機(jī)床的改造畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、前 言1、銑床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢自從1969年第一臺可編程控制器在美國問世以來，在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。近年來，我國在石油、化工、機(jī)械、輕工、發(fā)電、電子、橡膠、塑料加工等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制中，越來越多地采用plc機(jī)控制，并取得了顯著的效果，深受各行業(yè)的歡迎。銑床是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的技術(shù)裝置。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。 銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作用。自動銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動銑床控

2、制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，銑床控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美。在我國7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制，也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此，繼電器本身固有的缺陷,給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響,用plc對銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制；在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信息化處理；在控制原

3、理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)。x62w銑床綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。x62w銑床是由普通機(jī)床發(fā)展而來。它集于機(jī)械、液壓、氣動、伺服驅(qū)動、精密測量、電氣自動控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)于一體，是一種高效率、高精度能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。萬能銑床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)帶來了深刻的變化，其技術(shù)水平高低和擁有量多少是衡量一個國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。一種新型的控制裝置，一項(xiàng)先

4、進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，總是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要而產(chǎn)生的。2、x62w機(jī)床特點(diǎn)（1）能完成很多普通機(jī)床難以加工或者根本不能加工的復(fù)雜型面的加工。（2）采用x62w銑床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。（3）采用x62w可以比普通機(jī)床提高23倍生產(chǎn)率，對復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可以提高十幾倍甚至幾十倍。（4）此機(jī)床具有柔性，只需更換程序，就可以適應(yīng)不同品種及尺寸規(guī)格零件的自動加工。（5）大大的減輕了工人的勞動強(qiáng)度。萬能銑床是一種高效率的加工機(jī)械,在機(jī)械加工和機(jī)械修理中得到廣泛的應(yīng)用，萬能銑床的操作是通過手柄同時操作電氣與機(jī)械,以達(dá)到機(jī)電緊密配合完成預(yù)定的操作,是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動作的典型控制,是自

5、動化程度較高的組合機(jī)床。但是在電氣控制系統(tǒng)中,故障的查找與排除是非常困難的,特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長,給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便,嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。本文所述方案是對原來的繼電器接觸式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行plc改造而成,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該plc控制系統(tǒng)無論是硬件還是軟件,控制穩(wěn)定可靠, 具有極高的可靠性與靈活性, 更容易維修,更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益3、 plc簡介 （1）plc的定義可編程控制器(programmable controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編

6、程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。（2）plc的基本構(gòu)成雖然plc的制造廠家很多，其系列型號琳瑯滿目，但一般而言，plc的基本組成可用圖1表示，由中央處理器單元（cpu板）、輸入接口部件、輸出接口部件、輸出接口部件和電源部件等四部分組成。 圖1：plc基本組成cpu板是控制器的核心，許多廠家的plc的

7、都采用單片機(jī)作為cpu板，其內(nèi)部一般包括cpu單元、儲存起去、內(nèi)部i/o通道等。為了減少對機(jī)內(nèi)單片機(jī)內(nèi)存容量要求的壓力，許多plc的cpu內(nèi)部除數(shù)據(jù)存儲器外，其程序儲存器通常僅儲存plc系統(tǒng)管理程序，而用戶程序則采用單片機(jī)片外擴(kuò)展的方法來解決。輸入輸出（i/o）部件是連接現(xiàn)場設(shè)備與cpu板之間的接口電路。由于plc要滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的要求，i/o部件通常需要針對工業(yè)環(huán)境等實(shí)際情況來采取必要的措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足抗干擾方面的要求。電源部件為plc內(nèi)部其他各部件提供合適的電壓穩(wěn)定的電源。從結(jié)構(gòu)形式上看，plc可分為整體形式結(jié)喉和模塊形式結(jié)構(gòu)。對于整體形式結(jié)構(gòu)，四個基本部件部分安裝在同一機(jī)殼

8、內(nèi)；對于模塊式結(jié)構(gòu)，四個基本部件各自獨(dú)立封裝，成為獨(dú)立的模塊，各模塊之間通過機(jī)架和總線連接。小型plc一般為整體式結(jié)構(gòu)，大、中型plc則多為模塊式結(jié)構(gòu)。不管是整體式或模塊式plc，由于總線都是可對外開放的，其i/o在總點(diǎn)數(shù)不超過選定機(jī)型規(guī)定的條件下，都可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行組合和擴(kuò)展。（3）plc的主要特點(diǎn)：1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2）編程簡單、使用方便3）設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少4）功能完善、通用性好，可實(shí)現(xiàn)三電一體化 plc將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動控制）這三電集于一體。5）體積小、能耗低6）性能價格比高 第1章 x62w萬能銑床硬件控制1.1 x62w萬能銑床的

9、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式x62w型萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺可沿著它上下移動。在升降臺上面的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動（前后移動）的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)盤，工作臺就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌上作垂直于主軸軸線方向移動（左右移動）。工作臺上有t形槽用來固定工件。這樣，安裝在工作臺上的工件就可以在三個坐標(biāo)上的六個方向調(diào)整位置或進(jìn)給。1床身（立柱） 2主軸 3刀桿 4懸梁 5支架 6工作臺7回轉(zhuǎn)盤8橫溜板 9升降臺 10底座圖1-1銑床外部結(jié)構(gòu)圖銑床主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)

10、運(yùn)動是主運(yùn)動；銑床工作臺的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直）6個方向的運(yùn)動是進(jìn)給運(yùn)動；銑床其他的運(yùn)動，如工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、在各個方向的快速移動則屬于輔助運(yùn)動。1.2 x62w萬能銑床電力拖動要求（1）x62w型萬能銑床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求，所以主軸和工作臺各自采用單獨(dú)的籠型異步電動機(jī)拖動。（2）由于主軸電動機(jī)空載啟動，故采取直接啟動，為了完成順銑和逆銑，要求有正反轉(zhuǎn)。（3）銑床的工作臺要求有前后、左右、上下6個方向的進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，所以也要求進(jìn)給電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，同一時間只允許工作臺向一個方向移動，故三個方向的運(yùn)動之間應(yīng)有完善的聯(lián)鎖保護(hù)。并通過操作手柄和機(jī)械離合

11、器相配合來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)給的快速移動通過電磁鐵和機(jī)械掛擋來完成。（4）為了縮短調(diào)整運(yùn)動的時間，提高生產(chǎn)率，工作臺設(shè)有快速移動控制，x62w型萬能銑床通過吸合一個快速電磁鐵的方法來改變傳動鏈的傳動比，從而實(shí)現(xiàn)快速移動。（5）圓工作臺旋轉(zhuǎn)時，工作臺不能向其他方向移動，反之亦然。因此使用圓工作臺時，要求圓工作臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與工作臺上下、左右、前后三方向的直線運(yùn)動之間有聯(lián)鎖保護(hù)控制。（6）為了防止刀具和銑床的損壞，只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給方向的快速運(yùn)動。（7）主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進(jìn)給之間應(yīng)有啟停順序聯(lián)鎖控制，即進(jìn)給運(yùn)動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之間后才能進(jìn)行，加工結(jié)束必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進(jìn)給運(yùn)動。（8）主軸運(yùn)動和進(jìn)給

12、運(yùn)動采用變速盤來進(jìn)行速度選擇，為保證變速齒輪進(jìn)入良好的嚙合狀態(tài)，兩種運(yùn)動都要求變速后順時點(diǎn)動。（9）冷卻泵有一臺電動機(jī)拖動，供給銑削時的冷卻液，要求有照明電路。（10）為了操作方便，機(jī)床的起、停要求兩處控制。1.3 x62w萬能銑床控制要求（1）主軸電動機(jī)m1有三種控制：正反轉(zhuǎn)起動，反接制動和變速沖動。（2）工作臺進(jìn)給電動機(jī)m2有三種控制：進(jìn)給、快速移動和變速沖動。（3）m3拖動冷卻泵提供冷卻液，只需單向運(yùn)行。（4）為了能及時實(shí)現(xiàn)控制，機(jī)床設(shè)置了兩套操縱系統(tǒng)，再機(jī)床正面及側(cè)面都安裝了相同的按鈕、手輪和手柄，操作方面，以實(shí)現(xiàn)兩地控制。（5）為了保證安全，防止事故，機(jī)床有順序的動作，采用了聯(lián)鎖。（

13、6）三臺電動機(jī)都設(shè)有過載保護(hù)，控制線路設(shè)有短路保護(hù)，工作臺的六個方向，都設(shè)有終端保護(hù)。 第2章 電氣控制原理 2.1 電氣控制原理分析該銑床共用3臺異步電動機(jī)拖動，它們分別是主軸電動機(jī)m1、進(jìn)給電動機(jī)m2和冷卻泵電動機(jī)m3。x62w萬能銑床的電路如圖2-1所示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。圖2-1 x62w臥式銑床電氣原理圖2.1.1 主電路分析主軸電動機(jī)m1拖動主軸帶動銑刀進(jìn)行銑削加工，通過組合開關(guān)sa4來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動機(jī)m2通過操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖動工作臺前后、左右、上下6個方向的進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器km3、km4來實(shí)現(xiàn)；冷卻泵電動機(jī)m3供應(yīng)切

14、削液，且當(dāng)m1啟動后，用轉(zhuǎn)換開關(guān)sa2控制；3臺電動機(jī)共用熔斷器fu1作短路保護(hù)，3臺電動機(jī)分別用熱繼電器fr1、fr2、fr3作過載保護(hù)，如圖2-2所示。 圖2-2 x62w萬能銑床主電路2.1.2控制電路分析控制電路的電源由控制變壓器tc輸出110v電壓供電。（1）主軸電動機(jī)m1的控制主軸電動機(jī)m1采用兩地控制方式，sb3和sb4是兩組啟動按鈕，sb1和sb2是兩組停止按鈕。km1是主軸電動機(jī)m1的啟動接觸器，km2是主軸制動用的交流接觸器，sq7是主軸變速時瞬時點(diǎn)動的位置開關(guān)。1）主軸電動機(jī)m1啟動前，應(yīng)首先選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，然后合上電源開關(guān)qs，再把主軸換向開關(guān)sa4扳到所需要的轉(zhuǎn)向。

15、按下啟動按鈕sb3（或sb4），接觸器km1線圈得電，km1主觸頭和自鎖觸頭閉合，主軸電動機(jī)m1啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，km1常開輔助觸頭閉合，（當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速高于120r/min時，ks1、ks2吸合，為反接制動做準(zhǔn)備）為工作臺進(jìn)給電路提供了電源。按下停止按鈕sb1（或sb2），sb1-1（或sb2-1）常閉觸頭分?jǐn)啵佑|器km1線圈失電，km1觸頭復(fù)位，電動機(jī)m1斷電慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，sb1-2（或sb2-2）常開觸頭閉合，接通交流接觸器km2，主軸電動機(jī)m1制動停轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速低于100r/min時，ks1、ks2自動斷開，使電動機(jī)m1的反向電源被切斷，制動過程結(jié)束，電動機(jī)m1停轉(zhuǎn)。2）主軸變速時的沖動控制，利用

16、變速手柄、沖動位置開關(guān)sq7和變速數(shù)字盤的機(jī)電聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)，既可以停車變速，又可以運(yùn)行時變速。操作過程：先把變速手柄拉出，這是變速操作機(jī)構(gòu)會觸動sq7行程開關(guān)，使之處于受力狀態(tài)，從電路圖可以看出接觸器km2線圈瞬時得電吸合，如果主軸電動機(jī)m1原來處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，則會立即反接制動并反向低速運(yùn)行，如果原來主軸是停止的，sq7使得主軸開始反向低速轉(zhuǎn)動，以便于齒輪順利嚙合。轉(zhuǎn)動變速盤，選擇所需的轉(zhuǎn)速，再把變速手柄以較快的速度推回原來的位置，行程開關(guān)sq7恢復(fù)到不受力狀態(tài)，接觸器km2斷電釋放，主軸電動機(jī)m1斷電停轉(zhuǎn)，主軸的變速沖動操作結(jié)束。（2）進(jìn)給電動機(jī)m2的控制工作臺的進(jìn)給運(yùn)動在主軸啟動后方可進(jìn)行。

17、工作臺的進(jìn)給可在3個坐標(biāo)的6個方向運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是通過兩個操作手柄和機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，并且6個方向的運(yùn)動是聯(lián)鎖的，不能同時接通。1）轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1是用來控制圓工作臺接通與停止的主令電器，其內(nèi)部有三對觸電sa1-1 、sa1-2 、sa1-3,當(dāng)圓工作臺使用或停止時sa1的狀態(tài)見表2-1（“+”表示觸點(diǎn)接通，“-”表示觸點(diǎn)斷開）表2-1 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)工作狀態(tài)位置觸點(diǎn)接通圓工作臺斷開圓工作臺sa1-1-+sa1-2+-sa1-3-+有表可以看出，當(dāng)不需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時，將開關(guān)sa1扳到斷開位置，這時觸頭sa1-1和sa1-3閉合，觸頭sa1-2

18、斷開。2）工作臺的左右進(jìn)給運(yùn)動由左右進(jìn)給操作手柄控制。操作手柄與位置開關(guān)sq1和sq2聯(lián)動，有左、中、右三個位置，其控制關(guān)系見表2-2。當(dāng)手柄扳向中間位置時，位置開關(guān)sq1和sq2均未被壓合，進(jìn)給控制電路處于斷開狀態(tài)；當(dāng)手柄扳向左或右位置時，手柄壓下位置開關(guān)sq1或sq2，使常閉觸頭sq1-2或sq2-2分?jǐn)?，常開觸頭sq1-1或sq2-1閉合，接觸器km3或km4得電動作，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在sq1或sq2被壓合的同時，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)已將電動機(jī)m2的傳動鏈與工作臺下面的左右進(jìn)給絲杠相搭合，所以電動機(jī)m2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。表2-2工作臺左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系手

19、柄位置位置開關(guān)動作接觸器動作電動機(jī)m2轉(zhuǎn)向傳動鏈搭合絲杠工作臺運(yùn)動方向左sq2k正轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向左中停止停止右sq1k反轉(zhuǎn)左右進(jìn)給絲杠向右工作臺的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動是由一個手柄控制的。該手柄與位置開關(guān)sq3和sq4聯(lián)動，有上、下、前、后、中5個位置，其控制關(guān)系見表2-3。當(dāng)手柄扳至中間位置時，位置開關(guān)sq3和sq4均未被壓合，工作臺無任何進(jìn)給運(yùn)動；當(dāng)手柄扳至下或前位置時，手柄壓下位置開關(guān)sq3使常閉觸頭sq3-2分?jǐn)?，常開觸頭sq3-1閉合，接觸器km3得電動作，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向下或向前運(yùn)動；當(dāng)手柄扳向上或后時，手柄壓下位置開關(guān)sq4，使常閉觸頭sq4-2分?jǐn)?，常開觸頭sq4-

20、1閉合，接觸器km4得電動作，電動機(jī)m2反轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向上或向后運(yùn)動。當(dāng)兩個操作手柄被置定于某一進(jìn)給方向后，只能壓下兩個位置開關(guān)sq3、sq4中的一個開關(guān)，接通電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路，同時通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的傳動鏈與三根絲杠（左右絲杠、上下絲杠、前后絲杠）中的一根（只能是一根）絲杠相搭合，拖動工作臺沿選定的進(jìn)給方向運(yùn)動，而不會沿其他方向運(yùn)動。手柄位置位置開關(guān)動作接觸器動作電動機(jī)m2轉(zhuǎn)向傳動鏈搭合絲杠工作臺運(yùn)動方向上sq4km4反轉(zhuǎn)上下進(jìn)給絲杠向上下sq3km3正轉(zhuǎn)上下進(jìn)給絲杠向下中停止停止前sq3km3正轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向前后sq4km4反轉(zhuǎn)前后進(jìn)給絲杠向后表2-3 工作臺上、下、中、前

21、、后進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系左右進(jìn)給手柄與上下前后手柄實(shí)行了聯(lián)鎖控制，如當(dāng)把左右進(jìn)給手柄扳向左時，若又將另一個進(jìn)給手柄扳到向下進(jìn)給方向，則位置開關(guān)sq4和sq3均被壓下，觸頭sq4-2和sq3-2均分?jǐn)?，斷開了接觸器km3和km4的通路，電動機(jī)m2只能停轉(zhuǎn)，保證了操作安全。3）6個進(jìn)給方向的快速移動是通過兩個進(jìn)給操作手柄和快速移動按鈕配合實(shí)現(xiàn)的。安裝好工件后，扳動進(jìn)給操作手柄選定進(jìn)給方向，按下快速移動按鈕sb5或sb6（兩地控制），接觸器km5得電，km5常開觸頭閉合，快進(jìn)電磁鐵ya得電，帶動工作臺沿選定的方向快速移動。由于工作臺的快速移動采用的是點(diǎn)動控制，故松開sb5或sb6，快速移動停止。

22、4）進(jìn)給變速時與主軸變速時相同，利用變速盤與沖動位置開關(guān)sq7使m1產(chǎn)生瞬時點(diǎn)動，齒輪系統(tǒng)順利嚙合。2.2 電氣控制的改造2.2.1 主電路的改進(jìn)改進(jìn)后的主電路如圖2-3所示，用交流接觸器km7代替控制主軸正反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)sa4，通過km7得電來改變m1的相序，從而實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)。在操作時只需要按動一次按鈕便可以確定主軸的正反轉(zhuǎn)。避免了因選錯主軸的旋轉(zhuǎn)方向而帶來的麻煩，便于操作。圖2-3改進(jìn)后的主電路2.2.2 電氣控制的改造優(yōu)點(diǎn)x62w萬能銑床采用plc控制系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)控制方法x62w萬能銑床采用電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯，

23、其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而plc采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯時以程序的方式存放在存儲器中的，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且plc所謂的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的plc系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性也較好。(2)工作方式在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工

24、作方式。而plc的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。(3) 控制速度繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動作實(shí)現(xiàn)控制，工作效率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。而plc時通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動問題。(4)定時和計(jì)數(shù)控制電氣控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進(jìn)行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而plc采用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根

25、據(jù)需要在程序中設(shè)定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且plc具有計(jì)數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。(5) 可靠性和可維護(hù)性由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等問題，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而plc大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，壽命長、可靠性高。plc還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場的調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 第3章 x62w萬能銑床plc設(shè)計(jì)3.1 可編程控制器的工作過程cpu不能同時處理多個操作任務(wù)，而只能按分時操作原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，一個操作完成后再接

26、著執(zhí)行下一個操作。這種分時操作過程稱為cpu對程序的掃描過程。plc的工作過程就是cpu掃描程序的過程，典型的plc工作過程是接通電源，經(jīng)過復(fù)位和初始化程序后，plc開始進(jìn)入正常的循環(huán)掃描工作。首先，plc進(jìn)行自診斷查錯，檢查系統(tǒng)硬件和用戶程序存儲器。若發(fā)現(xiàn)錯誤，plc將切斷一切輸入，停止運(yùn)行用戶程序，并通過指示燈發(fā)出警報；如果屬于一般性錯誤，則只要發(fā)出警報，等待處理，但不停機(jī)。當(dāng)檢查未發(fā)現(xiàn)錯誤時，plc將輸入接口采樣的輸入信號從輸入緩沖器讀入，存放在映像存儲器備用。接著，plc從第一條指令開始，逐條執(zhí)行用戶程序，直到最后一條（通常是end指令，是plc判斷用戶程序是否執(zhí)行完的標(biāo)志）。執(zhí)行完用

27、戶程序后，再次復(fù)位wdt。設(shè)置wdt的目的是確保系統(tǒng)正常工作，如果在設(shè)定的時間內(nèi)，wdt不能復(fù)位，則發(fā)出錯誤信號。然后，將存放在輸出映像存儲器的數(shù)據(jù) 送到輸出鎖存器鎖存（由輸出驅(qū)動電路通過輸出端子輸出給外設(shè)）。刷新i/o數(shù)據(jù)后，復(fù)位監(jiān)控定時wdt（watchdog timer）。最后，plc進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作。設(shè)置外設(shè)服務(wù)是為了方便操作人員的介入，有利于系統(tǒng)的控制和管理，但并不影響系統(tǒng)的正常工作。若沒有外設(shè)命令或外設(shè)命令處理完畢后，plc自動再次進(jìn)入自診斷操作，自動循環(huán)掃描運(yùn)行3.2 x62w萬能銑床電氣控制線路的plc設(shè)計(jì) 3.2.1 plc外部接線圖x62w萬能銑床電氣控制線路中的電源

28、電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器tc的輸出及整流器vc的輸出部分去掉。用可編程控制器改造后的plc硬接線如圖3-1所示，為了保證各種聯(lián)鎖功能，將sq1sq6,sb1sb6，sa1sa3,ks1,ks2按圖示分別接入plc的輸入端。輸出器件分兩個電壓等級，一個是接觸器使用的110v電壓，另一個是快速電磁鐵使用的36v直流電，這樣也將plc的輸出口分為兩組連接點(diǎn)。圖3-1 plc外部接線圖3.2.2 plc選型plc是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇plc對整個控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用,銑床電氣控制系統(tǒng)所需的i/o點(diǎn)總數(shù)在256以下，屬于小型機(jī)的范圍，根據(jù)外部接線圖可

29、知：輸入信號有19個，輸出信號有7個，根據(jù)i/o點(diǎn)數(shù)可選擇cpm1a-40cdr可編程控制器，以滿足控制要求，而且輸入輸出都留有一定的余量.根據(jù)第1章的主電路分析,統(tǒng)計(jì)i/0的點(diǎn)數(shù)如表3-1所示。表3-1 i/0點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)類型功能所占點(diǎn)數(shù)(個)輸入設(shè)備m1停止按鈕1m1點(diǎn)動按鈕1m1正轉(zhuǎn)按鈕2m1反轉(zhuǎn)按鈕2m1制動按鈕2快速進(jìn)給按鈕2工作臺左進(jìn)給1工作臺右進(jìn)給1工作臺前（下）進(jìn)給1工作臺后（上）進(jìn)給1進(jìn)給沖動1主軸沖動1圓工作臺旋轉(zhuǎn)1冷卻開關(guān)1照明開關(guān)1正轉(zhuǎn)速度繼電器觸點(diǎn)1反轉(zhuǎn)速度繼電器觸點(diǎn)1輸出設(shè)備主軸正轉(zhuǎn)接觸器1主軸反轉(zhuǎn)接觸器1主軸制動接觸器1m2正轉(zhuǎn)接觸器1m2反轉(zhuǎn)接觸器1快速進(jìn)給接觸器

30、1冷卻接觸器13.2.3 i/o分配表根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的i/o口與所選的plc的型號可列出其i/o分配如表3-2所示。表3-2 i/o端口分布表分類信號名稱現(xiàn)場信號plc線圈編號輸入信號總停止sb000000m1反接制動sb100001sb200002m1正轉(zhuǎn)按鈕sb300003sb400004快速進(jìn)給點(diǎn)動sb500005sb600006m1反轉(zhuǎn)按鈕sb700007sb800008工作臺左進(jìn)給sq100009工作臺右進(jìn)給sq200010工作臺前（下）進(jìn)給sq300011工作臺后（上）進(jìn)給sq400100進(jìn)給沖動sq600101主軸沖動sq700102圓工作臺旋轉(zhuǎn)sa100103冷卻開關(guān)sa20010

31、4照明開關(guān)sa300105輸出信號主軸正轉(zhuǎn)接觸器km101001主軸反轉(zhuǎn)接觸器km701007主軸制動接觸器km201002m2正轉(zhuǎn)接觸器km301003m2反轉(zhuǎn)接觸器km401004快速進(jìn)給接觸器km501005冷卻接觸器km6010063.2.4 plc控制梯形圖（1）主軸電動機(jī)m1的plc控制梯形圖按下啟動按鈕sb3或sb4時，km1線圈得電，km1常開觸點(diǎn)閉合自鎖。同時輔助繼電器20000得電。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速高于120r/min時，ks1自動吸合；按下啟動按鈕sb1或sb2時，km1線圈失電，km2線圈得電，km2常開觸點(diǎn)閉合自鎖。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速低于100r/min時，ks1、ks2自動斷開，

32、制動結(jié)束。如圖3-2所示。圖3-2主軸電動機(jī)m1的plc控制梯形圖（2）進(jìn)給電動機(jī)m2的plc控制梯形圖輔助繼電器20000得電為進(jìn)給程序做準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動。當(dāng)圓形工作臺不工作時，左右進(jìn)給時，sq1或sq2被壓合，km3或km4線圈得電，km3或km4常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。同樣，工作臺上下、前后進(jìn)給時，sq3或sq4被壓合，電動機(jī)m2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，輔助繼電器相互聯(lián)鎖，拖動工作臺按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動。如圖3-3所示。圖3-3進(jìn)給電動機(jī)m2的plc控制梯形圖（3）冷卻電動機(jī)m3及快進(jìn)電磁鐵的plc控制梯形圖，

33、如圖3-4所示圖3-4冷卻電動機(jī)m3及快進(jìn)電磁鐵的plc控制梯形圖（4）x62wplc萬能銑床plc控制梯形圖，如圖3-5所示圖3-5 x62wplc萬能銑床plc控制梯形圖3.2.5 x62wplc萬能銑床指令表23地址指令操作數(shù)地址指令操作數(shù)00000ld0000300015or0100700001or0000400016and not0000200002or2000600017and not0000100003and not0010200018and not0000000004and not0000100019out0100700005and not0000200020ld0000100

34、006and not0000000021or0000200007out2000600022or0100200008ld0010200023ld0010600009out2000700024or0010700010ld2000600025or ld00011or2000700026out0100200012out0100100027ld0100100013ld0000700028or0100700014or0000800029out20000地址指令操作數(shù)地址指令操作數(shù)00030ld0000900057out2000400031and not0010100058ld0010300032and n

35、ot0010000059and not0010100033and not0001100060and not0001000034and not0010300061and not0000900035and not2000000062and not0001100036out2000100063and not0010000037ld0001000064and not2000000038and not0010100065out2000500039and not0010000066ld2000200040and not0001100067or2000400041and not0010300068or200

36、0500042and not2000000069out0100300043out2000200070ld2000100044ld0010000071or2000300045and not0010100072out0100400046and not0010000073ld0000500047and not0000900074and2000000048and not0010300075ld0000600049and not2000000076and2000000050out2000300077or ld00051ld0001100078out0100500052and not0010100079l

37、d0010400053and not0010000080out0100600054and not0000900081ld0010500055and not0010300082out0100000056and not2000000083fun013.3 plc程序的調(diào)試 根據(jù)原理圖（圖2-3）繪制出接線圖，根據(jù)接線圖連接模擬電路，用導(dǎo)線將24v電源的負(fù)極與plc輸入信號的com端相連，正極與plc輸出信號的com端相連；然后將輸出端的com連在一起。將交流接觸器km1km7線圈的一端用導(dǎo)線連在一起接在電源的正極上，線圈的另一端依次接入0100101007。（1）主軸電動機(jī)m1的程序的調(diào)試將圖3-

38、2的梯形圖轉(zhuǎn)化為指令，并且輸入編程器。按下sb3或sb4，km1線圈得電，接觸器km1動作，表示主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)，此時按下ks1，然后按下sb1或sb2，km2線圈得電，接觸器km2動作，表示主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)反接制動開始，斷開ks1，km2線圈失電，正轉(zhuǎn)制動結(jié)束。按下sb7或sb8，km7線圈得電，接觸器km7動作，表示主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時按下ks2，然后按下sb1或sb2，km2線圈得電，接觸器km2動作，表示主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)反接制動開始，斷開ks1，km2線圈失電，反轉(zhuǎn)制動結(jié)束。按下sq7后，km1線圈得電，接觸器km1動作，斷開sq7后，km1線圈失電，表示主軸變速時的沖動控制。接觸器的動作與設(shè)計(jì)的相

39、同。（2）進(jìn)給電動機(jī)m2的程序的調(diào)試將圖3-3的梯形圖轉(zhuǎn)化為指令，并且接著上述程序輸入編程器。按下sb3或sb4，km1線圈得電，接觸器km1動作，表示主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。然后按下sq1，km4線圈得電，接觸器km4動作，表示工作臺向右移動。然后斷開sq1，按下sq2，km3線圈得電，接觸器km3動作，表示工作臺向左移動。然后斷開sq2，按下sq3，km3線圈得電，接觸器km3動作，表示工作臺向前（下）進(jìn)給。然后斷開sq3，按下sq4，km4線圈得電，接觸器km4動作，表示工作臺向后（上）進(jìn)給。然后斷開sq4，按下sa1，km3線圈得電，接觸器km3動作，表示圓工作臺工作。接觸器的動作與設(shè)計(jì)的相同。

40、（3）冷卻電動機(jī)m3及快進(jìn)電磁鐵的程序的調(diào)試將圖3-4的梯形圖轉(zhuǎn)化為指令，并且接著上述程序輸入編程器。按下sb3或sb4，km1線圈得電，接觸器km1動作，表示主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)，按下sb5或sb6，km5線圈得電，接觸器km5動作，表示進(jìn)給電動機(jī)向某方向快速進(jìn)給。按下sa2，km6線圈得電，接觸器km6動作，表示電動機(jī)m3轉(zhuǎn)動，冷卻液打開。接觸器的動作與設(shè)計(jì)的相同。由于每個限位開關(guān)都需要手動控制，所以在調(diào)試的過程中經(jīng)常出現(xiàn)按下按鈕后，交流接觸器不動作，一方面是輸程序時出現(xiàn)錯誤；另一方面，由于對原理不夠熟悉，按鈕對應(yīng)差錯，導(dǎo)致結(jié)果的偏差，經(jīng)過對程序的檢查和對原理的進(jìn)一步掌握，最終順利完成任務(wù)，設(shè)計(jì)結(jié)果與所預(yù)計(jì)的結(jié)果相同。結(jié) 論經(jīng)過3個月的努力我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，艱辛的同時又充滿樂趣，不過樂趣盡在其中！通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓自己明白了畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求將x62w萬能銑床的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過圖書館和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料的搜集，認(rèn)真分析x62w萬能銑床的原理圖