X62W型銑床的PLC的電器改造設(shè)計說明

1、 . 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書X62W型銑床的PLC的電器改造設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關(guān)于收集、保存、

2、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月

3、日學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日目 錄 設(shè)計題目X62W型銑床的PLC的電器改造設(shè)計 設(shè)計的目的 掌握X62W型的電氣控制功能。 掌握用PLC改造電器設(shè)備的方法選擇。 掌握電器控制元件的選擇與計算方法。 設(shè)計要求 結(jié)合有關(guān)教材選擇合適的用PLC的改造電氣控制 原有的動作

4、順序與功能不變。 各種連鎖關(guān)系不變。 增加有工作狀態(tài)指示 完成的任務(wù) 選擇PLC型號、分配I/O端口、設(shè)計I/O電路、選擇元件、繪制梯形圖、編織語句表。 畢業(yè)設(shè)計說明書（10000以上）1）設(shè)計題目2）控制原理說明設(shè)計3）主要器件選擇依據(jù)與計算4）主要參考資料 參考文獻工廠電氣控制技術(shù) 機械工業(yè) 主編 方承遠工廠電氣控制設(shè)備 機械工業(yè) 主編 許廖機床電氣控制技術(shù) 機械工業(yè) 主編 王炳實可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù) 機械 主編 王兆義可編程序控制器的原理與程序設(shè)計 電子工業(yè) 主編 亞軍河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計目 錄摘 要(1)一 緒 論1.1設(shè)計的目的和意義. . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)二 X62W萬能銑床的結(jié)構(gòu)與運動形式. . . . . . . . . . . .（8）21 X62萬能銑床的外行結(jié)構(gòu)圖 . . . . . . . . . . . . . . . (8)22 X62萬能銑床的設(shè)計原理. . . . . . . . . . . . . . . .（10）23 X62萬能銑床的主電路分析. . . . . . . . . . . . . .（13）24 X62萬能銑床的控制電路分析。（14）三X62W萬能銑床行程開關(guān)工作狀態(tài)與設(shè)計步驟. .（20）31工作臺縱向進給

6、行程開關(guān)狀態(tài)表. . . . . . . . . . . .（20）32 PLC應(yīng)用的設(shè)計步驟. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（22）四萬能銑床電氣PLC改造設(shè)計與原理圖. . . . .（25）41 X62W萬能銑床的控制要求與電氣控制線路分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（26）42 改造方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7、 . . .（28）4。3PLC方案的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（33）44X62W PLC改造線路分析與萬能銑床的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . （37）4。5萬能銑床各個輸入/輸出點的PLC I/O地址分配（40）46PLC程序設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（42）47電氣控

8、制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖。（46）五故障現(xiàn)象和故障分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（49）六結(jié)論與體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .（53）1.1設(shè)計的目的和意義隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。當前用于工業(yè)控制的計算機可以分為幾類。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計算機、單片機的測控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS

9、）等。為了滿足現(xiàn)在社會制造業(yè)對社會市場緊迫需求的反應(yīng)，既要求生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品；而可編程序控制器PLC正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。PLC(Programmab l eLogic Controller)是 2 0世紀 60年代末在美國首先出現(xiàn)的 ,其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機一樣。是一種專用于工業(yè)控制的計算機。也是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置；使用了可編程序存儲器以儲存指令 ,用來執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算功能 ,并通過模擬和數(shù)字輸入輸出組件 ,控制各種機械或生產(chǎn)過程。近幾年來PLC把自動化技

10、術(shù)，既計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，體現(xiàn)了可編程序控制器的應(yīng)用場合是很廣泛的。因此采用可編程序控制器(PLC)對銑床傳統(tǒng)的繼電器-接觸器電氣控制系統(tǒng)進行改造,不但給出了銑床PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計梯形圖、I/O表的輸入輸出接線圖。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。PLC的應(yīng)用不但大提高了銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,而且大簡化和減少了維修維護的工作量。以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強和價格低廉等特點 ,在機械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。用控制系統(tǒng)替代X62W銑床復(fù)雜線路中的繼電器、接觸器等

11、系統(tǒng) ,是今后控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。X62W銑床是一種通用的多用途機床，它可以進行平面、斜面、螺旋面與成型表面的加工，它采用繼電接觸器電路實現(xiàn)電氣控制。若將X62W銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護、維修的工作量, 使X62W型銑床在電氣功能上更加完善,使機床的操作更為方便與安全。專業(yè)技術(shù)的理論和技能有著很大的研究意義。對X62W型銑床的電氣控制線路進行了分析與研究后,X62W銑床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速圍寬等功能外；X62W銑床的電氣控制系統(tǒng),還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點;給生產(chǎn)與維護帶來諸多不便，嚴

12、重地影響生產(chǎn)。采用可編程序控制器(PLC)對X62W銑床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進行改造,在實際生產(chǎn)線上有著明顯的效率，這也使整個生產(chǎn)系統(tǒng)帶來推動的力量。PLC對X62W銑床控制改造的設(shè)計梯形圖,提高了X62W銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而PLC對X62W銑床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造,從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準確性、合理性,更好地滿足了實際生產(chǎn)的需要,提高了經(jīng)濟效益。、X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)與運動形式21X62W型萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖 它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導軌，升降臺可沿著它上下移動。在升

13、降臺上面的水平導軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動（前后移動）的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)盤，工作臺就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導軌上作垂直于主軸軸線方向移動（左右移動）。工作臺上有T形槽用來固定工件。這樣，安裝在工作臺上的工件就可以在三個坐標上的六個方向調(diào)整位置或進給。銑床主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運動是主運動；銑床工作臺的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直）6個方向的運動是進給運動；銑床其他的運動，如工作臺的旋轉(zhuǎn)運動則屬于輔助運動2.2設(shè)計主要原理 本設(shè)計采用可編程控制器PLC來改造X62W普通銑床電氣原理的控制。X62W普通銑床是一種通用的多用途機床，它可以進行平面、斜面、螺旋面與成型表面的加工

14、，它采用繼電接觸器電路實現(xiàn)電氣控制。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。將X62W普通銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護、維修的工作量。：符號名稱用途與符號名稱與用途M1主軸電動機YC2進給電磁離合器M2進給電動機YC3快速電磁離合器M3冷卻泵電動機SA1圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)KM1主軸電動機起動接觸器SA2主軸換刀制動開關(guān) KM2 正轉(zhuǎn)進給起動接觸器 SA3 冷卻泵起停控制開關(guān) KM3反轉(zhuǎn)進給起動接觸器 SA4 照明燈控制開關(guān) KM4快速進給起動接觸器 SA5 主軸正反轉(zhuǎn)換向開關(guān) TC1控制變壓器 SQ1 工作

15、臺向右進給行程開關(guān) TC2整流變壓器 SQ2 工作臺向左進給行程開關(guān) T照明變壓器 SQ3工作臺向下、向前進給行程開關(guān) VC整流裝置 SQ4工作臺向上、向后進給行程開關(guān) FR1主軸電動機熱繼電器 SQ6 進給變速沖動行程開關(guān) FR2 進給電動機熱繼電器 SQ7 主軸變速沖動行程開關(guān) FR3冷卻電動機熱繼電器 EL 照明燈FU1FU6熔斷器SB1、SB2 主軸停止與制動按鈕 Q電源總開關(guān)SB3、SB4 主軸起動按鈕 YC1主軸制動電磁離合器SB5、SB6 快速移動按鈕銑床的主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動是工件相對于銑刀的運動。中小型銑床一般均采用三相籠型異步電動機拖動；由于主軸的旋轉(zhuǎn)運動和進給

16、運動之間沒有在聯(lián)系的要求，分別用一臺電動機拖動；為了適應(yīng)順銑和逆銑兩種銑削方法的需要，主軸電動機應(yīng)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；為防止刀具和機床的損壞，要求主軸轉(zhuǎn)動后，才允許有進給運動，進給運動停止后，主軸旋轉(zhuǎn)才能停止或同時停止；為了縮短停車時間，主軸停車時采用電磁離合器制動。 工作臺的進給運動有六個方向的運動，即上下、左右和前后運動，因此進給電動機應(yīng)能正、反轉(zhuǎn)。為了提高生產(chǎn)效率，要求六個方向都能實現(xiàn)空行程的快速移動。從安全角度考慮，同一時間只允許有一個方向的進給運動。 在主軸變速和進給變速的過程中，為了使變速滑移齒輪容易嚙合，變速時電動機稍微轉(zhuǎn)動一下，即點動一下，這個動作稱為變速沖動。23 主電路分析在電路

17、中，Q為電源總開關(guān)。FU1為總電源的短路保護。在機床中共有三臺電動機，M1為主軸電動機，M2為進給電動機，M3為冷卻泵電動機。主軸電動機M1的起動與停止由接觸器KM1控制，轉(zhuǎn)向開關(guān)SA5作為主軸的正反轉(zhuǎn)向開關(guān)。SA5的通斷情況見表。熱繼電器FR2作為主軸電動機的過載保護。 進給電動機M2的正反轉(zhuǎn)由接觸器KM2和KM3控制，熱繼電器FR2作為過載保護。冷卻泵電動機M3接在KM1主觸點之后，只有當主軸電動機M1起動后才能起動。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3直接控制M3的起停，熱繼電器FR3作為它的過載保護。24 控制線路分析 1、主軸電動機的控制主軸的起動 合上電源開關(guān)Q，并用SA5選擇主軸的方向。主軸的起?？梢?/p>

18、在兩處控制，一處設(shè)在工作臺前，另一處設(shè)在床身的側(cè)面。起動時，按起動按鈕SB3或SB4，接觸器KM1得電并自鎖，電動機M1拖動主軸旋轉(zhuǎn)。在主軸電動機起動后，用SA3使冷卻泵電動機M3起動。熱繼電器FR1和FR3的動斷觸點串在主軸的電路控制中，當M1和M3中任意一個電動機過載，熱繼電器的動斷觸點打開，KM1線圈釋放M1和M3都停止。主軸的停車與制動 按下SB1或SB2，接觸器KM1線圈斷電，切斷主軸電源，但主軸電動機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，若將停止按鈕按到底，使其動合觸點閉合，主軸制動離合器因線圈通電而吸合，使主軸迅速制動而停止。主軸變速沖動 主軸變速時，先將變速手柄拉到前面，將變速盤轉(zhuǎn)到所需的

19、轉(zhuǎn)速，然后將變速手柄推回去。就在推回去的過程中要壓動行程開關(guān)SQ7，其動合觸點閉合一下，接觸器KM1短時吸合，主軸電動機短時得電并轉(zhuǎn)動一下，使變速后的齒輪易于嚙合。另外在拉出變速手柄時，也會短時壓動SQ7，SQ7的動斷觸點瞬間斷開，使KM1線圈線路斷開。這樣即使原先主電動機在轉(zhuǎn)動，在變速時電動機M1也會自動停止轉(zhuǎn)動。主軸換刀制動 主軸換刀時，應(yīng)使主軸不能停轉(zhuǎn)，以免發(fā)生人生事故。在換刀時，只要將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳到換刀位置，它的一個觸點斷開了控制電路電源，保證主軸電動機不會得電，以確保人身安全；另一個觸點接通了主軸制動電磁離合器YC1，使主軸不能轉(zhuǎn)動。換刀完后在將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳回工作位置，斷開主

20、軸離合器，接通控制電路電源。2、進給運動控制當主軸電動機起動后，方可進行進給運動。工作臺的進給運動是通過操作手柄來完成的。 當工作臺縱向（左右）進給運動控制 先將圓工作臺的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳在斷開位置操縱工作臺縱向進給運動的手柄有兩個，一個裝在工作臺底座頂面的正中間，另一個裝在工作臺底座的左下方它們之間有機械聯(lián)鎖，只要操縱一個就可以了?？v向進給手柄有三個位置，即左、右和中間。當縱向進給手柄想“右”時，同樣，一方面機械機構(gòu)將進給電動機的傳動鏈和工作臺縱向移動的絲杠相聯(lián)結(jié)，另一方面壓下向右進給的行程開關(guān)SQ1，其動斷觸點SQ1-2斷開，動合觸點SQ1-1閉合。觸點SQ1-1閉合使正轉(zhuǎn)接觸器KM2因線

21、圈通電而吸合進給電動機M2就正向轉(zhuǎn)動，拖動工作臺向右運動。當縱向進給手柄扳“左”時，同樣，一方面機械機構(gòu)將進給電動機的傳動鏈和工作臺縱向移動的絲杠相聯(lián)結(jié)，另一方面壓下向左進給的行程開關(guān)SQ2，其動斷觸點SQ2-2斷開，動合觸點SQ2-1閉合。觸點SQ2-1的閉合使反轉(zhuǎn)接觸器KM3因線圈通電而吸合，進給電動機M2反向轉(zhuǎn)動，拖動作臺向左運動。當將縱向手柄扳回到“中間”位置時一方面機械機構(gòu)將進給電動機的傳動鏈與工作臺縱向移動的絲杠脫開；另一方面行程開關(guān)SQ1和SQ2復(fù)位，KM1和KM3釋放，進給運動停止。工作臺設(shè)有終端限位保護，在工作臺的兩端各有一塊擋鐵，當工作臺移動到極限位置時擋鐵會碰動縱向進給手

22、柄，時縱向進給手柄回到中間位置，實現(xiàn)自動停車。 工作臺橫向（前后）和垂向（上下）進給控制 工作臺的橫向進給和垂向進給是通過操縱十字手柄來完成的。十字手柄有兩個，分別裝在工作臺左側(cè)的前、后方，它們之間有機械聯(lián)鎖，同時只能對一個進行操縱。將圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳在斷開位置，當十字手柄扳到“下”或“前”位置時，一方面機械機構(gòu)將進給電動機的傳動鏈與相應(yīng)的絲杠相聯(lián)結(jié)；另一方面壓下行程開關(guān)SQ3，其動斷觸點SQ3-2斷開，動合觸點SQ3-1閉合，正轉(zhuǎn)接觸器KM2因線圈通電而吸合，進給電動機M2正向轉(zhuǎn)動，拖動工作臺向下或向前移動。當十字手柄扳到“上”或“后”位置時，一方面機械將進給電動機的傳動鏈與相應(yīng)的絲

23、杠相聯(lián)結(jié)；另一方面壓下行程開關(guān)SQ4其動斷觸點SQ4-2斷開，動合觸點SQ4-1閉合，反轉(zhuǎn)接觸器KM3因線圈通電而吸合，進給電動機M2反向轉(zhuǎn)動拖動工作臺向上或向后移動。當十字手柄扳到“中間”位置時，機械機構(gòu)將電動機的傳動鏈與絲杠脫開，行程開關(guān)復(fù)位KM2和KM3都釋放，進給電動機M2停止，工作臺也停止。工作臺前、后、上、下移動均有限位保護。工作臺快速移動 為了提高工作效率，縮短對刀時間，工作臺六個方向都可快速運動。在正常進給時，如果按下快速移動按鈕SB5或SB6，接觸器KM4因線圈通電而吸合，KM4的動斷觸點斷開，進給電磁離合器YC2脫離，KM4動合觸點閉合，快速移動離合器YC3通電合上，工作臺

24、按原進給方向快速移動。當松開快速移動按鈕SB5或SB6時，接觸器KM4因線圈失電而釋放，KM4的動合觸點斷開，快速移動離合器YC3失電脫離，KM4動斷觸點閉合，進給電磁離合器YC2通電合上，工作臺恢復(fù)原進給速度。進給變速沖動 將變速手柄拉出，選好合適的進給速度后，將進給手柄推回的過程中，壓動行程開關(guān)SQ6，其動斷觸點SQ6-2斷開一下，其動合觸點SQ6-1閉合一下，接觸器KM2短時吸合，進給轉(zhuǎn)動機就轉(zhuǎn)動一下，產(chǎn)生一個沖動，使齒輪嚙合。一次操作齒輪仍未進入嚙合狀態(tài)，可以在重復(fù)一次，直到進入良好的嚙合狀態(tài)為止。圓形工作臺的控制 為了擴大機床的加工能力，可在機床工作臺上安裝圓形工作臺，這樣就可以進行

25、圓弧或凸輪的銑削加工，圓工作臺由進給電動機M2經(jīng)縱向傳動機構(gòu)拖動。在開動圓工作臺前，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1轉(zhuǎn)到“接通”位置，SA1-1、SA1-3斷開，而SA1-2閉合，并將進給操作手柄扳到中間位置。按下主軸起動按鈕SB3或SB4，接觸器KM1吸合并自鎖，主軸電動機M1起動，同時KM1動合觸點也閉合，是接觸器KM2也得電吸合，進給電動機正向轉(zhuǎn)動，拖動圓工作臺轉(zhuǎn)動。圓工作臺的運動必須和六個方向的進給運動有可靠的聯(lián)鎖，否則會造成刀具或機床的損壞。為避免這種事故發(fā)生，從電氣上保證了只有各操縱手柄和十字手柄處于零位時才可以進行圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運動。如果有一手柄不在零位，行程開關(guān)SQ1SQ4的動斷觸點組成的電

26、路就斷開，KM2斷電，電動機M2就停止行程開關(guān)工作狀態(tài)與設(shè)計步驟31工作臺縱向進給行程開關(guān)狀態(tài)表照明燈EL由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4控制，由照明變壓器提供電源。工作臺縱向進給行程開關(guān)狀態(tài)表 觸點 位置向左進給 停止向右進給SQ1-118-19 - - +SQ2-217-25 + + -SQ2-118-23 + - -SQ2-222-25 - + +工作臺橫向與上下進給行程開關(guān)狀態(tài)表觸點 位置向上、向下 停止向后、向上SQ3-118-19 + - -SQ3-216-17 - + +SQ4-118-23 - - +SQ4-222-25 + + - 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)表觸點 位置 接通 斷開SA1-117-

27、18 - +SA1-219-22 + -SA1-31222 - +32 PLC應(yīng)用的設(shè)計步驟 PLC應(yīng)用的設(shè)計，一般應(yīng)按下述幾個步驟進行：熟悉被控對象。 首先要全面、詳細的了解被控對象的機械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機械設(shè)備的運動容、運動方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或者狀態(tài)（功能）流程圖?？刂迫蝿?wù)與設(shè)計要求。要了解工藝過程和機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對電控系統(tǒng)的控制要求，如機械運動步件的傳動與驅(qū)動，液壓、氣動的控制，儀表、傳感器等的連接與驅(qū)動等，歸納出電氣執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。電控系統(tǒng)的根本任務(wù)就是正確實現(xiàn)這個節(jié)拍表。 以上兩個步驟所得到的圖、表，綜合而完整的反映了被控對象的全部功能和對

28、電控系統(tǒng)的基本要求，是設(shè)計電控系統(tǒng)的依據(jù)，也是設(shè)計的目的和任務(wù)，必須仔細的分析和掌握。制定電氣控制方案。根據(jù)生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，如全自動、半自動、手動、單機運行、多機聯(lián)機運行等。還要確定電控系統(tǒng)應(yīng)有的其它功能，如故障診斷與顯示報警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能等。確定電控系統(tǒng)的輸入/輸出信號。通過研究工藝過程或機械運動的各個步驟、各種狀態(tài)、各種功能的發(fā)生、維持、結(jié)束、轉(zhuǎn)換和其它的相互關(guān)系，以確定各種控制信號，并檢測反饋信號、相互的轉(zhuǎn)換信號和聯(lián)系信號。還要確定那些信號需要輸入PLC哪些信號要有PLC輸出或者哪些負載要有PLC驅(qū)動，分類統(tǒng)計出各輸入/輸出

29、量的性質(zhì)與參數(shù)。PLC的選型與硬件配置。根據(jù)以上各步驟所得到的結(jié)果，選擇合適的PLC型號并確定各種硬件的配置。 PLC元件的編號的分配。對各種輸入/輸出信號占用的PLC輸入、輸出端點與其它PLC元件進行編號分配，并設(shè)計出PLC的外部接線圖。程序設(shè)計。設(shè)計出梯形圖程序或語句表程序。模擬運行與調(diào)試程序。將設(shè)計好的程序傳入PLC后，在逐條檢查與驗證，并改正程序設(shè)計時的語法、數(shù)據(jù)等錯誤，然后，可以在實驗室里進行模擬運行與調(diào)試程序，觀察在各種可能的情況下各個輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)問題與時修改設(shè)計和已傳送到PLC總的程序，直到完全滿足工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖的要求。 在進行程序設(shè)

30、計和模擬運行調(diào)試的同時可以平行的進行電控系統(tǒng)的其它部分，例如PLC外部電路和電氣控制柜、控制臺等的設(shè)計、裝配、安裝和接線等工作。現(xiàn)場運行調(diào)試。完成以上工作后，即可將已初步調(diào)試好的程序傳送到現(xiàn)場使用的PLC存儲器中，PLC接入實際輸入信號與實際負載，進行現(xiàn)場運行調(diào)試，與時解決調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，直到完全滿足設(shè)計要求，即可交付使用。X62W萬能銑床是一種通用的多用途機床，它可以進行平面、斜面、螺旋面與成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實現(xiàn)電氣控制。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。將X62W萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制

31、，可以提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護、維修的工作量。萬能銑床電氣PLC改造設(shè)計與原理圖圖萬能銑床電氣原理圖41 X62W萬能銑床的控制要求與電氣控制線路分析 X62W萬能銑床共用3臺異步電動機拖動，它們分別是主軸電動機M1、進給電動機M2和冷卻泵電動機M3。X62W萬能銑床的電路如圖1所示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。電氣控制線路的工作原理如下：（1）主電路分析主軸電動機M1拖動主軸帶動銑刀進行銑削加工，通過組合開關(guān)SA3來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進給電動機M2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6個方向的進給運動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器KM3、KM4來實

32、現(xiàn)；冷卻泵電動機M3供應(yīng)切削液，且當M1啟動后，用手動開關(guān)QS2控制；3臺電動機共用熔斷器FU1作短路保護，3臺電動機分別用熱繼電器FR1、FR2、FR3作過載保護。（2） 控制電路分析控制電路的電源由控制變壓器TC輸出110V電壓供電。主軸電動機M1的控制主軸電動機M1的兩地控制由啟動停止按鈕SB1、SB2與SB5、SB6完成。KM1是主軸電動機啟動接觸器，YC1是主軸制動用的電磁離合器，SQ1是主軸變速時瞬時點動的位置開關(guān)。進給電動機M2的控制工作臺的進給運動在主軸啟動后方可進行。工作臺的進給可在3個坐標的6個方向運動，進給運動是通過兩個操作手柄和機械聯(lián)動機構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進給電動機

33、M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，并且6個方向的運動是聯(lián)鎖的，不能同時接通。當需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時，將開關(guān)SA2扳到接通位置，這時觸頭SA2-1和SA2-3斷開，觸頭SA2-2閉合，電流經(jīng)1013141520191718路徑，使接觸器KM3得電，電動機M2啟動，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳到斷開位置，這時觸頭SA2-1和SA2-3閉合，觸頭SA2-2斷開，以保證工作臺在6個方向的進給運動，因為圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運動和6個方向的進給運動也是聯(lián)鎖的。42 改造方法（1）X62W萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路與照明電路保持不變。（2）原銑床的工藝加工方法不變。（3）在保留主

34、電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法。（4）電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器），作用與原電氣線路一樣。（5）。主軸和進給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變（6）在控制電路中，變壓器TC的輸出與整流器VC的輸出部分去掉，用可編程控制器實現(xiàn)。（7）為了保證各種聯(lián)鎖功能，將SQ1SQ6,SB1SB6分別接入PLC的輸入端。（8）換刀開關(guān)SA1和圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2分別用其一對常開和常閉觸頭接入PLC的輸入端子。（9）輸出器件分三個電壓等級，一個是接觸器使用的110V交流電壓，另一個是電磁離合器使用的36V直流電，還有一個是照明使用的24V交流

35、電壓，這樣也將PLC的輸出口分為三組連接點。（ 直流輸入電路）（交流輸入電路）4.3 PLC方案的選擇方案一：采用日本三菱公司生產(chǎn)的F1系列PLC，三菱設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，具有很強的抗干擾能力與優(yōu)良的性能價格比。PLC常用的編程語言有幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言和某些高級語言；FX2系列的PLC系統(tǒng)最大I/O點數(shù)為128點，配置擴展單元后可達256點。FX2系列機執(zhí)行基本指令的速度為0.48US/步，用戶程序存儲器的容量可擴展至8K步。它有與F1兼容的20條基本指令和2條步進指令，此外還有功能很強的95種功能指令。它有6個和普通入口兼容的高速計數(shù)器輸入點，最高計

36、數(shù)頻率為10kHz。方案二：采用西門子公司SIMATIC S7-200系列，從形狀說，屬于小型PLC，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它有極強的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。S7-200的可靠性高，可以用梯形圖、語句表（既指令表）和功能塊圖三種語言來編程。它的指令豐富，功能強，易于掌握，操作方便，置有高速計數(shù)器，高速輸出、PID控制器、RS-485通信編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴展到248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。硬件指令輸入對比都有很多要求，編寫程

37、序指令，檢查、修改指令比較麻煩。不利于大量的程序編寫經(jīng)過對X62W萬能銑床的控制系統(tǒng)進行詳細的分析可知，該系統(tǒng)需要輸入點數(shù)為16點，輸出點數(shù)為7點，根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱FX2N32MR型PLC。所有的電器元件均可采用改造前的型號因此，對X62W普通銑床電氣原理的控制，采用方案一，三菱FX2N32MR。 三菱公司的FX2N32MR型PLC由基本單元、擴展單元、擴展模塊與特殊功能單元組成。型號輸入點數(shù)（24VDC）輸出點數(shù)擴展模塊最大O/I點數(shù)繼電器輸出晶體管輸出FX2-16MRFX2-16MT8816FX2-24MRFX2-24MT121216FX2-32MRFX2-32MT1616

38、16FX2-48MRFX2-48MT242432FX2-64MRFX2-64MT323232FX2-80MRFX2-80MT404032FX2-128MRFX2-128MT6464FX2基本單元型號規(guī)格型號輸入點數(shù)（24VDC）輸出點數(shù)擴展模塊最大I/O點數(shù)FX-32ER161616FX-48ER242432FX-48ET242432FX2擴展單元型號型號輸入點數(shù)（24VDC）輸出點數(shù)FX-8EX8FX-16EX16FX-8EYR8FX-8EYT8FX-8EYS8FX-16EYR16FX-16EYT16FX-16EYS16FX-8ER44FX2擴展模塊型號規(guī)格可編程控制器FX2系列PLC的基本

39、指令包括“與”、“或”、“非”以與定時器、計數(shù)器等。上圖是指令表編程的例子，A是梯形圖，B是相應(yīng)指令表共（+）型源型與共（-）型（漏型）與共（-）型（漏型）對于PLC的輸入端，電流輸入是源輸入，電流流出是漏輸入。其具體區(qū)別如下：（1） 共（+）型源型輸入（Source Input）。輸入元件的公共點電位相對為正。電流流入PLC的輸入端。源/漏選擇端S/S>應(yīng)與OV端相連。與下圖所示。（2） 共（-）型（漏型）輸入（Sink Input）.輸入元件的公共點電位相對為負。電流流出PLC的輸入端。源/漏選擇端S/S>應(yīng)與24V端相連，與下圖所示對于PLC的輸出端，電流流出的是源型輸出，電

40、流流入的是漏型輸出。PNP接近開關(guān)（源型輸入）NPN接近開關(guān) （漏型輸入）44X62W PLC改造線路分析與萬能銑床的控制要求 該銑床共用3臺異步電動機拖動，它們分別是主軸電動機M1、進給電動機M2和冷卻泵電動機M3。X62W萬能銑床的電路如圖2所示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。電氣控制線路的工作原理如下：1主電路分析主軸電動機M1拖動主軸帶動銑刀進行銑削加工，通過組合開關(guān)SA3來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進給電動機M2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6個方向的進給運動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器KM3、KM4來實現(xiàn)；冷卻泵電動機M3供應(yīng)切削液，且當M1啟動后，用手動

41、開關(guān)QS2控制；3臺電動機共用熔斷器FU1作短路保護，3臺電動機分別用熱繼電器FR1、FR2、FR3作過載保護。 2控制電路分析 控制電路的電源由控制變壓器TC輸出110V電壓供電。 主軸電動機M1的控制 主軸電動機M1采用兩地控制方式，SB1和SB2是兩組啟動按鈕，SB5和SB6是兩組停止按鈕。KM1是主軸電動機M1的啟動接觸器，YC1是主軸制動用的電磁離合器，SQ1是主軸變速時瞬時點動的位置開關(guān)。 1）主軸電動機M1啟動前，應(yīng)首先選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，然后合上電源開關(guān)QS1，再把主軸換向開關(guān)SA3扳到所需要的轉(zhuǎn)向。按下啟動按鈕SB1（或SB2），接觸器KM1線圈得電，KM1主觸頭和自鎖觸頭閉合

42、，主軸電動機M1啟動運轉(zhuǎn)，KM1常開輔助觸頭（9-10）閉合，為工作臺進給電路提供了電源。按下停止按鈕SB5（或SB6），SB5-1（或SB6-1）常閉觸頭分斷，接觸器KM1線圈失電，KM1觸頭復(fù)位，電動機M1斷電慣性運轉(zhuǎn)，SB5-2（或SB6-2）常開觸頭閉合，接通電磁離合器YC1，主軸電動機M1制動停轉(zhuǎn)。 2)主軸換銑刀時將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳向換刀位置，這時常開觸頭SA1-1閉合，電磁離合器YC1線圈得電，主軸處于制動狀態(tài)以便換刀；同時常閉觸頭SA1-2斷開，切斷了控制電路，保證了人身安全。 3)主軸變速時，利用變速手柄與沖動位置開關(guān)SQ1，通過M1點動，使齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生一次抖動，以便于齒輪順

43、利嚙合，且變速前應(yīng)先停車。 進給電動機M2的控制 工作臺的進給運動在主軸啟動后方可進行。工作臺的進給可在3個坐標的6個方向運動，進給運動是通過兩個操作手柄和機械聯(lián)動機構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進給電動機M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，并且6個方向的運動是聯(lián)鎖的，不能同時接通。 1）當需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時，將開關(guān)SA2扳到接通位置，這時觸頭SA2-1和SA2-3斷開，觸頭SA2-2閉合，電流經(jīng)1013141520191718路徑，使接觸器KM3得電，電動機M2啟動，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2扳到斷開位置，這時觸頭SA2-1和SA2-3閉合，觸頭SA2-2斷開，以保證工作臺在6個方

44、向的進給運動，因為圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運動和6個方向的進給運動也是聯(lián)鎖的。 2）工作臺的左右進給運動由左右進給操作手柄控制。操作手柄與位置開關(guān)SQ5和SQ6聯(lián)動，有左、中、右三個位置，其控制關(guān)系見表1。當手柄扳向中間位置時，位置開關(guān)SQ5和SQ6均未被壓合，進給控制電路處于斷開狀態(tài)；當手柄扳向左或右位置時，手柄壓下位置開關(guān)SQ5或SQ6，使常閉觸頭SQ5-2或SQ6-2分斷，常開觸頭SQ5-1或SQ6-1閉合，接觸器KM3或KM4得電動作，電動機M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在SQ5或SQ6被壓合的同時，通過機械機構(gòu)已將電動機M2的傳動鏈與工作臺下面的左右進給絲杠相搭合，所以電動機M2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動工作

45、臺向左或向右運動4。5萬能銑床各個輸入/輸出點的PLC I/O地址分配入下表1所示： 1, SB1、SB2主軸啟動, X0, 1, EL 照明, Y02, SB3、SB4快速進給, X1, 2, KM1主軸啟動, Y13, SB5-1、SB6-1 制動, X2, 3, KM2主軸啟動, Y24, SB5-2、SB6-2 制動, X3, 4, KM3 M2正轉(zhuǎn), Y35, SA1 換刀開關(guān), X4, 5, KM4 M2反轉(zhuǎn), Y46, SA2 圓工作臺開關(guān), X5, 6, YC1 主軸制動, Y57, SA4 照明開關(guān), X6, 7, YC3快速進給, Y68, SQ1 主軸沖動, X79, S

46、Q2 進給沖動, X10,10, SQ3-1、SQ5-1, X1111, SQ3-2、SQ4-2, X1212, SQ4-1、SQ6-1, X1313, SQ5-2、SQ6-2左右進給 , X1414, FR1 熱保護觸點, X1515, FR2 熱保護觸點 , X1616, FR3 熱保護觸點 , X1746PLC程序設(shè)計根據(jù)X62W萬能銑床的控制要求，設(shè)計該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖，如圖3所示。該程序共有9條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯容。在第1支路中，因SQ1和SB5、SB6都采用常閉觸頭分別接至輸入端子X7、X2，則X7、X2的常開觸點閉合，按下啟動按鈕SB1或SB2時，

47、X0常開觸點閉合，Y1、M0線圈得電并自鎖，第4支路中Y1常開觸點閉合，輔助繼電器M1線圈得電，其常開觸點閉合，為第5支路以下程序執(zhí)行做好準備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進給運動。Y1的輸出信號使主軸電動機M1啟動運轉(zhuǎn)。當按停止按鈕SB5或SB6時，X2常開觸點復(fù)。其助梯形記符語言如下：61 / 610 LD X0001 OR YOO12 AND X0023 ANI X0074 OR X0075 ANI X0046 ANI X0157 ANI X0168 OUT Y0019 LD X00210 ANI X00711 ANI X00412 ANI X01513 ANI X01614 MPS15 O

48、UT M016 MRD17 AND X01718 OUT Y00219 MPP20 OUT Y00621 LD X00322 OR X00423 OUT Y00524 LD Y00125 OR Y00226 AND MO27 OUT M128 LD X01029 AND X01230 OR X01431 AND X00532 AND M133 AND X01134 OUT M235 OR X01336 ANI Y00337 OUT Y00438 LD X00539 AND X01440 AND X01241 ANI X01042 AND M143 OUT M344 LD X01045 AND

49、X01246 AND X01447 ANI X00548 AND M149 OUT M450 LD M251 OR M352 OR M453 ANI Y00454 OUT Y00355 LD X00656 OUT Y00057 END 47電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖位，Y1線圈失電，主軸慣性運轉(zhuǎn)，同時X3常開觸點閉合，Y5線圈得電接通電磁離合器YC1，主軸制動停轉(zhuǎn)。 第2支路表達了KM2與YC3的工作邏輯，當按下快速移動按鈕SB3或SB4時，X1常開觸點閉合，則Y2與Y6線圈得電，KM2常閉觸頭斷開，電磁離合器YC2失電，YC3得電，工作臺沿選定方向快速移動；松開SB3或SB4則YC2得電

50、，YC3失電，快速移動停止。第5、6、7、8支路表達了工作臺六個方向的進給、進給沖動與圓工作臺的工作邏輯關(guān)系。當圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2動作，5、7支路中X5的常開觸點分斷，第7支路中X5常閉觸頭復(fù)位，M4與Y3線圈得電，使KM3得電，電動機M2啟動，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)；當SA2復(fù)位時，M4、Y3線圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。左右進給時，SQ5或SQ6被壓合，X14常開觸點復(fù)位，第6、7支路被分斷，而X11或X13常開觸點閉合，M2（其常開觸點使Y3線圈得電）或Y4線圈得電，電動機M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左或向右運動。同樣，工作臺上下、前后進給時，SQ3或SQ4被壓合，X12常開觸點復(fù)位，第6、7支路被分斷，M2或Y4線圈得電，電動機M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進給運動。該程序與PLC的硬接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種聯(lián)鎖措施，電氣改造的投資少、工作量較小。故障現(xiàn)象和故障分析（1）.主軸電動機正轉(zhuǎn)有反接制動，反轉(zhuǎn)沒有反接制動 正轉(zhuǎn)時有反接制動，說明速度繼電器在正轉(zhuǎn)時能起作用，KM1、KM2和主電路工作都正常。反轉(zhuǎn)時沒有反接制動，即反轉(zhuǎn)時不能接通KM1，說明速度繼電器在反轉(zhuǎn)時不能將觸點閉合，或是反轉(zhuǎn)觸點斷線，可檢查速度繼電器或有關(guān)線路。（2）.主軸只有正反轉(zhuǎn)和沖動，不能制