【正文】 能銑床的 PLC 改造 向后、向上、向右進(jìn)給行 程開關(guān) 聯(lián)鎖 聯(lián)鎖 M1 過載保護(hù) M3 過載保護(hù) M2 過載保護(hù)萬能銑床的 I/O 接線圖請參照附圖 2。 X62W 萬能銑床電氣控制線路的 PLC 改造 改造方法X62W 萬能銑床的 PLC 改造 進(jìn)行電氣控制線路改造時(shí)， X62W 萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、 主電路保持不變； 在控制電路中，變壓器 TC1 的輸出、整流器 VC 的輸出及變壓器 TC3 的輸出部分去掉，用可 編程控制器實(shí)現(xiàn)；為了保證各種聯(lián)鎖功能，將位置開關(guān) SQ1～SQ按鈕 SB1～SB照明開 關(guān) S、冷卻泵啟動(dòng)開關(guān) SA換刀開關(guān) SA4 和圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA5 分別接入 PLC 的輸入 端；輸出器件分三個(gè)電壓等級，一個(gè)是接觸器、繼電器使用的 110V 交流電壓，另一個(gè)是電磁 離合器使用的 24V 直流電，還有一個(gè)是照明使用的 36V 交流電壓，這樣也將 PLC 的輸出口分 為三組連接點(diǎn)。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于 用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源，I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接 起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開 關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 （5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 PLC 的主要特點(diǎn)： 高可靠性 （1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路 與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （4）進(jìn)給變速時(shí)與主軸變速時(shí)相同，利用變速盤與沖動(dòng)位置開關(guān) SQ2 使 M1 產(chǎn)生瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)，齒輪系統(tǒng)順利嚙合。 手 柄 位置 上 下 中 前 后工作臺(tái)上、 工作臺(tái)上、下、中、前、后進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系位置開關(guān) 接 觸 器 動(dòng)作 KM4 KM3 — KM3 KM4 向 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 停止 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī) M2 轉(zhuǎn) 傳動(dòng)鏈搭合 絲杠 上下進(jìn)給絲杠 上下進(jìn)給絲杠 — 前后進(jìn)給絲杠 前后進(jìn)給絲杠 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng) 方向 向上 向下 停止 向前 向后動(dòng)作 SQ4 SQ3 — SQ3 SQ4左 與上下前后手柄實(shí)行了聯(lián)鎖控制，如當(dāng)把左右進(jìn)給 手柄扳向左時(shí)，若又將另一個(gè)進(jìn)給手柄扳到向下進(jìn)給方向，則位置開 關(guān) SQ5 和 SQ3 均被壓下，觸頭 SQ52 和 SQ32 均分?jǐn)啵瑪嚅_了接觸器 KM3 和 KM4 的通路，電動(dòng)機(jī) M2 只能停轉(zhuǎn)，保證了操作安全。 表1手 柄位置 左 中 右 位 置 開 關(guān)動(dòng)作 SQ5 — SQ6工作臺(tái)左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系接觸器 動(dòng)作 KＭ３ — KＭ４ 電動(dòng)機(jī) M2 轉(zhuǎn)向 正轉(zhuǎn) 杠 停止 反轉(zhuǎn) 杠 — 左右進(jìn)給絲 向右 停止 傳動(dòng)鏈搭合 絲杠 左右進(jìn)給絲 向左 工作臺(tái)運(yùn) 動(dòng)方向工作臺(tái)的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由一個(gè)手柄控制的。（2）工作臺(tái)的左右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由左右進(jìn)給操作手柄控制。 進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 的控制 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在主軸啟動(dòng)后方可進(jìn)行。按下啟動(dòng)按 鈕 SB1（或 SB2），接觸器 KM1 線圈得電，KM1 主觸頭和自鎖觸頭閉合， 主軸電動(dòng)機(jī) M1 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，KM1 常開輔助觸頭（910）閉合，為工作臺(tái)進(jìn)給電路提供了電源。 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。 要求有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。為了減小加工表面的粗糙度，只有進(jìn)給停止后主軸 才能停止或同時(shí)停止。 銑床的工作臺(tái)要求有前后、左右、上下 6 個(gè)方向的 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 和快速移動(dòng)，所以也要求進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，并通過操作手柄和機(jī) 械離合器相配合來實(shí)現(xiàn)。圖 1 X62W 萬能銑床外形結(jié)構(gòu)圖 1—床身 床身 2—主軸 主軸 3—銑刀心軸 4—懸梁 銑刀心軸 懸梁 5—刀桿支架 刀桿支架6—縱向工作臺(tái) 7—橫向工作臺(tái) 8溜板 9—升降臺(tái) 10底座 縱向工作臺(tái) 橫向工作臺(tái) 溜板 升降臺(tái) 10此外， 由于回轉(zhuǎn)盤相對于溜板可繞中心軸線左右轉(zhuǎn)過一個(gè)角度 （通 常銑削是一種高效率的加工方式。在升降臺(tái)上面 的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動(dòng)（前后移動(dòng)）的溜板。將 X62W 萬能銑床電氣 控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工 作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。它集于機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、伺 服驅(qū)動(dòng)、精密測量、電氣自動(dòng)控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制等技 術(shù)于一體，是一種高效率、高精度能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加 工設(shè)備，在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量約占機(jī)械制 造總工作量的 40%~~60%。在控制方法上，從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制。但在中高檔自 動(dòng)銑床方面與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。1950 年以后， 銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自 動(dòng)化程度。主軸電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn) 行銑削加工，通過組合開關(guān) SA3 來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 通過 操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖動(dòng)工作臺(tái)前后、左右、上下 6 個(gè)方 向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，其正反轉(zhuǎn)由接觸器 KMKM4 來實(shí)現(xiàn)；冷 卻泵電動(dòng)機(jī) M3 供應(yīng)切削液，且當(dāng) M1 啟動(dòng)后，用手動(dòng)開關(guān) QS2 控制； 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用熔斷器 FU1 作短路保護(hù)，3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別用熱繼電器 FRFRFR3 作過載保護(hù)。在控制方法上，從手動(dòng)控制發(fā)展到自 動(dòng)控制。在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上， 從策重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線 繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò) 化自動(dòng)控制系統(tǒng)。目 錄一摘要…………………………………………………………4 銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢………………………………4 銑床簡單介紹……………………………………………………6 銑床的選型…………………………………………………6 二 X62W 萬能銑床硬件設(shè)計(jì)……………………………………6 X62W 萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式…………………………6 X62W 能銑床電力拖動(dòng)的特點(diǎn)及控制要求………………………8 三 四 五 電氣控制原理 ……………………………………………………9 電氣原理圖………………………………………………………9 主電路分析… ……………………………………9 控制電路分析……………………………………………………9 X62W 元件選型……………………………………………………13 X62W 萬能銑床軟件設(shè)計(jì)…………………………………………14 PLC 的基本定義和 PLC 的主要特點(diǎn)………………………………14 X62W 萬能銑床電氣控制線路的 PLC 設(shè)計(jì)………………………17 PLC 梯形圖設(shè)計(jì)……………………………………………………18 小結(jié)………………………………………………………………20謝辭……………………………………………………………………21 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………22一．摘要本設(shè)計(jì)講述了 X62W 萬能銑床電氣控制線路的工作原理，說明了用 PLC 改造的具體方法，從而可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，銑 床是用銑刀工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。尤其是 70 年代以后，微處理的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系 統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效 率。這是由于歐美 日等先進(jìn)工業(yè)國家于 80 年代先后完成了自動(dòng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，其中一些 著名機(jī)床公司致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)引導(dǎo)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展，如美國英格索爾公司和德國惠勒喜樂公司對用于汽車工業(yè)和航空 工業(yè)高速數(shù)控銑床的發(fā)展日本牧野公司對高效精密加工中心所作的貢 獻(xiàn)，德國瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)以及日本 馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對高效復(fù)合加工的推進(jìn)等等。在控制功能上，從 簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信息化處理； 在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以 微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)。 機(jī)床的性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。萬能銑床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造 業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)帶來了深刻的變化，其技術(shù)水平 高低和擁有量多少，是衡量一個(gè)國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 銑床的選型 常用的萬能銑床有兩種，一種是 X62W 型臥式萬能銑床，銑頭水平 方向放置；另一種是 X52K 型立式萬能銑床，銑頭垂直方向放置。 溜板上部有可轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)盤，工作臺(tái)就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌上 作垂直于主軸軸線方向移動(dòng)（左右移動(dòng)）。銑床主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)；銑床工作臺(tái)的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直）6 個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；銑床其他的運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則 屬于輔助運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給的快速移動(dòng)通過電磁鐵和機(jī)械掛擋來完 成。該銑床采用機(jī)械操縱手柄和位置開關(guān)相配合的 方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 6 個(gè)方向的連鎖。三．電氣控制原理 電氣原理圖 該銑床共用 3 臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它們分別是主軸電動(dòng)機(jī) M進(jìn) 給電動(dòng)機(jī) M2 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3。 主軸電動(dòng)機(jī) M1 的控制 主軸電動(dòng)機(jī) M1 采用兩地控制方式，SB1 和 SB2 是兩組啟動(dòng)按鈕， SB5 和 SB6 是兩組停止按鈕。按下停止按鈕 SB5（或 SB6），SB51（或 SB61） 常閉觸頭分?jǐn)?，接觸器 KM1 線圈失電，KM1 觸頭復(fù)位，電動(dòng)機(jī) M1 斷電 慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，SB52（或 SB62）常開觸頭閉合，接通電磁離合器 YC1， 主軸電動(dòng)機(jī) M1 制動(dòng)停轉(zhuǎn)。工作臺(tái)的進(jìn)給可在 3 個(gè)坐標(biāo)的 6 個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過兩個(gè)操作手柄和機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī) 構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，并且 6 個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是聯(lián)鎖的，不能同時(shí)接通。操作手柄 與位置開關(guān) SQ5 和 SQ6 聯(lián)動(dòng)，有左、中、右三個(gè)位置，其控制關(guān)系見 表 1。該手柄與位 置開關(guān) SQ3 和 SQ4 聯(lián)動(dòng)，有上、下、前、后、中 5 個(gè)位置，其控制關(guān) 系見表 2。 （3）６個(gè)進(jìn)給方向的快速移動(dòng)是通過兩個(gè)進(jìn)給操作手柄和快速移 動(dòng)按鈕配合實(shí)現(xiàn)的。 X62W 元件選型X62W 萬能銑床電器元件明細(xì)表 代號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù) 量 M1 主軸電動(dòng)機(jī) Y132M4B3 、 380v 、 1 驅(qū)動(dòng)主軸 用途1450r/min M2 進(jìn)給電動(dòng)機(jī) Y90L4 、 380v 、 1 驅(qū)動(dòng)進(jìn)給1400r/min M3 冷卻泵電動(dòng) 機(jī) QS1 QS2 SA1 SA2 SA3 FU1 FU2 FU FU6 開關(guān) 開關(guān) 開關(guān) 開關(guān) 開關(guān) 熔斷器 熔斷器 熔斷器 HZ1060/3J HZ1010/3J LS23A HZ1010/3J HZ3133 RL160 RL115 RL115 10A、 380V 10A、 500V 60A、 熔體 50A 15A、熔體 10A 15A、熔體 4A 60A、 380V 10A 、380A 1 1 1 1 1 3 3 2 電源總開關(guān) 冷卻泵開關(guān) 換刀開關(guān) 圓工作臺(tái)開關(guān) M1 換向開關(guān) 電源短路保護(hù) 進(jìn)給短路保護(hù) 整流 控制電路短路 保護(hù) FU FU5 熔斷器 RL115 15A、熔體 2A 2 直流 照明電路短路 保護(hù) FR1 FR2 FR3 熱繼電器 熱繼電器 熱繼電器 JR040 JR1010 JR1010 整定電流 16A 整定電流 整定電流 1 1 1 M1 過載保護(hù) M3 過載保護(hù) M2 過載保護(hù) JCB22 125w、 380v、 2790r/min 1 驅(qū)動(dòng)冷卻泵X62W 萬能銑床的 PLC 改造 T2 TC T1 VC KM1 KM2 KM3 KM4 SB SB2 SB SB4 SB SB6 YC1 YC2 YC3 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 變壓器 變壓器 照明變壓器 整流器 接觸器 接觸器 接觸器 接觸器 按鈕 按鈕 按鈕 電磁離合器 電磁離合器 電磁離合器 位置開關(guān) 位置開關(guān) 位置開關(guān) 位置開關(guān) 位置開關(guān) 位置開關(guān) BK100 BK150 BK50 2CZ4 CJ020 CJ010 CJ010 CJ010 LA2 LA2 LA2 B1DLⅢ B1DLⅡ B1DLⅡ LX311K LX311K LX3131 LX3131 LX311K LX311K 開啟式 開啟式 單輪自動(dòng)復(fù)位 單輪自動(dòng)復(fù)位 開啟式 開啟式 380/36V 380/110V 50VA 380/24V 5A 50V 20A 、線圈電壓 110V 10A、線圈電壓 110V 10A、線圈電壓 110V 10A、線圈電壓 110V 綠色 黑色 紅色 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 M2 正 反轉(zhuǎn)及聯(lián)鎖 1 1 整流電源 控制電路電源 照明電源 整流用 主軸啟動(dòng) 快速進(jìn)給 M2 正轉(zhuǎn) M2 反轉(zhuǎn) 啟動(dòng) M1 快速進(jìn)給點(diǎn)動(dòng) 停止 制動(dòng) 主軸制動(dòng) 正常進(jìn)給 快速進(jìn)給 主軸沖動(dòng)開關(guān) 進(jìn)給沖動(dòng)開關(guān)四．X62W 萬能銑床軟件設(shè)計(jì) PLC 的基本定義和 PLC 的主要特點(diǎn) PLC 是在繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上 逐步發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)的控制技術(shù)。 （2）各 輸入端均采 用 RC 濾波器，其 濾波時(shí)間常數(shù)一 般為 1020ms。 （6） 良好的自診斷功能， 一旦電源或其他軟， 硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。另 外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊。 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯 形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容 易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。由于采用模塊化 系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 硬件設(shè)計(jì)經(jīng)過對 X62W 萬能銑床的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析可知，該系統(tǒng)需要輸入點(diǎn)數(shù) 為 16 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 9 點(diǎn)，根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱 FX1N—40MR 型