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1、X62W万能铣床电气PLC控制目 录前言1一、X62W万能铣床的简介2（一）铣床的主要结构及运动方式2（二）铣床电力拖动的特点及控制要求3二、可编程控制器的选型5（一）PLC的介绍5（二）PLC的基本工作原理6（三）PLC的特点10（四）应用领域11（五）PLC的选型13三、X62W万能铣床的控制功能分析15（一）X62W万能铣床电气控制线路原理图15（二）X62W万能铣床电气元件功能说明表16（三）X62W万能铣床电气控制线路分析16四、X62W万能铣床的PLC控制设计 22（一）I/O分配表22（二）X62W万能铣床的PLC接线图24（三）X62W万能铣床的PLC程序编制25（四）PLC控
2、制的梯形语言程序34五、总结41六、参考资料41前言从上世纪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方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。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。随着电子技术的发展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。 铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作平稳可靠，操作
3、维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国7080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,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,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,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。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。一种新的
4、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。一、 X62W万能铣床的简介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，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专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。（一） 铣床的主要结构及运动方式图1 X62W型万能铣床外形图1-床身 2-主轴 3-刀杆 4-悬梁 5-刀杆挂脚 6-工作台 7-回转盘 8-横溜板 9-升降台 10-底
5、座X62W型万能铣床的外形结构如图1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。箱形的床身固定在底座上，床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。在床身的顶部有水平导轨，上面装着带有一个、或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端，心轴的另一端则固定在主轴上，由主轴带动铣刀铣削。刀杆支架在悬梁上以及悬梁在床身顶部的水平导轨上都可以作水平移动，以便安装不同的心轴。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动(前后移动)的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作
6、垂直于主轴轴线方向移动(左右移动)。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度(通常为45)，因此，工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给外，还能在倾斜方向进给，可以加工螺旋槽，故称万能铣床。铣削是一种高效率的加工方式。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；铣床工作台的前后(横向)、左右(纵向)和上下(垂直)6个方向的运动是进给运动；铣床其他的运动，如工作台的旋转运动则属于辅助运动。（二）铣床电力拖动的特点及控制要求该铣床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机M1
7、、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。1、铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，如图2所示，所以要求主轴电动机能正反转，但考虑到正反转操作并不频繁(批量顺铣或逆铣)，因此在铣床床身下侧电器箱上设置一个组合开关，来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有避免振动的惯性轮，使主轴停车困难，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。2、铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操纵手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动是通过电磁铁和机械挂挡来完成的。为了扩大其加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动是由
8、进给电动机经传动机构驱动的。3、根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下电气联锁措施：(1)为防止刀具和铣床的损坏，要求只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速移动。(2)为了减小加工件表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床在电气上采用了主轴和进给同时停止的方式，但由于主轴运动的惯性很大，实际上就保证了进给运动先停止，主轴运动后停止的要求。(3)6个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生，该铣床采用了机械操纵手柄和位置开关相配合的方式来实现6个方向的联锁。4、主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好啮合状态，两种运动都要求变速后作瞬时点动。5、当
9、主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。6、要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。二、可编程控制器的选型（一）PLC的介绍可编程序控制器（简称PLC），是综合计算机技术、自动化控制技术和通信技术迅速发展起来的新一代工业自动化控制装置，目前已成为现代工业自动化生产三大支柱（PLC、机器人、计算机辅助设计与制造）之一，因此，从事机电专业的技术人员应掌握PLC应用技术。1. 常用PLC的介绍（1）美国的PLCA-B（Allen-Bradley）公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。（2）欧洲的PLC德国的西门子
10、（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。西门子PLC的主要产品是S5、S7系列。（3）日本的PLC有三菱（MITSUBISHI）、松下（NATIONAL）、欧姆龙、富士、东芝等公司。2. 西门子S7-200PLC的介绍SIMATIC S7系列PLC是西门子公司1996年推出的新产品，也是目前应用最多的PLC机型。其中，S7-200是微型PLC，S7-300/300C、M7-300和C7-620属于中小型PLC，S7-400和M7-400则是大型PLC。从某种意义上来说，S7代表了西门子公司自动化产品的未来发展，即S7系列PLC将逐渐取代S5系列PLC。（1）S7-200的主要指标1
11、）S7-200PLC的结构目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226共四种CPU单元。2）S7-200系列的指标表2 主要技术指标CPU221CPU222CPU224CPU226电源输入电压20.428.8V DC/85264V AC(4763Hz)24V DC传感器电源容量180mA280mA400mA存储器用户程序区4096个字节8192个字节16384个字节用户数据区2048个字节8192个字节10240个字节I/O本机数字输入/输出6输入/4输出8输入/6输出14输入/10输出24输入/16输出数字I/O映像区256（128入/128出）模拟
12、I/O映像区无32（16入/16出）64（32入/32出）（二）PLC的基本工作原理1. PLC的硬件结构（1）中央处理器CPUCPU是PLC的逻辑运算和控制中心，协调系统工作。（2）存储器PLC的存储器ROM中固化着系统程序，不可以修改；存储器RAM中存放用户程序和工作数据，在PLC断电时由锂电池供电。（3）电源电源的作用是将外部电源转化为PLC内部器件使用的各种电压。（4）通信接口通信接口是PLC与外界进行交换信息和写入程序的通道，S7-200系列PLC的通信接口类型是RS-485。（5）输入接口输入接口用来完成输入信号的引入、滤波及电平转换，输入接口的主要器件是光电耦合器。（6）输出接口
13、PLC的输出接口有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种形式。如图7所示。（a）继电器输出 （b）晶体管输出 （c）晶闸管输出图7 PLC输出接口继电器输出的PLC是利用了继电器的触点和线圈将PLC的内部电路与外部负载电路进行电气隔离。晶体管输出型PLC是通过光电耦合器使晶体管截止或导通以控制外部负载电路，并同时PLC内部电路和晶体管输出电路进行电气隔离。继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低，但负载能力最强；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。对于电阻负载而言，继电器输出的PLC每点电流为为2A，
14、个别型号的PLC每点负载电流高达810A，晶闸管和晶体管输出型PLC负载电流一般在0.30.5A。2. PLC的工作方式PLC虽然以微处理器为核心，具有微型计算机的许多特点，但它的工作方式却与微型计算机有很大的不同，微型计算机一般采用等待命令或中断的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，当有键按下或I/O动作，则转入相应的子程序或中断服务程序，无键按下，则继续扫描等待。PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自
