采用PLC技术设计X62W型卧式普通铣床电气控制线路.docx

1、采用PLC技术设计X62W型卧式普通铣床电气控制线路电气控制与可编程序控制器应用技术课程设计物理与电子信息工程学院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： 采用PLC技术设计X62W型卧式普通铣床电气控制线路专业班级： 小组成员： 指导教师： 设计时间： X62W卧式铣床PLC控制设计一、设计目的 通过对本课程设计的学习，使学能做到学以致用，理论联系实际，真正能解决生产过程中一些实际问题，进一步培养和提高学生，应用“PLC”（Programmable Logic Controller)对小型项目、课题进行设计、研究、探索的能力，从而为学生对“PLC”课程继续深造或者就业打下一个坚

2、实的基础。二、 设计任务与要求1. 应用三菱FX2N型PLC对X62W型卧式普通铣床原控制线路进行技术改造，技术设计出新的电气控制图，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。2. 画出I/O分配图，及硬件接线图。3画出梯形图和程序指令表。4上机调试程序。5写课程设计报告。三、控制线路分析与改进X62W普通卧式铣床共用3台异步电动机拖动：M1为主轴电机，由接触器KM2、KM3控制起动、制动电机；M2为进给电机，其正反转由KM4、KM5控制；M3为冷却泵电机，主轴电机启动后M3才启动。其电路如图所示，该线路分为主电路、控制电路、辅助电路及保护电路三部分。电气控制线路的工作原理如下：1.1 主电路分

3、析（1）主轴拖动电机M1由KM3实现启、停运行控制，M1正转接线与反转接线是通过组合开关SA5进行手动切换。KM2的主触点串联两相电阻R与速度继电器KS配合实现M1的停车反接制动。（2）工作台拖动电机M2由接触器KM4、KM5的主触点实现加工中的正反向进给控制，并由接触器KM6的主触点控制快速电磁铁，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M3由接触器KM1控制，单向运转。M1、M2、M3均为直接启动。1.2 控制电路分析控制电路的电源由控制变压器TC输出127V电压供电。主轴电动机M1的控制主轴电动机空载时直接启动。启动前，由组合开关SA5选定电动

4、机的转向，控制电路中选择开关SQ7并选定主轴电动机为正常工作方式，即SQ71断开，SQ72触点闭合，然后通过按下启动按钮SB1或SB2，接通主轴电动机启动控制接触器KM3的线圈电路并自锁，其主触点闭合，主轴电动机按给定方向启动旋转，按下停止按钮SB3或SB4，主轴电动机停转。SB1-SB4分别位于两个操作面板上，以实现主轴电动机的两地操作。主轴电动机的制动控制。为使主轴能迅速停住，采用速度继电器实现反接制动。制动时，按停止按钮SB3或SB4，使接触器KM3断电，这时速度继电器KS仍高速转动，其常开触头KS1或KS2闭合，接触器KM2通电并自锁，使电动机M1串电阻R实现反接制动。当电动机速度趋近

5、于0时，使速度继电器KS常开触头KS1复位，接触器KM2断电最终使M1停转，反接制动结束。（3）主轴变速时的冲动控制。主轴变速可在主轴不动时进行，也可在主轴旋转时进行。变速时，拉出变速手柄使冲动开关SQ7短时动作，使接触器KM3断电，KM4得电，M1反接制动，转速迅速降低，以保证变速过程的顺利进行。变速完成后，推回手柄，再次启动电动机M1，主轴将在新的转速下旋转。13进给电动机M2的控制 进给电动机M2的控制分为二部分：第一部分为顺序控制，当主轴电动机启动后，其控制启动接触器KM3的辅助动合触点闭合，KM4与KM5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

6、工作台各运动之间的联锁，也可以实现水平工作台与圆工作台之间的联锁。（1）水平工作能纵向进给运动控制。工作台纵向进给运动时十字手柄应放在中间位置，圆型工作台转换（SA1）开关放在“断开”位置，水平工作台纵向进给由操作手柄与行程开关SQ1和SQ2组合控制。纵向操作手柄有左右两个工作位和一个中间停止位。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，同时压动行程开关。行程开关的动合触点闭合使KM4或KM5线圈得电，其主触点闭合，进给电动机正转或反转，驱动工作台向右或向左移动进给，各个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。电路由KM3辅助动合触点开始，经SQ62-S

7、Q42-SQ32-SA11-SQ11-KM4线圈-KM5常闭触点（右移），或者由SA11-SQ21-KM5线圈-KM4常闭触点（左移）。（2）水平工作台横向和升降进给运动控制。手柄应在中间位置，圆形工作台转换开关SA1放在“断开”位置。工作台进给运动的选择与联锁是通过十字复式手柄开关SQ3、SQ4组合来实现的。操作手柄有上、下、前、后四个工作位置和一个不工作位置。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，行程开关的的动合触点闭合，使控制进给电动机转动的接触器KM4或KM5的线圈得电，M2转动，工作台在相应方向上移动。每个方向的移动都有两种速

8、度，六个方向的速度都是慢速自动进给移动。需要快速时，可在慢速移动时按下SB6或SB5，则YA通电，工作台便按原移动方向快速移动，松开按钮则快速移动停止，工作台将按原方向继续慢速进给。（3）水平工作进给运动的联锁控制。（4）圆型工作台控制。使用圆型工作台时，工作纵向及十字操作手柄都应置于中间位置。14 冷却泵电机M3的控制 由转换开关SA3和的控制接触器KM1来控制冷却泵的启动和停止。15 辅助电路及保护环节 机床局部照明由变压器T供给36V安全电压，转换开关SA4控制照明灯。 M1、M2、M3为连续工作制，由FR1、FR2、FR3热继电器的常闭触点串联在控制电路中实现过载保护。由FU1、FU2

9、实现主电路的短路保护，FU3实现控制电路的短路保护，FU4作为照明灯的短路保护。2 X62W普通卧式铣床电气控制线路的PLC改造2.1 改造方法进行电气控制线路改造时，X62W普通卧式铣床电气控制线路中的电源电路、主电路及照明电路保持不变。在控制电路中，变压器TC的输出36V供机床局部照明，220V为可编程控制器的输出提供电压。为了保证各种联锁功能，将SQ14、SQ6、SQ7、SB1SB6、SA3分别接入PLC的输入端，圆形工作台转换开关SA1分别用其辅助触头触头接入PLC的输入端子，速度继电器及热继电器的辅助触点也接入PLC的输入端子。2.2PLC硬件设计经过对X62W卧式普通铣床的控制系统

10、进行详细的分析可知，该系统需要输入点数为17点，输出点数为6点，根据输入输出口的数量，可选择三菱FX2N32MR型PLC。所有的电器元件均可采用改造前的型号。卧式普通铣床各个输入/输出点的PLC I/O地址分配入下表1所示：2.3 PLC程序设计根据X62W卧式普通铣床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如图所示。该程序共有9条支路，反映了原继电器接触器电路中的各种逻辑内容。在第1支路中，FR1、FR2、FR3都采用的是辅助常闭触头，只要SA3（X6）接通，则Y0（KM1）得电，冷却泵运转，断开SA3则YO（KM1）断电，冷却泵停止，如M1、M2或M3过载则X14、X15、X16

11、将会断开，冷却泵将会停止运转。第2支路是主轴制动控制。主轴制动时，按下SB3或SB4（X8），这时速度继电器KS仍高速转动，其常开触头KS1或KS2（X13）闭合，Y1得电并锁，即接触器KM2通电并自锁，使电动机M1串电阻R实现反接制动。当电动机速度趋近于0时，使速度继电器KS常开触头KS1复位（X13），接触器KM2断电最终使M1停转，反接制动结束。变速时，SQ7短时动作，X5吸合，Y1吸合，KM2吸合，主轴电机反接制动，转速迅速降低。第3、4支路是主轴启动控制。其中第3支路是后面支路的条件。在主轴变速完成后，SQ7复位，X5常闭点通，按下按钮SB1或SB2（X7），M0吸合并自锁，Y2吸合

12、，KM3得电，主轴运转。第5、6、7、8支路表示工作台六个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。工作台纵向进给运动时十字手柄放在中间位置时，圆型工作台转换（SA1）开关放在“断开”位置，此时X10、X12吸合，压合SQ1或SQ2，X0或X1吸合，M1和Y4吸合，接通Y3，水平工作台向左或向右移动。十字复合手柄扳到下方，合上垂直进给机械离合器，压下SQ3，X2吸合，M1吸合，使得Y3吸合，KM4吸合，M2正转,工作台下移；十字复合手柄扳在上方，合上垂直进给机械离合器，压下SQ4，X3吸合，使得Y4吸合，KM5吸合，M2反转,工作台上移；十字复合手柄扳在右方（前），合上垂直进给机械离合器，

13、压下SQ3，X2吸合，M1吸合，使得Y3吸合，KM4吸合，M2正转,工作台前移；十字复合手柄扳在左方（后），合上垂直进给机械离合器，压下SQ4，X3吸合，使得Y4吸合，KM5吸合，M2反转,工作台后移。将SA1扳到接通位置，X11吸合，X10、X12断开，M2吸合，Y3吸合，M2正转带动圆型工作台单向动转，运行中扳动工作台任一方向的手柄，SQ1-SQ4都会吸合，串联在M2支路中的X0、X1、X3、X6都会断开，使圆工作台停止运转。第9支路是快速进给，按下按钮SB5或SB6，X9吸合，KM6得电吸合，快速电磁铁YA吸合，进给快速，松开按钮则X9断电，相应的KM6断电，快速移动停止。该程序不仅保证

14、了原电路的工作逻辑关系，而且具有各种联锁措施，电气改造的投资少、工作量较小。四、电路设计与参数计算1. 铣床PLC I/O地址分配 2. 万能铣床的I/O接线图3. PLC程序设计根据X62W万能铣床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如图3所示。该程序共有9条支路，反映了原继电器电路中的各种逻辑内容。在第1支路中，因SQ1和SB5、SB6都采用常闭触头分别接至输入端子X7、X2，则X7、X2的常开触点闭合，按下启动按钮SB1或SB2时，X0常开触点闭合，Y1、M0线圈得电并自锁，第4支路中Y1常开触点闭合，辅助继电器M1线圈得电，其常开触点闭合，为第5支路以下程序执行做好准备，

15、保证了只有主轴旋转后才有进给运动。Y1的输出信号使主轴电动机M1启动运转。当按停止按钮SB5或SB6时，X2常开触点复位，Y0线圈失电，主轴惯性运转，同时X3常开触点闭合，Y5线圈得电接通电磁离合器YC1，主轴制动停转。第2支路表达了KM2及YC3的工作逻辑，当按下快速移动按钮SB3或SB4时，X1常开触点闭合，则Y2及Y6线圈得电，KM2常闭触头断开，电磁离合器YC2失电，YC3得电，工作台沿选定方向快速移动；松开SB3或SB4则YC2得电，YC3失电，快速移动停止第5、6、7、8支路表达了工作台六个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。当圆形工作台转换开关SA2动作，5、7支路中X

16、5的常开触点分断，第7支路中X5常闭触头复位，M4及Y3线圈得电，使KM3得电，电动机M2启动，圆形工作台旋转；当SA2复位时，M4、Y3线圈失电，圆形工作台停止旋转。左右进给时，SQ5或SQ6被压合，X14常开触点复位，第6、7支路被分断，而X11或X13常开触点闭合，M2（其常开触点使Y3线圈得电）或Y4线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动工作台向左或向右运动。同样，工作台上下、前后进给时，SQ3或SQ4被压合，X12常开触点复位，第6、7支路被分断，M2或Y4线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动工作台按选定的方向（上、下、前、后中某一方向）作进给运动。该程序及PLC的硬接线不仅保证了原电路的工作逻辑关系，而且具有各种联锁措施，电气改造的投资少、工作量较小。4、 X62W型万能铣床PLC控制指令语句表5、元件清单与参数