X62W型卧式万能铣床电气控制系统设计毕业论文.docx

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X62W型卧式万能铣床电气控制系统设计毕业论文

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X62W型卧式万能铣床电气控制系统设计

摘要

铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。

电气系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。

PLC是可编程控制器的简称，是一种数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过模拟的或数字的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。

在我国70~80年代大多数铣床中，大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制，继电器本身固有的缺陷，给铣床的安全和经济运行带来了不利影响。

随着科技进步，和PLC技术的成熟，所以对X62W万能铣床进行PLC改造势在必行，是提高机床性能，提升经济效益及产品质量的关键举措。

关键词：

X62W铣床；电气控制系统；PLC；梯形图

目录

摘要I

前言1

第一章铣床2

1.1铣床国内外研究状况和发展趋势2

1.2铣床简单介绍3

1.2.1铣床的选型3

1.2.2X62W万能铣床的特点3

第二章X62W万能铣床的硬件设计4

2.1X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求4

2.2X62W万能铣床元件选型4

2.3X62W万能铣床的主要结构及运动形式5

第三章X62W万能铣床传统继电器的电气控制原理7

3.1电气原理图7

3.2主电路分析8

3.3控制电路分析9

3.3.1主轴电机M1的控制9

3.3.2进给电动机M2的控制10

3.3.3冷却泵电动机及照明电路的控制13

第四章PLC的简介14

4.1PLC的产生14

4.2PLC的定义和特点14

4.2.1PLC的定义14

4.2.2PLC的特点15

4.3可编程控制器的主要性能指标16

4.4可编程控制器的分类16

4.5PLC的编程语言17

4.5.1梯形图语言17

4.5.2助记符语言17

4.5.3顺序功能图语言18

第五章X62W万能铣床基于PLC改造的具体设计19

5.1改造设计中PLC的选型19

5.2X62W万能铣床基于PLC控制电路的改造21

5.3现场信号与PLC软继电器对照表（IO地址分配表）24

5.4PLC梯形图25

5.5PLC语句表26

总结27

前言

本设计讲述了X62W万能铣床电气控制的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法，从而提高整个电气控制系统的性能。

铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。

铣床除能铣削平面，沟槽，齿轮，螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。

最早的铣床的美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换，1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大的提高了铣床的自动化程度。

尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度和效率。

第一章铣床

1.1铣床国内外研究状况和发展趋势

自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。

近年来，我国在石油，化工，机械，轻工，发电，电子，橡胶，塑料加工等行业工业设备的电气控制中，越来越多的采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。

铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的装置。

随着电子技术的发展，可编程控制器日益广泛的应用于机械，电子加工和设备电气改造中。

从上世纪80年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣床一直给予较大的关注。

经过95自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化的生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力，但在中高档自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。

随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌，在控制方法上，从手动控制发展到自动控制，在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理，在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统，X62W综合计算机技术，微电子技术，检测技术，自动控制技术，智能技术，通信技术，网络技术等先进的科学技术成果。

X62W铣床是有普通机床发展而来的，它集于机械，液压，气动，伺服驱动，精密测量，电气自动控制，现代控制理论，计算机控制等技术于一体，是一种高效率，高精度能保证加工质量，解决工艺难题，而且又具有一定柔性的的生产设备。

万能铣床的广泛应用，给机械制造的生产方式，产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化的一个重要标志。

一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。

可编程控制器简称PC，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC其有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于万能铣床的控制，获得广泛的推广，现在万能铣床以全部采用PLC控制，结束了近20年使用继电控制的历史。

1.2铣床简单介绍

1.2.1铣床的选型

图1-1X62W的含义图

X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用几点接触器电路实现电气控制，PLC转为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强，将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护，维修的工作量。

1.2.2X62W万能铣床的特点

1.能完成很多普通机床难以加工或更本不能加工的复杂型面的加工。

2.采用X62W铣床可以提高零件的加工精度，提高产品的质量。

3.采用X62W可以比普通机床提高2-3倍的生产率，对复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。

第二章X62W万能铣床的硬件设计

2.1X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求

1.机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

2.由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

2.2X62W万能铣床元件选型

表2-1铣床电机参数参照表

符号

名称

型号

规格

件数

作用

M1

主轴电动机

Y132-M-4-B3

7.5KW,380V,1450rmin

1

主轴传动

M2

进给电动机

Y90L-4

1.5kw,380v,1400rmin

1

进给传动

M3

冷却泵电动机

JCB-22

0.125kw,380v,2790rmin

1

冷却泵传动

符号

名称

型号

规格

件数

作用

KM1

接触器

CJ0-20

20A,220V

1

主轴启动

KM2

接触器

CJ0-10

10A,220V

1

反接制动

KM3

接触器

CJ0-10

10A,220V

1

M2正传

KM4

接触器

CJ0-10

10A,220V

1

M2反转

KM5

接触器

CJ0-10

10A,220V

1

M2快速进给

KM6

接触器

CJ0-10

10A,220V

1

油泵电机启动

KV

速度继电器

JY1

2A

1

反接制动

SB1,2

按钮

LA2

绿色

2

M1启动按钮

SB3,4

按钮

LA2

黑色

2

M1停止按钮

SB5,6

按钮

LA2

红色

2

快速进给按钮

SA1

转换开关

HZ1-10E16

三极

1

圆工作台转换

SA2

转换开关

HZ1-10E16

三极

1

照明灯开关

SA4

转换开关

HZ1-10E16

三极

1

M1转向开关

SQ1

限位开关

LX1-11K

开启式

1

向右进给

SQ2

限位开关

LX1-11K

开启式

1

向左进给

SQ3

限位开关

LX2-131

单轮，自动复位

1

向前、向下进给

SQ4

限位开关

LX2-131

单轮，自动复位

1

向后、向上进给

SA3

转换开关

HZ1-10E16

三极

1

冷却泵开关

SQ6

限位开关

LX3-11K

开启式

1

进给变速冲动

SQ7

限位开关

LX3-11K

开启式

1

主轴变速冲动

QS

转换开关

HZ1-60E26

三极

1

电源总开关

FR1

热继电器

JRQ-40

11A,3A

1

M1过载保护

FR2

热继电器

JR10-10

3A,5A

1

M2过载保护

FR3

热继电器

JR10-10

0.415A

1

M3过载保护

FU1

熔断器

RL1

30A

3

总电源短路保护

FU2

熔断器

RL1

10A

3

进给短路保护

FU3

熔断器

RL1

6A

2

控制电路短路保护

FU4

熔断器

RL1

4A

2

照明电源短路保护

TC1

变压器

BK-50

38036V

1

控制电路变压器

TC2

变压器

BK-150

380127V

1

照明变压器

YA

电磁离合器

B1DL-III

1

快速进给

R

电阻

ZB2

1.45W,15.4A

2

限制制动电阻

表2-2铣床元件型号

2.3X62W万能铣床的主要结构及运动形式

1.主要结构

由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等几部分组成，如图2-1所示。

图2-1X62W万能铣床外形图

2.运动形式

主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构，当机构中的一个双联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。

工作台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：

工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）移动；工作台面借助横溜板作横向（前、后）移动；工作台面还能借助升降台作垂直（上、下）移动。

第三章X62W万能铣床传统继电器的电气控制原理

3.1电气原理图

该铣床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。

X62W万能铣床的电气原理图主电路图如图3-1所示。

图3-1X62W万能铣床的电气原理图主电路图

X62W万能铣床的电气原理图控制电路图如图3-2所示。

图3-2X62W万能铣床的电气原理图控制电路图

3.2主电路分析

主轴电动机M1要求能够实现正反转，但旋转方向变换不频繁。

通过换向开关SA4在加工前预先选择，与接触器KM1配合，能进行正反转控制；与接触器KM2、制