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基于PLC在万能铣床中的设计.doc
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基于PLC在万能铣床中的设计.doc
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目录
1 绪论.........................................................................................................................................1
2 设计要求 ................................................................................................................................2
2.1 工艺要求 ...........................................................................................................................2
2.2 机床的电力拖动特点和控制要求...................................................................................2
2.3 原机床的控制过程 ..........................................................................................................3
2.3.1 主拖动控制电路 ........................................................................................................3
2.3.2 进给拖动控制电路 ....................................................................................................5
2.3.3 圆工作台的控制 ........................................................................................................8
2.3.4 冷却泵和机床照明的控制 ........................................................................................8
2.3.5 控制电路的联锁与保护 ............................................................................................8
2.4 CPU 的选型 ......................................................................................................................9
3 系统设计 ..............................................................................................................................10
3.1 系统硬件设计 ................................................................................................................10
3.2 系统软件设计 ................................................................................................................11
4 调试过程 ..............................................................................................................................15
4.1 主轴电机控制电路调试.................................................................................................15
4.2 进给拖动控制电路调试 ................................................................................................15
5 安装与维护 ..........................................................................................................................17
5.1 现场环境 ........................................................................................................................17
5.2 安装 ................................................................................................................................17
5.2.1 安装注意事项 ..........................................................................................................17
5.2.2 配线方面的注意事项 .............................................................................................18
5.3 可编程控制器的日常维护 ............................................................................................18
5.3.1 维护、保养的主要内容 .........................................................................................18
5.3.2 具体器件的检查、保养要点 .................................................................................19
结论...........................................................................................................................................20
致谢...........................................................................................................................................21
参考文献 ..................................................................................................................................22
附录...........................................................................................................................................23
1
1 绪论
可编程序控制器(ProgrammableController)简称 PLC,是近年来发展极为迅速,应用面
极广的工业控制装置。PLC 现已广泛用于冶金、矿业、轻工业等领域。为工业自动化提
供了有力的工具,加速了机电一体化的进程。是一种专业为工业环境应用而设计的数字
运行的电子系统。当今 PLC 吸取了微电技术和计算机技术的最新成果,以单机自动化
到整条生产线的自动化乃自整个工厂的生产自动化,从柔性制造系统、工业机器到大行
分散控制系统,PLC 均承担着重要角色。目前在世界先进工业国家 PLC 已成为工业控
制的标准设备,它的应用几乎覆盖了所有工业企业,国外 PLC 发展的明显特征是产品
的集成度越来越高,工作速度越来越快,功能越来越强,使用越方便,工作越来越可靠。
PLC 可进行模拟量控制、位置控制、并可采用多种功能的编程语言和先进指令系统,
如 BASIC 等高级语言,能实现 PLC 之间和 PLC 与管理计算机之间的通信网络,形成多
层分布控制系统,或整个工厂的自动化网络。
铣床是零件加工生产中不可缺少的工具,其使用范围广泛,铣床是常用来加工台阶、
平面、球面、键槽等的机器设备,它的动作由电机驱动。铣床控制系统主要采用以下三
种方式:一是继电器控制系统;二是 PLC 控制系统;三是微机控制系统。控制系统如
果采用传统的继电器接触控制,机械触点多接线复杂,因而控制装置体积大,并且故障
率高,可靠性差,动作精度低,控制方式不灵活等缺点,目前已经逐渐被人们所淘汰;
微机控制系统虽然在智能控制方面有较强的功能,但也存在一定的不足之处即抗干扰能
力差,系统设计较复杂,一般维修人员难掌握其维修技术;而 PLC 控制系统由于运行
可靠、使用维修方便抗干扰性强等优越性,成为目前在机械控制系统中使用最广泛的控
制方式。PLC 以中央处理器为核心,综合了计算机和自动控制系统等先进技术,具有可
靠高、功能完善、组合灵活、编程简单等优点。使 PLC 的自动控制系统体积小,可靠
性大大提高,故障率大大降低。
2
2 设计要求
2.1 工艺要求
不变动原机床的控制操作,保留各原有按钮交流接触器,行程开关,热继电器等机
械动作。为保证人身财产的安全起见热继电器不接入 PLC 的输入端,而直接接在 PLC
的输出端
2.2 机床的电力拖动特点和控制要求
1) XA6132 万能卧式铣床,主轴传动系统在床身内部,进给系统在升降台内,而
且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动,即主轴和工作台
分别由主轴电动机,进给电动机拖动。而工作台进给与快速移动由进给电动机拖动;经
电磁离合器传动来获得。
2)主轴电动机处于空载下起动,为能进行顺铣和逆铣加工,要求主轴能称实现正、
反轨但旋转方向不需经常改变。仅在加工前预选转动方向而在加工过程中不交换。
3)铣削加工是多刀多刃不连续切削,负载波动。为减轻负载波加动的影响,往往
在主轴传动系统中加入飞轮,使转动惯量加大,但为实现主轴快速停车,主轴电动机应
设有停车制动。同时,主轴在上刀时,也应使主轴制动,为此本铣床采用电磁离合器控
制主轴停车制动和主轴上刀制动。
4)工作台的垂直,横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动,而三个方
向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动,这就要求进
给电动机能正、反转。而且,同一时间只允许工作台只有一个方向的移动,故应有联锁
保护。
5)使用圆工作台时,工作台不得移动,即圆工作台的旋转运动与工作台上下,左
右,前后六个方向的运动之间有联锁控制。
6)为适应铣削加工需要,主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。XA6132 万能
铣床采用机械变速,改变变速箱的传动比来实现,为保证变速时齿轮易于啮合,减少齿
轮端面的冲击,要求变速时电动机有冲动控制。
7)根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制,即进给运动要在铣
刀旋转之后进行,加工结束后必须在铣刀停转前停止进给运动。
8)为供给铣削加工时冷却液,应有冷却泵电动机拖动冷却泵,供给冷却液。
9)为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作要求,机床应对主轴电动机的走动
3
与停止及工作台的快速移动控制,具有两地操作的性能。
10)工作台上下、左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。
11)应有局部照明电路
2.3 原机床的控制过程
2.3.1 主拖动控制电路
图 2-1 XA6132 卧式万能铣床电气控制原理图
4
图 2-1 是 XA6132 卧式万能铣床的电气控制原理图。图中 M1 为主轴电机,M2 为
工作台进给电机,M3 为冷却泵电动机。该电路的一个特点是采用电磁离合器控制,另
一个特点是机械操作和电气操作密切配合进行。因此,在分析电气原理图时,应对机械
操作手柄与相应电器开关动作关系,对各开关的作用及指令开关状态弄清楚。
1) 主轴电动机的起动控制 主轴电动机 M1 由正反转接触器 KM1、KM2 来实现正、
反转全压起动,而由主轴换向开关 SA4 来预选电动机的正反转。由停止按钮 SB1 或 SB2,
起动按钮 SB3 或 SB4 与 KM1、KM2 构成主轴电动机正反转两地操作控制电路。起动时,
应将电源引入开关 QF1 闭合,再把换向开关 SA4 扳到主轴所需的旋转方向,然后按下
起动按钮 SB3 或 SB4,中间继电器 KA1 线圈通电并自锁,触头 KA1 闭合,使 KM1 或
KM2 线圈通电吸合,其主触头接通主轴电动机,M1 实现全压起动。而 KM1 或 KM2 的
一对辅助触头 KM1 或 KM2 断开,主轴电动机制动电磁摩擦离合器线圈 YC1 电路断开。
继电器的另一触头 KA1 闭合,为工作台的进给与快速移动作好准备。
图 2-2 XA6132 卧式万能铣床外形图
2)主轴电动机的制动控制 由主轴停止按钮 SB1 或 SB2,正转接触器 KM1 或反转
接触器 KM2 以及主轴制动电磁摩托离合器 YC1 构成主轴制动停车控制环节。电磁离合
器 YC1 安装在主轴传动链中与主轴电动机相联的第一根传动轴上,主轴停车时,按下
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omyligaga
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