电气控制与可编程序控制器应用技术.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作电气控制与可编程序控制器应用技术课程设计报告设计课题: X62W万能铣床电控系统的PLC设计专业班级： 08 自动化小组成员：张鹏 08118071指导教师： 冯浩源设计时间： 2010/12/24一、设计任务与要求任务：根据课本提供的X62W型卧式普通铣床电气控制原理图，应用PLC技术设计出新的电气控制图。要求: （1） 认真阅读X62W型卧式铣床的工作原理说明和原电气原理图。（2） 应用三菱FX2N型PLC对原控制线路进行技术改造。（3） 画出I/O分配图，及硬件接线图。（4） 画出梯形图和程序指令表（5）铣床控制的基本要求：1.铣削加

2、工有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。2.由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。3.铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的 进给运动和快速移动，所也要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。4.根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具和铣床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工表面的粗

3、糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。5.要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。二、方案设计与总原理图 X62W型卧式普通铣床电气控制电路总原理图X62W卧式万能铣床控制电路分析：图1.0一、 主电路分析由图1.0可知，主电路共有三台电动机，其中M1为主轴拖动电动机，M2为工作台进给拖动电动机，M3为冷却拖动电动机。QS为电源隔离开关。 各

4、电动机的控制过程如下：1） M1由KM3实现启动运行停止控制，由转向选择开关SA5预选转向，KM2主轴点串联两相电阻和速度继电器SR配合实现M1的停车反接制动。2） 工作台拖动电动机M2由接触器KM4、KM5的主轴点实现加工中的正、反向进给控制，并由接触器KM6主轴点控制快速电磁铁，决定工作台移动速度，KM6接通为快速移动，断开为慢速自动进给。3） 冷却泵拖动电动机由接触器KM1控制，但方向运转。 M1、M2、M3均为直接启动连续运行。图1.1二、 控制电路分析（由图1.1分析）1） 控制电路电源 控制电路电压为127V，由控制变压器TC供给。2） 主轴电动机的起启动、停止控制 在非变速状态，

5、SQ7不受压。更具所用的铣刀，由SA5选择转向，合上QS，启动控制过程为： 按上SB1（或SB2）KM3线圈得电并自锁M1直接启动n120r/minKS1-1（或KS1-2）触点闭合，为反接制动做准备。 加工结束，需要停止时，按下SB3(或SB4)KM3线圈失电KM2线圈得电并自锁M1串R反接制动nn100r/minKS1-1（或KS1-2）断开KM2失电制动结束。3） 主轴变速冲动控制 X62W卧式万能铣床主轴的变速采用孔盘机构，击中操纵，为使传动机构齿轮在新速度下很好契合，采用了变速冲动控制。从电路结构看，既可以在停车和M1运转时进行变速，其变速冲动控制过程如下。 M1停车时变速 扳动变速

6、手柄机械变速推回手柄SQ7短时受压SQ7-2短时分断，SQ7-1闭合M1在反接制动状态下短时低俗运行推回手柄SQ7复位变速结束。 M1运转时变速 扳动变速手柄SQ7短时受压SQ7-2分断，SQ7-1闭合M1反接制动机械变速推回手柄SQ7短时受压M1在反接制动状态下短时低速运行推回手柄SQ7复位主轴在新转速下运行。4） 工作台进给控制电路的电源是从13点引出，串入KM3的自锁触电，以保证主轴旋转与工作台进给的顺序动作。进给电动机M2由KM4、KM5控制，实现正反转。工作台移动方向由各自的操作手柄来选择。各方向进给控制分述如下： 工作台左右进给 表11工作台左右进给手柄位置及其控制关系手柄位置位置

7、开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向左SQ5K正转左右进给丝杠向左中停止停止右SQ6K反转左右进给丝杠向右工作台左右运动，需要先启动M1（13点KM3闭合），SA1置于断开圆工作台位置（SA1-1、SA1-3闭合，SA1-2断开），十字开关位置居中（SQ3、SQ4复位）。控制过程如下： “1、工作台向右进给 手柄扳向右合上纵向进给机械离合器压下SQ1（SQ1-2断开、SQ1-1闭合）KM4线圈得电M2正转纵向进给传动机构正转工作台右移。 电流流经路径为：13SQ6-2SQ4-2SQ3-2SA1-1SQ1-1KM4线圈KM5常闭触点20。 将手柄扳回中间位置，此行程开关S

8、Q1不受压，KM4释放。工作台停止移动。” “2、工作台向左进给 手柄扳向左合上纵向进给机械离合器，压下SQ2（SQ2-1闭合、SQ2-2断开）KM5线圈得电M2反转纵向进给传动机构反转工作台反转。 电流流经路径为：13SQ6-2SQ4-2SQ3-2SA1-1SQ2-1KM5线圈KM4常闭触点20. 工作台纵向进给有限位保护，进给至终端时，利用工作台上安装的左右终端撞块，撞击操纵手柄，使手柄回到中间停车位置，实现限位保护。” 工作台前后（横向）和上下（升降）进给控制表12工作台上、下、中、前、后进给手柄位置及其控制关系手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向上下

9、中前后SQ4SQ3SQ3SQ4KM4KM3KM3KM4反转正转停止正转反转上下进给丝杠上下进给丝杠前后进给丝杠前后进给丝杠向上向下停止向前向后 工作台横向和升降运动是通过十字开关操纵手柄来控制的。该手柄有五个位置：即上、下、前、后和中间零位。在扳动十字开关操纵手柄时，将控制运动方向的机械离合器上，同时压下相应的行程开关SQ3或SQ4。进给时，需要先启动M1（13点KM3闭合），SA1置于断开圆工作台位置（SA1-1、SA1-3闭合、SA1-2断开），左右（纵向）操作手柄居中。“1、工作台向上进给控制 将手柄扳向上合上垂直进给机械离合器，压下SQ4（SQ4-1闭合、SQ4-2断开）KM5线圈得电

10、M2反转垂直进给传动机构反转工作台向上运动。 电流流经路径为：13SA1-3SQ2-2SQ1-2SA1-1SQ4-1KM5线圈得电KM4互锁触点20。 把手柄扳回中间位置工作台向上进给即可停止。” “2、工作台向下进给控制 只要将手柄扳向下，SQ3被按下（SQ3-1闭合、SQ3-2断开），则KM4线圈得电，使M2正转即可，其控制过程与上升类似。 电流流经路径为：13SA1-3SQ2-2SQ1-2SA-1SQ3-1KM4线圈KM5互锁触点20”. “3、工作台向前进给控制 将手柄扳向前合上纵向进给机械离合器，压下SQ3(SQ3-1闭合、SQ3-2断开)KM4线圈得电M2正转工作台向前运动。 由于

11、同为SQ3被压下电流流经路径同向下进给一样。” “4、工作台向后运动 控制过程与向前类似，只需将手柄扳向后，则SQ4被压下，其控制过程和向前进给类似，电流流经路径和向上进给一致。” 工作台上、下、前、后运动都有限位保护，当工作台运动到极限位置时，利用固定在本身上的挡铁，撞击十字手柄，使其回到中间位置，工作台便停止运动。 工作台快速进给 在慢速移动过程中按下SB5或SB6KM6线圈得电快速电磁铁YA通电工作台按原移动方向快速移动。 快速移动为短时点动，松开SB5或SB6，快速移动停止，工作台仍按原方向继续进给。5） 工作台各运动方向的连锁 在同一时间内，工作台只允许向一个方向运动，这种联锁是利用

12、机械和电气的方法来实现的。工作台向左、向右控制，是同一手柄操作的，手柄本身起到左右运动的联锁作用。同理，工作台的前后和上下进给四个方向的联锁是有同一个十字手柄本身实现。而工作台的左右进给两个方向与上、下、前、后进给四个方向之间的联锁由电气方法实现，由左右进给操作手柄控制的SQ1-2SQ2-2和上、下、前、后进给操作手柄控制的SQ4-2SQ3-2的两个并联之路控制接触器KM3、KM4线圈，在两个手柄都处于工作位置时，KM3、KM4都不工作。三、元器件清单四、安装与调试 1)根据控制要求确定X62W输入输出点数及地址如表一所示：表一、输入输出点数及地址 输入点(I)输出点(O)主轴启动1SB1X1

13、主轴制动KM2Y1主轴启动2SB2X2主轴运动KM3Y2主轴停止1SB3X3左进给(前下右)KM4Y3主轴停止2SB4X4后进给（后上左）KM5Y4快速进给1SB5X5快速进给KM6Y5快速进给2SB6X6右行程开关SQ1X7左行程开关SQ2X8前下行程开关SQ3X9后上行程开关SQ4X10进给变速冲动行程开关SQ6X11主轴变速冲动行程开关SQ7X12圆工作台转换开关SAX13速度继电器KSX14主轴热继电器FR1X15进给热继电器FR2X16冷却泵热继电器FR3X172) X62W型卧式普通铣床 PLC电气控制I/O接口图如下图3) X62W型卧式普通铣床PLC梯形图4)X62W型卧式普通

14、铣床 PLC指令表如下：LD X0OR M0AND X2ANI X13ANI X4OUT Y0AND X13OUT M0LD X1AND X2OUT Y1OUT Y5LD Y1OR Y0AND X2OUT M1LD X12AND X7ANI X5AND M1OUT M4LD X3OR X4OUT Y4 OR X6AND X5AND M1MPS AND X10 OUT M2 MPPAND X11OUT Y3LDI X12AND X6AND X7AND X5AND M1OUT M3LD X12AND X6AND X7LD M2OR M3OR M4OUT Y2END五、结论与心得常用的万能铣床有两种

15、:一是卧式万能铣,型号为X62W;另一种为立式万能铣,型号为X53K。万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。X62W型卧式万能铣床的电气控制系统,存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对X62W型万能铣床的继电器接触式控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益X62W万能铣床是一种高效率的加工机械，万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，这给生产与维护带来诸多不

16、便。随着工业自动化的发展，生产设备和自动生产线的控制系统必需具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用智能化程度高的控制系统来取代传统的控制系统。基于这些问题，本文提出了利用三菱PLC和对X62W型卧式万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践过程中增长了知识。在这次课程设计过程中对开发设计有了新的认识，控制系统的开发设计是一项复杂、严谨的系统工程，必须严格按照

17、系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计中，认识到学的电气控制与可编程序控制器应用技术对机械控制的重要性，使其更加灵活的控制。六、参考文献1 李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练.北京：中国劳动社会保障出版社，2001.2 王国海,沈蓬.可编程序控制器及其应用.北京:中国劳动社会保障出版社,2001.3 廖常初，设备改造中的PLC梯形图设计方法，电工技术杂志 2001.94 张万忠，可编程序控制器应用技术，北京：化学工业出版社 20025 谭维瑜，电机与电气控制，北京：机械工业出版社 2003 .126工厂电

18、器控制技术 清华大学出版社7电子技术与应用 机械工业出版社8PLC编程及应用 机械工业出版社9流行PLC实用程序及设计 西安电子科技大学出版社10数控机床电气控制 高等教育出版社11机电类专业毕业设计指南 机械工业出版社12模拟电路 机械工业出版社13数字电路 机械工业出版社14陈远龄.机床电气自动控制M.重庆大学出版社，1997.15吕景泉.可编程序控制器及其应用M.北京：机械工业出版社，2001.16杨长能，张光毅.可编程序控制器基础及其应用M.重庆大学出版社，1992.17实用模拟电子设计技术电气控制与可编程序控制器应用技术成绩评定表专业： 班级： 学号： 姓名： 课题名称设计任务与要求指导教师评语 建议成绩： 指导教师：课程小组评定 评定成绩： 课程负责人：时间： 年 月 日