基于PLC的数控铣床系统设计.docx

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1、目录摘要2第1章绪论21. 1院床国内外研究状况和开展趋势21.2钱床简单介绍4本设计任务和主要内容：5第2章X62W万能铁床硬件设计52. 1X62W万能钱床电力拖动的特点52. 2X62W万能钱床元件选型62. 3X62W万能钱床的主要结构及运动形式72. 4控制要求7第三章电气控制原理83. 1电气原理图83.2主电路分析8控制电路分析错误!未定义书签.第四章X62VV万能铁床软件设计104. 1PLC的根本定义104. 2X62W万能铁床电气控制线路的PLC设计114. 3现场信号与PLC软继电器对照表125. 4PLC梯形图14第五章总结15致谢15参考文献15摘要本设计讲述了X62

2、W万能疑床电气控制线路的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。钱床是用钱刀对工件进行钱削加工的机床。钱床除能钱削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比拟复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。最早的铁床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式钱床；为了钱削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铁床，这是升降台钱床的雏形；1884年前后又出现了龙门钱床;二十世纪20年代出现了半自动钱床,工作台利用挡块可完成进给-决速或“决速-进给的自动转换。1950年以后，铁床在控制系统方面开展很快，数字控制的应用大大提高了钱床的

3、自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铁床上得到应用，扩大了铁床的加工范围，提高了加工精度与效率。第一章主要介绍钱床国内外研究状况和开展趋势和钱床简单介绍，包括钱床的选型和特点。第二章X62W万能钱床硬件设计主要包括X62W万能铢床电力拖动的特点及控制要求和X62W万能钱床元件选型还有X62W万能钱床的主要结构及运动形式，第三章主要分析电路的工作原理。第四章是介绍软件局部及其PLC的根本知识。关键词：X62W万能钱床；电气控制系统；PLC；梯形图第1章绪论1.1 钱床国内外研究状况和开展趋势自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应

4、用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢送。钱床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。随着电子技术的开展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。铁床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动钱床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铁床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铁床控制的设计方案也越来越先进，越来越

5、趋于完美。在我国7080年代大多数钱床中，大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制，也有相当一局部辅机系统是采用继电控制。因此，继电器本身固有的缺陷,给铁床的平安和经济运行带来了不利影响,用PLC对钱床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。自动钱床的开展及现状:从上世纪80年代起铁床制造业的开展虽有起伏但对自动控制技术和自动钱床床一直给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铁床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动钱床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动钱床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美日等先进工业国家于80年代先后完成了自动

6、机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术开展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控钱床的开展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的奉献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铁床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车钱中心对高效夏合加工的推进等等。相比之下，我国大局部数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。表1以中挡铁床为例列出国内外先进产品主要技术指标，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明显差。随着科学技术的不断开展，生产工艺的不断开展改良，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从

7、手动控制开展到自动控制;在控制功能上，从简单控制开展到智能化控制；在操作上，从策重开展到信息化处理;在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统开展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。X62W钱床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。X62W钱床是由普通机床开展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能钱床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来

8、了深刻的变化，其技术水平上下和拥有量多少，是衡量-个国家和企业现代化水平的重要标志。一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。可编程序控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承当着生产过程自动控制的艰巨任务，可能有成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统，需要用成千上万根导线连接起来，安装这些继电器需要大量的继电器控制柜，且占据大量的空间。当这些继电器运行时，又产生大量的噪声，消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行，需要安排大量的电气技术人员进行维护，有时某个继电器损坏，甚至某个继电器触头接触不良，都回影响整个系统的正常运行。如果系统出现故障，要

9、进行检查排除故障又是非常困难的，全靠电气技术人员长期积累经验。尤其是在生产工艺发生变化时，可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜，重新接线或改线的工作量很大，甚至需要重新设定控制系统。尽管如此，这种控制系统的功能仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。因此，人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统，是电气控制系统工作更可靠，更容易维修，更能适应经常变化的生产工艺要求。可编程控制器(PrOgrammabIeControner)简称PC,在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机(PersonalComputer)也简称PC,为了防止混摇，现在一般将可编程序控制

10、器简称为PLC(ProgrammabIeLogiCController)。随着可编程控制器在国内的运用和推广，人们找到了万能钱床较理想的控制系统，即PLC控制系统。由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对万能钱床的控制，获得广泛的推广。现在万能铢床已全部采用PLC控制，结束了近二十年使用继电控制的历史。本文主要以该厂对PLC控制系统的研究，推广介绍可编程控器在万能钱床上的应用(I自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，

11、并取得了显著的效果，深受各行业的欢送。1988年开始将可编程序控制器应用在万能铁床上，至今使用情况一直良好。国外生产PLC的厂家很多，最著名的有美国A-B公司和GE-FANUC公司，日本的欧姆龙公司和三菱公司，德国AEG公司和西门子公司，法国的TE公司。它们号称PC领域的大雄，代表PC的最高水平。它们在中国都有各自的代理商，很容易买到其产品。国产PLC以小型为主，多数为仿制产品，I/O点均在128点以下。主要厂家有上海工业自动化仪表研究所，苏州电子计算机,北京机械工业自动化研究所，无锡华光电子工业公司，中科院自动化研究所，上海香岛机电制造公司。一般只处理开关量，进行逻辑运算，顺序运算。1. 2

12、钱床简单介绍2. 2.1钱床的选型X62W万能钱床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型外表的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W万能钱床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。1. 2.2X62W机床特点(1)能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。(2)采用X62W钱床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。(3)采用X62W可以比普通机床提高23倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可

13、以提高十几倍甚至几十倍。(4)此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加(5)大大的减轻了工人的劳动强度。万能钱床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，万能钱床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以到达机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运

14、行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠，具有极高的可靠性与灵活性，更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。1.3本设计任务和主要内容：X62W型卧式万能疑床的电气控制系统,存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,分析整个系统可以进行怎样的改造，改造后的控制系统又是怎样运行从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。根本要求X62W万能钱床电气控制线路中的电源电路、主电路及照明电路保持不变，在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出局部去掉。利用三菱PLC和对X62W型卧式万能钱床的继

15、电接触式电控系统进行技术改造的方案。第2章X62W万能钱床硬件设计X62W万能钱床电力拖动的特点(1)钱削加工有顺钱和逆钱两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。(2)由于主轴传动系统中装有防止震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。(3)铢床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。(4)根据加工工艺的要求，该钱床应具有以下

16、的电气联锁措施：为了防止刀具和钱床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工外表的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该钱床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和钱床。(5)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2. 2X62W万能钱床元件选型表2-1伏床的电机参数参照表符号名称型号规格件数作用Ml主轴电动机Y132M4B37.5KW,380V,1450rminI主轴传动M2进给电动机Y90L4