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基于PLC的X62W铣床电气系统改造,基于,plc,x62w,铣床,电气,系统,改造
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流程图 ： 否 是 否 是 否 是 开始 是否在预备状态 扳 所需位置 调节主轴电机转速 启动加工 主轴转动 冷却泵开 根据加工需要进行 各个方向的进给 是否进行圆轴运动 扳动 床按加工要求加工 加工完？ 主轴制动 冷却泵关 结束 学 院本科毕业设计英文参考资料题 目 A T 8 9 院 系 机械学院专 业 机械设计制造及其自动化姓 名学 号学习年限 2 0 1 3 年 10 月至 2 0 1 5 年 7 月指导教师 职称 高级工程师申请学位 工学学士学位2 0 1 5 年 3 月 10 日 1 中文译文： 片机 单片机广泛应用于商业：诸如调制解调器，电动机控制系统，空调控制系统，汽车发动机等领域。这些单片机的高速处理速度和增强型外围设备集合使得它们适合于这种高速事件应用场合。然而，这些关键应用领域也要求这些单片机高度可靠。可靠的测试环境和合适的工具环境保证了单片机的高可靠性和低市场风险，合适的工具环境用于验证这些无论在元部件层次还是系统级别的单片机的。 台工程部门开发了一种面向对象的测试环境，用于验证它的 车单片机多线性测试。这种环境的目标不仅是为 车单片机提供一种可靠测试环境，而且开发一种能够容易扩展并重复用来验证其他几种将来的单片机。开发的这种环境连接了 文讨论了这种测试环境的设计和原理，它和各种硬件、软件环境部件的交互性，以及如何使用 1 概述 8位 输出。 业应用包括调制解调器，电动机控制系统，打印机，影印机，空调控制系统，磁盘驱动器和医疗设备。汽车工业把 片机用于发动机控制 系统，悬挂系统和反锁制动系统。 其很好适用于得益于它的处理速度和增强型片上外围功能集，诸如：汽车动力控制，车辆动态悬挂，反锁制动和稳定性控制应用。由于这些决定性应用，市场需要一种可靠的具有低干扰潜伏响应的费用 务大量时间和事件驱动的在实时应用需要的集成外围的能力，具有在单一程序包中高出平均处理功率的中央处理器。拥有操作不可预测的设备的经济和法律风险是很高的。一旦进入市场，尤其任务决定性应用诸如自动驾驶仪或反锁制动系统，错误将是财力上所禁止的。重新设计的费用可以高达 500K 美元，如果产品族享有同样内核或外围设计缺陷的话，费用会更高。另外，部件的替代品领域是极其昂贵的，因为设备要用来把模块典型地焊接成一个总体的价值比各个部件高几倍。为了缓和这些问题，在最坏的环境和电压条件下对这些单片机进行无论在部件级别还是系统级别上的综合测试是必需的。 台工程组提供了各种单片机和处理器的系统验证。这种系统的验证处理可以被分解为三个主要部分。系统的类型和应用需求决定了能够在设备上执行的测试类型。 供以下标准功能： 4k 字节 速存储器， 128 字节内部 32 2 个 I/O 口线， 2 个 16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时， 至 0静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制 工作，但允许 时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 的内容，但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。 框图 2 引脚功能说明 源电压 0口 是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址 /数据总线复用。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 辑门电路，对端口写 “1” 可作为高阻 3 抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 程时， 接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 1口 一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路 。对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ 程和程序校验期间， 受低 8 位地址。 2口 一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ 在访问外部程序 存储器或 16 位四肢的外部数据存储器（例如执行 令）时， 送出高 8 位地址数据，在访问 8 位地址的外部数据存储器（例如执行 令）时， 线上的内容（也即特殊功能寄存器（ 中 存器的内容），在整个访问期间不改变。 程和程序校验时， 接收高位地址和其他控制信号。 3口 一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输 入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ 除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示： 端口引脚 第二功能 行输入口 ) 4 串行输出口 ) 外中断 0) 外中断 1) 0 (定时 /计数器 0) 1 (定时 /计数器 1) R (外部数据存储器写选通 ) D (外部数据存储器读选通 ) 还接 收一些用于 速存储器编程和程序校验的控制信号。 位输入。当振荡器工作时， 脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 访问外部程序存储器或数据存储器时， 址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器， 以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是，每当访问外部数据存储器时将跳过一个 冲。 对 储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ 如 有必要，可通过对特殊功能寄存器（ 中的 8元 置位，可禁止作。该位置位后，只有一条 令 会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 效。 序存储允许输出是外部程序存储器的读选通型号，当 89外部存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的 号不出现。 A/部访问允许。欲使 访问外部程序存储器（地址为 0000H 地）。需注意的是：如果加密位 编程，复位时内部会锁存 状态。 如 为高电平（接 ）， 执行内部程序存储器中的指令。 储器编程时，该引脚加上 +12v 的编程允许电源 然这必须是该器 5 件使用 12v 编程电压 荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 荡器反相放大器的输出端 荡器特性 反向放大器可以配置为片 内振荡器。石英振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， 图解 2所示。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 1 y 英文原文： in a of as of be by a a of at at an of of to a to an be of in of to 1 to 1 1 in is to as of a 2 a to of nt in a in a of is in in as an or as as a $500K, if it a or In of is as in a of To it is of be at a a to of be of of on 4128 32 I/O 6a a In is to PU to AM 3 is , TL s to be as 4 be to be to In 0 is , of is , of of to 6 In it s. to of 2 is , 5 of of of as XD() ) 0 ( 1 ( R (D ( A on is of to is In LE is at a , be or LE is to If be by FR is a is no if is in is to is is 6 to A/EA be ND in to to 000H up if is EA be on EA be CC 22to to of an be as an as . a or be To an be is as no on of to is a be 机械学院 毕业设计开题报告 毕业设计题目 ： 基于 床电气系统改造 学 生 姓 名 ： 指导教师姓名 ： 专 业： 机械设计制造及其自动化 2015 年 3 月 12 日 基于 床电气系统改造 (1)早 期的 60 年代 70 年代中期）早期的 般称为可编程逻辑控制器。这时的 少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O 接口电路上作叻改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 梯形图。因此，早期的 性能要优于继电器控制装置，其优点包括 简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等。其中 有的编程语言 梯形图一直沿用至今。 (2)早期的 70 年代中期 80 年代中，后期）在 70 年代，微处理器的出现使 国，日本，德国的一些厂家先后开始采用微处理器作为 中央处理单元（ 这样，使 功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 应用范围得以扩大。 (3)近期的 80 年代中、后期至今）进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 采用的微处理器的等次普遍提高。而且，为了进一步提高 处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，这样使得 、硬件功能发生了巨大变化。 (4)21 世纪 ， 了更大的发展 。 随着电子技术的发展，可 编程控制器的功能日益更新， 应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展， 术的应用也引起电子产品及系统开发的巨大变革。 随着可编程控制器的功能逐渐增多。现在把它对铣床的电气控制系统改造设计，就是希望借鉴国外先进的工业控制技术，应用到工业现场，以提高铣床的工作能力，以及安全性。 目前， 国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，运动控制 以用于圆周运动和直线运动的控制。一般使用专用的运动控制 模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单周或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 卧式万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造，改造后可以减少电元器件数目，提高系统的稳定性可靠安全性。是电气控制系统的工作更加灵活、可靠，更容易维修，更能适应经常变动的工艺条件。 料收集概况 : 1 李秀忠 床 电 气控 制 电 路 中的 应 用 J 技 术与 应 用 , 2004,23(8):282 孙明旗 造中的解决办法 J 2007,26(5):1133 裘旭东，徐健丰 万能升降台铣床的技术改造 J 2007,28(12):1504 常斗南 M机械工业出版社 . 1998. 5 赵明，许寥 M机械工业出版社 . 2004. 6 陈远龄 自动控制 M重庆大学出版社 ， 1997. 7 吕景泉 M机械工业出版社 ， 2001. 8 黄永红主编 用技术 M机械工业出版社 ， 2011. 9 陈远龄 M重庆大学出版社 ， 2004. 10刘金琪 M尔滨工业大学出版社 , 1999. (1) 能铣床功能说明 ； (2) 能铣床继电器控制系统原理分析 ； (3) 能铣床电气元件选型分析 ； (4) 能及选型； (5) 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译 5000 8000 印刷字符的 自动化控制英 文资料； (6) 编写设计说明书。 (1) 制原理图，软件流程图，梯形图； (2) 继电器线路图 ； (3)毕业设计说明书。 第一周 收集资料，查找参考文献 第二周 查阅有关外文文献资料，并翻译成 5 千字以上 第三周 撰写开题报告 第四周 毕业实习 第五周 毕业实习 第六周 毕业实习 第七周 了解 能铣床功能说明 第八周 能铣床继电器控制系统原理分析 第九周 能铣床电气元件选型分析 第十周 能及选型 第十一周 撰写设计论文 第十二周 上交设计论文初稿，指导教师审阅，修改设计论文初稿 第十三周 编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。 第十四周 毕业答辩 8. 指导教师意见 签名： 年 月 日 学院 毕业设计任务书 学 院 机械学院 专业班 级 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 学号 1 设计题 目 基于 床电气系统改造 起 迄 日 期 计 (论文 )地 点 学院 指 导 教 师 职 称 高级工程师 院 长 职 称 副教授 发任务书日期 : 2015 年 1 月 14 日 毕业设计（论文）题目： 基 于 床电气系统改造 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 要求 ： 数据和有关资料，进行文献检索、调查研究工作； 定最佳设计方案； 种参数处理、选取得当，计算正确； 确清晰，符合国家制图标准及有关规定； 次清晰、文理通顺，具体按照晋中学院毕业论文规范撰写； 握继电器原理分析方法及采用 设计方法； 000 8000 印刷字符的 自动化控制英文资料； 毕业设计所承担的各项任务，杜绝抄袭。 原始数据（资料） ： 能铣床说明书， 能铣床电气原理图， 据手册 ， 程手册 ， 低压电器元件手册 ， 毕业设计（论文）主要内容： 1. 能铣床功能说明 ； 2. 能铣床继电器控制系统原理分析 ； 3. 能铣床电气元件选型分析 ； 4. 能及选型； 5. 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译 5000 8000印刷字符的 学生应交出的设计文件（论文）： 1. 制原理图，软件流程图，梯形图； 2. 继电器线路图 3. 毕业设计说明书。 主要参考文献（资料）： 1 李秀忠 床电气控制电路中的应用 J 2004. 2 孙明旗 造中的解决办法 J 2007. 3 裘旭东，徐健丰 万能升降台铣床的技术改造 J 2007. 4 常斗南 M 机械工业出版社 ， 1998. 5 赵明，许寥 M 机械工业出版社 ， 2004. 6 陈远龄 M 重庆大学出版社 ， 1997. 7 吕景泉 M 机械工业出版社 ， 2001. 8 黄永红主编 用技术 M 机械工业出版社 ， 2011. 9 陈远龄 M 重庆大学出版社 ， 2004. 10刘金琪 M尔滨工业大学出版社， 1999. 专 业 班 级 学 生 指 导 教 师 签 字 日期 教 研 室 主 任 签 字 日期 学 院 本科毕业设计（论文） 题 目 基于 床电气系统改造 院 系 _机械学院 _ 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 _ 学 号 _1_ 学习年限 2013 年 8 月至 2015 年 7 月 指导教师 职称 高级工程师 申请学位 工学 学士学位 年 月 日 目录 摘要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 前言 . 1 第一章 铣床 . 2 床国内外研究状况和发展趋势 . 2 床简单介绍 . 2 床的选型 . 3 62W 万能铣床的特点 . 3 第二章 能铣床的硬件设计 . 3 62W 万能铣床电力拖动的特点及控制要求 . 3 62W 万能铣床元件选型 . 4 62W 万能铣床的主要结构及运动形式 . 5 第三章 能铣床传统继电器的电气控制原理 . 5 气原理图 . 5 电路分析 . 7 制电路分析 . 8 轴电机 控制 . 8 给电动机 控制 . 9 却泵电动机及照明电路的控制 . 12 第四章 简介 . 12 产生 . 12 定义和特点 . 13 定义 . 13 特点 . 13 编程控制器的主要性能指标 . 14 编程控制器的分类 . 14 编程语言 . 15 形图语言 . 15 记符语言 . 15 序功能图语言 . 15 第五章 能铣床基于 造的具体设计 . 16 造设计中 选型 . 16 62W 万能铣床基于 制电路的改造 . 18 场信号与 继电器对照表（ I/O 地址分配表） . 20 形图 . 20 句表 . 24 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 28 致谢 . 29 基于 床电气系统控制 1 前言 该设计讲述了 造的具体方法来提高铣床的使用性能。 铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床能铣削沟槽，平面，齿轮，螺纹和花键轴，还能加工复杂型面，工作效率比刨床高，广泛应用于机械制造和修理部门。铣床自 1682 年出现以后，不断发展，自动化程度不断提高。特别是二十世七十年代后期，数字系统的出现大大提高了铣床的加工精度和工作效率。 基于 床电气系统控制 2 第一章 铣床 床国内外研究状况和发展趋势 1969 年美国出现了第一台可编程控制器，自 此其广泛应用于工业控制。近年来，越来越多 制应用在各行业设备的电器控制中 ，特别是在机械，电气等行业中的应用。铣床是以电动机为动力的自动化装置，可编程控制器广泛应用于这些自动化装置中。 自上世纪 80 年代以来，加工自动控制技术和自动机床就受到极大重视，铣床自动生产基地形成产业化，生产的中档万能铣床已具有很强的市场竞争力，但与国外先进产品相比还有很大差距。 计算机技术和数字控制系统的出现，改变电气控制技术的控制方法，使控制系统从继电器控制系统变为可编程控制系统，即 综合了计算机技术，检测技术，自动控 制技术，通信技术，智能化技术和网络技术。 床改变之后，加入现代控制理论，柔性化程度提高。广泛引入各学科技术综合智能，大力发展这种机械制造产业，可以在很大程度上提高国家的生产力，增强综合国力。 基于 床电气系统控制 3 床简单介绍 床的选型 图 162W 的含义图 能铣床 是一种精密的多用途加工机床 ， 采用继电器控制系统实现动作控制，但限于控制系统的硬件弊端，容易出现操作事故，而且硬件寿命短。所以需要用 高可靠性，抗干扰能力，从整体上提高机床的使用性能。 62W 万能铣床的特点 1. 能加工普通机床难以加工的复杂型面。 2. 采用 床可以提高零件加工精度和产品质量。 3. 采用 床可以大大提高生产率，尤其是在加工复杂零件时。 第二章 能铣床的硬件设计 62W 万能铣床电力拖动的特点及控制要求 1. 机床有三台电动机，分别为主轴电动机 给电动机 冷却泵电动机 2. 加工有顺铣和逆铣两种，为便于齿轮的啮合，要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动，并且还能制动停车和实现两地控制 1。 基于 床电气系统控制 4 62W 万能铣床元件选型 表 2床电机参数参照表 符号 名称 型号 规格 件数 作用 轴电动机 80V,1450r/ 主轴传动 给电动机 80v,1400r/ 进给传动 却泵电动机 80v,2790r/ 冷却泵传动 表 2床元件型号 符号 名称 型号 规格 件数 作用 触器 0A,220V 1 主轴启动 触器 0A,220V 1 反接制动 触器 0A,220V 1 传 触器 0A,220V 1 转 触器 0A,220V 1 速进给 触器 0A,220V 1 油泵电机启动 度继电器 A 1 反接制动 按钮 色 2 动按钮 按钮 色 2 止按钮 按钮 色 2 快速进给按钮 换开关 16 三极 1 圆工作台转换 换开关 16 三极 1 照明灯开关 换开关 16 三极 1 向开关 位开关 启式 1 向右进给 位开关 启式 1 向左进给 位开关 轮，自动复位 1 向前、向下进给 位开关 轮，自动复位 1 向后、向上进给 换开关 16 三极 1 冷却泵开关 位开关 启式 1 进给变速冲动 位开关 启式 1 主轴变速冲动 换开关 26 三极 1 电源总开关 继电器 1A,3A 1 载保护 继电器 A,5A 1 载保护 继电器 载保护 断器 0A 3 总电源短路保护 断器 0A 3 进给短路保护 断器 A 2 控制电路短路保护 断器 A 2 照明电源短路保护 压器 80/36V 1 控制电路变压器 基于 床电气系统控制 5 压器 80/127V 1 照明变压器 电磁离合器 1 快速进给 R 电阻 限制制动电阻 62W 万能铣床的主要结构及运动形式 1. 主要结构 主要包括床身、 刀杆，主轴、 横梁、工作台、横溜板和升降台等几部分，如图 2 图 262W 万能铣床外形图 2. 运动形式 主轴转动是由主轴电动机 驱动，经过机械传动机构，将动力传动到主轴，使其旋转。 工作台面的移动是由进给电动机驱动， 当主轴旋转时，进给电机动作，经机械传动机构完成动力传输，使工作台可以进行上、下、左、右、前、后六个方向的移动 2。 第三章 能铣床传统继电器的电气控制原理 气原理图 该铣床共用 3 台异步电动机拖动， 分别是 主轴电动机 给电动机 冷却泵电动机 能铣床的电 气原理图主电路图 如图 3示。 基于 床电气系统控制 6 图 362W 万能铣床的 电气原理图主电路图 能铣床的电 气原理图控制电路图 如图 3示。 基于 床电气系统控制 7 图 362W 万能铣床的电气原理图控制电路图 电路分析 主轴转动是通过主轴电机转动实现的，要求转换不频繁且可以正反转， 开车前预先选择 转向，由接触器 制正反转 ； 反接制动需由 制在电路中接入反接制动电阻 R，变速冲动需加入速度继电器 进给电动 可以正反转， 实现三种形式六个方向的常速进给和快速进给控制，由 接触器 接触器 行程开关 触器 牵引电磁 铁 控制 。 冷却泵电动机 单向转动 。 电路中熔断器 别对铣床和主电机、进给电机、冷却泵电机和照明作短路保护 ；热继电器 别作 过载保护 3。 基于 床电气系统控制 8 制电路分析 轴电机 控制 主轴电机的控制线路如图 3动按钮（ 停止按钮（ 两个，分别装在工作台的前面和床身侧面，实现两地控制。 图 3轴电机控制线路 主轴启动接触器，启动时需预先选择旋转方向，把转换开关 至所需方向； 再按启动按钮 接触器 电自锁，电机 动主轴旋转；此时 速度继电器 对常开触点闭合 ，为后续的反接制动做铺垫。 。 反接制动和主轴变速冲动接触器。需要停车时，可以按下停止按钮 这时接触器 电断开，主轴电机 性旋转；停止按钮按到底时， 轴电机 电源相序改变，反接制动电阻接入； 主轴转速低于一定转速时， 开触点复位， 转，完成反接制。 与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。主轴要进行变速时，先压下变速手柄将其拉到前面 ，然后根据选择所需转速转动变速盘，最后复位手柄。变速手柄与凸轮机构相连，当手柄被拉到前面和复位时，凸轮都将压下行程开关 开触点闭合 一下 ， 电，主轴电机 转一下，这样易于啮合变速后的齿轮。 主轴变速在主轴不转和主轴转动时都可进行。在主轴转动时变速不需要先按停止按钮，可直接变速。变速手柄拉出时，由于凸轮作用，行程开关 闭触点先断开，切断 圈， 电；然后 开触点闭合， 电，对主轴电机 行基于 床电气系统控制 9 反接制动， 速迅速下降；当变速手柄推回时， 次动作一下，实现主 轴的变速冲动。变速完成后，主轴停止转动，需重新启动电动机，主轴将在新的转速下旋转 4。 给电动机 控制 所有的进给运动都必须在主轴电机 动， 开触点闭合的情况下进行，都是由进给电机 动。转换开关 来选择工作台的工作模式，当置于“断开”位置时， 合， 开，工作台可进给运动操作；当置于“闭合”位置时， 开， 合，只能控制圆工作台的进给操作。 工作台的进给运动可分为三种形式六个方向的进给，分别是左右的纵向运动 、前后的横向运动和上下的垂直运动。当转换开关 于断开时，工作台进给运动的控制线路如图 3 接触器 通过实现进给电动机的正反转控制，来改变工作台进给运动的方向。进给运动的操作的实现是通过两个机械操作手柄与对应的行程开关和机械传动机构相互配合完成的。 程开关与纵向进给机械操作手柄相联动， 程开关与横向进给及垂直进给机械操作手柄相联动。六个方向的进给运动同一时刻只允许有一个方向的运动且相互联锁，当两个操作手柄都处在中间位置时， 行程开关均处在未受 压的原始状态 5。 基于 床电气系统控制 10 图 3作台进给运动控制线路 1. 工作台纵向（左、右）进给运动的控制 纵向操作手柄是复式的，有三个位置：向左、向右、零位。工作台底座前方跟左下方各有一个，来进行两地控制。主轴电机 动后，接触器 开触点闭合，操作手柄扳至向右（或左）时，工作台就与纵向移动传动链相联，同时压下向右（或向左）进给行程开关 开触点闭合，接触器 电，其他进给控制的行程开关均处于原始状态。进给电动机 电转动（或反向转动），拖动工作 台向右（或向左）移动。 将纵向操作手柄扳至中间位置时，工作台脱离纵向移动传动链，行程开关 位，接触器 电，进给电动机 电，工作台停止转动。 另外，为工作安全考虑，工作台左右两端各有一块挡铁，来限制工作台左右两端的极限位置。当其移动至极限位置时，工作台上的挡铁撞向纵向操作手柄，使它回到零位，工作台停止。工作台左右运动的行程可以通过改变左、右两端的挡铁位置来实现。 2. 工作台横向（前、后）及垂直（上、下）进给运动的控制 工作台横向与垂直方向的控制是由十字手柄控制，此手柄在工作 台左侧的前、后方各一个。它有五个位置：向前、向后、向左、向右和零位。将十字手柄扳离零位时，就会与它在该方向的机械传动链相联接，同时压下行程开关 制工作台向下或向前运动， 制工作台向上或向后运动。 基于 床电气系统控制 11 将十字手柄扳至向下或向前位置时，行程开关 开触点闭合，接触器电吸合，则进给电机 电转动，拖动工作台向下或向前移动。将十字手柄扳至零位时，工作台脱离机械传动链，同时行程开关 位，接触器 电，进给电动机 电，工作台停止进给运动。 将十字手柄扳至向 上或向后位置时，行程开关 开触点闭合，接触器电吸合，进给电机 电反转，拖动工作台向上或向后运动。 3. 工作台的快速移动 在铣床进行加工工件时，为使工作台快速移动到加工位置，提高工作效率，要求工作台可以快速移动，另外设置两个按钮可以进行两地控制。工作台进给时，按下 触器 电吸合，接通快速移动电磁铁 作台做快速进给运动。当其移动到加工位置时，松开按钮 电断开，快速移动电磁铁 止快速进给。 4. 进给电动机的变速冲动 进给变速原理与主 轴变速原理一样，都是为使齿轮易于啮合。在进行进给变速时，每一次的变速操作，其连杆机构都会二次瞬时压下行程开关 其常闭触点断开，常开触点闭合，接触器 时得电吸合，进给电机 时转动一下，完成进给变速的冲动。 进给变速时，控制进给运动的行程开关都处于零位，以保障操作安全。此外通电时间不能过长，以防转速过高打坏齿轮。 5. 圆工作台的控制 图 3工作台进给控制电路 圆工作台的控制电路如图 3作台的进给控制行程开关 处于原始状态，需启动原工作台时只要按下按钮 触 器 后得电，主轴转动，同时进给电机 过传动机构拖动圆工作台单向转动。按下 于 床电气系统控制 12 主轴和圆工作台同时停转。 6. 进给控制的联锁 铣床加工中，为工作安全各种运动之间设置了许多联锁。如主轴运动与进给运动间先主轴后进给的顺序联锁；工作台六个运动方向间不能同时进行的联锁；进给变速冲动应在进给运动停止时进行的联锁；圆工作台与工作台的进给不能同时进行的联锁 6。 却泵电动机及照明电路的控制 铣床工作中容易产生加工过热，所以必须通过冷却泵来提供冷却液，降低工件热量。由转换开关 制 容量较小的冷却泵电机 换开关 制照明，电源电压为 36V，由照明变压器 压而来。 第四章 简介 产生 传统继电器控制系统采用固定接线方式，具有灵活性、通用性差、体积大、速度慢基于 床电气系统控制 13 等特点。 60 年代末，美国汽车制造工业发展成熟，不断更换汽车型号。迫在寻找一种能取代传统继电器控制系统的新的控制系统。要求设计周期短，编程简单，操作方便，更改容易，成本低，系统通用性强。 1969 年，世界上第一台 美国数字设备公司研制成功并成功用于 司的汽车生产线上 。之后日本、德国相继引入。中国 1974 年研制，历时三年研制成功。 定义和特点 定义 出现以来，发展速度很快。为使其标准化，美国电气制造商协会 1984 年首先将其正式命名为 作出如下定义： “ 一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入 /输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行 功能着，亦被视为不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器 。 ” 之后国际电工委员会（ 先后颁布了 准的草案第一稿，第二稿，并在1987 年 2 月通过了对它的定义： “ 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计 9。 ” 特点 1. 高可靠性 1） I/O 接口 电路全部采用光电隔离，隔离外电路与内部电路。 2）输入端都采用 波器。 3）各模块均采用屏蔽措施，防止外辐射等干扰。 4）开关电源性能好。 基于 床电气系统控制 14 5）器件筛选严格。 6） 以及时控制由于软硬件故障带来的问题，并且可以防止其扩大。 2. 丰富的 I/O 接口模块 工作环境的多样化，要求其必须具有能与之匹配的设备跟器件，有相应 I/O 接口模块，同时能建立人机对话窗口，综合提高其使用性能。 3. 采用模块化结构 模块化结构的设计大大提高了 实用性，一般除小型 都采用模块化。用户可根据自己的需要自行选取 块，由机架与电缆将各个模块连接起来组成自己所需的系统。 4. 编程简单易学 编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握 。 5. 安装简单维修方便 使用只需将设备与其相应的 I/O 接口相连，就可以进行工作。工作环境适应性强，可以进行各种逻辑控制。 由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行 。 编程控制器的主要性能指标 可编程控制器的性能指标主要有： 1. 输入 /输 出点数 (I/O) I/O 点数是指可编程控制器外部输入、输出端子数的总和。 2. 存储容量 用于存储用户程序的容量。 3. 扫描速度 扫描单位包括 步、 。 4. 功能扩展能力 通常可编程控制器都设有功能扩展模块，如 A/D 模块、 D/A 模块等。 5. 指令系统 可编程控制器功能强弱的重要指标。 编程控制器的分类 通常 品可按结构形式、控制规模等进行分类。 基于 床电气系统控制 15 1. 按结构形式分类 分为整体式、模块式两类。整体式 构紧凑、体积小、重量轻，电源、 储器、输入输出单元 等都在一个机壳内。模块式 功能部件是独立模块，比如电源模块、 I/O 模块等。 2. 按控制规模分类 分为小、中和大型三种 1）小型 I/O 点数 256 以下。 2）中型 I/O 点数 2561024。 3）大型 I/O 点数 1024 以上。 编程语言 主要编程语言包括梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。 形图语言 1. 梯形图的编写顺序为从上至下、从左至右，与其程序执行顺序相一致。 2. 图中左、右两边的线分别为起始母线、终止母线。逻辑 编写须从起始母线开始，终止母线一般可省略不画。 3. 图中有动合跟动断两种触点。 4. 图中每个逻辑右端必须有输出线圈或其他输出元素。 5. 图中触点皆可串、并联，而输出线圈只许并联。 记符语言 助记符语言即 令的语言表达式。梯形图编程直观、简便，然而有些小型机无法实现梯形图编程，故助记符语言也算是常用的编程方式。一般情况下，编程都是先编写梯形图语言，再根据梯形图编助记符语言。 序功能图语言 顺序功能图 一种图解表示法，有“步”、“转移”及“有限线段”等元素，上一状态 动作结束，下一动作开始。 基于 床电气系统控制 16 第五章 能铣床基于 造的具体设计 造设计中 选型 选型：西门子 列功能强大，独立运行或相连成网络都能完成复杂控制功能。并且具有设计紧凑、扩展性良好、价格低廉、丰富的功能模块和指令系统等特点，可以完成绝大多数小规模控制，因此本次设计采用西门子 列。 本设计完成的是将整个控制电路换成 制，且因为 件与件的使用不相同，无法直接通过 入信号，故需引入 工作台与 工作台的转换、照明和冷却泵的启动与停止的实现就是通过接触器的辅助触点、按钮（ 完成的。控制回路修改后如图 5 由图 5定输入与输出信号。 输入信号： 精简成 17 个信号） 输出信号： 9 个信号） 由 I/O 点数不同可将 块分为五种 ， 即 设计需要 17 个输入信号、 9 个输出信号，故选择 24 输入和 16 输出 ）。 基于 床电气系统控制 17 图 5改后 能铣床的电气原理图控制电路图 基于 床电气系统控制 18 62W 万能铣床基于 制电路的改造 能铣床电气控制线路的主电路 如图 5 图 562W 万能铣床的主电路图 将控制线路改变成 件接线图如图 5 用 代转换开关 刀开关 入 入端子，另外 别按图接入 输入端，输出期间电压电压等级为 220V 电压 。所有电器元件均可选用原来的型号 。 基于 床电气系统控制 19 图 57件接线图 基于 床电气系统控制 20 场信号与 继电器对照表（ I/O 地址分配表） 表 5,轴反接制动 常闭 轴反接制动 常开 速进给 常开 工作台启动 工作台停止 明灯亮 明灯灭 泵电机启动 泵电机停止 左进给 右进给 前、上进给 后、下进给 给变速冲动 轴变速冲动 度继电器辅助常开触点 出信号 主轴启动接触器 轴反接制动接触器 2 正转接触器 2 反转接触器 速进给接触器 泵电机启动接触器 助接触器 助接触器 助接触器 形图 该设计电气控制系统 形图如下所示，程序共有 13 个网络 ，体现继电器控制系统的各种逻辑关系，且具有各种联锁控制措施，工作量小，投资少。 基于 床电气系统控制 21 网络 1 中，与输入端子 连的分别是 常闭触点。当按下按钮 ， 开触点闭合， 电并自锁 ，输出信号后主轴电机启动。因为只有在主轴旋转后才能进行进给运动，所以如网络 4 中所示，网络 1 电后，其常开触点闭合，中间继电器线圈 得电，在之后的网络中 网络 2 中， 当按 下 停止按钮 ， 闭触点断开 ， 圈失电 断开 ， 则 主轴惯性运转， 在同一时间
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