傳統銑床的PLC控制系統實例

1、傳統銑床的PLC控制系統實例器KM1控制，熱繼電器FR3為M3的過載保護；熔斷器FU2、FU3為M2和M3的短路保護。速度繼電器KS對M1進行反接制動控制。（2）主軸電動機M1的控制主軸電動機M1由接觸器KM2、KM3控制，主軸旋轉方向事先可通過轉換開關SA來選擇。按下啟動按鈕SB1或SB2，接觸器KM3線圈自鎖，主軸電動機運轉。當速度運行到一定程度時，速度繼電器KS常開閉全。按下停止按鈕SB3或SB4，常閉觸點SB3-1或SB4-1斷開，接觸器KM3線圈斷電，常開觸點SB3-2或SB4-2閉合，KM2線圈得電，KM2常閉斷開，KM2常開閉合自鎖，KM2主觸點閉合，M1串電阻R進入制動狀態(tài)，當

2、M1速度降到一定時KS常開復位，KM2線圈失電，各觸點復位，主軸電動機停轉；位置開關SQ7結合變速手柄機械動作實現主軸沖動控制，從而使變速齒輪齒合。（3）進給電動機M2的控制工作臺縱向（前、后）和升降（上、下）進給的控制，先將工作臺轉換開關SA1扳至斷開位置，此時，SA11和SA13接通。工作臺的縱向和升降進給運動是由一個操縱手柄控制的。該操縱手柄有上、下、前、后四個位置（用按鈕代替操縱手本文將介紹如何利用三菱FX_1S系列PLC自制一款模擬X62W型銑床控制系統的實例，并淺談 PLC在改造傳統車床控制電路系統中的應用。一、銑床控制電路系統1.主要結構及運動形式X62W萬能銑床主要由床身、主軸

3、、刀桿、懸梁、工作臺、回轉盤、橫流板和升降臺等部分組成，如圖1所示。X62W萬能銑床共有三臺電動機：M1是主軸電動機，帶動主軸、銑刀進行銑床削加工；M2是進給電動機，通過操縱手柄和機械離合器的配合拖動工作臺前后、左右、上下六個方向的進給運動和快速移動，并經傳動機構驅動圓工作臺的回轉運動；M3是冷卻泵電動機，供應冷卻液。圖1 萬能銑床結構示意圖柄），并與位置開關SQ1和SQ2聯動。當手按下向下或前位置時，使位置開關SQ1常閉觸點SQ12斷開，常開觸點SQ11閉合，接觸器KM4線圈得電，電動機M2正轉，由于機械傳動的配合帶動工作臺向下或向前運動。當手按下向上或向后位置時，位置開關SQ2的常閉觸點S

4、Q22斷開，常開觸點SQ21閉合，接觸器KM5線圈得電，電動機M2反轉，由于機械傳動的配合帶動工作臺向上或向后運動。工作臺的橫向(左、右)進給控制，是將工作臺轉換開SA1仍扳至SA1-1和SA1-3接通位置，橫向操縱手柄控制工作臺的左右橫向進給運動，該2. X62W萬能銑床控制電路分析（1）主控制電路X62W萬能銑床控制電路如圖2所示。其中，SQ1是電源總開關，熔斷器FU1起總電源短路保護作用；M1是主軸電動機，通過換相開關SA與接觸器KM2、KM3進行正反轉控制、反接制動及瞬時控制，熱繼電器FR1對M1進行過載保護；M2是工作臺進給電動機，由接觸器KM4、KM5的常開主觸頭實現正反轉控制，熱

5、繼電器FR2對M2進行過載保護；冷卻泵電動機M3只要求正轉，由接觸2010 VOL.01就業(yè)技能JOBSEEKERS操縱手柄有左、右之分（用按鈕代替操縱手柄）。扳動手柄時，位置開關SQ3或SQ4均未被壓合的同時，通過機械結構將電動機M2的傳動鏈與工作臺下面的左右進給絲杠搭合。當手柄扳至向左位置時，位置開關SQ4的常閉觸點SQ4-2斷開，常開觸點SQ4-1閉合，接觸器KM5線圈得電，M2正轉，由于機械傳動的配合帶動工作臺向左運動；當手柄扳至向左位置時,位置開關SQ3的常閉觸點SQ31斷開，常開觸點SQ32閉合，接觸器KM4線圈得電，電動機M2反轉，由于機械傳動的配合帶動工作臺向右運動。圓工作臺的

6、回轉運動控制。為了擴大銑床的加工范圍，可在銑床工作臺上安裝附件圓形工作臺，進行圓弧或凸輪的銑削加工。加工前應將轉換開關SA1應扳到接通位置，此時觸點SA1-2接通，觸點SA1-1和SA1-3斷開,使接觸器KM4線圈得電,電動機M2運轉，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉運動；停止時仍將轉換開關SA1扳至斷開位置，以保證工作臺能夠進行六個方向中任意一個方FU1L1L2L3SQ1KM3KM2KM4KM1SQ6-1SQ4-2SQ2-2SQ1-2SB4KM2RSB3SA-3SQ7-1SQ7-2SQ6-2SA1-3FU 2FU2FUFU3U 3向的進給運動。（4）冷卻泵電機控制冷卻泵控制電路見圖2，合上

7、SA3,KM1線圈得電,KM1主觸點閉合,M3運轉,輸送冷卻液,當斷開SA3,線圈KM1失電,各觸點復位,M3停轉。二、PLC設計1.任務分析通過以上對X62W萬能銑床控制電路的分析，三個電動機主要是由KMlKM6六個交流接觸器控制，所以PLC主要是控制好這六個交流接觸器的工作，將所有控制開關作為輸入元件與PLC輸入點(X)相連；交流接觸器KMlKM6作為輸出元件和PLC的輸出點(Y)相連，連線較為復雜的控制回路由PLC編程代替。為使梯形圖程序具有正確的邏輯關系，首先必須仔細分析圖2所示X62W萬能銑床控制電路各部分的作用以及各個器件功能，理清其邏輯關系。SB5SB6SQ3-2反轉停正轉KSK

8、M6KM3FR2FR1KM1KM2KM3FR3SB1SB2KM3KM2SAA1-1SQ1-1SQ3-1SQ2-1SQ4-1KM6KM4KM4YBM13M23M33FR3FR2KM5KM5FRR1圖2 X62W萬能銑床電路SA1-2552. PLC控制系統設計根據X62W萬能銑床所占用的輸入/輸出點數，選用三菱FX1s-20MR-D型可編程控制器可以滿足設計需求。根據X62W萬能銑床控制電路分析，PLC控制系統的輸入/輸出地址分配表如表1所示， PLC控制系統的輸入/輸出接線如圖3所示。表10613232833425154565860代替PLC輸出端口Y控制的6個繼電器，用多個開關代替PLC輸入

9、端口X控制的按鈕、位置開關、速度開關、冷卻泵開關等。通過扳動各個開關，觀察各發(fā)光二極管的發(fā)光情況，驗證程序設計與銑床控制電路的邏輯關系是否正確。2. 器件選用及電路安裝圖3本設計雖然只是制作模擬的X62W型銑床控制系統，但為了更接近工程實際，達到更逼真的模擬效果，其主電路采用的是380V三相交流電，所以在元器件選用方面應盡量使用實際車床需要的元器件。由于PLC控制電路是低壓24V，所以可以采用低壓撥動開關和停止/啟動按鈕控制。電路中的所有位置開關SQ以及速度繼電器KS都是采用撥動開關模擬替代。電路采用的元器件如表2所示。3. PLC程序設計在X62W萬能銑床繼電器控制系統中（見圖2），中包含了

10、許多的互鎖環(huán)節(jié)，在理清各個控制環(huán)節(jié)的邏輯關系后，根據原繼電器電路邏輯關系的基本設計原則，利用SWOPCFXGP/WINC軟件可設計出PLC控制梯形圖，如圖4所示。三 安裝調試1. 仿真調試為了驗證PLC程序設計的正確性，以及確保系統成功安裝和調試，先進行模擬仿真。本制作是利用了天煌公司的“可編程邏輯控制器實驗箱”進行模擬仿真，將程序寫入PLC，利用6個發(fā)光二極管2010 VOL.01（下轉48頁）4.低通濾波器電路設計在圖2的兩級AD603之間加入的電壓跟隨器替換成二階低通濾波電路，可以達到緩沖和濾波的雙重功能，我們加入兩路獨立的濾波電路，截止頻率分別為10MHz和5MHz，用單片機配合三極管

11、控制繼電器進行切換，電壓，因此經兩級放大電路放大以后的直流偏移會更加嚴重。設計之初我們沒有注意到這個問題，在高增益放大時出現了較明顯的失真， 由于AD603 本身沒有設置調零控制端，所以只能在AD603之前再加一級直流偏移調零電路。5.直流穩(wěn)壓電源設計供電需求包括數字部分和模擬部分，數字部分是單片機，液晶顯示屏及鍵盤模塊，需要較大的驅動能力，而對電源紋波無苛刻要求，適合采用高效率的開關電源模塊。模擬部分的設計如前所示，需要提供穩(wěn)定的電壓，適合采用LDO穩(wěn)壓。4.測試結果通過測試，本系統的各項指標均達到或超過了擴展要求。（示波器使用Tektronix TDS2022，信號源使用Agilent 33250A）四、調試過程與測試結果1.AD603雙片級聯的穩(wěn)定性問題兩片AD603的最大增益可以達到60dB，但是實際制版時的工藝和走線存在不足，若兩片AD603直接級聯，當增益達到50dB時會出現自激，在加入屏蔽和改善電源濾波后效果仍不理想，在兩級之間加入一級AD818的電壓跟隨器作隔離，可以消除自激問題。2.控制電壓的修正問題TLV5618的數據手冊中的輸出電壓誤差為0.29%，理論上可以忽略，但是AD603的輸出增益誤差為1dB，在實際中呈現的輸出電壓與控制字為非線性關系，需要做軟件修正。我們采用每隔1dB修正一次的方法，在短時間開發(fā)內可以達到要求。若要進一步消除