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1、南京工程学院毕业设计专业：工业电气自动化 班级：姓名：指导教师： 论文名称：PLC对X62W万能铣床的改造 完成时间：2010年12月摘要本文介绍了PLC的发展和有关的，探讨了PLC的特点。本书以在工业生产控制中常用的日本三菱公司FX系列的PLC为例，详细介绍了其PLC的组成，对PLC的设计方案做了全面的描述，并对其中的关键作了详细解释。文中讲述了X62W万能铣床的控制过程，及动作原理。讲述了X62W万能铣床电气控制线路的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法及程序。关键词：PLC 万能铣床 改造目录第一章 PLC.3页1.1 PLC的由来.3页 1.2 PLC定义及组成.3页1.3 PLC的

2、特点.4页 1.4 PLC的功能与分类.4页1.5 PLC的发展.5页 1.6 PLC的维护保养.6页第二章 万能铣床.7页 2.1主要运动形式及控制要求.7页2.2电气控制原理图.8页2.3常见故障分析与检修.9页第三章 PLC改造.11页 3.1PLC控制输入/输出元件分配图.11页 3.2I/O分配图.12页 3.3梯形图.13页 3.4指令表.15页 3.5PLC控制程序设计的基本原则.16页结束语.19页答谢词.20页参考文献.21页第一章 PLC1.1 PLC的由来在市场经济推动下，人们要求产品品种齐全且质优价廉。为了适应市场的需求，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求产品的生

3、产线及附属的控制系统不断地修改甚至更换。在20世纪60年代，生产线的控制主要采用继电器，修改一条生产线，要 更换许多硬件设备，进行复杂的接线，既浪费了 许多硬件，又大大拖延了施工周期，增加了产品的成本。于是人们开始寻找并试图研制一种新型的通用控制设备。1968年美国通用汽车（GM）公司液压部提出了10项招标指标：1、 编程简单，可在现场修改和调试程序2、 维护方便，各部件最好采用插件方式3、 可靠性高于继电器控制系统4、 设备体积小于继电器控制柜5、 数据可以直接送给管理计算机6、 成本可与继电器控制系统相竞争7、 输入电压时115V交流电压8、 输出电压也是115V交流电，输出电流达2A以上

4、，能直接驱动电磁阀9、 系统扩展时，原系统只需作很小的变动10、 用户程序存储容量可扩展到4KB美国数字设备（DEC）公司中标，于1969年研制成功一台合要求的控制器，称为可编程控制器，在通用汽车公司的汽车装配生产线上实验并获得成功。美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种控制器正式命名为可编程控制器(Programmable controller),英文缩写为PC。为了与个人计算机PC相区别，就在PC中间加入L（logical）而写成PLC.1.2 PLC的定义及组成PLC是以一种数字运算操作系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储

5、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC的基本组成单元PLC的硬件组成1. 中央微处理器2. 存储器3. 输入单元4. 输出单元5. 电源单元6. 模拟量输入、输出模块7. 输入输出扩展单元和扩展模块8. 通信模块9. 外部设备10基本单元面板PLC的软件组成PLC的软件由系统和用户程序构成。 1.3 PLC的特点可编程序控制器是专为工业环境下的应用而设计的工业计算机，主要有以下特点：1可靠性高，抗干扰能力强 PL

6、C本身具有较强的自诊断功能，保证在“硬核”都正常工作的情况下执行用户的控制程序。2编程简单，设计施工周期短 PLC常用的编程方法有指令语句表、梯形图、功能图、高级语言等。3控制程序可变，硬件配置方便 在生产工艺流程改变或生产线设备更新的情况下，可通过硬件扩充或少量地改变配置与接线，以及改变内部程序来满足要求，从而避免大量的硬件线路更改与安装工作。4功能完善 现代PLC具有数字模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，设备功制水平大大提高。5体积小、重量轻、功耗低 由于PLC采用半导体、大规模集成电路，故而有此特点。1.4 PLC的

7、功能与分类 PLC的基本工作原理1 输入采样阶段2 用户程序执行阶段3 输出刷新阶段 PLC的功能1. 开关量逻辑控制2. 模拟量控制3. 过程控制4. 定时和计时控制5. 顺序控制6. 数据处理7. 通信和联网PLC的分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。根据PLC的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。根据PLC的I/O点数多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。 1.5 PLC的发展20世纪70年代初，可编程序控制器实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时和计数等功能。随着微处理器的发展，20世纪70年代末至80年代初可编程控制器的处理速度大大提高，增加

8、了许多特殊可以对模拟量进行控制。20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅速发展，以16位与32位微处理器为核心的PLC得到了迅猛发展。这时的PLC是有了高速计数、中断、PID调节和数据通信功能、从而使PLC的应用领域不断扩大。PLC作为现代工业四大支柱之首，在先进发达工业国家已成为自动化控制系统重要的基本电控装置。目前PLC主要应用在汽车、粮食加工、化学、制药、金属、矿山、纸浆、造纸等行业。PLC在20世纪60年代引人我国时，只用做离散量输出的接触器等，最早只能完成继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于

9、航天、冶金、轻工和建材等行业。目前正向着以下几个方面迅猛发展。1） 微型、小型PLC功能明显增强。2） 集成化发展趋势增强。3） 向开放性转变。 新一代PLC将要实现以下内容： CPU处理速度进一步加快 控制系统分散化 可靠性进一步提高 控制与管理功能一体化 向两极化（大型化和小型化）方向发展 编程语言和编程工具向标准化合多样化发展 I/O组件标准化、功能组件智能化 通信中网络化 大记忆容量，快处理速度发展 发展故障诊断技术和容错技术1.6 维护保养PLC1. 保养规程、设备定期测试、调整规定.1) 每半年或每季度检查PLC柜中接线端子的连接情况,若发现松动,及时重新牢固连接。2) 每月对柜中

10、给主机供电的电源重新测量工作电压。2设备定期清扫的规定1） 每6个月对PLC进行一次清扫，切断给PLC供电的电源，把电源机架、CPU主板及输入/输出板依次拆下,进行吹扫、清洁后再依次按原位安装后，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。2） 每3个月更换电源机架下方的过滤网2. 检修前准备、检修规程1） 检修前准备好工具2） 为保障元件的功能不出故障及模板不损坏，必须采用保护装置及认真做好防静电等准备工作。3） 检修前与调度和操作工联系好，需挂检修牌处挂好检修牌。3. 设备拆线顺序及方法1） 停机检修，必须有两个人以上监护操作。2） 把CPU前面板上的选择开关从“运行”转到“停”位置。3） 关闭

11、PLC供电的总电源，然后关闭其他给模板供电的电源。4） 记清线号及连接位置后，把与电源架相连的电源线拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝，电源机架就可拆下。5） CPU主板及I/O板可在旋转模板下方的螺丝后拆下。5检修工艺及技术要求1）测量电压时，要用数字电压或精度为1%的万能表测量。2）电源机架、CPU主板都只能在主电源切断时取下。3）在RAM模块将CPU主板取下或插上之前，要断开PLC的供电电源，这样才能保证数据不混乱。4）在取下RAM模块之前，检查模块电池是否正常工作，如果电池故障等亮时取下RAM模块，里面的内容将丢失。5）取下输入/输出板前应先关掉总电源，但如果生产需要也可在PLC运

12、行时取下，但CPU板上的QV2（超时）灯亮。6）拔插模板时，要格外小心，轻拿轻放，并远离于产生静电的物品。7）更换元件不得带电操作。8）检修后模板安装一定要安插到位。PLC常见故障分析的基本方法：1. 测量检查法2. 动作分析法3. 动态检测法4. 状态指示灯检查第二章 X62W万能铣床 铣床的种类很多，按照结构，形式和加工性能的不同，可分为立式、卧式、龙门、仿形和专用铣床等。 万能铣床通用是一种通用的多用途机床，它可以用圆形铣刀、角度铣刀、圆片铣刀、成型铣刀及端面铣刀等刀具对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，还可以加装万能铣床、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。 常用的

13、万能铣床有两种，一种是X62W型卧式万能铣床，铣头水平方向放置；另一种是X52K型立式万能铣床，铣头垂直方向放置。 本文以X62W型卧式万能铣床为例，分析其电气控制工作原理，并用PLC对其进行改造。2.1X62W万能铣床主要运动形式及控制要求1 主运动 X62W万能铣床的主运动是主轴带动铣床的旋转运动。 铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，所以要求主轴电动机能正转和反转，但考虑到大多数情况下一批或多批工件只用一个方向铣削，在加工过程中不需要变换主轴旋转的方向，因此用组合开关来和控制电动机的正转反转。 铣削加工是一种不连续的切削加工方式，为减小振动，主轴上装有惯性轮，但这样会造成主轴停车困难，为此

14、主轴电动机采离电磁离合器制动以实现准确停车。铣削加工过程中需要主轴调速，采用改变变速箱的齿轮传动比来实现，主轴电动机不需要调速。2 进给运动 进给运动是指工件随工作台在前后、左右和上下六个方向的运动以及随圆形工作台的旋转运动。 铣床的工作台要求有前后、左右和上下六个方向上的进给运动和快速移动，所以要求进给电机能正反转。为扩大加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动由进给电动机经传动机构驱动。 为保证机床和刀具的安全，在铣削加工时，任何时刻工件都只能有一个方向的进给运动，因此采用机械操作手柄和行程开关相配合的方式实现六个方向的连锁。为防止刀具和机床的损坏，要求只有主轴旋转后，才

15、允许有进给运动；同时为了减小加工工件的表面粗糙度，要求进给停止后，主轴才能停止或同时停止。3 辅助运动 辅助运动包括工作台的快速运动及主轴和进给的变速冲动。 工作台的快速运动是指工作台在前后、左右和上下六个方向之一上的快速移动。它是通过快速移动电磁离合器的吸合，改变机械传动链的传动比实现的。 为保证变速后齿轮能良好的吸合，主轴和进给变速后，都要求电动机做瞬间点动，即变速冲动。2.2X62W万能铣床电气控制原理路图2.3X62W万能铣床的常见故障分析与检修主轴电动机M1不能启动的检修步骤如下合上电源后按SB1或SB2M1是否运转缺相运行 不运转KM1是否吸合检查主电路各相及SA3的触头 吸合 不

16、吸合 TC输出是否正常不正常 正常检查控制电路中KH1的常闭触头，按钮SB1、SB2、SB5、SB6,行程开关SQ1及接触器KM1的情况检查控制变压器及熔断器FU6检修步骤：1 操作、观察现象2 根据现象，进行分析3 针对性的检修故障，排除故障X62W万能铣床电气控制线路的常见故障及检修方法1什么都不动作检查QS1或FU12.主轴电动机M1不转若KM1吸合，则检查主电路若KM1不吸合，则检查控制线路（5-3、34号线）3M1进给进给电动机不转1）正常、快速进给都不动作 查KM1、KM2辅助常开触点，转换开关SA2、FR3 或KM3、KM4辅助常闭触点、线圈2）能正常进给，不能快速进给查KM2的

17、辅助常开触点3）能快速进给，不能正常进给 查KM1的辅助常开触点4只能向其中三个方向进给（KM3或KM4吸合）若KM3不能吸合，则检查KM4辅助常闭触点-KM3线圈若KM4不能吸合，则检查KM3辅助常闭触点KM4线圈5其中某一个或两个方向不能进给检查SQ5_2或SQ5_16YC1、YC2、YC3不动作1）都不亮查FU3、FU4或变压器输出电压24V(101103号线)查整流输出（102105号线）2）其中一个或两个灯不亮若YC1不亮，检查SB6_2、SB5_2、SA1_1,再检查YC1灯泡若YC2不亮，检查KM2辅助常闭和YC2灯泡若YC3不亮，检查KM2辅助常开和YC3灯泡7生产明灯不亮先检

18、查FU5、EL再检查T1的输出电压36V8冷却泵电动机不转检查FR2主触头和QS29主轴不能冲动或工作台进给不冲动主轴：检查56号线工作台：检查1317号线第三章 PLC改造3.1X62W卧式万能铣床PLC控制输入/输出元件分配图输入部分输出部分输入地址元件功能输出地址元件功能X0SB1主电动机启动Y0KM1主电动机接触器X1SB2主电动机启动Y1KM2工作台快速进给接触器X2SB3快速进给启动Y2KM3进给电动机接触器X3SB4快速进给启动Y3KM4进给电动机接触器X4SB5主电动机停止、制动按钮Y4YC1主轴制动电磁离合器X5SB6主电动机停止、制动按钮Y5YC2工作台电磁离合器X6SA1

19、上刀割动转换开关Y6YC3快速进给电磁离合器X7SA2圆、矩形工作台转换开关Y10EL照明灯X10SA4照明开关X11SQ1主轴变速冲动位置开关X12SQ2进给变速冲动位置开关X13SQ3垂直下/横向右位置开关X14SQ4垂直上/竖向左位置开关X15SQ5纵向右进给位置开关X16SQ6纵向左进给位置开关X17FR1M1电动机过载保护X20FR2M2电动机过载保护X21FR3M3电动机过载保护3.2X62W卧式万能铣床PLC改造I/O分配图：YC2X0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 COM1X5 X6 Y4X7 Y5X10 Y6X11 COM2X12 Y7X13 COM3X14 X15

20、X16X17X20X21COMSB1SB2SB3SB4SB5SS6SA1KM1KM2KM3KM4YC3YC1 SA2 SA4EL SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 FR1 FR2 FR33.3PLC改造梯形图：3.4PLC改造指令表：3.5PLC控制程序设计的基本原则1.最大限度的满足控制要求2.保证系统的安全可靠3.力求简单、经济、使用与维修方便PLC控制系统设计的步骤和内容1. 分析被控制对象并提出控制要求分析被控对象、明确控制要求选择PLC机型硬件设计软件设计调试修改 改改修改符合要求 否 否现场连机调试符合要求执行 否 否2.确定输入/输出设备 根据被控对象对PLC控制系

21、统的功能要求及生产设备、现场的要求，确定系统所需全部输入设备和输出设备的型号、规格和数量。3.选择合适的PLC类型根据已确定的输入设备和输出设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择PLC的类型。5. 分配I/O点并设计PLC外围硬件系统1） 分配PLC的I/O点2） 设计PLC外围硬件系统3） 确定系统的硬件电气线路实施方案6. 程序设计7. 硬件实施1） 设计电路布置图及安装接线图2） 设计电气互连图3） 现场连线，并进行详细检查8. 联机调试9. 整理合编写技术文件结束语X62W卧式万能铣床，是普遍使用的机械加工机床。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应用

22、。X62W卧式万能铣床是电气控制系统，线路复杂、故障多、维护故障量大、可靠性差、灵活性差等缺点。所以本文对X62W卧式万能铣床继电器接触器控制系统进行改造。期望可以改善原系统的缺点，同时又能保证系统的快速性、准确性、合理性，更好的满足实际生产的需要，提高经济效益。答谢词首先，要感谢我的指导老师解华明老师这段时间对我的指导，这段时间很忙碌，然而解老师总是不厌其烦的一次又一次的讲解。另外在这段时间里，不断的收集查询了很多资料，虽然最后选择了这篇，但对于其它的课题我也了解了很多。通过这次的论文，我对PLC有了更深入的了解和认识，对于一些PLC控制系统也你了解其工作原理及大概的程序。我想，学以致用，这

23、应该是我们学习的最终目的，在今后的生活或工作中，都应该贯彻执行这个思想，好好的利用技术并改善技术参考文献零基础学三菱FX系列PLC 作者：初航 等 2010-10 机械工业出版社PLC职业技能培训及视频精讲作者：张运刚 宋小春 2010-8 人民邮电大学出版社三菱PLC工程应用设计作者：高安邦 薛岚等 2010-10 机械工业出版社可编程序控制器技术与应用作者：刘守操 等 2007-8 机械工业出版社电力拖动控制线路与技能培训作者:李敬梅 2007-5 中国劳动社会保障出版社PLC应用技术项目教程作者：姜新桥 石建华 2010-8 电子工业出版社三菱FX2N系列PLC应用技术作者:刘建华 张静之 2010-5 机械工业出版社三菱FX系列PLC应用技术作者：龚仲华 2010-10 人民邮电大学出版社