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1、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： X62W型卧式普通铣床 的PLC改造 专业班级： 自动化2班 小组成员： 指导教师： 设计时间： 2010-12-25 X62W型卧式普通铣床PLC的改造 一、 设计任务与要求1认真阅读X62W型卧式铣床的工作原理说明和原电气原理图。2 应用三菱FX2N型PLC对原控制线路进行技术改造：画出I/O分配图，及硬件接线图；画出梯形图和程序指令表。3上机调试程序：对控制线路进行模拟调试；排除实验过程中的软件，硬件故障。4 对实验结果进行分析、研究，写出课设心得体会和收获。5设计过程中应满足如下要求：（1）原有机床的加工工艺步骤保持不变。（2）
2、原有的电气系统的操作方式不变。（3）在改造过程中，机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、交流接触器及热继电器等继续使用. （4）将原有的继电器控制线路改为由PLC 来实现，型号为FX1N-40MR。6.改造的必要性：X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工。原有的控制电路为继电器、接触器控制，其触点多、线路复杂、故障率高，给操作及维修人员增加了麻烦，并且影响了生产率进一步的提高。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
3、修的工作量.二、 方案设计与论证1 X62W万能铣床电力拖动的特点（1）铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。（2）由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。（3）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，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。（4）根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具
4、和铣床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。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的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。（5）要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2.电气控制要求（1）主轴电动机M1有三种控制：正反转起动，反接制动和变速冲动。（2）工作台进给电动机M2有三种控制：进给、快速移动和变速冲动。（3）M3拖动冷却泵提供冷却液
5、，只需单向运行。（4）为了能及时实现控制，机床设置了两套操纵系统，再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄，操作方面，以实现两地控制。（5）为了保证安全，防止事故，机床有顺序的动作，采用了联锁。（6）三台电动机都设有过载保护，控制线路设有短路保护，工作台的六个方向，都设有终端保护。由以上特点和控制要求可得到两种方案：方案一：直接用继电器，接触器实现其电气控制原理图如下：方案二:用PLC实现。通过对X62W 万能铣床的电气控制系统详细分析, 可知该系统需要输入点数为13 点,输出点数为6 点, 根据输入输出口的数量, 可选用FX1N-40MR PLC。在实验室里我们使用FX1N-40MR P
6、LC，用FX-20P-E简易编程器向PLC写入程序和监视PLC的运行情况，用按钮来代替相应的行程开关，用彩灯表示相应的负载。三FX1N-40MR PLC和FX-20P-E简介1. FX1N-40MR是功能很强大的普及型微型PLC，共有40个I/O口，采用继电器输出。最多可控制128点，除了可以扩展输入输出，还具有模拟量控制和通讯，链接功能等的扩展性，运算处理速度0.550.7S/基本指令，因而可以广泛应用于一般的顺序控制。2. FX-20P-E是手持型简易编程器，由一个16*4个字符的液晶显示器，11个功能键以及24个指令键和数字键组成.通过电缆与PLC相连，可向程控器写入，读出，修改程序和监
7、视PLC的运行状态。四，控制系统设计该铣床共有三台电动机拖动，M1为主轴电动机，由接触器KM2、KM3控制电动机的起动、制动功能；M2为进给电动机，其正、反转由KM4、KM5控制；M3为冷却泵电动机，由KM1控制。主轴电动机的正、反转是通过组合开关SA5进行手动切换，启动前，由组合开关SA5选定电动机的转向。为使主轴能迅速停车，采用了速度继电器KS实现反接制动。进给电动机的控制是在主轴电动机启动后，进给电动机才能工作。工作台各进给运动之间的联锁控制，可实现水平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控制。M1、M2、M3为连续工作制，由FR1、FR2、FR3热继电器的常
8、闭触点串在控制电路中实现过载保护。当主轴电动机M1过载时，FR1动作后便切除整个控制电路的电源；冷却泵电动机M3过载时，FR3动作后便切除M2、M3的控制电源；进给电动机M2过载时，FR2动作后便切除了自身控制电源。4.1 PLC相应的 I/O地址分配表分类器件作用器件符号PLC地址分配输入M1启动按钮SB1、SB2X000工作台快速按钮SB5、SB6X002M1停止按钮SB3、SB4X004换刀开关SA5X006圆工作台转换开关SA1X007工作台向右进给SQ1X010工作台向左进给SQ2X011工作台向前、向下进给SQ3X012工作台向后、向上进给SQ5X013进给变速冲动开关SQ6X01
9、4主轴变速冲动开关SQ7X015M2热继电器FR2X016M1、M3热继电器FR1、FR3X017输出主轴启动接触器KM3Y000M2正转接触器KM4Y001M2反转接触器KM5Y002主轴制动KM2Y004正常进给YCY005快速进给KM6Y0064.2 PLC外部接线图4.3PLC梯形图4.4PLC梯形图指令表程序LD X000OR Y000ANI X015ANI X004OR X015ANI X006ANI Y004ANI X017OUT Y000LD X004OR Y004ANI X015OR X015ANI Y000ANI X017OUT Y004LD X014ANI X012ANI
10、 X013LD X007ANI X010ANI X011ORBAND Y000ANI X007OUT M0LD Y000AND X007ANI X010ANI X011ANI X012ANI X013ANI X014OUT M1LD Y000ANI X007ANI X010ANI X011ANI X012ANI X013AND X014OUT M2LDI X006ANI X015ANI X004AND X002OUT M3LD X010OR X012AND M0OR M1OR M2ANI Y002ANI X016OUT Y001LD X011OR X013AND M0ANI Y001ANI X
11、016OUT Y002LD X009ANI X017OUT Y007LDI M3OUT Y005LD M3OR X002OUT Y006END为了在实验室里方便的模拟PLC对铣床的控制过程，需要把相应的输入输出用开光和指示灯代替。给每个端口分配一个地址，把相应的接口连好即可。其接线表分配如下：接线表输入端口X000X002X004X006X007X010X011X012X013X014X015X016X017输入开关PO1PO2PO3PS1PS2PS3PS4 PS5PS6PO4PO5PS7PS8输出端口Y000Y001Y002Y004Y005Y006负载ZJ1ZJ2ZJ3ZJ4ZJ5ZJ6五、
12、总原理图及元器件清单5.1总原理图5.2基本元件清单符号名称型号主要参数数量备注KM3接触器CJO2020A,110V1主轴启动KM6接触器CJO1010A,110V1快速进给KM4接触器CJO1010A,110V1M2正转KM5接触器CJO1010A,110V1M2反转KS速度继电器JY12A1反接制动SB1、SB2按钮LA2绿色2M1启动按钮SB5、SB6按钮LA2黑色2快速进给按钮SB3、SB4按钮LA2红色2M1停止按钮SA1转换开关HZ110/E16三极1换刀开关SA1转换开关HZ110/E16三极1圆工作台转换SA5转换开关HZ110/E16三极1M1换向开关SQ1限位开关LX11
13、1K开启式1向右进给SQ2限位开关LX111K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2131单轮，自动复位1向后、向上进给SQ6限位开关LX311K开启式1快速与进给转换SQ7限位开关LX311K开启式1主轴变速冲动SQ7限位开关LX311K开启式1进给变速冲动QS1转换开关HZ160/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZ160/E26三极1冷却泵开关FR1热继电器JRQ4011A、3A1M1过载保护FR2热继电器JR10103A、5A1M3过载保护FR3热继电器JR10100.415A1M2过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3、FU6熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A，50V1整流作用TC变压器BK50380/3
