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1、仪征技师学院大专毕业设计（论文）南京工程学院大专毕业设计（论文） 题目： X62W万能铣床系统PLC改造专业: 工业电气自动化班级: 07电气工程 学号： 学生姓名: 指导老师: 起迄日期: 2011 02 27 设计地点: 仪征技师学院目 录绪论1第一章 PLC的概述 2 1.1可编程控制器概况 3 1.2 PLC的结构及基本配置 4 1.3 PLC选型 5 1.4可编程控制器使用中应注意的问题 6 第二章 X62W万能铣床的分析 6 2.1工作原理分析 62.2 电气元件的选择 11第三章 万能铣床PLC控制系统设计17 3.1 I/O分配表及I/O硬件接线图 193.2 电气元件明细表
2、17 3.3 梯形图及指令语句表 21第四章 结论 26参考文献 27摘要本设计讲述了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，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。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、轮齿、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。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻床的螺旋槽，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年前后又出现了龙门刨床；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“进给决速”或“决
3、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，提高了加工精度与效率。关键词： PLC 自动控制 抗干扰 可靠性第一章 PLC的概述11可编程控制器概况可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔
4、性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、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具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供
5、运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。1.2 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。一、CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的
6、功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CP
7、U的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，
8、用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。二、I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。三、电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流22
9、0VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。四、底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。五、PLC 的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1.编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。2.监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。3.存储设备：有存储卡
10、、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。4.输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。六、PLC的通信联网PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工
11、业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。1.3 PLC选型PLC的选型一般从一下几个方面加以考虑：一I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最少。PLC的输出/输入总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入/输出设备情况（包括模拟量、开关量、输出类型）来确定，一般一个输入/输出元件要占用一个输入/输出点。（一） I/O点数的估算I/O点数是PLC
12、的一项重要指标。本方案总点数一共有13点，根据估计的总点数上再加上20%30%的备用量的原则。要选择总点数超过17点的PLC机型。（二） 用户存储器容量的估算根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件： 1020B/点 ；开关量输出元件： 510B/点 ；定时器/计数器：2B/个；模拟量：100150B/点；通信接口；一个接口一般需要300B以上。本方案根据上面算出总字节数共1040B，再考虑增加25%左右的备用量，总共大约1300B，所以要选择内存容量大于1300B的PLC机型。（三） CPU功能与结构的选择选型时要从一下几个方面来考虑：1 功能与任务相适应2
13、PLC的处理速度应满足实时控制的要求3 PLC结构合理、机型统一4 在线编程和离线编程的选择根据以上几点要求，结合本设计的具体情况：系统控制要求较高，需要PID调节等等功能，PLC的处理速度要求较高，而且要离线编程，来进行选择PLC的硬件。二 开关量I/O模块的选择（一）开关量输入模块的选择选择开关量输入模块时主要考虑以下几点：1 选择工作电压等级 2.选择模块密度3.门槛电平 4.输入端漏电流的控制根据实际需情况，本方案选择的是PLC内部提供24V电源，用做集电极开路传感器的电源。（二）开关量输出模块的选择1输出方式的选择输出方式共有三种：晶闸管输出、晶体管输出、继电器输出。本方案根据以上三
14、种各自输出的特点，结合所需实际选择继电器输出的方式。2输出电流选择模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，且选用输出模块还应注意同时接通点数的电流累计值 必须小于公共端所允许通过的电流值。三 模拟量I/O模块的选择（一）模拟量输入模块选择（1）模拟量值的输入范围。模拟量的输入可以是电压信号或电流信号。（2）模拟量输入分辨率、精度、转换时间等参数指标应符合具体的系统要求。（3）在应用中要注意抗干扰措施 根据设计要求，再根据如果变送器离模拟量输入模块较远时，系统设计尽量选用020mA或420mA型的原则。（二）模拟量输出模块的选择模拟量输出模块的输出类型有电压输出和电流输出两种，输出范围有010V、-10V10V、020mA、420mA等。另外模拟量输出模块还有不同的输出功率，在使用时要根据情况来选择。模拟量输出模块的输出精度、分辨率、抗干扰措施等都与模拟量输入模块情况类似。我所选用的是三菱FX2N型号的可编程控制器，总点数有20点
