X62W万能升降台铣床的PLC改造【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 万能升降台铣床的 造 学生： 班级： 摘 要 ： 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 在不改变原设计控制要求的基础上实现 改造及其监控系统的设计。具体详细地说明了 造的过程及实现 制的方法与步骤，用 态软件设计实现其远程控制的实施过程 。 关键词： 床 继电器 接触器控制 制 程控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 LC 62W is a of in we of of on of of of LC of in in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 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（ 器人、 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 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 万能铣床，可用于平面，斜面和沟槽等的加工，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 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。 继电器 接触器控制的比较 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继电接触式控制系统 制也由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，如图 2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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 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制系统 制逻辑 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。 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 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。 用了中、大规模集成电路，体积小，功耗也很小。 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。 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。 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。 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。 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 至若干秒钟，若干分钟甚至更长。 据用户买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 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。 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。 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。 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。 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。 计与施工 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。 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。 床简介及其控制分析 床的主要结构和运动形式 床结构 组 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。 动形式 铣床的运动可大体分为两种：主运动和进给运动。 1) 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) 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。 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1)1（功率 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)2，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)3 拖动冷却泵，在铣削加工时提供切削液。 4)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。 接触器控制分析 根据附录的控制电路图， (图 3气元件说明表详见附录：表 3析 床的继电器 控制部分可分为主轴控制和工作台进控制两部分。 轴控制分析 1)现电动机停止的两地操作； 现电动机起动的两 地操作；交流接触器常开触点 成自锁实现起动的长动控制； 不足之处： 合触点接触不良使电动机运转不连续。 2)开时切断电路使 圈失电，它的主触点断开，切断 轴电动机的电源。 12 区的辅助常闭触点 合。同时在 开时， 通，主轴电磁制动器 电使主轴处于制动状态，实现保证上刀换刀工作的顺利进行； 不足之处：通过转换开关 交流接触器的动断触点 成互锁实现电动机 常工作与制动换刀操作的顺利进行。当接触器的动断触点闭合不完全时， 103 到 107 段线路不通，电磁制动线圈 能得电就不能完成换刀制动操作。 3)主轴变速冲动是由变速手柄与行程开关 合构成点动控制电路实现。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 变速时，变速手柄被拉出，然后转动变速手轮选择转速，转速选定后将变速手柄复位，因为变速是通过机械变速机构实现的，变速手轮选定进入啮合的齿轮后，齿轮啮合到位即可输出选定转速。但是当齿轮没有进入正常啮合状态时，就无法输出选定的转速，因而则需要主轴有瞬时点动的功能，以调整齿轮位置，使齿轮进入正常啮合。 实现瞬时点动功能是靠变速手柄在复位的过程中压动瞬时点动行程开头 动合触点闭合，使接触器 线圈得电，主轴电动机 动， 圈电路的自锁，使电路随时可被切断。变速手柄复位后，松开行程开关 动机 转，完成一次瞬时点动。 不足之处：交流接触器动合触点 应不灵敏时，在 断触点断开时圈失电，但 开触点不能断开使 9 至 17 段电路不能断开，导致 能停转，不能实现瞬时点动功能。 作台进给控制分析 工作台的进给控制由顺序控制和工作台各进给运动之间的联锁控制组成的。 顺序控制：是用交流接触器 辅助常开触 点来实现。当即主轴电动机起动后，其控制起动接触器的 助动合触点闭合，进给电动机控制接触器 线圈电路方能通电工作。 联锁控制：进给运动之间的联锁控制有水平工作台各运动之间的联锁、水平工作台与圆工作台之间的联锁、变速时的瞬时点动与水平工作台各运动之间的联锁。下面通过介绍各运动控制操作的实现过程分析继电器控制实现的方法并指出其控制中的不足之处。 1)用快速接触器的辅助常开触点控制快速传动链的电磁离合器 闭触点 控制进给传动链的电磁离合器 不足之处：要用一个接触器 间接控制。 2)(1)由操作手柄和行程开关 合控制。其操作手柄有左、右两个工作位和一个中间不工作位。其纵向进给过程如图 4示。 图 4作台纵向进给过程 合上纵向进给机械离合器 纵向 手柄扳在右位 压下 开， 合） 圈得电 电动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 机 转，工作台右移 合上纵向进给机械离合器 纵向手柄扳在左位 压下 开， 合） 圈得电 电动 机 转，工作台左移 右移：工作电流经 圈； 左移：工作电流经 圈。 (2)分析结果 成联锁控制功能。使纵向移动时不能横向和垂直移动。 3)(1)水平工作台横向和升降进给运动的选择和联锁是通过十字复式手柄和行程开关 合控制。其操作手柄有上、下、前、后四个工作位和一个中间不工作位。其进给过程如图 4 图 4工作台横向、纵向进给过程 合上垂直进给机械离合器 十字复合手柄扳在上方 压下 开， 合） 圈 得电 电动机 转，工作台上升 合上垂直进给机械离合器 十字复合手柄扳在下方 压下 开， 合） 圈 得电 电动机 转，工作台下降 合上垂直进给机械离合器 十字复合手柄扳在右（前）方 压下 开， 合） 圈得电 电动机 转，工作台前移 合上垂直进给机械离合器 十字复合手柄扳在左（后）方 压下 开， 合） 电动机 转，工作台后移 上升（前移）：工作电流经 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 线圈； 下降（后移）：工作电流经 (2)分析结果 、前、后移动联锁是由十字复式手柄实现的。手柄一次只能扳在一个方向上。 直进给中串联了纵向移动行程开关的动断触点 成了联锁控制功能。 分别串联在 现双重保护的作用。 同时按下两个操作手柄时 20到 31 和 22 到 35 的两条支路断开，工作台停止移动，从而防止了机床运动干涉造成设备事故。 4)工作台选择开关的 触点打开， 点闭合，此时水平工作台的工作手柄均扳在中间不工作位。控制电路由主轴电动机控制接触器 辅助动合触点开始，工作电流经 圈， 触点闭合，进给电动机 转，拖动圆工作台转动，圆工作台只能作单向旋转。 分析结果： 动断触点构成联锁，水平工作台任一操作手柄扳到工作位置都会压下行程开关切断圆工作台的控制电路使其立即停止转动。 动时会切断圆工作台运动电路。 5)水平工作台变速时的瞬时点动控制原理与主轴变速瞬时点动原理相同。变速手柄拉出后选择转速，再将手柄 复位，变速手柄在复位的过程中压动瞬时点动开关 动合触点闭合接通接触器 线圈电路，使进给电动机 动，动断触点切断 圈电路的自锁。 瞬时点动时的工作电流经 圈。 瞬时点动电路串联了工作台进给运动的行程开关 动断触点，和圆工作台的动断触点，所以工作台的操作手柄在任一工作位置时都将切断点动电买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 路。 根据对 床的了解及对其控制电路的分析现确定其改造的方案。 造要求 1)62W 铣床的操作方式有利于其灵活加工，所以设计完成后应使 2)床的进给运动是要压下机械离合器才能完成，因此我们保留其手柄。在设计时不改变其机械结构，只对其控制电路进行改造。 造原则 控制逻辑不变更，从分析原有继电接触式控制系统的控制逻辑着手，根据继电接触式的控制逻辑与 控制逻辑等效的原则进行改造。 造步骤 1)，编制“ I/O 分配表”； 2)型； 3)入、输出端接线图； 4)62W 铣床操作的实现，分块设计 序，大体分为主轴控制程序设计和工作台进给控制程序设计两部分，并对程序进行调试修改完善，完成 造设计； 5)件设计其远程控制界面，并在 外部设备上联上计算机实现其远程控制。 制设计 、输出点。输入信号分配见表5出信号分配见表 5 表 5输入信号地址分配表 名称 功能 编号 名称 功能 编号 止按 钮 给电机热继电器 动按钮 作台转换开关 动开关 给变速冲动按钮 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 轴变速冲动按钮 作台左移开关 轴电机热继电器 作台右移开关 却泵电机热继电器 作台前移、上升开关 速移动按钮 作台后移、下降开关 5输出信号地址分配表 名称 功能 编号 名称 功能 编号 电动机起动接触器 磁离合器（快速传动链） 给电动机正转接触器 磁离合器（工作传动链） 给电动机反转接触器 B 主轴制动电磁制动器 型 机型选择的基本原则是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳性能价格比。 型时注意的问题 选择 型号时，性能上主要应考虑以下的问题： 1)令系统的要求。 对于小型的仅需开 关量控制的单台设备，一般的小型 可以满足要求。如果系统要求 成模拟量与数字量的转换、 环控制、运动控制等工作，应有算术运算、数据传送等功能。 2)在初步估算时，对于开关量控制系统，将 I/O 点数乘以 8，就是所需的存储器的字数。一般的 能满足这一要求。 3)物理结构的选择 按照物理结构， 为整体式和模块式，整体式的 一 I/O 点的平均价格比模块式 价格要低。但模块式 功能扩大展方便灵活，维修方便。因此对比较复杂的、要求较高的 系统一般选用模块式。小型 采用整体式用于工业生产中的单机控制；大、中型 般采用模块式，可根据生产实际的不同要求配置不同的模块。 4)能的特殊要求 对于 环控制、快速响应、高速计数和运动控制等特殊要求，可以选用有相应特殊 I/O 模块的 5)信联网功能的要求 如果要求将 入工厂的自动控制网络， 有通信联网的功能。备有串行通信接口的 以连接打印机、 其他 上位计算机。 型分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 床的控制分析情况如下： 1)需控制 床这一单台设备属于单机控制； 2)床是由开关量控制的，其控制电路的输入信号均为开关量，所以选型时， 主要根据 I / O 点数来选型 。其输入信号不少于 14 个，输出信号不少于 6 个； 3) / O 点数为 20 个，估算其存储容量大概为 20*8=160 字节； 4)62W 铣床的控制要求可知，它的控制逻辑是顺序控制，因此一般的 能满足，不需要考虑 能的特殊要求； 5)输入模块工作电压选择直流 24V； 6)62W 铣床控制输 出为直流和低频交流负载电路，选择 输出模块为继电器输出，并且继电器输出价格便宜、使用电压范围广、承受瞬时过电压和过电流的能力强、有隔离作用。 综上分析，选择物理机构为整体式， I/O 点数在 64 点以内，程序存储容在1000字节以内的超小型 时在综合考虑此类 用性、及性能价格比等因素。我们选择通用性较强、结构简单、价格比较低的日本松下电工生产的 列的 择型号 控制单元选取 列，其 I/O 点数分别为 8、 8，连接方法选择连接器型，故部件 号选择为 扩展单元选取 列，其 I/O 点数分别为 8、 8，连接方法选择连接器型，故部件号选择为 入、输出接线 输入、输出接线如下图 6示。 图 6， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 序设计 程软件选择 日本松下电工公司开发的 件有三种，一种是 境下使用的 R；另两种是 境下使用的软件： 三种软件的功能和操作步骤大同小异。均支持所有松下公司生产的 品。 根据我校实验室设备情况，我们选用 境下运行的 编程软件来编程设计。 该软件能实现以下功能：对 序和注释的输入及编辑；程序检查；运行状态和数据的监控及测试；系统寄存器和 种系统参数的设置；程序清单和监控结果等文档的打印；数据传输及文件管理。 轴控制设计 主轴程序设计又可分为主轴起停、换刀制动、变速冲动程序设计。 1)图 5)买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 变速冲动实际上是使主轴变速时有瞬时点动的功能。设计时在起停设计的基础上加上点动功能。 图 5经演示后发现图 5编程序是错误的。它不能实现瞬时点动的功能。在 1 转变为 0 的过程中 能从 1 变为 0。主要是 开触点闭合， 圈得电，它的辅助常开触点闭合。 常闭触点不能切断 自锁，使 开触点断开时，其常闭触点闭合，电流经 助触点 0 线圈构成一条闭合的线路，使电动机 能停转造成打坏 齿轮。 这一程序的设计思路与继电器控制的逻辑相同，显示继电器控制的不足之处： 合触点断开的过程中， 断触点已闭合，但交流接触器的线圈 线圈 能失电，电动机 转动。 经离线编辑，修改调试后能完成主轴变速冲动的程序如图 5示。 图 5间加继电器 接控制解决了上述问题。 3)停止制动时，复式停止按钮的常开触头 合，使电磁制动器 电实现了停止制动 。 换刀制动时，制动开关 通，断开电动机 电磁制动器线圈 电，主轴处于制动状态不能转动，保证上刀换刀的顺利进行。 图 5文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 4)把主轴分段设计的程序连接起来运行调试，演示后能完成主轴各项操作功能的程序如下图 5示 图 5 工作台进给控制设计 工作台进给程序设计又可分为快速移动设计，水平工作台纵向、横向、垂直进给设计，水平工作台变速时的瞬时点动设计，圆工作台运动设计。 1)向、垂直进给运动设计 水平工作台左、右 、前、后、上、下六个方向上的进给运动是相互联锁的。铣床不能同时在几个方向上实现进给，只能在一个方向上实现进给。 图 5)现变速冲动时要求：工作台进给时不能变速， 工作台联锁。 其 制程序设计如下： 图 5文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 3)圆工作台只能做单方向旋转。因圆工作台的控制电路串联了水平工作台的行程开关 动断触点。要求按下水平工作台的任何一行程开关，圆工作台都会停止转动。 1)合时 圈得电，即 1 时， 1； 2)任何一行程开关，圆工作台都停止旋转，即在 1时， 任何一个值为 1， 为 0； 3)锁，即 1 时， 0。 图 5原有程序的基础添加互锁即可满足控制要求。 4)用 软继电器 替继电接触式控制中的快速接触器 实现工作台快速移动。 图 5 程控制使铣床的输 出元件省去了一个快速接触器。 5)经修改调试完善后能完成工作台进给运动操作的控制程序如下图 5示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 图 5 床的控制程序 由 床的控制电路分析可知其主轴控制和进给控制是通过交流接触器辅助常开触点 序控制的。因此在工作台进给控制程序中加开关 经修改完善，调试成功的 床控制部分的 序设计梯形图如图 5示，其助记符如图 5示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 5助记符 如下： 图 5计步骤 用 态软件实现其上位机的远程控制，其设计步骤如下： 1)态环境中新建工程 床远程控制，在工作平台的用户窗口中建立 口。双击 口进入动画组态，绘出 床的结构图 2)工作台旋转和主轴制动等操作；选择控制电路的按钮，在主轴控制板上插入起动、停止、制动按钮；在进给控制板插入工作台转换开关、工作台左移、右移开关，升 降台上升、下降开关及工作台与升降停止运动的中位开关。并插入滑动输入器表示工作台与升降台位移和位置。 3)下面的动画连接做准备。 4)纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 画动起来 5)给运动策略，在策略组态中的脚本程序中编程实现主轴运动和进给运动。 程控制界面 图 662W 铣床的远程控制界面图 制动作 示表示 1)示灯闪烁表示：主轴转动，工作台运动控制电路通电；指示灯停止闪烁表示：工作台运动控制电路处在断电状况下，工作台停止运动，主轴停止转动。 2)示灯闪烁表示：圆工作台旋转；指示灯没有闪烁表示：圆工作台处于静止状态。 3)示灯闪烁表示：主轴停转，工作台、升降台、圆工作台都停止运动 。 4) 作表示 见表 662W 铣床远程控制动作表 表 662W 铣床远程控制动作表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 程控制接线 用一根电缆把计算机连在 口上，实现 床控制的上位机与下位机的连接，其远程控制实现示意图如下。 床的连接见图 6。 图 662W 铣床远程控制实现示意图 在 床中，用 代常规的继电接触式控制方式，不仅简化了接线程序，动作可靠、安全，而且使整机的可靠性大大提高，故障率减少了，排除故障的时间缩减了，大大减少了维修工作量，作业率也提高了。 按钮动作 动作显示 按起动按钮 主轴指示灯闪烁 按左移开关 工作台左移 按右移开关 工作台右移 按上升开