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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要PLC是一種通用的自動(dòng)控制裝置其主要是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為技術(shù)核心,它具有很強(qiáng)的抗干擾能力,高可靠性,直觀而簡(jiǎn)單的編程,適應(yīng)性強(qiáng),完善的功能,接口功能強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。銑床的傳動(dòng)裝置主要是以各種電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力其重要的是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的技術(shù)裝置。在電氣系統(tǒng)中是主干部分,也在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占到主導(dǎo)的低位得到廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)早起的大多數(shù)銑床都是采用傳統(tǒng)的繼電器控制,而其接觸器觸點(diǎn)受機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響,觸點(diǎn)的壽命會(huì)受到很大的影響,故障率也很高,可靠性遠(yuǎn)不及PLC控制。為此,提出了用PLC來(lái)對(duì)我們銑床進(jìn)行電氣控制,銑床我們主要是對(duì)我們工業(yè)應(yīng)用中廣泛的X
2、62W萬(wàn)能的銑床進(jìn)行控制,系統(tǒng)的介紹利用PLC對(duì)這種銑床進(jìn)行控制的方法和方案。其中主要進(jìn)行功能的分析,原理圖的設(shè)計(jì),梯形圖的設(shè)計(jì)與編寫進(jìn)行調(diào)試,提高銑床的性能,提升經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞:X62W銑床;電氣控制;PLC;梯形圖目錄專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1課題研究的目的和意義銑床是以各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置與系統(tǒng)的對(duì)象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的技術(shù)裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干部分,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中的許多部門得到廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。 銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作用。自動(dòng)銑床具有
3、工作平穩(wěn)可靠,操作維護(hù)方便,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn),已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題,現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn),銑床控制的設(shè)計(jì)方案也越來(lái)越先進(jìn),越來(lái)越趨于完美,各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。在我國(guó)7080年代大多數(shù)銑床中,大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此,繼電器本身固有的缺陷,給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了不利影響,用PLC對(duì)銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢(shì)所趨。1.2自動(dòng)銑床的發(fā)展及現(xiàn)狀 從上世紀(jì)80 年代起銑床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏但對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和自動(dòng)銑床床一直給予較大的關(guān)注。經(jīng)過(guò)九五
4、自動(dòng)車床和加工中心包括自動(dòng)銑床的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的形成,所生產(chǎn)的中檔普及型自動(dòng)銑床的功能性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但在中高檔自動(dòng)銑床方面與國(guó)外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。這是由于歐美日等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家于80 年代先后完成了自動(dòng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)程,其中一些著名機(jī)床公司致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)引導(dǎo)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展,如美國(guó)英格索爾公司和德國(guó)惠勒喜樂(lè)公司對(duì)用于汽車工業(yè)和航空工業(yè)高速數(shù)控銑床的發(fā)展日本牧野公司對(duì)高效精密加工中心所作的貢獻(xiàn),德國(guó)瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)以及日本馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對(duì)高效復(fù)合加工的推進(jìn)等等。相比之下,我國(guó)大部分?jǐn)?shù)近代機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)處于跟蹤
5、階段。表1以中擋銑床為例列出國(guó)內(nèi)外先進(jìn)產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo),由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明顯差。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn),特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,新型控制策略的出現(xiàn),不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制方法上,從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制;在控制功能上,從簡(jiǎn)單控制發(fā)展到智能化控制;在操作上,從策重發(fā)展到信息化處理;在控制原理上,從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)。X62W銑床綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。X62W銑床是由普通機(jī)床發(fā)展而來(lái)。它
6、集于機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量、電氣自動(dòng)控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)于一體,是一種高效率、高精度能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題,而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。萬(wàn)能銑床的廣泛應(yīng)用,給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)帶來(lái)了深刻的變化,其技術(shù)水平高低和擁有量多少,是衡量一個(gè)國(guó)家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。1.3 銑床簡(jiǎn)單介紹1.3.1 銑床的選型圖1-1 X62W的含義圖X62W萬(wàn)能銑床是一種通用的多用途機(jī)床,它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工,是一種較為精密的加工設(shè)備,它采用幾點(diǎn)接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制,PLC轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì),其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高,抗
7、干擾能力強(qiáng),將X62W萬(wàn)能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制,可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能,減少維護(hù),維修的工作量。1.3.2 X62W萬(wàn)能銑床的特點(diǎn)1. 能完成很多普通機(jī)床難以加工或更本不能加工的復(fù)雜型面的加工。2. 采用X62W銑床可以提高零件的加工精度,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3. 采用X62W可以比普通機(jī)床提高2-3倍的生產(chǎn)率,對(duì)復(fù)雜零件的加工,生產(chǎn)效率可以提高十幾倍甚至幾十倍。第二章 可編程序控制器(PLC)簡(jiǎn)介可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PLC。所謂可編程序控制器,就是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),它采
8、用一種可編程序的存儲(chǔ)器,在其內(nèi)部存儲(chǔ)并執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)操作的指令,通過(guò)數(shù)字量或模擬量的輸入輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。隨著PLC的發(fā)展,它不僅能完成編輯、運(yùn)算、控制,而且能實(shí)現(xiàn)模擬量、數(shù)字量的算術(shù)運(yùn)算。2.1 PLC工作原理PLC的工作過(guò)程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過(guò)程,是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài),按用戶程序解算控制邏輯,.然后順序向各個(gè)輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。除此之外,為提高工作的可靠性和及時(shí)的接收外來(lái)的控制命令,每個(gè)掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器、計(jì)算機(jī)的通信。2.2 PLC的編程語(yǔ)言-梯形圖梯形圖在形式上類似于繼電器控制
9、電路圖,它簡(jiǎn)單,直觀,易讀,好懂,是PLC中普遍采用的一種編程方式。梯形圖中沿用了繼電器線路的一些圖形符號(hào),這些圖形符號(hào)被稱為編程元件,每一個(gè)編程元件對(duì)應(yīng)有一個(gè)編號(hào)。不同廠家的PLC,其編程元件的多少及編號(hào)方法不盡相同,但是基本的元件及功能很相近。梯形圖有如下特點(diǎn)。(1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個(gè)繼電器為一個(gè)邏輯行,稱為梯形。每一個(gè)邏輯行起始于左母線,然后是觸點(diǎn)的各種聯(lián)接,最后是線圈,整個(gè)圖形呈梯形。(2)梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器,它實(shí)質(zhì)上是變量存儲(chǔ)器中的位觸發(fā)器,因此稱為軟繼電器,相應(yīng)的某位觸發(fā)器為真態(tài),表示該繼電器通電,其常開觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)打開
10、。梯形圖中的繼電器的線圈的定義是廣義的,除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器以外,還包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。(3)梯形圖中,一般情況下某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次,而繼電器的觸點(diǎn)是可以被無(wú)限制的引用,既可是常開觸點(diǎn)也可以是常閉觸點(diǎn)。(4)梯形圖是PLC形象化的編程方式,其左右兩側(cè)的母線不接任何電源,因而圖中各個(gè)支路也沒(méi)有真實(shí)的電流通過(guò),但是為了方便,常用有電流來(lái)形象的描述解算中滿足輸出線圈的動(dòng)作條件。所以僅僅是概念上的電流,而且認(rèn)為它只能從左向右流動(dòng),層次的改變只能是先上后下。2.3 可編程序控制器PLC的優(yōu)點(diǎn)(1)能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境,不要求空調(diào),能抗電磁干擾與電壓沖擊。(2)簡(jiǎn)單,易于使用,不
11、必要求微機(jī)軟硬件方面的知識(shí),編程不需要高級(jí)語(yǔ)言。(3)可靠性高,平均故障間隔時(shí)間(MTBF)超過(guò)20000小時(shí)。(4)編程或修改程序容易,程序可以保存和固化。(5)體積小,價(jià)格低。(6)可直接將數(shù)據(jù)送入處理器中,可直接連接到現(xiàn)場(chǎng)。(7)可在基本系統(tǒng)上擴(kuò)展,系統(tǒng)容易配置,與負(fù)載最遠(yuǎn)距離可達(dá)10000英尺,內(nèi)存可以擴(kuò)展。(8)有很強(qiáng)的通訊功能,可與多種支持設(shè)備連接。(9)系統(tǒng)化,有標(biāo)準(zhǔn)外圍接口模塊。(10)系統(tǒng)在一種現(xiàn)場(chǎng)不需要時(shí),仍可改在另一種現(xiàn)場(chǎng)上使用等一系列優(yōu)點(diǎn)。2.4 PLC選型標(biāo)準(zhǔn)世界上有很多廠商生產(chǎn)PLC,如德國(guó)的西門子、日本的三菱、松下,美國(guó)GE公司等完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是選型和程序設(shè)計(jì)
12、。但是由于PLC應(yīng)用在不同場(chǎng)合,有不同的工藝流程,對(duì)控制功能 有不同的要求,由于各程序難易程度不一樣,因此有一定的選擇標(biāo)準(zhǔn):(1)PLC機(jī)型選擇主要考慮I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的輸入設(shè)備(如按鈕、限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等)、輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等)以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換的個(gè)數(shù)。確定I/O的點(diǎn)數(shù)。一般要留有一定裕量(約占10%),滿足生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)。(2)隨著PLC功能日益完善,很多小型機(jī)也具有中、大型機(jī)的功能。對(duì)于PLC的功能選擇,一般只要滿足I/O點(diǎn)數(shù),大多數(shù)機(jī)型也能滿足。目前大多數(shù)PLC機(jī)型都具有I/O擴(kuò)展模塊、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊,以及高級(jí)指令、中斷能力與外設(shè)
13、通信能力。(3)PLC一般根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的不同,內(nèi)存容量會(huì)有相應(yīng)的差別。在選擇內(nèi)存容量時(shí)同樣應(yīng)留有一定余量,一般時(shí)實(shí)際程序的25%。不應(yīng)單純追求大容量,以夠用為原則。(4)在PLC機(jī)型選取上要考慮控制系統(tǒng)與PLC結(jié)構(gòu)功能的合理性。如果是單機(jī)系統(tǒng)控制,I/O點(diǎn)數(shù)不多,不涉及PLC之間的通信,但又要求功能更強(qiáng),要求有處理模擬信號(hào)的能力,可選擇整體式機(jī),如松下FP0、FP1、FP-M系列,以及OMRON C200H系列等。如果僅有開關(guān)量控制,可選擇OMRON C系列P型機(jī)、西門子S7-200,三菱F1、FX系列等。(5)一個(gè)企業(yè)盡量選擇同一類型的PLC同一機(jī)型PLC模塊可互為利用,便于采購(gòu)管理。同一
14、機(jī)型PLC的功能、編程方法相同,有利于技術(shù)人員水平的提高。同一機(jī)型PLC,其外圍設(shè)備通用,資源共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,與上位計(jì)算機(jī)配合可形成多級(jí)分布式的控制系統(tǒng)。第三章 X62W萬(wàn)能銑床的硬件設(shè)計(jì)3.1 X62W萬(wàn)能銑床電力拖動(dòng)的特點(diǎn)及控制要求1. 機(jī)床要求有三臺(tái)電動(dòng)機(jī),分別稱為主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)。2. 由于加工時(shí)有順銑和逆銑兩種,所以要求主軸電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)及在變速時(shí)能瞬時(shí)沖動(dòng)一下,以利于齒輪的嚙合,并要求還能制動(dòng)停車和實(shí)現(xiàn)兩地控制。3.2 X62W萬(wàn)能銑床元件選型表3-1 銑床電機(jī)參數(shù)參照表符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格件數(shù)作用M1主軸電動(dòng)機(jī)Y132-M-4-B37.5KW,380V,145
15、0r/min1主軸傳動(dòng)M2進(jìn)給電動(dòng)機(jī)Y90L-41.5kw,380v,1400r/min1進(jìn)給傳動(dòng)M3冷卻泵電動(dòng)機(jī)JCB-220.125kw,380v,2790r/min1冷卻泵傳動(dòng)表3-2 銑床元件型號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格件數(shù)作用KM1接觸器CJ0-2020A,220V1主軸啟動(dòng)KM2接觸器CJ0-1010A,220V1反接制動(dòng)KM3接觸器CJ0-1010A,220V1M2正傳KM4接觸器CJ0-1010A,220V1M2反轉(zhuǎn)KM5接觸器CJ0-1010A,220V1M2快速進(jìn)給KM6接觸器CJ0-1010A,220V1油泵電機(jī)啟動(dòng)KV速度繼電器JY12A1反接制動(dòng)SB1,2按鈕LA2綠色2M1
16、啟動(dòng)按鈕SB3,4按鈕LA2黑色2M1停止按鈕SB5,6按鈕LA2紅色2快速進(jìn)給按鈕SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換SA2轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1照明燈開關(guān)SA4轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1M1轉(zhuǎn)向開關(guān)SQ1限位開關(guān)LX1-11K開啟式1向右進(jìn)給SQ2限位開關(guān)LX1-11K開啟式1向左進(jìn)給SQ3限位開關(guān)LX2-131單輪,自動(dòng)復(fù)位1向前、向下進(jìn)給SQ4限位開關(guān)LX2-131單輪,自動(dòng)復(fù)位1向后、向上進(jìn)給SA3轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ1-10/E16三極1冷卻泵開關(guān)SQ6限位開關(guān)LX3-11K開啟式1進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)SQ7限位開關(guān)LX3-11K開啟式1主軸變速?zèng)_動(dòng)QS轉(zhuǎn)換開關(guān)
17、HZ1-60/E26三極1電源總開關(guān)FR1熱繼電器JRQ-4011A,3A1M1過(guò)載保護(hù)FR2熱繼電器JR10-103A,5A1M2過(guò)載保護(hù)FR3熱繼電器JR10-100.415A1M3過(guò)載保護(hù)FU1熔斷器RL130A3總電源短路保護(hù)FU2熔斷器RL110A3進(jìn)給短路保護(hù)FU3熔斷器RL16A2控制電路短路保護(hù)FU4熔斷器RL14A2照明電源短路保護(hù)TC1變壓器BK-50380/36V1控制電路變壓器TC2變壓器BK-150380/127V1照明變壓器YA電磁離合器B1DL-III1快速進(jìn)給R電阻ZB21.45W,15.4A2限制制動(dòng)電阻3.3 X62W萬(wàn)能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式1. 主要結(jié)
18、構(gòu)由床身、主軸、刀桿、橫梁、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板和升降臺(tái)等幾部分組成,如圖3-1所示。圖3-1 X62W萬(wàn)能銑床外形圖2. 運(yùn)動(dòng)形式主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是由主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器來(lái)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),當(dāng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)雙聯(lián)滑動(dòng)齒輪塊嚙合時(shí),主軸即可旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)面的移動(dòng)是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),它通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)能進(jìn)行三種形式六個(gè)方向的移動(dòng),即:工作臺(tái)面能直接在溜板上部可轉(zhuǎn)動(dòng)部分的導(dǎo)軌上作縱向(左、右)移動(dòng);工作臺(tái)面借助橫溜板作橫向(前、后)移動(dòng);工作臺(tái)面還能借助升降臺(tái)作垂直(上、下)移動(dòng)。第四章 X62W萬(wàn)能銑床傳統(tǒng)繼電器的電氣控制原理4.1 電氣原理圖該銑床共用3臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),它們分別是主軸電動(dòng)機(jī)M1、進(jìn)給
19、電動(dòng)機(jī)M2和冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3。X62W萬(wàn)能銑床的電氣原理圖主電路圖如圖4-1所示。圖4-1 X62W萬(wàn)能銑床的電氣原理圖主電路圖X62W萬(wàn)能銑床的電氣原理圖控制電路圖如圖4-2所示。圖3-2 X62W萬(wàn)能銑床的電氣原理圖控制電路圖4.2 主電路分析主軸電動(dòng)機(jī)M1要求能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn),但旋轉(zhuǎn)方向變換不頻繁。通過(guò)換向開關(guān)SA4在加工前預(yù)先選擇,與接觸器KM1配合,能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制;與接觸器KM2、制動(dòng)電阻R及速度繼電器KV的配合,實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制,并通過(guò)機(jī)械裝置進(jìn)行變速。 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2要求能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn),通過(guò)接觸器KM3、KM4與行程開關(guān)、接觸器KM5和牽引電磁鐵YA配合,實(shí)現(xiàn)三
20、種形式六個(gè)方向的常速進(jìn)給和快速進(jìn)給控制。 冷卻泵電動(dòng)機(jī)只要求單向旋轉(zhuǎn)。電路中熔斷器FU1既作為銑床總的短路保護(hù),又作為主軸電動(dòng)機(jī)M1的短路保護(hù);FU2作為進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3及控制變壓器、照明變壓器一次側(cè)的短路保護(hù);熱繼電器FR1、FR2和FR3分別作為M1、M2和M3的過(guò)載保護(hù)。4.3 控制電路分析4.3.1 主軸電機(jī)M1的控制將圖4-2的主軸電動(dòng)機(jī)的控制線路另畫于圖4-3中。圖中SB1、SB2、SB3和SB4是分別裝在工作臺(tái)的前面和床身側(cè)面的啟動(dòng)和停止按鈕,可在兩地控制,方便操作。圖4-3 主軸電機(jī)控制線路KM1是主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸器,需要啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)時(shí),先將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4扳
21、到主軸電動(dòng)機(jī)所需的旋轉(zhuǎn)方向;然后按下啟動(dòng)按鈕SB1或SB2,接觸器KM1得電且自鎖,電動(dòng)機(jī)M1拖動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn);速度繼電器KV動(dòng)作,KV-1或KV-2中的一對(duì)常開觸點(diǎn)閉合,為主軸電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備。主軸電動(dòng)機(jī)M1得電通路:T1SQ7常閉觸點(diǎn)SB4SB3SB1或SB2KM2常閉觸點(diǎn)KM1線圈T1。KM2是反接制動(dòng)和主軸變速?zèng)_動(dòng)接觸器。停車時(shí),按下停止按鈕SB3或SB4,接觸器KM1失電,主軸電動(dòng)機(jī)M1慣性轉(zhuǎn)動(dòng);停止按鈕按到底,KM2得電且自鎖,改變了主軸電動(dòng)機(jī)M1的電源相序,串入電阻反接制動(dòng);當(dāng)M1的轉(zhuǎn)速降至約100r/min時(shí),速度繼電器KV-1或KV-2的常開觸點(diǎn)恢復(fù)斷開,KM2失電,M1
22、迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng),反接制動(dòng)結(jié)束。反接制動(dòng)接觸器KM2得電通路:T1SQ7常閉觸點(diǎn)SB4或SB3常開觸點(diǎn)(已閉合)KV-1或KV-2常開觸點(diǎn)(已閉合)KM1常閉觸點(diǎn)KM2線圈T1。SQ7是與主軸變速手柄聯(lián)動(dòng)的瞬時(shí)動(dòng)作行程開關(guān)。主軸變速時(shí),先將變速手柄壓下拉到前面,轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤選擇需要的轉(zhuǎn)速,然后將變速手柄推回原位。在將變速手柄拉到前面和推回原位的過(guò)程中,與變速手柄相聯(lián)的凸輪都會(huì)把行程開關(guān)SQ7壓下,SQ7的常開觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合一下,KM2得電,主軸電動(dòng)M1反向轉(zhuǎn)動(dòng)一下,使變速后的齒輪易于嚙合,這就是主軸的變速?zèng)_動(dòng)。主軸變速可在主軸不轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行,也可在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行。如果是在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行變速,無(wú)需先按停止按
23、鈕再變速,可直接進(jìn)行變速操作。行程開關(guān)SQ7在變速手柄拉出時(shí),在凸輪的作用下常閉觸點(diǎn)先斷開,切斷接觸器KM1的線圈電路,主軸電動(dòng)機(jī)M1斷電;SQ7的常開觸點(diǎn)后閉合,KM2得電,對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)M1進(jìn)行反接制動(dòng),M1的轉(zhuǎn)速迅速下降;將變速手柄推回時(shí),SQ7再次動(dòng)作一下,實(shí)現(xiàn)主軸的變速?zèng)_動(dòng)。變速完成后,主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng),需再次啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),主軸將在新的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。4.3.2 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2的控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的所有操作都是在主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)、接觸器KM1常開觸點(diǎn)閉合后進(jìn)行的;所有的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)的。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1是工作臺(tái)的選擇開關(guān),當(dāng)置于“斷開”位置時(shí),SA1-1、SA1-3閉合,SA1-2斷
24、開,可以進(jìn)行工作臺(tái)的進(jìn)給操作;當(dāng)置于“閉合”位置時(shí),SA1-1、SA1-3斷開,SA1-2閉合,此時(shí)不能進(jìn)行工作臺(tái)的操作,只能對(duì)圓工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分為左右的縱向運(yùn)動(dòng)、前后的橫向運(yùn)動(dòng)和上下的垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1置于“斷開”位置時(shí),將圖3-2中工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制線路另畫于圖4-4中。接觸器KM3、KM4使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制,用來(lái)改變工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操作是由兩個(gè)機(jī)械操作手柄與對(duì)應(yīng)的行程開關(guān)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互配合實(shí)現(xiàn)的。SQ1、SQ2是與縱向進(jìn)給機(jī)械操作手柄相聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān),SQ3、SQ4是與橫向進(jìn)給及垂直進(jìn)給機(jī)械操作手柄相聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)。六個(gè)
25、方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相互聯(lián)鎖,同一時(shí)刻只允許有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩個(gè)操作手柄處在中間位置時(shí),SQ1SQ4各行程開關(guān)都處在未受壓的原始狀態(tài)。圖3-4 工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制線路1. 工作臺(tái)縱向(左、右)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制工作臺(tái)的縱向進(jìn)給由縱向操作手柄控制,該手柄有三個(gè)位置:向左、向右和中間。當(dāng)將操作手柄扳向右(或向左)時(shí),一方面通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)將工作臺(tái)與縱向移動(dòng)的傳動(dòng)裝置相聯(lián)接,另一方面壓下向右(或向左)進(jìn)給行程開關(guān)SQ1(或SQ2),SQ1-1(或SQ2-1)常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM3(或KM4)得電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2通電轉(zhuǎn)動(dòng)(或反向轉(zhuǎn)動(dòng)),拖動(dòng)工作臺(tái)向右(或向左)移動(dòng)。當(dāng)將縱向操作手柄扳回到中間位置時(shí),一方面工
26、作臺(tái)脫離縱向移動(dòng)的傳動(dòng)裝置,另一方面行程開關(guān)SQ1(或SQ2)復(fù)位,接觸器KM2(或KM3)失電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2斷電,工作臺(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。由于進(jìn)給速度低,M2未采取制動(dòng)措施。為避免工作臺(tái)左、右移動(dòng)越過(guò)極限進(jìn)給位置發(fā)生事故,在工作臺(tái)的左、右兩端各有一塊擋鐵,當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到極限位置時(shí),擋鐵撞向縱向操作手柄,使手柄回到中間位置,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。左、右移動(dòng)的極限位置,可以通過(guò)改變左、右兩端的擋鐵位置進(jìn)行調(diào)整。2. 工作臺(tái)橫向(前、后)及垂直(上、下)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制工作臺(tái)橫向及垂直進(jìn)給由十字手柄控制,該手柄也有兩個(gè),分別裝在工作臺(tái)左側(cè)的前、后方。十字手柄有:前、后、左、右和中間五個(gè)位置。與縱向進(jìn)給操作一樣,在
27、扳動(dòng)十字手柄壓下行程開關(guān)SQ3、SQ4的同時(shí),將工作臺(tái)與橫向運(yùn)動(dòng)或垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置相聯(lián)接。SQ3控制工作臺(tái)向下或向前運(yùn)動(dòng),SQ4控制工作臺(tái)向上或向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)將十字手柄扳向下或向前時(shí),壓下行程開關(guān)SQ3,SQ3-1常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM3得電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2通電轉(zhuǎn)動(dòng),拖動(dòng)工作臺(tái)向下或向前移動(dòng)。若將十字手柄扳回到中間位置,工作臺(tái)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫離,同時(shí)行程開關(guān)SQ3復(fù)位,接觸器KM3失電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2斷電,工作臺(tái)停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)將十字手柄扳向上或向后時(shí),壓下行程開關(guān)SQ4,SQ4-1常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM4得電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2通電反轉(zhuǎn),拖動(dòng)工作臺(tái)向上或向后運(yùn)動(dòng)。3. 作臺(tái)的快速移動(dòng)為提高工
28、作效率,在銑刀未作銑切加工時(shí),工作臺(tái)可以快速移動(dòng),操作過(guò)程如下:工作臺(tái)在進(jìn)給移動(dòng)時(shí),按下快速移動(dòng)按鈕SB5或SB6(兩地控制),接觸器KM5得電,快速移動(dòng)電磁鐵YA通電動(dòng)作,工作臺(tái)按原進(jìn)給方向快速移動(dòng),當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到預(yù)期位置,松開探險(xiǎn)鈕SB5或SB6,KM5失電,YA斷電,快速進(jìn)給結(jié)束,工作臺(tái)按原速度、原方向繼續(xù)移動(dòng)。4. 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的變速?zèng)_動(dòng)為使齒輪易于嚙合,與主軸變速一樣,進(jìn)給變速也設(shè)有變速?zèng)_動(dòng)裝置。SQ6是進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)行程開關(guān),在操作進(jìn)給變速盤變速時(shí),其連桿機(jī)構(gòu)會(huì)瞬時(shí)壓下行程開關(guān)SQ6,使SQ6-2常閉觸點(diǎn)斷開、SQ6-1常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM3短時(shí)得電,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一下,實(shí)
29、現(xiàn)對(duì)進(jìn)給變速的沖動(dòng)。從進(jìn)給控制電路可以看出,進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)是在行程開關(guān)SQ1SQ4不受壓、其常閉觸點(diǎn)閉合時(shí)完成的。所以進(jìn)給變速時(shí),需將操作手柄都置在中間位置,進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2不轉(zhuǎn)的情況下,才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的變速?zèng)_動(dòng),這一點(diǎn)與主軸的變速?zèng)_動(dòng)不同。5. 圓工作臺(tái)的控制圖4-5 圓工作臺(tái)進(jìn)給控制電路圓工作臺(tái)的控制電路如圖4-5所示,此時(shí)工作臺(tái)的進(jìn)給操作手柄都應(yīng)處在中間位置,SQ1SQ4的常閉觸點(diǎn)處于閉合的原始位置,按下主軸啟動(dòng)按鈕SB1或SB2,接觸器KM1、KM3先后得電,主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)圓工作臺(tái)單向轉(zhuǎn)動(dòng)。若要使圓工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng),只要按下主軸停止按鈕SB3或SB4,主軸與圓工
30、作臺(tái)便同時(shí)停止工作。6. 進(jìn)給控制的聯(lián)鎖在銑床加工中,為安全起見,在多種運(yùn)動(dòng)間設(shè)置了相互的聯(lián)鎖。它們包括:主軸運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間先主軸后進(jìn)給的順序聯(lián)鎖;工作臺(tái)六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向間不能同時(shí)進(jìn)行的聯(lián)鎖;進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)應(yīng)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)停止時(shí)進(jìn)行的聯(lián)鎖;圓工作臺(tái)與工作臺(tái)的進(jìn)給不能同時(shí)進(jìn)行的聯(lián)鎖。4.3.3 冷卻泵電動(dòng)機(jī)及照明電路的控制為防止銑切加工時(shí)過(guò)熱,在銑床工作時(shí),可以啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3,提供冷卻液。由于冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3容量小,直接用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3控制。工作臺(tái)的照明電源是由照明變壓器T2將380V交流電壓降至36V安全電壓提供的,照明電路由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2控制。第五章 X62W萬(wàn)能銑床基于PLC的具體設(shè)計(jì)5.1
31、 設(shè)計(jì)中PLC的選型PLC的選型:由于西門子S7-200系列的強(qiáng)大功能使得其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。并且具有緊湊的的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格、豐富的功能模塊以及強(qiáng)大的指令系統(tǒng),使得S7-200 PLC可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求,所以本次設(shè)計(jì)選用S7-200系列PLC。由于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是整個(gè)控制電路用PLC控制,且圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1和換刀開關(guān)SA2和SA3不能直接接到PLC的輸入端口來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入,因而需引入接觸器KM7、KM8、KM9。利用接觸器的輔助觸點(diǎn)和常開、常閉按鈕(SB7SB12)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)與圓形工作臺(tái)之間的轉(zhuǎn)換、照明燈通斷以及油泵
32、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止的控制。因此可將圖3-2稍作修改后如圖5-1所示。根據(jù)修改后的圖,確定輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。輸入信號(hào):SB1SB12,SQ1SQ4,SQ6SQ7,KV1KV2。(精簡(jiǎn)成17個(gè)信號(hào))輸出信號(hào):KM1KM9。(9個(gè)信號(hào))S7-200 PLC的CPU模塊按I/O點(diǎn)數(shù)多少不同而有五種不同結(jié)構(gòu)配置的品種,即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226。由于本設(shè)計(jì)中對(duì)銑床電氣控制部分的改造需要17個(gè)輸入信號(hào)、9個(gè)輸出信號(hào),所以選擇S7-200 CPU226這款集成24輸入和16輸出的PLC。圖5-1 修改后X62W萬(wàn)能銑床的電氣原理圖控制電路圖5.2 X62W萬(wàn)
33、能銑床基于PLC控制電路的改造X62W萬(wàn)能銑床電氣控制線路中的主電路保持不變,如圖5-2所示。圖5-2 X62W萬(wàn)能銑床的主電路圖在控制電路中,變壓器TC的輸出及整流器VC的輸出部分去掉,用可編程控制器改造后的PLC硬接線如圖5-3所示。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制電路用PLC控制,圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1和換刀開關(guān)SA2和SA3分別用SB7SB12表示常開和常閉按鈕接入PLC的輸入端子。同時(shí)為了保證各種聯(lián)鎖功能,將SQ1SQ4和SQ6SQ7,SB1SB12和KV1KV2按圖4-2分別接入PLC的輸入端,輸出器件電壓等級(jí)是接觸器使用的220V電壓。X62W所有的電器元件均可采用改造前的型號(hào)。圖5-3 S7
34、-200PLC硬件接線圖5.3 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC軟繼電器對(duì)照表(I/O地址分配表)表5-1 I/O地址分配表I/O地址分配表分類信號(hào)名稱現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)PLC線圈編號(hào)輸入信號(hào)主軸啟動(dòng)開關(guān)常開SB1,SB2I0.0主軸反接制動(dòng)常閉SB3,SB4I0.1主軸反接制動(dòng)常開SB3,SB4I0.2快速進(jìn)給常開SB5,SB6I0.3圓工作臺(tái)啟動(dòng)SB7I0.4圓工作臺(tái)停止SB8I0.5照明燈亮SB9I0.6照明燈滅SB10I0.7油泵電機(jī)啟動(dòng)SB11I1.0油泵電機(jī)停止SB12I1.1向左進(jìn)給SQ1I1.2向右進(jìn)給SQ2I1.3向前、上進(jìn)給SQ3I1.4向后、下進(jìn)給SQ4I1.5進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)SQ6I1.6主軸變速?zèng)_
35、動(dòng)SQ7I1.7速度繼電器輔助常開觸點(diǎn)KV-1,KV-2I2.0輸出信號(hào)主軸啟動(dòng)接觸器KM1Q0.0主軸反接制動(dòng)接觸器KM2Q0.1M2正轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2M2反轉(zhuǎn)接觸器KM4Q0.3快速進(jìn)給接觸器KM5Q0.4油泵電機(jī)啟動(dòng)接觸器KM6Q0.5輔助接觸器KM7Q0.6輔助接觸器KM8Q0.7輔助接觸器KM9Q1.05.4 PLC梯形圖根據(jù)X62W萬(wàn)能銑床的控制要求,設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖,如圖所示。該程序共有13個(gè)網(wǎng)絡(luò),反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。該程序及PLC的硬接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系,而且具有各種聯(lián)鎖措施,電氣改造的投資較少、工作量較小。在網(wǎng)絡(luò)1中,因
36、SQ7和SB3、SB4都采用常閉觸頭分別接至輸入端子I1.7、I0.1,則I1.7、I0.1的常開觸點(diǎn)閉合,按下啟動(dòng)按鈕SB1或SB2時(shí),I0.0常開觸點(diǎn)閉合,Q0.0、線圈得電并自鎖,在網(wǎng)絡(luò)4中Q0.0常開觸點(diǎn)閉合,中間繼電器M0.2線圈得電,其常開觸點(diǎn)閉合,為網(wǎng)絡(luò)4以下程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備,保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Q0.0的輸出信號(hào)使主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在網(wǎng)絡(luò)2中,當(dāng)按停止按鈕SB3或SB4時(shí),I0.1常開觸點(diǎn)復(fù)位,Q0.0線圈失電,主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)I0.2常開觸點(diǎn)閉合,M0.0線圈得電接通Q0.1,主軸反接制動(dòng)停轉(zhuǎn)。在網(wǎng)絡(luò)3中,SQ7被壓合,I1.7常開觸點(diǎn)閉合,網(wǎng)絡(luò)1中I1
37、.7常閉觸點(diǎn)斷開,從而Q0.0失電,繼而網(wǎng)絡(luò)3中的Q0.0常閉觸點(diǎn)復(fù)位,M0.1得電接通Q0.1,主軸制動(dòng)停轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)主軸變速?zèng)_動(dòng)。在網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5、網(wǎng)絡(luò)6、網(wǎng)絡(luò)7、網(wǎng)絡(luò)8和網(wǎng)絡(luò)9中,表達(dá)了工作臺(tái)六個(gè)方向的進(jìn)給、工作臺(tái)的快速進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及圓工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)按鈕SB7按下,I0.4常開觸點(diǎn)閉合,Q0.6得電并自鎖,網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5、網(wǎng)絡(luò)6、網(wǎng)絡(luò)7中線路被分?jǐn)啵W(wǎng)絡(luò)8中的常閉觸點(diǎn)復(fù)位,M0.4得電接通Q0.2,電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng),圓形工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)按下停止按鈕SB8,Q0.6失電,圓形工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí),SQ1和SQ2被壓合,網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5中,I1.2和I1.3常開觸點(diǎn)
38、閉合,常閉觸點(diǎn)斷開,其他觸點(diǎn)均處于復(fù)位狀態(tài)時(shí),M0.2和Q0.3得電且M0.2得電接通Q0.3,電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),拖動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。同樣,工作臺(tái)上下、前后進(jìn)給時(shí),SQ3或SQ4被壓合,網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)5中,I1.3和I1.4常開觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開,其他觸點(diǎn)均處于復(fù)位狀態(tài)時(shí),M0.2和Q0.3得電且M0.2得電接通Q0.3,電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),拖動(dòng)工作臺(tái)按選定的方向(上、下、前、后中某一方向)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)10和網(wǎng)絡(luò)11分別表示照明控制和冷卻泵控制。由于在同一個(gè)程序編程中一個(gè)線圈編號(hào)只能給一個(gè)線圈,不能兩個(gè)以上的線圈共用一個(gè)編號(hào),所以當(dāng)編程中遇到兩處以上用到同一線圈,可以用中間繼電器來(lái)解決。5.5 PLC語(yǔ)句表第五章 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論為了提高X62W萬(wàn)能銑床在加工和傳動(dòng)等精度方面的要求,以及X62W萬(wàn)能銑床的安全性。一方面對(duì)X62W萬(wàn)能銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)明的了解,根據(jù)X62W萬(wàn)能銑床電氣控制系統(tǒng)原理性能及控制進(jìn)行研究。另一方面根據(jù)X62W萬(wàn)
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