YM3150E滾齒機(jī)PLC改造

1、專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐報(bào)告書專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 目錄第一章YM3150E滾齒機(jī)簡(jiǎn)介11.1整體功能介紹11.2控制要求11.3 課題現(xiàn)狀分析1第二章YM3150E滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析4第三章YM3150E滾齒機(jī)的電路分析5第四章YM3150E滾齒機(jī)的PLC選型84.1 PLC的基本概念84.2三菱PLC的主要特點(diǎn)84.3 PLC的選型9第五章YM3150電氣控制線路的PLC改造115.1輸入輸出的設(shè)計(jì)115.2 YM3150E滾齒機(jī)的電氣改造圖125.2YM3150E滾齒機(jī)的PLC改造梯形圖14第六章 仿真與調(diào)試15第六章 總結(jié)18參考文獻(xiàn)19第一章YM3150E滾齒機(jī)簡(jiǎn)介1.1整體功能介

2、紹重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YM3150E型精密滾齒機(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、開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器、接觸器等組成的控制系統(tǒng)。它通過電氣觸點(diǎn)的閉合和分?jǐn)鄟砜刂齐娐返慕油ㄅc斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、停止、調(diào)速、自動(dòng)循環(huán)與保護(hù)等自動(dòng)控制。它具備控制器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、控制方式直觀、容易掌握、工作可靠易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但是體積較大、控制速度慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，比較麻煩和困難，在現(xiàn)在工廠的實(shí)際操作中，越來越不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)控制。本文就針對(duì)新的方案解決YM3150E型精密滾齒機(jī)難控制的問題，使用PLC對(duì)它進(jìn)行改造。該機(jī)床由液壓泵電機(jī)、主電機(jī)、冷卻電機(jī)和快

3、速移動(dòng)電機(jī)組成。液壓泵電機(jī)主要是提供液壓閥的壓力來潤(rùn)滑機(jī)械等功能；冷卻電機(jī)提供機(jī)械的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使得機(jī)械的溫度不至于過高，控制在一定的范圍里；快速移動(dòng)電機(jī)用于裝置的快速移動(dòng)，提高非工作時(shí)段的效率，以提高整體的效率。1.2控制要求在這些電機(jī)中有一定的啟動(dòng)順序，只有滿足一定的啟動(dòng)要求后才能確保機(jī)械的安全使用，保證它的穩(wěn)定性，所以必須在液壓泵電機(jī)起動(dòng)并使水銀繼電器觸點(diǎn)閉合以后主電機(jī)才能起動(dòng)，在主電機(jī)起動(dòng)以后冷卻電機(jī)才能起動(dòng)當(dāng)液壓泵電機(jī)停止以后整個(gè)機(jī)床處于停止工作狀態(tài)。當(dāng)電箱門打開時(shí)電箱門壓動(dòng)行程開關(guān)斷開，整個(gè)機(jī)床處于斷電狀態(tài)，以防止觸電。當(dāng)傳動(dòng)箱門打開時(shí)傳動(dòng)箱門壓動(dòng)式行程開關(guān)處于斷開狀態(tài)，機(jī)床不能

4、起動(dòng)，必須把門關(guān)上以后主電機(jī)才能起動(dòng)。一旦機(jī)床起動(dòng)以后主電機(jī)控制系統(tǒng)自鎖則可以打開傳動(dòng)箱門觀察齒輪潤(rùn)滑情況，并且軸向運(yùn)動(dòng)有超行程保護(hù)開關(guān)為軸向超行程保護(hù)開關(guān)，切向運(yùn)動(dòng)有超行程保護(hù)開關(guān)為切向超行程保護(hù)開關(guān)對(duì)機(jī)床進(jìn)行軸向和徑向運(yùn)動(dòng)的保護(hù)。1.3 課題現(xiàn)狀分析國(guó)內(nèi)外的基本研究情況是滾齒機(jī)從制造技術(shù)和核心技術(shù)來看，其發(fā)展歷程可分為兩大階段：20世紀(jì)80年代之前，以傳統(tǒng)的機(jī)械式滾齒機(jī)為主導(dǎo)。傳統(tǒng)的機(jī)械滾齒機(jī)以手動(dòng)操作為主，以一臺(tái)主軸電機(jī)的運(yùn)行利用齒輪掛箱實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)速聯(lián)動(dòng)，勞動(dòng)量大且傳動(dòng)鏈長(zhǎng)難以保證加工精度；20世紀(jì)80年代數(shù)控滾齒機(jī)問世，數(shù)控滾齒機(jī)按其機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)及制造技術(shù)可分為

5、三代:第一代數(shù)控滾齒機(jī)為工件軸和滾刀軸的切削線速度，第二代滾齒機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。其工件軸和滾刀軸采用齒輪副傳動(dòng)，速度有了很大提高。但該機(jī)床傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，加工精度不易保證。同時(shí)，加工不同工件時(shí)需要進(jìn)行必要的掛輪操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。1997年，美國(guó)格里森收購(gòu)了發(fā)明世界上第一臺(tái)滾齒機(jī)的德國(guó)普發(fā)特公司，聯(lián)手研發(fā)了第三代數(shù)控滾齒機(jī)。第三代滾齒機(jī)的主要特點(diǎn)是在滾刀主軸和工件主軸上采用電動(dòng)主軸的直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，縮短了傳動(dòng)鏈從而保證了高速度、大轉(zhuǎn)矩和高精度的滾齒加工。近十年間，格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機(jī)GENESISTM 130H，它比普通數(shù)控滾齒機(jī)的性能有了很大的提升（見表11），這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代

6、數(shù)控滾齒機(jī)。機(jī)床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，具有7個(gè)數(shù)控軸（X軸式徑向軸，Y軸式切向軸，Z軸式軸向軸，A是刀架旋轉(zhuǎn)軸，B是滾刀主軸，C是工件軸，Z2是尾架軸），其中4個(gè)是聯(lián)動(dòng)軸（X、Z、B和C）；采用干切技術(shù)，高速鋼滾刀切削，轉(zhuǎn)速達(dá)955r/min，線速度達(dá)180m/min，完成單件全部過程僅需19s；精度高于DIN Class7；用于高精密加工時(shí)可達(dá)到DIN Class5甚至更高，真正達(dá)到高精度、高速度。 表1.1 GENESISTM130H數(shù)控滾齒機(jī)與普通數(shù)控滾齒機(jī)的切削情況比較 工件 切削參數(shù)項(xiàng)目GENESISTM130H普通數(shù)控滾齒機(jī)齒數(shù)34 刀具轉(zhuǎn)速955r/min300r/min模

7、數(shù)1.3589mm表面切削速度180m/min71r/min壓力角14.267°進(jìn)給速度2mm/r1.75mm/r螺旋角19.401°切削時(shí)間15s54.9s全齒深3.2mm裝夾時(shí)間4s12s外徑53.12mm每件總時(shí)間19s66.9s齒寬28.346mm件數(shù)/h189.5Pcs53.8Pcs 注:以上數(shù)據(jù)根據(jù)各機(jī)床能力選用的刀具等有所不同目前，國(guó)內(nèi)的齒輪加工企業(yè)卻面臨很大的窘境。我國(guó)機(jī)械加工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比總體水平較低，而且大部分中、小型企業(yè)的齒輪加工設(shè)備仍使用傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械機(jī)床，而傳統(tǒng)的齒輪加工機(jī)床已越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。使用傳統(tǒng)的機(jī)械滾齒機(jī)加工齒輪，產(chǎn)品精度

8、得不到保證，并且加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，這樣導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本高，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差。分析齒輪加工過程，導(dǎo)致產(chǎn)品精度誤差的來源很多，但其中大部分誤差是由機(jī)床自身的問題引起的。另外齒輪加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也占有重要位置，據(jù)統(tǒng)計(jì)：十五期間，中國(guó)齒輪行業(yè)總產(chǎn)值由250億元增長(zhǎng)到500億元，平均增長(zhǎng)速度接近20%，五年間上升了一倍，排名世界第四，銷售規(guī)模上億元企業(yè)超50家，行業(yè)集中度明顯提高。2006年中國(guó)齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值是590億。但是，傳統(tǒng)的機(jī)械滾出機(jī)床結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一臺(tái)主電機(jī)不僅要驅(qū)動(dòng)展成分度傳動(dòng)鏈，還要驅(qū)動(dòng)差動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)鏈，個(gè)傳動(dòng)鏈中的每一個(gè)傳動(dòng)元件本身的加工誤差都會(huì)影響被加工齒輪的加工精度，同時(shí)為加

9、工不同齒輪，還需要更換各種掛輪調(diào)整起來復(fù)雜費(fèi)時(shí)，大大降低了勞動(dòng)生存率。而現(xiàn)在我國(guó)大約有五萬(wàn)臺(tái)已陳舊滾齒機(jī)，加工不出GB10095-88標(biāo)準(zhǔn)的7級(jí)齒輪。因此，改造機(jī)床、減少機(jī)床誤差是提高產(chǎn)品精度、增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。分析齒輪加工過程，導(dǎo)致產(chǎn)品精度誤差的來源很多，但其中大部分誤差是由機(jī)床自身的問題引起的，因此，改造機(jī)床減少機(jī)床誤差是提高產(chǎn)品精度，增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的有效途徑。傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)加工誤差分析見下表1.2： 表1.2 普通機(jī)床各誤差源對(duì)加工精度的影響程度 機(jī)床誤差（%） 幾何誤差（%） 2030 熱誤差（%） 2535 機(jī)床總誤差（%） 4565加工過程誤差（%） 刀具誤差（%

10、） 1015 夾具誤差（%）610 工件熱誤差（%）35 操作誤差（%）610加工過程總誤差（%）2540檢測(cè)誤差（%） 安裝誤差（%） 25 不確定誤差（%） 810 檢測(cè)總誤差（%） 1015 由表1.2可以看出，齒輪加工的誤差來源較多，而機(jī)床誤差就達(dá)到誤差總額的45%65%。因此，更新設(shè)備，減少機(jī)床自身的誤差比對(duì)其他誤差的糾正更有意義和價(jià)值。第二章YM3150E滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析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，滾齒機(jī)上主要包括的傳動(dòng)鏈有： 1)直齒加工時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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)之問的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈(內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈)、滾刀在刀架的

11、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，需要有滾刀旋轉(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，即滾刀移動(dòng)一個(gè)工件螺旋線導(dǎo)程時(shí)，工件應(yīng)該準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過一圈。 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)以及滾刀切人工件的切入進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)于YM3150E

12、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人進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使?jié)L刀從蝸輪齒頂逐漸切人至全齒深。第三章YM3150E滾齒機(jī)的電路分析YM3150E滾齒機(jī)的控制特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)主電動(dòng)機(jī)M2帶動(dòng)刀具、刀架、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。 2)液壓系統(tǒng)提供工作臺(tái)徑向進(jìn)給的動(dòng)力。 3)切削液由冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3提供。 4)刀架的軸向快速運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M4提供，而加工齒輪時(shí)的軸向進(jìn)給是由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。5)能夠監(jiān)控液壓潤(rùn)滑油的多少，當(dāng)潤(rùn)滑油過少時(shí)要提示。電氣元件名稱及用途電氣元件名稱及用途M1液壓泵電動(dòng)機(jī)KM2、KM3主電動(dòng)機(jī)用接觸器M2主電動(dòng)機(jī)KM1冷卻泵用接

13、觸器M3冷卻泵電動(dòng)機(jī)KM5、KM6軸向電動(dòng)機(jī)用接觸器M4軸向快速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)YA1、YA2平衡液壓缸用電磁閥的電磁鐵TC控制變壓器SQ1SQ4行程開關(guān)SA1總開關(guān)FR1FR3熱繼電器SA2照明開關(guān)HL1HL3指示燈SA3主軸正、反轉(zhuǎn)開關(guān)SB1、SB2、SB3主電動(dòng)機(jī)起、停按鈕SA4徑向快速開關(guān)SB4、SB5M4正、反向點(diǎn)動(dòng)按鈕SA5冷卻泵開關(guān)HL照明燈KM1液壓泵用接觸器KF浮子繼電器1主電路 液壓泵電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KMl控制，主電動(dòng)機(jī)由接觸器KM2、KM3控制，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3由接觸器KM4控制，軸向快速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由接觸器KM5、KM6實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M

14、3都設(shè)有過載保護(hù)。 2控制電路 (1)液壓泵控制 總開關(guān)SAl閉合，為控制電路接通做好準(zhǔn)備，同時(shí)接通接觸器KMl線圈電路，KMl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。 (2)主電動(dòng)機(jī)控制 滾齒過程中的主要運(yùn)動(dòng)都是由電動(dòng)機(jī)M2提供。先將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3轉(zhuǎn)換到KM2線圈電路，此時(shí)按下按鈕SBl，接觸器KM2線圈電路接通，利用其常開觸點(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通過外聯(lián)系傳動(dòng)鏈帶動(dòng)滾刀正轉(zhuǎn)(逆銑)，由滾刀軸通過內(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

15、位置時(shí)，由行程開關(guān)SQ2和SQ4進(jìn)行極限位置保護(hù)，壓下行程開關(guān)，接觸器KM2線圈斷電，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SBl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)，其常開觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM2或KM3電路。但由于SB3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。 (3)冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制 在主電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，即KM2或KM3線圈得電的情況下，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5置于閉合狀態(tài)，接觸器KM4線圈電路閉合，線圈

16、得電，主觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)M3主電路，冷卻泵工作，為切削過程提供切削液。 （4)軸向快速移動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制 刀具在加工完畢，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)。在作快速移動(dòng)之前，將刀架軸向工作進(jìn)給的傳動(dòng)鏈切換到由快速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)鏈。扳動(dòng)手柄接通快速運(yùn)動(dòng)機(jī)械離合器，斷開工作進(jìn)給傳動(dòng)鏈，壓下行程開關(guān)SQ3，然后按下按鈕SB4，接觸器KM6線圈電路接通，其主觸點(diǎn)閉合，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M4正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架快速?gòu)牡锥讼蛏线\(yùn)動(dòng)，由于KM6線圈回路沒有自鎖，電動(dòng)機(jī)只能點(diǎn)動(dòng)工作，松開按鈕SB4，則運(yùn)動(dòng)停止。 當(dāng)按下按鈕SB5時(shí)

17、，接觸器KM5得電，接通電動(dòng)機(jī)M4的反轉(zhuǎn)電路，軸向快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M4反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀架作由上向下的快速移動(dòng)。接觸器KM5的常開觸點(diǎn)閉合，接通電磁閥電磁鐵YA2電路，平衡液壓缸工作，使得快速向下移動(dòng)平穩(wěn)。 (5)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)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4閉合后，電磁鐵YAl得電，液壓缸推動(dòng)工作臺(tái)作徑向運(yùn)動(dòng)。 (6)其他控制內(nèi)容 照明電路采用24V電源，當(dāng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)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HLl、潤(rùn)滑油指示燈HL2、主電動(dòng)機(jī)過載指示燈HL3，在合上電源總開關(guān)(低壓斷路器)QFl

18、時(shí)，指示燈HLl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)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)過載時(shí)，熱繼電器FR2常開觸點(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)過載。第四章YM3150E滾齒機(jī)的PLC選型4.1 PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為

19、了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動(dòng)化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC扔然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強(qiáng)，更為開放，它不但是單機(jī)自動(dòng)化中應(yīng)用最廣泛的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動(dòng)搖的地。PLC的應(yīng)用之廣、普及程度之高，是其他計(jì)算機(jī)控制設(shè)備無法比擬的。 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在

20、1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種中數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的儲(chǔ)存器，用來在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器即其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于是工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！睆纳鲜龆x可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，出能完成各種各樣的控制功能外，還有與其它計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。4.2三菱PLC的主要特點(diǎn)三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相

21、當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點(diǎn):-系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡(jiǎn)單；-備有可自由選擇，豐富的品種；-令人放心的高性能；-高速運(yùn)算；-使用于多種特殊用途；-外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；-共同的外部設(shè)備。產(chǎn)品說明：FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)； FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用

22、途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三

23、角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX ASCII變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。4.3 PLC的選型PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、電源 :PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。b、

24、中央處理單元(CPU)：CPU模塊簡(jiǎn)稱CPU。CPU模塊主要有微處理器和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊想到那個(gè)魚人的大腦和心臟，他不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，舒心系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器雍闿儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。c、I/O模塊：輸入和輸出模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊，他們相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接受和采集輸入信號(hào)，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬電流電壓信號(hào)。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電

25、磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU模塊的工作電壓一般是5V而PLC外部的輸入/輸出電路的電源電壓較高，例如DC24V和AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 d、編程器：編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序

26、，因此又叫指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與維護(hù)。 使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以錯(cuò)判或打印，通過網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。本次課設(shè)選用的PLC，如下圖：第五章YM3150電氣控制線路的PLC改造5.1輸入輸出的設(shè)計(jì) 根據(jù)YM3150E的工作過程和已有繼電器控制的電氣參數(shù)，選擇FXIN可編程序控制器進(jìn)行改造。首先考慮保證原有控制功能不變，盡量保留原來的電氣元件，不添加新的元件。主電路不變，PLC電源

27、電壓為交流220V，接觸器線圈負(fù)載和電磁鐵線圈電源為交流110V。照明電路和指示燈電路邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單并獨(dú)立，不作改造?？傆?jì)輸入點(diǎn)數(shù)為16、輸出總點(diǎn)數(shù)8，選用FXIN-40MR能夠滿足要求。 改造過程中主要采取的措施： 1)將液壓泵電動(dòng)機(jī)的起停條件作為主控條件，只有在液壓泵電動(dòng)機(jī)開始工作以后，才能起動(dòng)其他輸出繼電器。 2)熱繼電器直接與輸入繼電器連接。 3)各個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)都只用了兩個(gè)位置，所以分別占用一個(gè)輸入端口。邏輯元件的分配見表51。電氣元件邏輯元件作用I/O地址SB1X0主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕I0.0SB2X1主電動(dòng)機(jī)停止按鈕I0.1SB3X2點(diǎn)動(dòng)調(diào)整主電動(dòng)機(jī)按鈕I0.2SB4X3軸向快速電動(dòng)機(jī)正向

28、點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.3SB5X4軸向快速電動(dòng)機(jī)反向點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.4SQ1X5軸向行程開關(guān)I0.5SQ2X6軸向超行程保護(hù)開關(guān)I0.6SQ3X7軸向快速移動(dòng)行程開關(guān)I0.7SQ4X10軸向超行程保護(hù)開關(guān)I1.0SA1X11總開關(guān)I1.1SA3X12主軸正、反轉(zhuǎn)開關(guān)I1.2SA4X13徑向快速開關(guān)I1.3SA5X14冷卻泵開關(guān)I1.4FR1X15熱繼電器觸點(diǎn)I1.5FR2X16熱繼電器觸點(diǎn)I1.6FR3X17熱繼電器觸點(diǎn)I1.7YA1Y0徑向移動(dòng)電磁閥的電磁鐵Q0.0YA2Y1平衡液壓缸電磁閥的電磁鐵Q0.1KM1Y2液壓泵電動(dòng)機(jī)控制用接觸器Q0.2KM2Y3主軸正轉(zhuǎn)控制接觸器Q0.3KM3Y4主軸反轉(zhuǎn)

29、控制接觸器Q0.4KM4Y5冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制接觸器Q0.5KM5Y6軸向快移動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)用接觸器Q0.6KM6Y7軸向快移動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)用接觸器Q0.75.2 YM3150E滾齒機(jī)的電氣改造圖經(jīng)過改造后的電氣圖如圖52所示(1)液壓泵控制 總開關(guān)SAl閉合，輸入繼電器X11為ON，由于在電動(dòng)機(jī)無過載的情況下，熱繼電器FRl和FR2常閉觸點(diǎn)閉合，X15和X17為ON，接通輸出繼電器Y2線圈邏輯回路，使接觸器KMl線圈電路導(dǎo)通，KMl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的潤(rùn)滑，同時(shí)使主控元件M10為ON，為后續(xù)程序控制做好準(zhǔn)

30、備。 (2)主電動(dòng)機(jī)控制 在液壓泵工作的前提下，按下按鈕SBl，輸入繼電器X0為ON，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3斷開，輸入繼電器X12為OFF，取反后為ON，則輸出繼電器Y3邏輯回路閉合，Y3為ON，使接觸器KM2線圈電路導(dǎo)通，KM2得電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3閉合，則X12為ON，輸出繼電器Y4邏輯回路導(dǎo)通，Y4為ON，使接觸器KM3線圈電路接通，KM3線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，接通M2反轉(zhuǎn)主電路，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)M2過載，F(xiàn)R2觸點(diǎn)斷開，輸入繼電器X16為OFF，輸出繼電器Y3、Y4將無法接通，電動(dòng)機(jī)M2停止。此時(shí)，Y3、Y4邏輯回路能夠自鎖，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為長(zhǎng)動(dòng)。 當(dāng)按下按鈕SB

31、3，輸入繼電器X2為ON，取反后X2的常閉觸點(diǎn)為OFF，將切斷Y3、Y4邏輯回路的自鎖環(huán)節(jié)，無法自鎖，這時(shí)Y3、Y4只能點(diǎn)動(dòng)導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)M2只能點(diǎn)動(dòng)。適用于點(diǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)床。 (3)冷卻泵控制 在輸出繼電器Y3或Y4線圈得電并自鎖的情況下，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5閉合，則輸入繼電器X14為ON，接通輸出繼電器Y5線圈邏輯回路，使接觸器KM4線圈電路導(dǎo)通，接觸器KM4，主觸點(diǎn)閉合，冷卻泵主電路接通旋轉(zhuǎn)。 (4)軸向快速移動(dòng)控制 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，行程開關(guān)SQ3被壓下，輸入繼電器X7為ON，為點(diǎn)動(dòng)快移做好準(zhǔn)備。當(dāng)按下按鈕SB4時(shí)，輸入繼電器X3為ON，輸出繼電器Y7線圈邏輯回

32、路閉合，使接觸器KM6線圈電路導(dǎo)通，接觸器線圈KM6得電，但不能自鎖，接通電動(dòng)機(jī)M4的正轉(zhuǎn)電路，M4正轉(zhuǎn)，通過快移傳動(dòng)鏈帶動(dòng)刀架快速軸向向上運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)按下按鈕SB5時(shí)，輸入繼電器X4為ON，輸出繼電器Y6為ON，接觸器KM5得電，電動(dòng)機(jī)M4反轉(zhuǎn)，刀架快速向下。 (5)徑向運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4閉合，輸入繼電器X13為ON，輸出繼電器Yo為ON，電磁鐵YAl得電，液壓缸推動(dòng)工作臺(tái)徑向移動(dòng)。5.2YM3150E滾齒機(jī)的PLC改造梯形圖圖5.2 PLC控制程序基本結(jié)構(gòu)圖 梯形圖圖5-3第六章 仿真與調(diào)試仿真調(diào)試通過離線模擬仿真實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用軟件模擬調(diào)試梯形圖。首先將梯形圖寫入軟件，并用梯形圖邏輯測(cè)試界面起動(dòng)，如圖6-1所示界面。圖6-1 梯形圖邏輯測(cè)試界面1、寫入完成后，進(jìn)行軟元件測(cè)試，如啟動(dòng)液壓泵控制，即接通Y2線圈邏輯回路，需將輸入繼電器X11置為ON。如圖5-2，右擊X011，點(diǎn)擊軟元