基于PLC的万能铣床电气控制系统设计

1、削毛控制技术课程设计掖告设计课题：基于PLC的万能铳床电气控制系统设计姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 日 期2012年12月26日2013年1丿J 6日指导教师：马徳贵安徽农业大学工学院机电工程系基于PLC的万能铳床电气控制系统设计1. 前言我国传统的铳床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路，不但 接线复杂，而且经常出现故障，可靠性比较差。与传统的继电器控制相比，PLC控 制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点，特別适合应用于铳 床的控制和故障诊断系统，可以减少强电元件数目，提高电气控制系统的稳定性和可 靠性，从而提高产品的品质和生产效率。故在PLC广泛应用

2、的控制时代，本设计系统的思想就是采用PLC控制铳床。以达 到预定控制系统的简洁性、经济性，减少了成本，也使得维修变的简单。由于PLC的 模块化、易扩展性，可根据控制要求及规模的变化进行方便的系统重组及功能的扩展。 以及PLC的通信功能共至可进行远程控制。2. 方案论证机床传统控制方式2.1.1设计题目X62W型万能铳床的PLC控制系统设计。2.1. 2机床的主要结构和运动形式X62W型万能铳床的结构简图如图2-1所示，由床身1、悬梁2、刀杆支架3、主 轴4、工作台5和升降台6等组成，刀杆支架3上安装与主轴相连的刀杆和铳刀，以 进行切削加工，顺铳时刀具为一个转动方向，逆铳时为另一个转动方向；床身

3、前面有 垂直导轨，升降台6带动工作台5可沿垂直导轨上下移动，完成垂直方向的进给，升降台6上的水平工作台还可在左右（纵向）方向上移动进给以及在横向移动进给；回 转工作台可单向转动。进给运动的传递示意图见图2-2。图2-1：铳床的结构简图机械离合器电磁离合器M2?1/CKJS给机构）进建矍薯纭传动罐»速移动传动链横向移动传动链垂直移动传动链纵向移动传动链图2-2：进给运动的传递示意图2.1. 3控制电路分析X62W型万能铳床控制电路如图2-3,电路可划分为主电路、控制电路和信号照明电路三部分。铳床控制电路所用电器元件说明如表2-1所示。（一）主电路分析铳床是逆铳方式加工，还是顺铳方式加工

4、，开始工作前即已选取定，在加工过程 中是不改变的。为简化控制电路，主轴电动机Ml正转接线与反转接线是通过组合开 关SA5手动转换，控制接触器KM1的主触点只控制电源的接入与切断。进给电动机M2在工作过程中，频繁变换转动方向，因而仍采用接触器方式构成 正转与反转接线。冷却泵驱动电机M3很据加工需要提供切削液，电路中采用转换开关SA3,在主 电路中手动直接接通和断开定子绕组的电源。OUIcoOJOJX-EjOJAaISQ4-1 co 口I-EOS 2些徑昱52sasrZLjILax u?<=Q里丈N« IgF92T呂壬gmSOJ冬巨r-.s<VJSH?i2hJM9S3XBAe

5、iT-GVS Up- -<4£ 图2-4：控制系统电路图表2-1电器元件说明表符号需称及用途符名称及用途符号X名称及用途Ml主轴电动机SQ6进给变速瞬时点动开关FR1主轴电动机继电器M2进给电动机SQ7主轴变速瞬时点动开关FR2进给电动机热继电器M3冷却泵电动机SA1工作台转换开关FR3冷却泵热继电器KM1主电动起动接触器SA2主轴上刀制动开关FU1-8熔断器KM2进给电动机正转接触器SA3冷却泵开关TC变压器KM3进给电动机反转接触器SA4照明灯开关VC整流器KM4快速接触器SA5主轴换向开关YB主轴制动电磁制动器SQ1工作台向右进给行程开关QS电源隔离开关YC1电磁离合器（

6、快速传动链）SQ2工作台向左进给行程开关SB1、SB2主轴停止按钮YC2电磁离合器（工作传动链）SQ3工作台向前、向上进给行程开关SB3、SB4主轴起动按钮SQ4工作台向后向下进给行程开关SB5、SB6工作台快速移动按钮(二)控制电路分析水平工作台/圆工作台选择控制见表2-2,主轴上刀制动/正常工作控制见表2-3o表2-2水平工作台/圆工作台选择开关SA1触点接通表一水平工作台圆工作台SA1-1XSA1-2XSA1-3X表2-3主轴上刀制动开关SA2触点接通表触能点正常工作台制动状态SA2-1XSA2-2X1主轴电动机Ml的控制(1) 主轴电动机起动的控制 主轴电动机空载直接起动，起动前，由组

7、合开关SA5选定电动机的转向，控制电路中选择开关SA2选定主轴电动机为正常工作方式, 即SA2-1触点闭合，SA2-2触点断开，然后通过压动起动按钮SB3或SB4,接通主轴 电动机起动控制接触器KM1的线圈电路，其主触点闭合，主轴电动机按给定的方向起 动旋转。压动停止按钮SB1与SB2,主轴电动机停转。SB3与SB4、SB1与SB2分别位 于两个操作板上，从而实现主轴电动机的两地操作控制。（2）主轴电动机制动及换刀制动 为使主轴能迅速停车，控制电路采用电磁制 动器进行主轴的停车制动。按下停车按钮SB1或SB2,其动断触点使接触器KM1的线 圈失电，电动机定子绕组脱离电源，同时其动合触点闭合接通

8、电磁制动器YB的线圈 电路，对主轴进行停车制动。当进行换刀和上刀操作时，为了防止主轴意外转动造成事故以及为上刀方便， 主轴也需处在断电停车和制动的状态。此时工作状态选择开关SA2由正常工作状态位 置扳到上刀制动状态位置，即SA2-1触点闭合，接通电磁制动器YB的线圈电路，使 主轴处于制动状态不能转动，保证上刀换刀工作的顺利进行。（3）主轴变速时的瞬时点动 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，则需要主轴有瞬时点动的功能，以调

9、整齿轮的位置，使齿轮进入正常 啮合。实现瞬时点动是由变速手柄与行程开关SQ7组合构成点动控制电路。变速手柄 在复位的过程中压动瞬时点动行程开关SQ7, SQ7的动和触点闭合，使接触器KM1的 线圈得电，主轴电动机Ml转动，SQ7的动断触点切断KM1线圈电路的白锁，使电路 随时可被切断。变速手柄复位后，松开行程开关SQ7,电动机Ml停转。完成一次瞬 时点动。手柄复位时要求迅速，连续，一次不到位立即拉出，以免行程开关SQ7没能及时 松开，电动机转速上升，在齿轮未啮合好的情况下打坏齿轮。一次瞬时点动不能实现 齿轮良好的啮合时，应立即拉出复位手柄，重新进行复位瞬时点动的操作，直到完全 复位，齿轮正常啮

10、合工作。2.进给电动机M2的控制电路可分为三部分：第一部分为顺序控制部分，当主轴电动机起动后，其控制起动 接触器KM1辅助动合触点闭合，进给电动机控制接触器KM2与KM3的线圈电路方能通 电工作；第二部分为工作台各进给运动之间的联锁控制部分，可实现水平工作台各运 动之间的联锁，也可实现水平工作台与圆工作台工作之间的联锁；第三部分为进给电 动机正反转接触器线圈电路部分。(1) 水平工作台纵向进给运动的控制 水平工作台纵向进给运动由操作手柄与行 程开关SQ1、SQ2组合控制。纵向操作手柄有左右两个工作位和一个中间不工作位。 手柄扳到工作位时，带动机械离合器，接通纵向进给运动的机械传动链，同时压动行

11、 程开关，行程开关的动合触点闭合使接触器KM2或KM3线圈得电，其主触点闭合，进 给电动机正转或反转驱动工作台向左或向右进给，行程开关的动断触点在运动联锁控 制电路部分构成联锁控制功能。选择开关SA1选择水平工作台工作或是圆工作台工 作。SA1-1与SA1-3触点闭合构成水平工作台运动联锁电路，SA1-2触点断开，切断 圆工作台工作电路。水平工作台控制电路与圆工作台控制电路分别见图2-3 (A)和(B) o工作台纵向进给的控制过程如表2-4所示。电路由KM1辅助动合触点开始， 工作电流经 SQ6-2-SQ4-2SQ3-2SA1-1 SQ1-1KM3 到 KM2 线圈，或者由 SA1-1 经 S

12、Q2-1KM2 到 KM3 线圈。手柄扳到中间位时，纵向机械离合器脱开，行程开关SQ1与SQ2不受压，因此进 给电动机不转动。工作台停止移动。工作台的两端安装有限位撞块，当工作台运动达 到终点位时，撞块撞击手柄，使其回到中间位置，实现工作台的终点停车。XSA1-GSQ6-1OJieosSQ3-1Q4-2SQ3-17JSK0KM2 KM3(A)KM2(B)图2-3：工作台控制电路图(A)水平工作台控制电路(B)圆工作台控制电路表2-4工作台纵向进给过程 一合速緞K吃嚳謎謂&协12正转，工作台BW-EFsqi/ 呦-2断开|I血-11 殉 合匕融含台器 血SQifMY犁_k陋矚険占翻 还转

13、，功台 SQM闭合丿(2) 水平工作台横向和升降进给运动控制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SQ3、SQ4组合控制，操作手柄有上、 下、前、后四个工作位置和一个中间不工作位置。扳动手柄到选定运动方向的工作位， 即可接通该运动方向的机械传动链，同时压动行程开关SQ3或SQ4,行程开关的动合触点闭合使控制进给电动机转动的接触吕KM2或KM3的线圈得电，电动机M2转动， 工作台在相应的方向上移动；行程开关的动断触点如纵向行程开关一样，在联锁电路中，构成运动的联锁控制。工作台横向联合和与垂直方向进给控制过程如表2-5所示。 控制电路由主轴电动机控制接触器KM1的辅

14、助动合、触点开始，工作电流经SA1-3- SQ2-2-SQ1-2SA1-1-SQ3-1-KM3 到 KM2 线圈，或者由 SAI-1-KM2 到 KM3 线圈。表2-5：工作台横向与垂直方向进给过程十字复制合上超挹合枷戒离需LrSQ3/S03-2_K昵蜩导电一删加确，工作台上移 SP3-1L合上髭齢枫戒离緒_KM3辔待亠齣机53反转，工作台下移L-l±ys(?4/ SD4-2Wf(S04-1 怡上横雌刪戒离爵 書严施方氐。3徨_K吃媚得电一勘初时酣，工作台前移、S03-1闭合 合上横醮合W®台 砖04(冷的聲呵 _嘲2邂得制血2反转，工作台后移(SQ4-1I胎 /十字复式操

15、作手柄扳在中间位置时，横向与垂直方向的机械离合器脱开，行程 开关SQ3与SQ4均不受压，因此进给电动机停转，工作台停止移动。固定在床身上的 挡块在工作台移动到极限位置时，撞击十字手柄，使其回到中间位置，切断电路，使 工作台在进给终点停车。(3) 水平工作台进给运动的联锁控制 由于操作手柄在工作时，只存在一种运 动选择，因此铳床直线进给运动之间的联锁满足两操作手柄之间的联锁即可实现。联 锁控制电路如前章联锁电路所述，由两条电路并联组成，纵向手柄控制的行程开关 SQ1、SQ2的动断触点串联在一条支路上，十字复式手柄控制的行程开关SQ3、SQ4动 断触点串联在另一条支路上、扳动任一操作手柄，只能切断

16、其中一条支路，另一条支 路仍能正常通电，使接触器KM2或KM3的线不失电，若同时扳动两个操作手柄。则两 条支路均被切断，使接触器KM2或KM3断电，工作台立即停止移动，从而防止机床运 动干涉造成设备事故。(4) 水平工作台的快速移动 水平工作台选定进给方向后，可通过电磁离合器 接通快速机械传动链，实现工作台空行程的快速移动。快速移动为手动控制，按下起 动按钮SB5或SB6,接触器KM4的线圈得电，其动断触点断开，使正常进给电磁离合 器YC2线圈失电，断开工作进给传动链，KM4的动合触点闭合，使快速电磁离合器YC1 线圈得电，接通快速移动传动链，水平工作台沿给定的进给方向快速移动，松开按钮 SB

17、5或SB6, KM4线圈失电，恢复水平工作台的工作进给。(5) 圆工作台运动控制 圆工作台工作时。工作台选择开关SA1的SAI-1和 SA1-3两触点打开，SA1-2触点闭合，构成如图1-3 (B)所示的圆工作台控制电路， 此时水平工作台的操作手柄均在中间不工作位。控制电路由主轴电动机控制接触器 KM1的辅助动合触点开始，工作电流经SQ6-2SQ4-2SQ3-2f SQ1-2SQ2-2SAl-2 -KM3到KM2线圈，KM2主触点闭合，进给电动机M2正转，托运圆工作台转动，圆工 作台只能单方向旋转。圆工作台的控制电路串联了水平工作台工作行程开关SQ1-SQ4 的动断触点，因此水平工作台任一操作

18、手柄扳到工作位置，都会压动行程开关，切断 圆工作台的控制电路，使其立即停止转动，从而起着水平工作台进给运动和圆工作台 转动之间的联锁保护控制。(6) 水平工作台变速时的瞬时点动水平工作台变速瞬时点动控制原理与主轴 变速瞬时点动相同。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 程中压动瞬时点动行程开关SQ6, SQ6的动合触点闭合接通接触器KM2的线圈电路， 使进给电动机M2转动，动断触点切断KM2线圈电路的自锁。变速手柄复位后，松开 行程开关SQ6。与主轴瞬时点动操作相同，也要求手柄复位时迅速、连续，一次不到 位，要立即拉出变速手柄，再重复瞬时点动的操作，直到实现齿轮处于良好的啮

19、合状 态，进入正常工作。传统控制方式与PLC的比较铳床原控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路，不但接线复杂， 而且经常出现故障，可靠性比较差。与传统的继电器控制相比，PLC控制具有可靠性 高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床的控制和故障 诊断系统，可以减少强电元件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高 产品的品质和生产效率。现代PLC控制即本系统的优点随着近年来，PLC技术的不断成熟与发展；它的优势越多的在社会各种领域得以 应用。本系统具体的应用表现于：（1）PLC具有很高的可靠性和很强的抗干扰能力 良好的自诊断功能，平均无 故障工作时间可达数万

20、小时。当本系统电动机的台数较多时，其系统的继电器触点较多，易 出现触点接触不良造成的故障等。用软件代替传统继电器的控制中的中间和时间继电 器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，从而使接线大大减少，连接的触点也大为 减小，故障率也大大降低。（2）丰富的I/O接口模块可直接使其与控制现场的器件或设备（如按钮、行程 开关、传感器、电磁线圈等）连接。如本系统可将电机的控制信号经按钮直接输入PLC,因其具A/D转换功能。（3）灵活性好。大部分PLC均采用模块化结构，就是整体式的PLC也有可扩展 的模块或扩展单元，即可根据控制的规模选择。模块式的PLC更能灵活的选择，诸如 CPU、电源、I/O等。即其可根

21、据需要自行选配。本系统中选用的I/O为80点的基本 单元，当控制的电机过多点数不够时，即可通过扩展模块或单元来增大控制能力。（4）编程简单易学。PLC大多采用梯形图作为主要编程语言。是面向用户的， 其表达方式类似于继电器控制系统图，与传统的电气图联系较大，很形象直观。可以 说懂电器图即可编写梯形图；而且已有可直接读出梯形的PLC编程器，英至可免PLC 编程。（5）系统安装简单，维修方便。其使用时，只要将现场的各设备与PLC相应的 I/O端相连，即可运行。PLC只有两三个接触器大小，直接按于控制柜即可。且具有 运行和故障的指示灯及指示装置，如每个I/O点经指示灯，CPU报告的错误信息经屏 幕显示

22、。综上，以PLC为控制系统的方案，其系统具有较高的简洁性、经济性及可靠性。 改造方案的确定（1）不改变原控制系统电气操作方法。（2）不改变原电气系统控制元件（包括行程开关、按钮、交流接触器、中间继电 器，以上元件的数量、作用均与原电气线路相同）。（3）原控制线路中热继电器仍用硬件控制（因过载使用儿率较少）。（4）指示灯接线仍和原控制线路相同。（5）原主轴和进给变速箱操作方法和结构不变。（6）原铳床的工艺加工方法不变。（7）只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。3. PLC控制系统设计现代PLC控制系统原理3.1.1电气控制要求原机床采用的是常规的接触器-继电器控制台控制电路。机床

23、的主轴主运动和 工作台进给运动分别有单独的电动机拖动，并有不同的控制要求。（1）机床主轴电动机Ml （功率），空载是直接起动，为满足顺铳和逆铳工作方 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停车制动，同时从 安全和操作方便考虑，换倒时主轴也处于制动状态，主轴电动机可在两处实行起停等 控制操作。（2）工作台进给电动机12,直接启动，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，要求空行程时刻快速移动。从设备使用安 全考虑，各进给运动之间必须连锁，并有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，在铳削加工时提供切削液。（4）主轴与

24、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 轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，保证齿轮能正常啮合。（5）加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机起动以后，工作台电动机 方能起动工作。（6）编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试，调试是可采用模拟调试开关 板和灯泡进行，调试是应有必要的记录。3.1. 2设计基本原理即本系统采用PLC的裁决，來代替传统复杂的继电器控制硬接线，而用简单易学 的软件实现其控制功能；即随着输入信号的输入，而经程序执行判断，由输出信号直 接控制对象。分为：(1) 输入处理，完成控制信号釆集；(2) 程序处理，将输入的信号变为直接主控的

25、输出信号；(3) 输出处理，即直接将PLC的输出信号转为，被控对象的触发信号。如图3-1：电源模块幵关丁限位幵关一,输入模块CPU模块输出模块接触器继电器指示灯编程器图3-1： PLC基本原理图系统硬件组成3. 2.1系统硬件接线图1. 系统主电路的设计图3-2即万能升降台铳床的PLC控制系统的主电路图。与传统主电路相比，在FU1与电机Ml之间加了一个接触器KM2提高了电机启动可靠性。在进给电动机三相电源经电源总开关及熔断器短路过载保护。各台电动机的额定全电压运行电路分别经QS、KM1KM6、FR1FR3各自独立。如电动机Ml,正常运行时：由QS、KM3和热继电器FR1到电机组成的回路供电。热

26、继电器FR1起温度过载保护。LLL2L3图3-2:主回路电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因。电动机安装了熔断器保护、热 继电器保护，都不能很好地对电动机两相运行起有效保护。首先，根据电机学原理， 其如接至两相电源，其定子绕组不可能产生旋转磁场，旋转力矩为零，电动机只震动 而不转动电动机在进入两相电源起动时，实际上处于短路状态，其短路电流为三相启 动时启动电流的倍，而一般异步电动机启动电流为额定电流的47倍，故电动机在 进入两相电源起动时，相当于两相短路时的电流为额定电流的倍，所以上述电流， 即比启动电流小，比电动机额定电流大得多。电动机两相启动时，电动机不运转，运 行人员会立即发现，而

27、且熔断器也会熔断。对于运转中的电动机，突然断掉一相电源 后，在机械惯性作用下，在某些特定条件下尚可滞速旋转。故本系统各支路接进一自 动开关，起到过载、欠压、短路等保护。还可选用现在的智能型的断路器，起到短路 保护、过流过热保护、漏电保护、缺相保护等。而且还可显示电路中各种参数（如电 流，电压，功率及功率因数等）。2. 控制电源的设计为了在设计中符合“电隔离保护”的技术要求，在万能铳床PLC控制系统中设置 了控制变压器的一次侧为交流127；二次侧为交流电36V。控制电源电路如图4-2所 示。图3-3:控制电源电路3. PLC输入输出接线端子外接线图PLC输入端子外电路共接24个输入点，分别连接旋

28、钮、按钮、行程开关等主令元 件及检测元件，电源由PLC内部提供。输出端子外电路按执行电器的电源类别分别组 成不同的端子组，共用端子COM端加装熔断器做短路保护，必要时可并联放电二极管 以利PLC输出继电器触电的灭弧。PLC输入/输出接线端子外接线电路如图3-4所示。主轴电机启动按纽 主轴电机启动按纽 主融机傅止扌翱 王觥机停止按纽 工作台迸给搜纽 工作台曲进给按纽 工作台右移行程开关 工作台邸辰开关工作台前、下移行程开关 工作台话、上移行程开关 齡变速冲动行程腫主轴变谨冲动行程联 凰T作台桔换开关冷却泵电机起、停玮换开关 主轴电机速廳世电器主轴电机速感崔电器.JT-SB4JJ+SB2工SB5S

29、Q1匕一SQ2$03<SQ4/ SQ5-SQ6.匸3 住一S合33J<s-i0 12 3 X K X X0 123 4 5 6 7IX 1± 1x 1x 1XX K X X XXIKM1主轴电机反«制动接触誥KM2主施机运行接触器虫巨8寸N0JXcP冷却泵电机接触 器进给电机正转接触器KM5Y4Y5COM饥反转按触器怫束进纯缺接触器图3-4：输入输出端子外接线图3. 2. 2系统硬件设备选型控制说明及I/O点定义、分配表PLC的控制电路，既是可通过一定的输入信号送给PLC经内部程序处理后，由输出的控制信号直接驱动或控制电器执行件，达到预定目的。这也是与传统的控制

30、 电路区别最大的地方。即PLC的处理器可实现复杂，繁琐的控制要求。换句话说就是能使控制电路系统简洁化。如本控制系统设计，其PLC的程序可代替复杂的硬接线。表3-1： PLC的输入及输出（I/O）地址表地址号符号名称用途X0SB1主轴电机启动按钮XISB2主轴电机启动按钮X2SB3主轴电机停止按钮X3SB4主轴电机停止按钮X4SB5工作台快速进给按钮X5SB6工作台快速进给按钮X6SQ1工作台右移行程开关X7SQ2工作台左移行程开关X10SQ3工作台前、下移行程开关XIISQ4工作台后、上移行程开关X12SQ6进给变速冲动行程开关X13SQ7主轴变速冲动行程开关X14SA1圆工作台转换开关X15

31、SA3冷却泵电机起、停转换开关X16KS- 1主轴电机速度继电器X17KS- 2主轴电机速度继电器表3-1(a)：输入分配表地址号符号名称用途Y0KM1冷却泵电机交流接触器Y1KM2主轴电机反接制动交流接触器Y2KM3主轴电机运行交流接触器Y3KM4工作台进给电机正转交流接触器Y4KM5工作台进给电机反转交流接触器Y5KM6工作台快速进给电磁铁交流接触器表3-1 (b):输出分配表其I/O分配表如上表3-1所示：的选用(一)X62W万能铳床输入输出点数统计因为在改造中不改变原控制系统，所以PLC输入输出点数可根据原继电器控制 电路来计算。1. 输入点数(1) 原主轴电机启动按钮2个，主轴电机停

32、止按钮2个，主轴电机反接制动速度继电器2个，主轴变速冲动行程开关1个，共7点;(2) 工作台右移行程开关1个，左移行程开关1个，前、下移行程开关1个,后、上移行程开关1个，工作台快速进给按钮2个，工作台变速冲动行程开关1个, 共7点；(3) 圆工作台转换开关1个；(4) 冷却泵电机起、停转换开关1个；输入点数共16点。2. 输出点数根据原控制电路主轴电机、工作台进给电机、快速进给电磁铁及冷却泵电机用交 流接触器统计输出点数为：(1) 主轴电机运行交流接触器1个主轴电机反接制动交流接触器1个，共2 占八*(2) 工作台进给电机正、反转交流接触器各1个，快速进给电磁铁交流接触器 1个，共3点；(3

33、) 冷却泵电机交流接触器1个；输出点数共为6点。(二)PLC选择X62W铳床改造后共需点数为22点，考虑10 %余量及以后加报警电路和故障显 示电路，考虑发展及工艺控制问题，故选用三菱FX2N -48HRPLC,继电器输出，I/O 总点数为48点，输入点数为24点，输出点数为24点。FX2N是FX系列中功能最浅、 速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行是高达每条指令，用户存贮器容量 可扩展到16K步，各点状态均有知识等现实，便于用户不带负载调试程序。单片既具 有片内存R0M256B、RAM8KB,定时/计数器3个，并行I/O接口 4个，5个终端元。用户程序容量32KBo PLC的供电电源

34、为220YV,有38V-220V的隔离变压器提供，这样 可以减少电网波动或噪声对PLC的干扰。系统软件部分3. 3.1设计PLC流程图PLC流程图见图3-6所示。显示时工零件蔘鼓些主 J启动机床選入正常汨H图3-6：设计流程图3.3.2设计系统PLC梯形图及编程由控制要求及上列I/O定义表设计的梯形图如图3-4肪示。设计中设置了 M0的 自锁，以及MO、Ml的互锁。还设置了顺序控制与制动装置。这些保护与前面的硬件 接线的保护，即是我们所说的实现软件、硬件双重保护。这与传统的完全继电器及硬 件电路控制，大大提高了控制系统可靠性和容错能力。 一图3-7：控制系统梯形图及控制程序如下：21OUTY2

35、0LDIX1322LDMO1MCN123MCN1MilMIOSPMil2ORXO24LDIX123ORXI25ANIX144ORNO26ANIX65ANIX227ANIX76ANIX328ANIX107ANIN129ANIXll8OUTMO30OUTM29LDX231LDIX1210LDX332ANIX1411LDMl33ANIX612ORB34ANIX713ANDX1635ANIX1014ORX1736ANIXll15ANIXO37OUTM316LDXI38LDIX1217LDMO39ANIX1418OUTMl40ANIX619LDMO41ANIX7（2）本系统选用三菱FX2N系列PLC语言

36、,20 ANI Y142ANIX1065OUTM743ANIXU66LDM244OUTM467ORM345LDIX1268ORM446ANIX1469ORM547ANIX670ANIM648ANIX771ANIM749ANIX1072ANIY450ANIXU73OUTY351OUTM574LDM652LDIX1275ORM753ANIX1476ANIM254ANIX677ANIM355ANIX778ANIM456ANIX1079ANIM557ANIXU80ANIY358OUTM681OUTY459LDIX1282LDX460ANIX1483ORX561ANIX684LDY362ANIX785O

37、RY463ANIX1086ANB64ANIXU87OUTY588 MCR N189LDMl90ORX1391ANIY292LDX1593OUTYO94END3. 3.3 PLC梯形图的说明（1）用辅助继电器以简化控制电路。（2）应根据X62W的控制原理进行总体程序设计，在控制电路中应注 意自锁和互锁控制。（3）SQ7（常闭）为软继电器的工作条件，只有这一条件满足时，机床 控制才有效，所以在程序设计时用了一主控指令。（4）应注意主轴运动与进给运动的顺序联锁控制，故在程序中又用 了一主控指令，以保证在主轴电机Ml起动后才可起动进给电机M2。（5）应注意长工作台六个进给方向的联锁控制，铳床工作时，只

38、允 许一个进给方向运动，故除了操作手柄自身的机械联锁外，在程序设计 时还需用软继电器加电气联锁控制；圆工作台与长工作台之间也需用软继 电器加联锁控制。（6）应给PLC工作电源加外部启动、停止按钮。（7）应注意动作的互锁控制，例如主轴正转和反转是两个不可能同 时发生的动作，此时一般需要采用互锁控制。可以釆用M0和Ml的常闭触 点为互锁信号，分别串入M0和皿的控制回路中，这样当M0和Ml当中 任何一个启动的先决条件就是另一个回路必须关断。而任何一个回路启动 之后又都能同时把另一个回路的控制回路关断，而保证两者不可能同时动 作。（8）还要注意顺序联锁控制，在铳床的运动控制中，有些是有严格 的顺序要求

39、的，不能发生颠倒次序的现象。这时可以采用联锁控制的方法， 即选择前一个动作的常开触点。串联在下一个动作的启动回路中。同时将 后一个动作的常闭触点串联在上一个动作的关断回路中。这样就可以使各 个动作严格地按照设计好的顺序执行。大大提高了产品的可靠性和品质。3. 3. 4软件程序调试PLC控制系统软件程序完成后，必须讲程序写入PLC进行调试；若选 择的机型与实验机型一致，可直接利用实验室的模拟调试开关板进行调 试。调试时先不接执行电器，注意关PLC输入、输出状态指示灯，以确定 程序是否符合控制要求。若设计用的机型与实验室及行不通，也必须想办法进行调试，只是要 根据实验室能用的机型改写新的输入输出点

40、核心的指令，设计时最好能避 免这种情况发生。调试可在软件程序设计好后立即进行，也可待硬件系统 设计好后一起进行。调试过程中一定要注意各个基本环节之间的控制逻辑是否慢度控制 和连锁要求，输出有无失步现象。由于模拟调试开关板一般又不能扶危的 牛自开关组成，调试时要注意模拟能复位的按钮的动作，必须是钮子开关 接通后立即断开。4. 铳床的PLC电气控制系统电器元件的选择由于各类电器在万能升降台铳床PLC电器控制系统中所处的位置和所 起的作用不同，因此选用电器的方法也就各异。1. 电源总开关的选择电源总开关应根据万能升降台铳床PLC电气控制系统的要求和特点进 行选择。目前一般有自动空气断路器；刀开关和熔

41、断器的组合；组合开关 三种。选用方法有两种思路：一是认为有必要用自动空气断路器和下端电 路中的熔断器、热继电器进行电路的上冲保护，倾向于电源开关选用自动 空气断路器。另一种认为没有必要再加白动空气断路器着测高湖，选用组 合开关更为合理。万能升降台铳床选用自动空气断路器QF作为电源开关，选择时考虑电 动机MPM3的额定电流、起动点六和同时启动的台属。兼顾控制变压器TC 和PLC外电路中接触器和电磁阀线圈的额定电流、起动电流和同时工作情 况。根据组合机床的具体加工工艺情况及综合PLC控制系统部分的电压等 级和电流情况，选择TO系列塑料外壳式断路器为万能铳床电气控制系统 的电源总开关。该系列断路器可

42、在50HZ,额定电流值600A的使用条件下 做控制设备的过载和短路保护。具体选择型号为：T0-125型 3极 380V额定电流125V2. 控制变压器的选择控制变压器除了在电气控制中为控制电路提供不同的电压等级外，还 可对控制电路进行电气隔离，使PLC外电路及电器元件，如接触器和电磁 阀线圈，电器照明灯和状态指示灯等同电网隔离，提高系统的安全性。常 用的机床控制变压器有BK-50 ;100 ;150; 200; 250; 300; 400; 500; 700; 1000 ;1500 等型号。一次侧交 流电压等级是220V;380V;220V380V（可向厂商提供要求），二次侧提供 了可组合的1

43、10V;36V;24V；12V;等交流电压。控制变压器的容量可以根据由它供电的最大工作负载所需要的功率留 有一定余量选取。选择控制变压器TC为：BK-500 型 500VA380V/127V；36V3. 交流接触器的选择主轴电动机Ml额定电流15. 4 A,选择KM1的型号为CJX1-22OTB43）, 额定电流22A,吸引线圈电压127V,消耗功率。进给电动机M2的额定电流2. 7A,有换向的要求。考虑3倍的起动电 流，选择KM2的型号为CJX1-9（3TB4O）,额定电流9A,吸引线圈电压127V, 消耗功率。液压泵电动机M3的额定电流为8. 8A,考虑倍的启动点六。选择KM3 的幸好未C

44、JXI-12（3TB41）,额定电流12A,吸引线圈电压127V,加装辅助触 电组，吸引线圈电压127V,加装辅助触点组，吸引线圈消耗功率。4. 照明灯和指示灯的选择（1）照明灯的选择JC2型，交流36V, 40W.（2）指示灯的选择ZSD型，交流,.5. 按钮的选择LA19型，380V,内设交流0.5A指示灯。6. 熔断器的选择（1）FU1的选择：主轴电动机的额定电流为，轻载起动，选择FU1为:RL1-60型，熔体取40A。（2）FU2的选择：进给电动机的额定电流为，考虑到起动电流，选择FU2为：RL1-15型，熔体取10A。（3）FU3的选择：冷却泵电动机M3的额定电流是8. 8A,轻载起动,连续运转，考虑到电动机起动电流的倍数及熔断器外形的统一，选择FU3 为:RL1-60型,熔体取25A。（4）FU4的选择：FU3是电源熔断器，选型号为：BHC型，熔体取2A。（5）FU5的选择：FU5是照明灯的熔断器，选RT18-32型，熔体取2A。（6）FU6、FU7是信号灯组熔断器，选BHC型，熔体取4A。（7）FU8是主轴控制电路熔断器，选RT18-32型，熔体取2A。7. 热继电器的选择热继电器应选取和3TB系列接触器配套的热继电器，安装在相应的接 触器上，安装后不增加安装底板空间，使接触器可以并排安装，缩小