【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 X62W 萬能銑床電控系統(tǒng)的 PLC 改造[摘要 摘要]本文闡述了 X62W 萬能銑床電氣控制線路的工作原理， 詳細(xì)說明了用 PLC 改造的具體方法， 從而 摘要 可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能。 [關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞]X62W 萬能銑床；電氣控制系統(tǒng)；PLC；梯形圖 關(guān)鍵詞 X62W 萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。PLC 專為工業(yè) 環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。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。一、X62W 萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式X62W 型萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤、橫溜 板、升降臺(tái)、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺(tái)可沿著它上下移動(dòng)。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。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)） 工作臺(tái)上有 T 形槽用來固定工件。 。 這樣， 安裝在工作臺(tái)上的工件就可以在三個(gè)坐標(biāo)上的六個(gè)方向調(diào)整位置或進(jìn)給。 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)。 二、X62W 萬能銑床的控制要求及電氣控制線路分析 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。 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(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)。 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。 ⑴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。KM1是 主軸電動(dòng)機(jī) M1的啟動(dòng)接觸器，YC1是主軸制動(dòng)用的電磁離合器，SQ1是主 速時(shí)瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)的位置開關(guān)。 1）主軸電動(dòng)機(jī) M1啟動(dòng)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(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。 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)。 2)主軸換銑刀時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1扳向換刀位置，這時(shí)常開觸頭 SA11閉合，電磁離合器 YC1線圈得電，主軸處于制動(dòng)狀態(tài)以便換刀；同時(shí)常閉觸頭 SA12斷開，切斷了控制電路，保證了人身安全。 3)主軸變速時(shí)，利用變速手柄與沖動(dòng)位置開關(guān) SQ1，通過 M1點(diǎn)動(dòng)，使齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生一次抖動(dòng)，以便于 齒輪順利嚙合，且變速前應(yīng)先停車。 ⑵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。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。 1）當(dāng)需要圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將開關(guān) SA2扳到接通位置，這時(shí)觸頭 SA21和 SA23斷開，觸頭 SA22 閉合，電流經(jīng)10—13—14—15—20—19—17—18路徑，使接觸器 KM3得電，電動(dòng)機(jī) M2啟動(dòng)，通過一根 專用軸帶動(dòng)圓形工作臺(tái)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2扳到斷開位置， 這時(shí)觸頭 SA21和 SA23閉合， 觸頭 SA22 斷開，以保證工作臺(tái)在6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閳A形工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也是聯(lián)鎖的。 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。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。當(dāng)手柄扳向中間位置時(shí)，位置開關(guān) SQ5和 SQ6均未被壓合，進(jìn)給控制電路 處于斷開狀態(tài)；當(dāng)手柄扳向左或右位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān) SQ5或 SQ6，使常閉觸頭 SQ52或 SQ62分 斷，常開觸頭 SQ51或 SQ61閉合，接觸器 KM3或 KM4得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在 SQ5 或 SQ6被壓合的同時(shí)，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)已將電動(dòng)機(jī) M2的傳動(dòng)鏈與工作臺(tái)下面的左右進(jìn)給絲杠相搭合，所以電 動(dòng)機(jī) M2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。表1手柄位 置 左 中 右 作 SQ5 — SQ6工作臺(tái)左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系位置開關(guān)動(dòng) 接觸器動(dòng)作 KＭ３ — KＭ４ 電動(dòng)機(jī) M2轉(zhuǎn)向 正轉(zhuǎn) 停止 反轉(zhuǎn) 傳動(dòng)鏈搭合絲杠 左右進(jìn)給絲杠 — 左右進(jìn)給絲杠 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方 向 向左 右工作臺(tái)的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由一個(gè)手柄控制的。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。當(dāng)手柄扳至中間位置時(shí)，位置開關(guān) SQ3和 SQ4均未被壓合，工作臺(tái) 無任何進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)手柄扳至下或前位置時(shí)， 手柄壓下位置開關(guān) SQ3使常閉觸頭 SQ32分?jǐn)啵?常開觸頭 SQ31 閉合，接觸器 KM3得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)著工作臺(tái)向下或向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)手柄扳向上或后時(shí)，手柄 壓下位置開關(guān) SQ4，使常閉觸頭 SQ42分?jǐn)?，常開觸頭 SQ41閉合，接觸器 KM4得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī) M2反 轉(zhuǎn)，帶動(dòng)著工作臺(tái)向上或向后運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)兩個(gè)操作手柄被置定于某一進(jìn)給方向后，只能壓下四個(gè)位置開關(guān) SQSQSQSQ6中的一個(gè)開 關(guān)，接通電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路，同時(shí)通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)鏈與三根絲杠（左右絲杠、上下絲杠、 前后絲杠）中的一根（只能是一根）絲杠相搭合，拖動(dòng)工作臺(tái)沿選定的進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)沿其他方向運(yùn)動(dòng)。表2手柄位置 上 下 中 前 后 作 SQ4 SQ3 — SQ3 SQ4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)動(dòng) 接觸器動(dòng)作 KM4 KM3 — KM3 KM4 電動(dòng)機(jī) M2轉(zhuǎn)向 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 停止 正轉(zhuǎn) 反轉(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 向后左右進(jìn)給手柄與上下前后手柄實(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。 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。安裝好工件后，扳動(dòng) 進(jìn)給操作手柄選定進(jìn)給方向，按下快速移動(dòng)按鈕 SB3或 SB4（兩地控制） ，接觸器 KM2得電，KM2常閉觸頭 分?jǐn)啵?電磁離合器 YC2失電， 將齒輪傳動(dòng)鏈與進(jìn)給絲杠分離； KM2兩對(duì)常開觸頭閉合， 一對(duì)使電磁離合器 YC3 得電，將電動(dòng)機(jī) M2與進(jìn)給絲杠直接搭合；另一對(duì)使接觸器 KM3或 KM4得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī) M2得電正轉(zhuǎn)或反 轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)沿選定的方向快速移動(dòng)。由于工作臺(tái)的快速移動(dòng)采用的是點(diǎn)動(dòng)控制，故松開 SB3或 SB4，快 速移動(dòng)停止。 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。 三、X62W 萬能銑床電氣控制線路的 PLC 改造措施 X62W 萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器 TC 的輸出及整流器 VC 的輸出部分去掉。用可編程控制器改 造后的 PLC 硬接線如圖3所示， 為了保證各種聯(lián)鎖功 能，將 SQ1～SQ6,SB1～SB6按圖示分別接入 PLC 的輸入端，換刀開關(guān) SA1和圓 形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2分別用其一對(duì)常開和常閉觸頭接入 PLC 的輸入端子。輸出器件分兩個(gè)電壓等級(jí)， 一個(gè)是接觸器使用的110V 電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的36V 直流電，這樣也將 PLC 的輸出口分為兩組 連接點(diǎn)。根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱 FX2N—32MR 型 PLC。X62W 型萬能銑床電器位置圖如圖4 所示，所有的電器元件均可采用改造前的型號(hào)。 根據(jù) X62W 萬能銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的 PLC 控制梯形圖，如圖5所示。該程序共有8 條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第1支路中，因 SQ1和 SBSB6都采用常閉觸頭分別 接至輸入端子 X1X2，則 X1X2的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動(dòng)按鈕 SB1或 SB2時(shí)，X0常開觸點(diǎn)閉合， Y0、M0線圈得電并自鎖，第3支路中 Y0常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器 M1線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第4 支路以下程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Y0的輸出信號(hào)使主軸電動(dòng)機(jī) M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕 SB5或 SB6時(shí)，X2常開觸點(diǎn)復(fù)位，Y0線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí) X3常開觸點(diǎn)閉合，Y4線圈得電接通電 磁離合器 YC1，主軸制動(dòng)停轉(zhuǎn)。 第2支路表達(dá)了 KM2及 YC3的工作邏輯，當(dāng)按下快速移動(dòng)按鈕 SB3或 SB4 時(shí)，X1常開觸點(diǎn)閉合，則 Y1及 Y5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(tái) 沿選定方向快速移動(dòng)；松開 SB3或 SB4則 YC2得電，YC3失電，快速移動(dòng)停止。第8支路表達(dá)了工作臺(tái)六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及圓工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2動(dòng)作，5支路 中 X5的常開觸點(diǎn)分?jǐn)啵?支路中 X5常閉觸頭復(fù)位，M4及 Y2線圈得電，使 KM3得電，電動(dòng)機(jī) M2啟動(dòng)，圓 形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)；當(dāng) SA2復(fù)位時(shí)，MY2線圈失電，圓形工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)，SQ5或 SQ6被壓合， X6常開觸點(diǎn)復(fù)位，第6支路被分?jǐn)?，?X10或 X11常開觸點(diǎn)閉合，M2（其常開觸點(diǎn)使 Y2線圈得電）或 Y3線圈得電，電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。同樣，工作臺(tái)上下、前后進(jìn)給時(shí)，SQ3 或 SQ4被壓合，X7常開觸點(diǎn)復(fù)位，第6支路被分?jǐn)啵琈2或 Y3線圈得電，電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工 作臺(tái)按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該程序及 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。 X62W 萬能銑床的ＰＬＣ控制改造一、與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究情況、課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義： PLC 是一種可編程控制器， 在國內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛。 它是專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的。 X62W 而 萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種 較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。研究的內(nèi)容是對(duì)原來的繼電器接觸 式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行 PLC 改造而成,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該 PLC 控制系統(tǒng)無論是硬件還是軟件,控制穩(wěn) 定可靠, 具有極高的可靠性與靈活性, 更容易維修,更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件，取得了較好 的經(jīng)濟(jì)效益。該課題很好的將 plc 與模擬控制器兩個(gè)模塊進(jìn)行結(jié)合，這充分顯示了 plc 對(duì)工業(yè)以 及其他行業(yè)起到了巨大的作用。Plc 相當(dāng)于工業(yè)上的計(jì)算機(jī)。這時(shí)的 PLC 已不僅具有邏輯判斷功 能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。目前受到很多工廠的歡迎。在此同時(shí)我們 學(xué)習(xí) plc 為我們提高的就業(yè)的機(jī)會(huì)和方向.摘要X62W 萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床， 它可以進(jìn)行平面、 斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備， 它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。PLC 專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而 設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。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。 本文通過對(duì) X62W 萬能銑床的 PLC 控制改造過程的介紹，闡 述了 X62W 萬能銑床電氣控制線路的工作原理， 詳細(xì)說明了用 PLC 進(jìn)行電氣控制系統(tǒng) 體方法， 從而可以提高整個(gè)電氣控制 系統(tǒng)的工作性能。 [關(guān)鍵詞] X62W 萬能銑床；電氣控制系統(tǒng)；PLC；I/O 分配圖；梯形圖；語句表；常見故障及檢修。目錄前言與摘要…………………………………………………………….12 前言與摘要 技術(shù)……………………………………………………13 第一章 技術(shù) 萬能銑床工作原理及繼電器接線圖 萬能銑床工作原理及繼電器接線圖…………..15 萬能銑床的ＰＬＣ控制改造…………………………… ＰＬＣ控制改造……………………………19 第二章 X62W 萬能銑床的ＰＬＣ控制改造……………………………19 改造方法………………………………………………… …………………………………………………19 改造方法…………………………………………………19 硬件設(shè)計(jì)……………………………………………… ………………………………………………20 PLC 硬件設(shè)計(jì)………………………………………………20 程序設(shè)計(jì)……………………………………………… ………………………………………………2