X62W万能升降台铣床的PLC改造设计毕业论文.doc

1X62W型万能升降台铣床的PLC改造摘要：X62W型铣床是一种应用广泛的普通机床，通过对其控制电路进行分析，指出了继电器-接触器控制存在的不足之处，并在不改变原设计控制要求的基础上实现PLC的改造及其监控系统的设计。具体详细地说明了PLC改造的过程及实现PLC控制的方法与步骤，用MCGS组态软件设计实现其远程控制的实施过程。关键词：X62W铣床继电器接触器控制PLC控制MCGS远程控制ThealterationofPLCforX62WmillingmachineNiuruiliAbstract:X62Wmillingmachineisakindofmachinesinusingwidely.Throughanalyzingitscircuitry,wepointouttheshortageofrelay-contactcontrol,andrealizethealterationofPLC,thedesignofmonitorsystemonthebasicoforiginalcontroldemand.ThepaperilluminatestheprocessofthealterationofPLC,themethodandstepsofrealizingPLCcontrol,andtheprocessofputtingitsremotecontrolinpracticeindetail.Keywords:X62Wmillingmachine,Relay-contactcontrol,PLCcontrol,MCGSRemotecontrol1.引言在工业生产自动化领域，可编程控制器作为自动控制的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。成为大多数自动化系统的设备基础。由于综合了计算机和自动化技术，使它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。而X62W型万能铣床，可用于平面，斜面和沟槽等的加工，2安装分度头后，能铣切直齿轮，螺旋面，使用圆工作台可以铣切凸轮和弧形槽，是一种常见的通用机床。但它的控制系统有体积大，可靠性低，排除故障困难，接线复杂，对生产工艺变化适应性差等缺点。因此我们用PLC对其控制系统进行改造解决其控制中的问题，提高其自动化水平。2.PLC与继电器接触器控制的比较2.1控制系统继电接触式控制系统由三个基本部分组成：输入部分、逻辑部分、和输出部分，如图2-1-1所示。输入部分是指各种按钮、开关等主令电器。逻辑部分是由各种继电器、接触器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路。输出部分则是包括各种电磁铁线圈、电动机、信号指示灯等执行电器。图2-1-1继电接触式控制系统PLC控制也由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，如图2-1-2所示。输入部分收集并保存被控对象实际运行的信息；逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断哪些信息需要做出反应；输出部分提供哪些设备需要作实时操作处理。输入部分基本上与继电器控制系统相同，但为了将不同的电压或电流形成的信号转换成微处理器所能接受的低电平信号，以及将微处理器控制的低电平信号转换成控制对象所需要的电压或电流信号，系统中需加入输入/输出接口电路。图2-1-2PLC控制系统2.2控制逻辑3继电接触式控制系统采用硬接线逻辑，即控制系统是按被控对象的实际需要的动作要求而设计，由继电器、接触器等按某种固定接线方式接好的控制线路。程序固定在线路中，联线复杂、体积大、功耗大。要想更改控制功能，必须改联线，工作量大，周期长。另外继电器触点数目有限，每只只有48对触点，因此灵活性和扩展性差。PLC采用存储逻辑，除了输入输出端要与机电设备联线以外，控制逻辑以程序方式存储在内存中。要对控制逻辑进行修改，只要修其程序，帮其控制逻辑称之为“软接线逻辑”；加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性好。PLC采用了中、大规模集成电路，体积小，功耗也很小。2.3控制速度继电接触式控制系统是依靠触点的机械动作（闭合与断开）来实现的，触点的动作一般在几十毫秒数量级，工作效率低。若使用的继电器、接触器越多，则反应的速度越慢，还容易出现抖动与电弧现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制动作的，速成度极快，通常一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现触点抖动，更不会出现电弧现象。2.4定时控制和计数控制继电接触式控制系统是利用时间继电器的延时动作来进行定时控制的，定时精度不高，且定时时间易受环境温度和湿度的影响，调整困难。PLC使用半导体集成电路作定时器，时间基准脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围一般在0.01秒至若干秒钟，若干分钟甚至更长。PLC根据用户给定的预置值，由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10毫秒，定时时间不受环境的影响。PLC能实现计数功能，而继电接触式控制系统一般不具备计数功能。2.5可靠性和可维护性继电接触式控制系统使用了较多的机械触点，联线多，触点易受电弧损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。PLC采用了微电子技术，大量开关动作由无触点的半导体电路来完成，可靠性高。PLC还备有自检和监控功能，能检查出自身的故障，并随时显示；能动态地监视程序执行情况，为现场调试和维护提供了方便。2.6设计与施工4继电接触式控制系统完成一项控制工程、设计、施工、调试必须依次进行，周期长，修改困难。工程越大，这一问题就越突出。PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑设计（梯形图及程序设计）可以同时设计，周期短，调试和修改都方便。3.X62W铣床简介及其控制分析3.1铣床的主要结构和运动形式3.1.1铣床结构组X62W型铣床的结构简单，它由床身，悬梁，刀杆支架，工作台和升降台成。3.1.2运动形式X62W型铣床的运动可大体分为两种：主运动和进给运动。1).主运动由主轴电动机带动实现主轴的顺铣、逆铣、换刀制动、停止制动、主轴变速冲动等操作。2).进给运动由进给电动机带动实现水平工作台纵向、横向、垂直进给运动，水平工作台快速移动，圆工作台旋转运动，水平工作台的变速冲动等操作。3.2电力拖动和控制要求机床的主轴运动和工作台的进给运动分别由单独的电动机拖动，并有不同的控制要求。1).主轴电动机M1（功率KW），空载时直接起动，为满足顺铣和逆铣工作方式的要求，能够正转和反转。为提高生产率，采用电磁制动器进行制动，同时从安全和操作方便考虑，换刀时主轴也处于停车制动状态。2).工作台进给电动机M2，直接起动，为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电动机能正反转，为提高生产率，要求空行程时可快速成移动。从设备使用安全考虑，各进给运动之间必须联锁，并由手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。3).电动机M3拖动冷却泵，在铣削加工时提供切削液。4).主轴与工作台的变速由机械变速系统完成。变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入啮合时，要求电动机能点动至合适位置，保证齿轮能正常啮合。加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机起动后，工作台电动机方能起动工作。