM2斷開(kāi)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。冷卻泵控制(Y3)：在之前SB2合上的情況下，S3閉合，則KM8線圈得電導(dǎo)通，接觸器主觸點(diǎn)閉合，冷卻泵電機(jī)主電路接通旋轉(zhuǎn)。c 軸向快速移動(dòng)控制圖4-3利用操作手柄切換到軸向快進(jìn)狀態(tài)，快移機(jī)械離合器閉合。當(dāng)SQ3閉合時(shí)，軸向快速移動(dòng)可以動(dòng)作。當(dāng)SQ8,SQ4,SA3,KM5斷開(kāi)，SA3閉合時(shí) ，Y3得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)SQ9,SQ2,SA2,KM4,SA3斷開(kāi), Y4得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)。d 徑向運(yùn)動(dòng)圖4-4當(dāng)KM3，KM1，得電時(shí)可進(jìn)行徑向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)SQ5,SA6,KM7斷開(kāi)，SA5合上時(shí)，電機(jī)正向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)SQ6,KM6,SA5斷開(kāi)，SA6合上時(shí)，電機(jī)反向運(yùn)

29、動(dòng)。 第五章 調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分為兩個(gè)階段：第一階段為模擬調(diào)試，第二階段為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試。在程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行模擬調(diào)試。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前，必須進(jìn)行模擬調(diào)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試的周期。在模擬調(diào)試時(shí)，外接適當(dāng)數(shù)量的輸入開(kāi)關(guān)作為模擬輸入信號(hào)，通過(guò)輸出模塊上的發(fā)光二極管來(lái)觀察PLC的輸出是否滿足要求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即修改和調(diào)整程序，直到滿足控制要求。在PLC軟、硬件設(shè)計(jì)控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試。如果控制系統(tǒng)由幾個(gè)部分組成，則可以先作局部調(diào)試，然后進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序

30、的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來(lái)總調(diào)試。Y3180H滾齒機(jī)原繼電器電路經(jīng)三菱FX2N-40MR系列PLC改造后，雖然PLC一次性投資較大，但改造后的設(shè)備大大降低了運(yùn)行的故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了維護(hù)成本，并可避免出現(xiàn)因誤操作而引起的事故。第六章 小結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我對(duì)PLC的控制原理和Y380H滾齒機(jī)的工作情況有了更進(jìn)一步的了解。工業(yè)控制采用PLC比傳統(tǒng)的采用電子線路和繼電器具有可靠性、維護(hù)方便、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。這次設(shè)計(jì)，是對(duì)課本上所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)很好的擴(kuò)充，對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行鞏固和加深。同樣，也使我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)和工作中能夠更好地去完成任務(wù)

31、，這樣才能真正地掌握并運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)。 兩個(gè)星期以來(lái)，從開(kāi)始到設(shè)計(jì)完成，每一步對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次設(shè)計(jì)過(guò)程中使我學(xué)到很多，我感到無(wú)論做什么事情都要真真正正用心去做，才會(huì)使自己更快的成長(zhǎng)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多不理解的東西，通過(guò)指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，還通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館將問(wèn)題一一地解決。在解決問(wèn)題的同時(shí)學(xué)到更多的知識(shí)才是我們這次設(shè)計(jì)的目的。我想這次設(shè)計(jì)會(huì)使我在以后的工作過(guò)程中一定有很大的幫助和提高。在這里表示對(duì)我在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有過(guò)幫助的老師和同學(xué)表示感謝。附錄1 .Y3180H型滾齒機(jī)的電氣控制線路圖圖1 Y3180H型滾齒機(jī)的電氣控制線路圖2.主電路圖2 Y3180H型滾齒機(jī)的主電路圖3.控制電路圖3 Y3180H型滾齒機(jī)的控制電路圖4.元器件清單序號(hào)符號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量用途備注1M1異步電動(dòng)機(jī)Y90L-6-B5 1.1KW1液壓2M2異步電動(dòng)機(jī)Y123S-4 5.5KW1主軸左出線3M3冷卻泵AB-100 0.25KW14M4異步電動(dòng)機(jī)Y90S-4 1.1KW1軸向快速5M5異步電動(dòng)機(jī)Y80-4 0.55KW1徑向快速6TC變壓器BK-300 380/110,24,6V17FU1熔斷器RL1-15/10A38FU2-FU4熔斷器RL1-15/