基于PLC的XA6132臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計說明

1、. . . . 1 / 19基于基于 PLCPLC 的的 XA6132XA6132 臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計臥式銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本論文主要闡述了可編程控制器(plc)在 XA6132 萬能銑床數(shù)控化改造中的技術(shù)應(yīng)用問題，利用 plc 的自身特性解決傳統(tǒng)繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題.由于 plc 電氣控制系統(tǒng)與繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、調(diào)試周期短、可靠性高、抗干擾能力強、故障率低、對工作要求環(huán)境低等一系列優(yōu)點.因此,本論文對 XA6132萬能銑床的數(shù)控改造,將把 plc 控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去,從而大

2、大提高銑床的工作性能.論文分析了銑床的控制原理,制定了可編程控制器改造 XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計.其中包括 plc 機型的選擇、I/O 端口的分配、I/O 硬件接線圖的繪制、plc 梯形圖程序的設(shè)計、對 plc 控制銑床的工作過程作了詳細的闡述.論述了采用 plc 取代傳統(tǒng)繼電器-接觸器電器控制系統(tǒng)從而提高機床工作能力的方法,給出了相應(yīng)的控制原理圖。. . . . 2 / 19 目目 錄錄1 1 緒論緒論 3 31.1 機床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的途徑 31.2 機床數(shù)控化改造的條件 42 2 XA6132XA6132 型臥式萬能銑床的

3、基本結(jié)構(gòu)和控制要求型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求 4 43 3 數(shù)控化改造的一般途徑數(shù)控化改造的一般途徑 5 53.1 主傳動的數(shù)控化改造 53.2 進給傳動的數(shù)控化改造 54 4 機床的機床的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計 7 74.1 機床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 74.2 機床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本容 74.3 機床 PLC 控制系統(tǒng)的一般步驟 84.4 基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 84.5 基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計 85 5 基于基于 PLCPLC 的的 XA6132XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計萬能銑床電氣控

4、制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 9 95.1 PLC 型號的選擇 95.2PLC 的 I/O 端口分配表 115.3PLC 的外部硬件接線圖 125.4XA6132 銑床控制梯形圖的設(shè)計 13結(jié)束語結(jié)束語 1 16 6詞詞 1 16 6參參 考考 文獻文獻 1 17 7. . . . 3 / 191 1 緒論緒論1.11.1 機床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的基本途徑機床數(shù)控化改造是工藝設(shè)備更新的基本途徑一個企業(yè)要想在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發(fā)展,他必須是能在最短的時間里以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出符合市場需求的、性能合適的產(chǎn)品.判斷市場上產(chǎn)品的變化,決定近期或較長期的生產(chǎn)安排,主動調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

5、,生產(chǎn)適銷對路和技術(shù)附加值高的產(chǎn)品,主要取決于決策者的敏銳觀察和果斷決心,要是產(chǎn)品的性能完美,設(shè)計出參數(shù)合理、性能優(yōu)良、操作方便的產(chǎn)品,主要取決于設(shè)計者的素質(zhì)和能力;產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣、制造周期的長短、生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響.現(xiàn)代化的加工設(shè)備能高效率、高質(zhì)量、低成本的加工出所需的零件.當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速前進,尤其是計算機技術(shù)和為電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,機和電相互融合、滲透,促使機電一體化產(chǎn)品的相繼涌現(xiàn).在機床行業(yè)中,數(shù)控機床的誕生、迅速的發(fā)展、不斷的完善、廣泛地應(yīng)用就是其例證.當(dāng)前,機床的數(shù)控化率已成為衡量一個國家機床工業(yè)水平的重要標(biāo)志.我國的機械制造水平與發(fā)達國家相比差距很

6、大.目前,我國平均單機的生產(chǎn)效率只有美、日等國的 1/10，全員勞動生產(chǎn)率約為他們的 1/25。設(shè)備役齡長、技術(shù)水平落后使其原因之一.為改變落后現(xiàn)狀,采用先進的工藝設(shè)備,包括采用數(shù)控機床,逐步增加數(shù)控機床所占的比重,已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢,由于零件的類型、形狀、尺寸和用途差異很大,零件的加工批量相差懸殊,零件的加工質(zhì)量和精度要求有顯著的不同,因此,機械制造業(yè)需要不同類型的數(shù)控機床和高、中、低檔的不同層次的數(shù)控機床.購買新的數(shù)控機床是提高數(shù)控化率的主要途徑;改造舊機床、配置數(shù)控系統(tǒng),把普通的舊機床改造成數(shù)控機床也是提高數(shù)控化率的途徑. . . . 4 / 191.21.2 機床數(shù)控化改造

7、的條件機床數(shù)控化改造的條件X 舊機床能夠改造成數(shù)控機床,但并非所有的舊機床都可以改造成數(shù)控機床,衡量是否可以改裝的主要標(biāo)準是機床基礎(chǔ)件的剛性的改裝的經(jīng)濟性.（容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準。行間距設(shè)置為：固定值 20 磅）（1） 機床基礎(chǔ)件必須是具有足夠的剛性 數(shù)控機床屬于高精度的機床 ,工件的移動或刀具移動的位置精度要求都很高 ,一般在 0.0010.01mm 高的定位精度和運動精度要求機床基礎(chǔ)件具有很高的靜剛度和動剛度 .基礎(chǔ)件不穩(wěn)定,受力后容易變形的舊機床都不可以改裝成數(shù)控機床 .機床數(shù)控化改造的費用合適 ,經(jīng)濟性好,機床數(shù)控改裝分兩部分進行 :一是維修機械部分,更換或修理磨損的

8、零件,測試大型基礎(chǔ)零件,增加新的功能裝置,回復(fù)或提高機床的精度和性能 ;用新的數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的配置來代替老的 .改造總費用也是由機械維修和增加數(shù)控系統(tǒng)兩部分組成 ,機械改造的費用與舊機床原有零件利用的多少有著密切的關(guān)系 .數(shù)控系統(tǒng)的價格隊新、舊機床都一樣.若機床數(shù)控化改造的總費僅為董雷規(guī)格設(shè)備價格的 50%60%時,該機床數(shù)控改造在經(jīng)濟上才是合算的.但由于數(shù)控系統(tǒng)本身價格較高,從經(jīng)濟效果考慮,大、中、小型機床,尤其是重型機床,最合適數(shù)控改造.2 2 XA6132XA6132 型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求型臥式萬能銑床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求XA6132 型萬能臥式銑床由床身、懸梁、萬桿支架、

9、升降臺等部分組成.銑床的主要運動形式有主軸(帶動刀具)旋轉(zhuǎn)運動和工作臺(固定工件)的進給運動,兩種運動分別用兩臺電動機(M2、M3)拖動.主軸所帶銑刀的旋轉(zhuǎn)運動有順銑和逆銑兩種工作方式,升降臺分為巨型和圓形兩層結(jié)構(gòu),巨型工作臺可實現(xiàn)工作臺縱向、橫向、和垂直三種直線進給運動,對應(yīng)左右、前后、上下、六個移動方向.裝有圓工作臺的萬能銑床還有回轉(zhuǎn)運動,萬能銑床的矩形,圓形工作臺共有四種運動形式.工作臺進給電動機 M 經(jīng)機械傳動鏈傳動,由電磁離合器選擇工作臺的工進和快退進給,并由機械離合器接通相應(yīng)的方向的機械傳動鏈,驅(qū)動工作臺實現(xiàn)各方向的移動進給.XA6132 臥式萬能銑床的控制要求如下: (1)主軸電

10、動機 M2(7.75kw)空載時直接啟動,要實現(xiàn)兩地控制的正反轉(zhuǎn)(順逆銑)運動與電磁離合器的停止制動 (采用電磁離合器),為安全和操作方便,換刀時,使主軸處于制動狀態(tài).由于主軸的正、反轉(zhuǎn),不需要經(jīng)常變換,通常在加工. . . . 5 / 19前設(shè)置傳動方向. (2)工作臺驅(qū)動電機 M3(1.5kw)要求能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),并要求兩個工作臺(矩形、圓形)各個方形的運動互鎖,矩形工作臺的六個運動方向和圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運動要求互鎖,任何時刻,只允許存在一種運動形式的一個方向運動. (3)主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進給運動采用機械齒輪變速箱調(diào)速 ,要求主軸電動機和工作臺電動機在主軸和進給變速時能夠瞬時沖動 ,保

11、證變速時齒輪的正確嚙合和設(shè)備的安全. (4)為避免打刀,要求主軸電動機驅(qū)動 M2 啟動后,工作臺驅(qū)動電動機 M3 方能啟動.（容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準。行間距設(shè)置為：固定值 20 磅）3 3 數(shù)控化改造的一般途徑數(shù)控化改造的一般途徑3.13.1 主傳動的數(shù)控化改造主傳動的數(shù)控化改造 機床主傳動的作用是把電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過變速箱傳給主軸 ,使工件或刀具以各種不同的速度運動 .轉(zhuǎn)傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率.機床的主傳動一般采用普通交流電動機或直流電動機拖動兩種形式. 1、主傳動電氣部分的數(shù)控改造XA6132 銑床主傳動采用普通交流異步電動機拖動，如此類中 、

12、小型機床，其本身價格較低，改造費用過高，改造周期過長都將降低這類機床進行數(shù)控改造的經(jīng)濟價值。所以在一般情況下，對機床的主傳動均采取保留原電器系統(tǒng)的方案。在本次設(shè)計中仍然保留主軸電機，拆除原有的滑動齒輪變速箱裝置以與正反轉(zhuǎn)控制電路。采用變頻器來控制主軸交流電機的正反轉(zhuǎn)以與實現(xiàn)無級調(diào)速功能。2 主軸機械部分的改造(容用小四號宋體，論文字間距設(shè)置為：標(biāo)準。由于主軸采用變頻器實現(xiàn)無級變速，因此主傳動系統(tǒng)采用同步的齒形帶來傳遞運動。對于主軸本身其剛性和旋轉(zhuǎn)精度以與支承的剛性都將直接影響零件的加工精度。因此主軸部分的改造，首先要保證本身的剛性以與修復(fù)和提高本身的旋轉(zhuǎn)精度。XA6132 銑床主軸支撐采用滑動

13、軸承，本次改造中為了提高承載能力，增大主軸轉(zhuǎn)速，保持旋轉(zhuǎn)精度，改用靜壓軸承來代替原軸承。3.23.2 進給傳動的數(shù)控化改造進給傳動的數(shù)控化改造. . . . 6 / 19 在數(shù)控機床中，進給傳動的作用是接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，經(jīng)放大后使刀具做精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴格的相對運動，如直線 、斜線、圓弧等，加工出符合要求的零部件。對進給傳動的要求為：高精度，與高的定位精度和重復(fù)定位精度以與加工零件的綜合精度；高品質(zhì)，與頻帶寬，響應(yīng)快，動、靜態(tài)速降小，調(diào)速圍寬；高速度，與能快速定位，以提高效率；大功率，與能輸出大的力矩和功率，以滿足加工的需要。1.進給傳動電氣部分的數(shù)控化改造（1）確定控制方式：數(shù)控系

14、統(tǒng)的控制方式基本上分為開環(huán) 、閉環(huán)、半閉環(huán)三種。普通機床數(shù)控化改造選擇哪種控制方式，需根據(jù)具體情況確定。一般小型采用開環(huán)控制，中、重型采用半閉環(huán)控制，由于閉環(huán)控制需直接測出移動部件的實際位置，直線測量元件，工作量大，費時多，而且閉環(huán)控制的調(diào)試想打麻煩，它的穩(wěn)定性與機械部分的各種非線性因素有很大的關(guān)系，在機床數(shù)控改造中一般不采用閉環(huán)控制的方式。對 XA6132 的改造中為其配置日本 FANUC 公司的POWER MATEO 數(shù)控系統(tǒng)。（2）選擇伺服系統(tǒng)：目前，使用比較廣泛的伺服系統(tǒng)有步進電機驅(qū)動系統(tǒng)、可控硅直流伺服系統(tǒng)以與大功率晶體管直流脈寬調(diào)制（PWM）伺服系統(tǒng)。改造中采用直流伺服系統(tǒng)。（3）

15、選擇位置測量元件：位置測量元件是伺服系統(tǒng)中的一部分，用來測量運動部件按指令移動的位置量，并將其位置量反饋給數(shù)控系統(tǒng)。為之測量元件可分為旋轉(zhuǎn)型測量元件和直線型測量元件兩類。旋轉(zhuǎn)型測量元件又分為旋轉(zhuǎn)變壓器和光電脈沖編碼器，這兩種測量元件均可用于數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制中，用來測量伺服電機的角位移量；直線型測量元件有感應(yīng)同步器和光柵，這兩種元件多用在閉環(huán)控制方式的數(shù)控系統(tǒng)中，在機床的數(shù)控改造中一般不可用。設(shè)計中選取光電編碼器作為位置測量元件。2.進給傳動機械部分的數(shù)控改造（1）導(dǎo)軌副：原銑床的導(dǎo)軌采用滑動導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，承載面積大，接觸剛度好、抗震性強等一系列優(yōu)點。但滑動導(dǎo)軌的靜摩察系數(shù)隨速

16、度變化而變化，摩擦損失大，在低速時易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直接影響運動部件的定位精度。改造中 在原移動部件的導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶，該軟帶摩察系數(shù)小，. . . . 7 / 19動、靜摩擦系數(shù)差別小，部件運行平穩(wěn)、無爬行，定位精度高。沒有震動，提高了工件表面加工質(zhì)量，延長了刀具壽命。軟帶耐磨損，且嵌入性能好，與其配合的金屬導(dǎo)軌面不會拉傷，軟帶有自潤滑性，當(dāng)機械潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，導(dǎo)軌不會拉傷。（2）進給箱：原銑床為齒輪結(jié)構(gòu)，改造中取消原進給箱，依靠數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)控制工作臺的進給，提高其定位精度，達到伺服控制目的。（3）移動部件：在機床的進給傳動鏈中，需將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動。原銑床采用普通絲杠

17、副有自鎖能力，在垂直進給機構(gòu)中不用附加制動裝置。其缺點是摩擦阻力大，傳動效率低，動、靜摩察系數(shù)相差大，在低速時易出現(xiàn)爬行。數(shù)控機床要求進給部分的移動部件靈敏度好 、精度好、反應(yīng)快、無爬行。采用滾珠絲杠副可滿足數(shù)控機床進給運動的要求。在機床數(shù)控化改造時，由于滾珠絲杠副的徑向尺寸較大，許多相關(guān)部位都需要修改，往往用原絲杠副，但為消除過大的絲杠與螺母間隙，應(yīng)將原單螺母改為可調(diào)間隙的雙螺母副。（4）基于 plc 的 XA6132 萬能銑床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計在銑床的改造中我們將其運動控制改造為 CNC 計算機控制系統(tǒng)，將其輔助機械動作控制（繼電器、接觸器）部分改造為 plc 可編程控制。4.4.

18、 機床的機床的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計4.14.1 機床機床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則設(shè)計任何一個機床 PLC 控制系統(tǒng),就像設(shè)計任何一種機床電氣控制系統(tǒng)一樣,其目的都是通過控制被控對象機床來實現(xiàn)其機械加工的生產(chǎn)工藝要求,提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,因此在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時,應(yīng)遵循以下基本原則:(1) 機床的 PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)能控制機床設(shè)備最大限度的滿足機床的生產(chǎn)工藝要求.(2) 在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,力求使 PLC 控制系統(tǒng)越簡單、越經(jīng)濟,操作使用與維護維修越方便越好.(3) 要充分保證 PLC 控制系統(tǒng)的安全性和可靠性.(

19、4) 考慮到今后加工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和機床工藝的不斷改進,在配置PLC 硬件設(shè)備時應(yīng)適當(dāng)保留有一定的拓展余量.4.24.2 機床機床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本容控制系統(tǒng)設(shè)計的基本容. . . . 8 / 19機床 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與機床輸入、輸出設(shè)備連接而成的.因此,機床PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本容應(yīng)包括以下容:(1)選擇 XA6132 型機床輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以與由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對(電動機、電磁閥等).這些設(shè)備屬于一般的電器元件. (2)PLC 的選擇.PLC 是 PLC 系統(tǒng)的核心部件.正確

20、選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能指標(biāo)將起著重要的決定性作用.選擇 PLC,主要包括機型、容量的選擇以與 I/O 模塊、電源模塊等的選擇.(2)分配 I/O 點,繪制 PLC 的實際接線圖.(3)控制程序設(shè)計,包括系統(tǒng)流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖、語句表等的設(shè)計.控制程序是控制整個機床系統(tǒng)工作的軟件,是保證機床系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵.因此,設(shè)計的機床控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改、直到滿足機床生產(chǎn)工藝要求為止.(4)必要時還要設(shè)計機床控制臺等.(5)編制機床 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)文件.4.34.3 機床機床 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟(1)

21、 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求,了解需要完成的動作、操作方式.(2) 根據(jù)控制要求確定所需要的輸入、輸出設(shè)備,據(jù)此確定 PLC 的 I/O 接線點數(shù).(3) 選擇 PLC 機型與容量.(4) 定義輸入、輸出點名稱,分配 PLC 的 I/O 點,設(shè)計 PLC 的實際接線圖.(5) 根據(jù) PLC 所完成的任務(wù)與應(yīng)具備的功能進行 PLC 程序設(shè)計,同時可進行控制臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工.4.44.4 基于基于 PLCPLC 的銑床的電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計的銑床的電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 (1) 分析被控對象將被控對象按功能進行相互獨立的分解,這樣便于確定 PLC 的資源分配,屬于化整為零的設(shè)計思路.通過

22、PLC 來實現(xiàn)銑床電氣控制系統(tǒng)的各項功能,需要將各種控制和檢測信號通過按鈕和檢測元件輸入 PLC,再通過 PLC 部程序運算將結(jié)果輸出各種執(zhí)行設(shè)備,完成電氣控制系統(tǒng)對于銑床的控制.每個功能的輸入信號,都可以通過控制面板上的按鈕進行操作,輸出則可以通過接觸器、電磁閥、等執(zhí)行機構(gòu)完成.(2) 根據(jù)控制對象確定 I/O 點分解后的各項功能項,對 PLC 所需的輸入輸出點數(shù)量進行確定.(3) PLC 的選擇型 XA6132 萬能銑床所需的 I/O 點總數(shù)在 256 以下,屬于小型機的圍.控制系統(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能.主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制,可選擇小型機系列,它的價格低,體積小,非常非常適用

23、于單機自動化控制系統(tǒng).4.54.5 基于基于 PLCPLC 的銑床的電氣控制系統(tǒng)程序的設(shè)計的銑床的電氣控制系統(tǒng)程序的設(shè)計. . . . 9 / 19 (1)程序要求分析PLC 控制系統(tǒng)在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應(yīng)的修改程序就可以實現(xiàn).因此,系統(tǒng)的自動糊控制程度很高.銑床電氣控制屬于廣泛應(yīng)用系統(tǒng),不針對特殊的加工工藝,因此 PLC 部的程序只需要相對每個控制按鈕發(fā)出信號,作出相應(yīng)的動作即可. (2)基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)程序 PLC 程序可以采用梯形圖、語句表、程序塊等形式表示.為了與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相承接,采用梯形圖形式對銑床電氣控制系統(tǒng)進行編程.5.5. 基于基于 PLCP

24、LC 的的 XA6132XA6132 萬能式銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計萬能式銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計5.15.1 PLCPLC 型號的選擇型號的選擇選擇基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)的 PLC 機型，應(yīng)從以下幾個方面來考慮：5.1.1 根據(jù) PLC 的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的不同，PLC 分為整體式、模塊式和疊裝式整體式的每一/點的平均價格比模塊是便宜,小型電氣控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程控制器.此次所設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)沒有特殊的控制任務(wù),整體式 PLC 完全可以滿足控制要求,且在性能一樣的情況下,整體式 PLC 較模塊式和疊裝式 PLC 價格便宜,因此,XA6132 銑床

25、電氣控制系統(tǒng)的 PLC 選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC.5.1.2 根據(jù) PLC 的指令功能 考慮到任何一種 PLC 都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求,根據(jù)本課題將盡量采用價格便宜的 PLC.5.1.3 根據(jù) PLC 輸出點數(shù)如表 3.1 和表 3.2 所示,銑床的電氣控制系統(tǒng)需要 24 個輸入口 16 個輸出口,PLC 的實際輸入點數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點數(shù) 24.PLC 實際輸出點數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點數(shù) 16.在條件許可的情況下盡可能留有 10%-20%的余量.5.1.4 根據(jù) PLC 的存儲容量PLC 存儲器容量的估算方法:對于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號的電氣控制系統(tǒng),將所需的輸入/輸出點

26、數(shù)乘以 8 就是所需 PLC 存儲器的存儲容量(單位為 bit)即 : (24+16)*8=320bit5.1.5 根據(jù)輸入模塊的類型輸入模塊的輸入電壓一般為 DC24V 和 AC110V 或 AC220V直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接交流輸入方. . . . 10 / 19式的觸點接觸可靠，適合在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用選用 AC220V 輸入5.1.6 根據(jù)輸出模塊的類型PLC 輸出模塊有繼電器型、晶體管型和雙向可控硅型三種.繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓圍廣,導(dǎo)通降壓小,承受瞬間過電壓和過電流的能力較強,每一點的輸出容量較大(可達 2A),

27、在同一時間對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制,但動作速度慢,壽命有一定的限制.晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載,它們的可靠性高,反應(yīng)帶寬快,壽命長,但過載能力差,每一點的輸出量只有 0.5A,4 點同時輸出的總?cè)萘坎坏贸^ 2A.由于 XA6132 銑床控制對象對 PLC 輸出點的動作表達要求不高,繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求,且每一點的輸出容量較大,在同一時間對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制,這將給設(shè)計工作帶來很大的方便.所以本課題選用繼電器輸出模塊,結(jié)合 XA6132 銑床電氣控制系統(tǒng)的實際情況,需要輸入點數(shù)24 個,輸出點數(shù) 16 個.表 1.FX2 系列 P

28、LC 的一般技術(shù)特性電源AC110V-220V,50/60HZ 單相電源,可瞬間失效 10MS環(huán)境溫度050C環(huán)境濕度45%85%RH(無霜)防震性能JISC0911 標(biāo)準,1055HZ,0.5mm(最大 2G3 軸向各 2次防沖擊性能JISC0911 標(biāo)準(10G,3 軸各 3 次)抗噪聲能力1000V 峰-峰值,1us,30100HZ(噪聲模擬器)絕緣耐壓AC1500V,1min(接地端與其他端子間). . . . 11 / 19絕緣電阻5DC550V(地端與其他端子間)使用環(huán)境無腐蝕性氣體,無導(dǎo)電粉末、微粒根據(jù)萬能銑床電氣控制要求,其輸入輸出均為 17 個開關(guān)量,需要 PLC 檢測的輸入

29、信號有:6 個按鈕,6 個行程開關(guān),5 個選擇開關(guān),共計 17 個.plc 輸出控制信號有 3 個電磁離合器,7 個繼電器,1 個照明燈,共 11 個.因此選用日本松下公司FX0N -40MR 繼電器輸出為整體式(表 2 和表 3)所示:5.25.2 LCLC 的的 I/OI/O 端口分配表端口分配表PLC 的 I/O 通道分配表是根據(jù)其控制對象的特點和控制要求,將 I/O 的輸入輸出與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連,達到控制和檢測的目的,具體的分配表如表 1,表 2所示. X000SB1主電機停止、制動按鈕X001SB2主電機停止、制動按鈕X002SB3主電機啟動按鈕X003 SB4主電機啟動按鈕X00

30、4 SB5快速進給起動按鈕X005 SB6快速進給起動按鈕X006 SA1冷卻泵起、停轉(zhuǎn)換開關(guān)X007 SA2上刀制動轉(zhuǎn)換開關(guān)X010SA3圓、矩形工作臺選擇開關(guān)X011SA4主電動機正轉(zhuǎn)選擇開關(guān)X012SA4主電動機反轉(zhuǎn)選擇開關(guān). . . . 12 / 19X013SA5照明選擇開關(guān)X014SQ1縱向右進給位置開關(guān)X015SQ2縱向左進給位置開關(guān)X016SQ3垂直下/橫向右進給位置開關(guān)X017SQ4垂直下/橫向左進給位置開關(guān)X020SQ5主軸變速沖動位置開關(guān) X021 SQ6 進給變速沖動位置開關(guān)表 2 輸入信號端口分配Y001KA1瞬時通斷繼電器Y002KA2瞬時通斷繼電器Y003KA3瞬

31、時通斷繼電器Y004KM1主電動機正傳接觸器Y005KM2主電動機反轉(zhuǎn)接觸器Y006KM3進給電動機正轉(zhuǎn)接觸器Y007KM4進給電動機反轉(zhuǎn)接觸器Y010YB1電磁制動器Y011YCI電磁離合器Y012YC2電磁離合器Y014EL照明燈. . . . 13 / 19 表 3 輸出信號端口分配5.35.3 PLCPLC 外部硬件接線圖外部硬件接線圖根據(jù)萬能銑床電氣控制要求,輸入輸出均為開關(guān)量,需要 PLC 檢測的輸入信號有 6 個按鈕,6 個行程開關(guān),5 個選擇開關(guān),共計 17 個.PLC 輸出控制信號有 3個電磁離合器,7 個繼電器,1 個照明燈,共計 11 個.PLC 的通道分配是根據(jù)其控制對

32、象的特點和控制要求,將 PLC 的輸入、輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連,達到控制和檢測的目的,具體的 I/O 分配如上表所示.完成 I/O 口地址分配后,進行 PLC 硬件設(shè)計,PLC 外接硬件電路如圖 1 所示:. . . . 14 / 195.45.4 XA6132XA6132 銑床控制梯形圖設(shè)計銑床控制梯形圖設(shè)計 控制軟件設(shè)計如圖 2.在應(yīng)用 PLC 進行設(shè)計過程中,運用了 5 個輔助繼電器,用來簡化程序的設(shè)計.在編制程序過程中,充分考慮系統(tǒng)的安全性,運用了有互鎖功能的設(shè)計,如分別串聯(lián)上了 Y004、Y005、Y006、Y007 常閉觸點,用來完成對KM1、KM2、KM3、KM4 的保護控制

33、,從而提高了整個機床控制系統(tǒng)運行的可靠性.在程序設(shè)計中,將不同控制方式的程序分別編寫,根據(jù)工作方式選擇開關(guān)決定執(zhí)行那些程序,這樣使得程序結(jié)構(gòu)清晰,編程方便. . . . 15 / 19. . . . 16 / 19. . . . 17 / 19. . . . 18 / 19 結(jié)結(jié)束束語語 本課題所研究的基于 PLC 的銑床輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了 XA6132 萬能銑床的控制自動化,方便了工人在生產(chǎn)中對機床的實際操作 .通過研究,可得出以下結(jié)論:可編程控制器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的新型控制器 ,具有結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾性強,編程方便等特點.本課題采用 PLC 自動控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器 -接觸器電氣控制系統(tǒng),實現(xiàn)了對 XA6132 萬能銑床自動控制,從而提高了機床的工作效率、工作穩(wěn)定