基于PLC的XA6132臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、. . . . 1 / 19基于基于 PLCPLC 的的 XA6132XA6132 臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本論文主要闡述了可編程控制器(plc)在 XA6132 萬能銑床數(shù)控化改造中的技術(shù)應(yīng)用問題，利用 plc 的自身特性解決傳統(tǒng)繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題.由于 plc 電氣控制系統(tǒng)與繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、調(diào)試周期短、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低、對工作要求環(huán)境低等一系列優(yōu)點(diǎn).因此,本論文對 XA6132萬能銑床的數(shù)控改造,將把 plc 控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去,從而大

2、大提高銑床的工作性能.論文分析了銑床的控制原理,制定了可編程控制器改造 XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì).其中包括 plc 機(jī)型的選擇、I/O 端口的分配、I/O 硬件接線圖的繪制、plc 梯形圖程序的設(shè)計(jì)、對 plc 控制銑床的工作過程作了詳細(xì)的闡述.論述了采用 plc 取代傳統(tǒng)繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)從而提高機(jī)床工作能力的方法,給出了相應(yīng)的控制原理圖。. . . . 2 / 19 目目 錄錄1 1 緒論緒論 3 31.1 機(jī)床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的途徑 31.2 機(jī)床數(shù)控化改造的條件 42 2 XA6132XA6132 型臥式萬能銑床的

3、基本結(jié)構(gòu)和控制要求型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求 4 43 3 數(shù)控化改造的一般途徑數(shù)控化改造的一般途徑 5 53.1 主傳動的數(shù)控化改造 53.2 進(jìn)給傳動的數(shù)控化改造 54 4 機(jī)床的機(jī)床的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 74.1 機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 74.2 機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本容 74.3 機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的一般步驟 84.4 基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 84.5 基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 85 5 基于基于 PLCPLC 的的 XA6132XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)萬能銑床電氣控

4、制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 9 95.1 PLC 型號的選擇 95.2PLC 的 I/O 端口分配表 115.3PLC 的外部硬件接線圖 125.4XA6132 銑床控制梯形圖的設(shè)計(jì) 13結(jié)束語結(jié)束語 1 16 6詞詞 1 16 6參參 考考 文獻(xiàn)文獻(xiàn) 1 17 7. . . . 3 / 191 1 緒論緒論1.11.1 機(jī)床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的基本途徑機(jī)床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的基本途徑一個(gè)企業(yè)要想在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發(fā)展,他必須是能在最短的時(shí)間里以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出符合市場需求的、性能合適的產(chǎn)品.判斷市場上產(chǎn)品的變化,決定近期或較長期的生產(chǎn)安排,主動調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

5、,生產(chǎn)適銷對路和技術(shù)附加值高的產(chǎn)品,主要取決于決策者的敏銳觀察和果斷決心,要是產(chǎn)品的性能完美,設(shè)計(jì)出參數(shù)合理、性能優(yōu)良、操作方便的產(chǎn)品,主要取決于設(shè)計(jì)者的素質(zhì)和能力;產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣、制造周期的長短、生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響.現(xiàn)代化的加工設(shè)備能高效率、高質(zhì)量、低成本的加工出所需的零件.當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速前進(jìn),尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和為電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)和電相互融合、滲透,促使機(jī)電一體化產(chǎn)品的相繼涌現(xiàn).在機(jī)床行業(yè)中,數(shù)控機(jī)床的誕生、迅速的發(fā)展、不斷的完善、廣泛地應(yīng)用就是其例證.當(dāng)前,機(jī)床的數(shù)控化率已成為衡量一個(gè)國家機(jī)床工業(yè)水平的重要標(biāo)志.我國的機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很

6、大.目前,我國平均單機(jī)的生產(chǎn)效率只有美、日等國的 1/10，全員勞動生產(chǎn)率約為他們的 1/25。設(shè)備役齡長、技術(shù)水平落后使其原因之一.為改變落后現(xiàn)狀,采用先進(jìn)的工藝設(shè)備,包括采用數(shù)控機(jī)床,逐步增加數(shù)控機(jī)床所占的比重,已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢,由于零件的類型、形狀、尺寸和用途差異很大,零件的加工批量相差懸殊,零件的加工質(zhì)量和精度要求有顯著的不同,因此,機(jī)械制造業(yè)需要不同類型的數(shù)控機(jī)床和高、中、低檔的不同層次的數(shù)控機(jī)床.購買新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑;改造舊機(jī)床、配置數(shù)控系統(tǒng),把普通的舊機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床也是提高數(shù)控化率的途徑. . . . 4 / 191.21.2 機(jī)床數(shù)控化改造

7、的條件機(jī)床數(shù)控化改造的條件X 舊機(jī)床能夠改造成數(shù)控機(jī)床,但并非所有的舊機(jī)床都可以改造成數(shù)控機(jī)床,衡量是否可以改裝的主要標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)床基礎(chǔ)件的剛性的改裝的經(jīng)濟(jì)性.（容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準(zhǔn)。行間距設(shè)置為：固定值 20 磅）（1） 機(jī)床基礎(chǔ)件必須是具有足夠的剛性 數(shù)控機(jī)床屬于高精度的機(jī)床 ,工件的移動或刀具移動的位置精度要求都很高 ,一般在 0.0010.01mm 高的定位精度和運(yùn)動精度要求機(jī)床基礎(chǔ)件具有很高的靜剛度和動剛度 .基礎(chǔ)件不穩(wěn)定,受力后容易變形的舊機(jī)床都不可以改裝成數(shù)控機(jī)床 .機(jī)床數(shù)控化改造的費(fèi)用合適 ,經(jīng)濟(jì)性好,機(jī)床數(shù)控改裝分兩部分進(jìn)行 :一是維修機(jī)械部分,更換或修理磨損的

8、零件,測試大型基礎(chǔ)零件,增加新的功能裝置,回復(fù)或提高機(jī)床的精度和性能 ;用新的數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的配置來代替老的 .改造總費(fèi)用也是由機(jī)械維修和增加數(shù)控系統(tǒng)兩部分組成 ,機(jī)械改造的費(fèi)用與舊機(jī)床原有零件利用的多少有著密切的關(guān)系 .數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格隊(duì)新、舊機(jī)床都一樣.若機(jī)床數(shù)控化改造的總費(fèi)僅為董雷規(guī)格設(shè)備價(jià)格的 50%60%時(shí),該機(jī)床數(shù)控改造在經(jīng)濟(jì)上才是合算的.但由于數(shù)控系統(tǒng)本身價(jià)格較高,從經(jīng)濟(jì)效果考慮,大、中、小型機(jī)床,尤其是重型機(jī)床,最合適數(shù)控改造.2 2 XA6132XA6132 型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求XA6132 型萬能臥式銑床由床身、懸梁、萬桿支架、

9、升降臺等部分組成.銑床的主要運(yùn)動形式有主軸(帶動刀具)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和工作臺(固定工件)的進(jìn)給運(yùn)動,兩種運(yùn)動分別用兩臺電動機(jī)(M2、M3)拖動.主軸所帶銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動有順銑和逆銑兩種工作方式,升降臺分為巨型和圓形兩層結(jié)構(gòu),巨型工作臺可實(shí)現(xiàn)工作臺縱向、橫向、和垂直三種直線進(jìn)給運(yùn)動,對應(yīng)左右、前后、上下、六個(gè)移動方向.裝有圓工作臺的萬能銑床還有回轉(zhuǎn)運(yùn)動,萬能銑床的矩形,圓形工作臺共有四種運(yùn)動形式.工作臺進(jìn)給電動機(jī) M 經(jīng)機(jī)械傳動鏈傳動,由電磁離合器選擇工作臺的工進(jìn)和快退進(jìn)給,并由機(jī)械離合器接通相應(yīng)的方向的機(jī)械傳動鏈,驅(qū)動工作臺實(shí)現(xiàn)各方向的移動進(jìn)給.XA6132 臥式萬能銑床的控制要求如下: (1)主軸電

10、動機(jī) M2(7.75kw)空載時(shí)直接啟動,要實(shí)現(xiàn)兩地控制的正反轉(zhuǎn)(順逆銑)運(yùn)動與電磁離合器的停止制動 (采用電磁離合器),為安全和操作方便,換刀時(shí),使主軸處于制動狀態(tài).由于主軸的正、反轉(zhuǎn),不需要經(jīng)常變換,通常在加工. . . . 5 / 19前設(shè)置傳動方向. (2)工作臺驅(qū)動電機(jī) M3(1.5kw)要求能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),并要求兩個(gè)工作臺(矩形、圓形)各個(gè)方形的運(yùn)動互鎖,矩形工作臺的六個(gè)運(yùn)動方向和圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動要求互鎖,任何時(shí)刻,只允許存在一種運(yùn)動形式的一個(gè)方向運(yùn)動. (3)主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進(jìn)給運(yùn)動采用機(jī)械齒輪變速箱調(diào)速 ,要求主軸電動機(jī)和工作臺電動機(jī)在主軸和進(jìn)給變速時(shí)能夠瞬時(shí)沖動 ,保

11、證變速時(shí)齒輪的正確嚙合和設(shè)備的安全. (4)為避免打刀,要求主軸電動機(jī)驅(qū)動 M2 啟動后,工作臺驅(qū)動電動機(jī) M3 方能啟動.（容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準(zhǔn)。行間距設(shè)置為：固定值 20 磅）3 3 數(shù)控化改造的一般途徑數(shù)控化改造的一般途徑3.13.1 主傳動的數(shù)控化改造主傳動的數(shù)控化改造 機(jī)床主傳動的作用是把電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過變速箱傳給主軸 ,使工件或刀具以各種不同的速度運(yùn)動 .轉(zhuǎn)傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率.機(jī)床的主傳動一般采用普通交流電動機(jī)或直流電動機(jī)拖動兩種形式. 1、主傳動電氣部分的數(shù)控改造XA6132 銑床主傳動采用普通交流異步電動機(jī)拖動，如此類中 、

12、小型機(jī)床，其本身價(jià)格較低，改造費(fèi)用過高，改造周期過長都將降低這類機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以在一般情況下，對機(jī)床的主傳動均采取保留原電器系統(tǒng)的方案。在本次設(shè)計(jì)中仍然保留主軸電機(jī)，拆除原有的滑動齒輪變速箱裝置以與正反轉(zhuǎn)控制電路。采用變頻器來控制主軸交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以與實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速功能。2 主軸機(jī)械部分的改造(容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準(zhǔn)。由于主軸采用變頻器實(shí)現(xiàn)無級變速，因此主傳動系統(tǒng)采用同步的齒形帶來傳遞運(yùn)動。對于主軸本身其剛性和旋轉(zhuǎn)精度以與支承的剛性都將直接影響零件的加工精度。因此主軸部分的改造，首先要保證本身的剛性以與修復(fù)和提高本身的旋轉(zhuǎn)精度。XA6132 銑床主軸支撐采用滑動

13、軸承，本次改造中為了提高承載能力，增大主軸轉(zhuǎn)速，保持旋轉(zhuǎn)精度，改用靜壓軸承來代替原軸承。3.23.2 進(jìn)給傳動的數(shù)控化改造進(jìn)給傳動的數(shù)控化改造. . . . 6 / 19 在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給傳動的作用是接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，經(jīng)放大后使刀具做精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相對運(yùn)動，如直線 、斜線、圓弧等，加工出符合要求的零部件。對進(jìn)給傳動的要求為：高精度，與高的定位精度和重復(fù)定位精度以與加工零件的綜合精度；高品質(zhì)，與頻帶寬，響應(yīng)快，動、靜態(tài)速降小，調(diào)速圍寬；高速度，與能快速定位，以提高效率；大功率，與能輸出大的力矩和功率，以滿足加工的需要。1.進(jìn)給傳動電氣部分的數(shù)控化改造（1）確定控制方式：數(shù)控系

14、統(tǒng)的控制方式基本上分為開環(huán) 、閉環(huán)、半閉環(huán)三種。普通機(jī)床數(shù)控化改造選擇哪種控制方式，需根據(jù)具體情況確定。一般小型采用開環(huán)控制，中、重型采用半閉環(huán)控制，由于閉環(huán)控制需直接測出移動部件的實(shí)際位置，直線測量元件，工作量大，費(fèi)時(shí)多，而且閉環(huán)控制的調(diào)試想打麻煩，它的穩(wěn)定性與機(jī)械部分的各種非線性因素有很大的關(guān)系，在機(jī)床數(shù)控改造中一般不采用閉環(huán)控制的方式。對 XA6132 的改造中為其配置日本 FANUC 公司的POWER MATEO 數(shù)控系統(tǒng)。（2）選擇伺服系統(tǒng)：目前，使用比較廣泛的伺服系統(tǒng)有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、可控硅直流伺服系統(tǒng)以與大功率晶體管直流脈寬調(diào)制（PWM）伺服系統(tǒng)。改造中采用直流伺服系統(tǒng)。（3）

15、選擇位置測量元件：位置測量元件是伺服系統(tǒng)中的一部分，用來測量運(yùn)動部件按指令移動的位置量，并將其位置量反饋給數(shù)控系統(tǒng)。為之測量元件可分為旋轉(zhuǎn)型測量元件和直線型測量元件兩類。旋轉(zhuǎn)型測量元件又分為旋轉(zhuǎn)變壓器和光電脈沖編碼器，這兩種測量元件均可用于數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制中，用來測量伺服電機(jī)的角位移量；直線型測量元件有感應(yīng)同步器和光柵，這兩種元件多用在閉環(huán)控制方式的數(shù)控系統(tǒng)中，在機(jī)床的數(shù)控改造中一般不可用。設(shè)計(jì)中選取光電編碼器作為位置測量元件。2.進(jìn)給傳動機(jī)械部分的數(shù)控改造（1）導(dǎo)軌副：原銑床的導(dǎo)軌采用滑動導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，承載面積大，接觸剛度好、抗震性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。但滑動導(dǎo)軌的靜摩察系數(shù)隨速

16、度變化而變化，摩擦損失大，在低速時(shí)易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直接影響運(yùn)動部件的定位精度。改造中 在原移動部件的導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，該軟帶摩察系數(shù)小，. . . . 7 / 19動、靜摩擦系數(shù)差別小，部件運(yùn)行平穩(wěn)、無爬行，定位精度高。沒有震動，提高了工件表面加工質(zhì)量，延長了刀具壽命。軟帶耐磨損，且嵌入性能好，與其配合的金屬導(dǎo)軌面不會拉傷，軟帶有自潤滑性，當(dāng)機(jī)械潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)軌不會拉傷。（2）進(jìn)給箱：原銑床為齒輪結(jié)構(gòu)，改造中取消原進(jìn)給箱，依靠數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)控制工作臺的進(jìn)給，提高其定位精度，達(dá)到伺服控制目的。（3）移動部件：在機(jī)床的進(jìn)給傳動鏈中，需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換成直線運(yùn)動。原銑床采用普通絲杠

17、副有自鎖能力，在垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)中不用附加制動裝置。其缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動效率低，動、靜摩察系數(shù)相差大，在低速時(shí)易出現(xiàn)爬行。數(shù)控機(jī)床要求進(jìn)給部分的移動部件靈敏度好 、精度好、反應(yīng)快、無爬行。采用滾珠絲杠副可滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動的要求。在機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)，由于滾珠絲杠副的徑向尺寸較大，許多相關(guān)部位都需要修改，往往用原絲杠副，但為消除過大的絲杠與螺母間隙，應(yīng)將原單螺母改為可調(diào)間隙的雙螺母副。（4）基于 plc 的 XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)在銑床的改造中我們將其運(yùn)動控制改造為 CNC 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，將其輔助機(jī)械動作控制（繼電器、接觸器）部分改造為 plc 可編程控制。4.4.

18、 機(jī)床的機(jī)床的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.14.1 機(jī)床機(jī)床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng),就像設(shè)計(jì)任何一種機(jī)床電氣控制系統(tǒng)一樣,其目的都是通過控制被控對象機(jī)床來實(shí)現(xiàn)其機(jī)械加工的生產(chǎn)工藝要求,提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,因此在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循以下基本原則:(1) 機(jī)床的 PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)能控制機(jī)床設(shè)備最大限度的滿足機(jī)床的生產(chǎn)工藝要求.(2) 在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,力求使 PLC 控制系統(tǒng)越簡單、越經(jīng)濟(jì),操作使用與維護(hù)維修越方便越好.(3) 要充分保證 PLC 控制系統(tǒng)的安全性和可靠性.(

19、4) 考慮到今后加工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和機(jī)床工藝的不斷改進(jìn),在配置PLC 硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)適當(dāng)保留有一定的拓展余量.4.24.2 機(jī)床機(jī)床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本容控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本容. . . . 8 / 19機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與機(jī)床輸入、輸出設(shè)備連接而成的.因此,機(jī)床PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本容應(yīng)包括以下容:(1)選擇 XA6132 型機(jī)床輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以與由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對(電動機(jī)、電磁閥等).這些設(shè)備屬于一般的電器元件. (2)PLC 的選擇.PLC 是 PLC 系統(tǒng)的核心部件.正確

20、選擇 PLC 對于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)將起著重要的決定性作用.選擇 PLC,主要包括機(jī)型、容量的選擇以與 I/O 模塊、電源模塊等的選擇.(2)分配 I/O 點(diǎn),繪制 PLC 的實(shí)際接線圖.(3)控制程序設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖、語句表等的設(shè)計(jì).控制程序是控制整個(gè)機(jī)床系統(tǒng)工作的軟件,是保證機(jī)床系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵.因此,設(shè)計(jì)的機(jī)床控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改、直到滿足機(jī)床生產(chǎn)工藝要求為止.(4)必要時(shí)還要設(shè)計(jì)機(jī)床控制臺等.(5)編制機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)文件.4.34.3 機(jī)床機(jī)床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟(1)

21、 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求,了解需要完成的動作、操作方式.(2) 根據(jù)控制要求確定所需要的輸入、輸出設(shè)備,據(jù)此確定 PLC 的 I/O 接線點(diǎn)數(shù).(3) 選擇 PLC 機(jī)型與容量.(4) 定義輸入、輸出點(diǎn)名稱,分配 PLC 的 I/O 點(diǎn),設(shè)計(jì) PLC 的實(shí)際接線圖.(5) 根據(jù) PLC 所完成的任務(wù)與應(yīng)具備的功能進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì),同時(shí)可進(jìn)行控制臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工.4.44.4 基于基于 PLCPLC 的銑床的電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)的銑床的電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) (1) 分析被控對象將被控對象按功能進(jìn)行相互獨(dú)立的分解,這樣便于確定 PLC 的資源分配,屬于化整為零的設(shè)計(jì)思路.通過

22、PLC 來實(shí)現(xiàn)銑床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,需要將各種控制和檢測信號通過按鈕和檢測元件輸入 PLC,再通過 PLC 部程序運(yùn)算將結(jié)果輸出各種執(zhí)行設(shè)備,完成電氣控制系統(tǒng)對于銑床的控制.每個(gè)功能的輸入信號,都可以通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作,輸出則可以通過接觸器、電磁閥、等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成.(2) 根據(jù)控制對象確定 I/O 點(diǎn)分解后的各項(xiàng)功能項(xiàng),對 PLC 所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行確定.(3) PLC 的選擇型 XA6132 萬能銑床所需的 I/O 點(diǎn)總數(shù)在 256 以下,屬于小型機(jī)的圍.控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡單功能.主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制,可選擇小型機(jī)系列,它的價(jià)格低,體積小,非常非常適用

23、于單機(jī)自動化控制系統(tǒng).4.54.5 基于基于 PLCPLC 的銑床的電氣控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)的銑床的電氣控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì). . . . 9 / 19 (1)程序要求分析PLC 控制系統(tǒng)在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應(yīng)的修改程序就可以實(shí)現(xiàn).因此,系統(tǒng)的自動糊控制程度很高.銑床電氣控制屬于廣泛應(yīng)用系統(tǒng),不針對特殊的加工工藝,因此 PLC 部的程序只需要相對每個(gè)控制按鈕發(fā)出信號,作出相應(yīng)的動作即可. (2)基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)程序 PLC 程序可以采用梯形圖、語句表、程序塊等形式表示.為了與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相承接,采用梯形圖形式對銑床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行編程.5.5. 基于基于 PLCP

24、LC 的的 XA6132XA6132 萬能式銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)萬能式銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.15.1 PLCPLC 型號的選擇型號的選擇選擇基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)的 PLC 機(jī)型，應(yīng)從以下幾個(gè)方面來考慮：5.1.1 根據(jù) PLC 的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的不同，PLC 分為整體式、模塊式和疊裝式整體式的每一/點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊是便宜,小型電氣控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程控制器.此次所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)沒有特殊的控制任務(wù),整體式 PLC 完全可以滿足控制要求,且在性能一樣的情況下,整體式 PLC 較模塊式和疊裝式 PLC 價(jià)格便宜,因此,XA6132 銑床

25、電氣控制系統(tǒng)的 PLC 選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC.5.1.2 根據(jù) PLC 的指令功能 考慮到任何一種 PLC 都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求,根據(jù)本課題將盡量采用價(jià)格便宜的 PLC.5.1.3 根據(jù) PLC 輸出點(diǎn)數(shù)如表 3.1 和表 3.2 所示,銑床的電氣控制系統(tǒng)需要 24 個(gè)輸入口 16 個(gè)輸出口,PLC 的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點(diǎn)數(shù) 24.PLC 實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點(diǎn)數(shù) 16.在條件許可的情況下盡可能留有 10%-20%的余量.5.1.4 根據(jù) PLC 的存儲容量PLC 存儲器容量的估算方法:對于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號的電氣控制系統(tǒng),將所需的輸入/輸出點(diǎn)

26、數(shù)乘以 8 就是所需 PLC 存儲器的存儲容量(單位為 bit)即 : (24+16)*8=320bit5.1.5 根據(jù)輸入模塊的類型輸入模塊的輸入電壓一般為 DC24V 和 AC110V 或 AC220V直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接交流輸入方. . . . 10 / 19式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用選用 AC220V 輸入5.1.6 根據(jù)輸出模塊的類型PLC 輸出模塊有繼電器型、晶體管型和雙向可控硅型三種.繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓圍廣,導(dǎo)通降壓小,承受瞬間過電壓和過電流的能力較強(qiáng),每一點(diǎn)的輸出容量較大(可達(dá) 2A),

27、在同一時(shí)間對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制,但動作速度慢,壽命有一定的限制.晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載,它們的可靠性高,反應(yīng)帶寬快,壽命長,但過載能力差,每一點(diǎn)的輸出量只有 0.5A,4 點(diǎn)同時(shí)輸出的總?cè)萘坎坏贸^ 2A.由于 XA6132 銑床控制對象對 PLC 輸出點(diǎn)的動作表達(dá)要求不高,繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求,且每一點(diǎn)的輸出容量較大,在同一時(shí)間對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制,這將給設(shè)計(jì)工作帶來很大的方便.所以本課題選用繼電器輸出模塊,結(jié)合 XA6132 銑床電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際情況,需要輸入點(diǎn)數(shù)24 個(gè),輸出點(diǎn)數(shù) 16 個(gè).表 1.FX2 系列 P

28、LC 的一般技術(shù)特性電源AC110V-220V,50/60HZ 單相電源,可瞬間失效 10MS環(huán)境溫度050C環(huán)境濕度45%85%RH(無霜)防震性能JISC0911 標(biāo)準(zhǔn),1055HZ,0.5mm(最大 2G3 軸向各 2次防沖擊性能JISC0911 標(biāo)準(zhǔn)(10G,3 軸各 3 次)抗噪聲能力1000V 峰-峰值,1us,30100HZ(噪聲模擬器)絕緣耐壓AC1500V,1min(接地端與其他端子間). . . . 11 / 19絕緣電阻5DC550V(地端與其他端子間)使用環(huán)境無腐蝕性氣體,無導(dǎo)電粉末、微粒根據(jù)萬能銑床電氣控制要求,其輸入輸出均為 17 個(gè)開關(guān)量,需要 PLC 檢測的輸入

29、信號有:6 個(gè)按鈕,6 個(gè)行程開關(guān),5 個(gè)選擇開關(guān),共計(jì) 17 個(gè).plc 輸出控制信號有 3 個(gè)電磁離合器,7 個(gè)繼電器,1 個(gè)照明燈,共 11 個(gè).因此選用日本松下公司FX0N -40MR 繼電器輸出為整體式(表 2 和表 3)所示:5.25.2 LCLC 的的 I/OI/O 端口分配表端口分配表PLC 的 I/O 通道分配表是根據(jù)其控制對象的特點(diǎn)和控制要求,將 I/O 的輸入輸出與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連,達(dá)到控制和檢測的目的,具體的分配表如表 1,表 2所示. X000SB1主電機(jī)停止、制動按鈕X001SB2主電機(jī)停止、制動按鈕X002SB3主電機(jī)啟動按鈕X003 SB4主電機(jī)啟動按鈕X00

30、4 SB5快速進(jìn)給起動按鈕X005 SB6快速進(jìn)給起動按鈕X006 SA1冷卻泵起、停轉(zhuǎn)換開關(guān)X007 SA2上刀制動轉(zhuǎn)換開關(guān)X010SA3圓、矩形工作臺選擇開關(guān)X011SA4主電動機(jī)正轉(zhuǎn)選擇開關(guān)X012SA4主電動機(jī)反轉(zhuǎn)選擇開關(guān). . . . 12 / 19X013SA5照明選擇開關(guān)X014SQ1縱向右進(jìn)給位置開關(guān)X015SQ2縱向左進(jìn)給位置開關(guān)X016SQ3垂直下/橫向右進(jìn)給位置開關(guān)X017SQ4垂直下/橫向左進(jìn)給位置開關(guān)X020SQ5主軸變速沖動位置開關(guān) X021 SQ6 進(jìn)給變速沖動位置開關(guān)表 2 輸入信號端口分配Y001KA1瞬時(shí)通斷繼電器Y002KA2瞬時(shí)通斷繼電器Y003KA3瞬

31、時(shí)通斷繼電器Y004KM1主電動機(jī)正傳接觸器Y005KM2主電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y006KM3進(jìn)給電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y007KM4進(jìn)給電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y010YB1電磁制動器Y011YCI電磁離合器Y012YC2電磁離合器Y014EL照明燈. . . . 13 / 19 表 3 輸出信號端口分配5.35.3 PLCPLC 外部硬件接線圖外部硬件接線圖根據(jù)萬能銑床電氣控制要求,輸入輸出均為開關(guān)量,需要 PLC 檢測的輸入信號有 6 個(gè)按鈕,6 個(gè)行程開關(guān),5 個(gè)選擇開關(guān),共計(jì) 17 個(gè).PLC 輸出控制信號有 3個(gè)電磁離合器,7 個(gè)繼電器,1 個(gè)照明燈,共計(jì) 11 個(gè).PLC 的通道分配是根據(jù)其控制對

32、象的特點(diǎn)和控制要求,將 PLC 的輸入、輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連,達(dá)到控制和檢測的目的,具體的 I/O 分配如上表所示.完成 I/O 口地址分配后,進(jìn)行 PLC 硬件設(shè)計(jì),PLC 外接硬件電路如圖 1 所示:. . . . 14 / 195.45.4 XA6132XA6132 銑床控制梯形圖設(shè)計(jì)銑床控制梯形圖設(shè)計(jì) 控制軟件設(shè)計(jì)如圖 2.在應(yīng)用 PLC 進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中,運(yùn)用了 5 個(gè)輔助繼電器,用來簡化程序的設(shè)計(jì).在編制程序過程中,充分考慮系統(tǒng)的安全性,運(yùn)用了有互鎖功能的設(shè)計(jì),如分別串聯(lián)上了 Y004、Y005、Y006、Y007 常閉觸點(diǎn),用來完成對KM1、KM2、KM3、KM4 的保護(hù)控制

33、,從而提高了整個(gè)機(jī)床控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性.在程序設(shè)計(jì)中,將不同控制方式的程序分別編寫,根據(jù)工作方式選擇開關(guān)決定執(zhí)行那些程序,這樣使得程序結(jié)構(gòu)清晰,編程方便. . . . 15 / 19. . . . 16 / 19. . . . 17 / 19. . . . 18 / 19 結(jié)結(jié)束束語語 本課題所研究的基于 PLC 的銑床輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 XA6132 萬能銑床的控制自動化,方便了工人在生產(chǎn)中對機(jī)床的實(shí)際操作 .通過研究,可得出以下結(jié)論:可編程控制器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的新型控制器 ,具有結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾性強(qiáng),編程方便等特點(diǎn).本課題采用 PLC 自動控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器 -接觸器電氣控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對 XA6132 萬能銑床自動控制,從而提高了機(jī)床的工作效率、工作穩(wěn)定