X52K型立式銑床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目X52K型立式銑床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的專業(yè)課程綜合訓(xùn)練目的是使學(xué)生通過(guò)對(duì)所學(xué)主要專業(yè)課的綜合應(yīng)用，基本掌握一般機(jī)床電氣控制及PLC的設(shè)計(jì)的能力。綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，進(jìn)一步提高學(xué)生的分析及解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，提高機(jī)床控制分析設(shè)計(jì)的總體意識(shí)和工程實(shí)踐能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）設(shè)計(jì)內(nèi)容要求：（1）改造方案的確定；（2）電器控制電路分析；（3）PLC機(jī)型選擇及程序設(shè)計(jì)；（4）PLC梯形圖設(shè)計(jì)及程序編制;（5）電器元件選擇。設(shè)計(jì)結(jié)束后提交6000字以上的課程設(shè)計(jì)論文;包含上述全部?jī)?nèi)容。3、主要參考文獻(xiàn)1．高學(xué)民.《機(jī)床電氣控制》.山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社2．魯遠(yuǎn)棟，冼進(jìn).《PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)》.電子工業(yè)出版社3．齊占慶.《機(jī)床電氣控制技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社4．周麗芳.《三菱系列PLC快速入門與實(shí)踐》.人民郵電出版社。2010.74、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)改造方案的確定2天電器控制電路分析1天PLC機(jī)型選擇及程序設(shè)計(jì)3天PLC梯形圖設(shè)計(jì)2天PLC控制程序編制2天電器元件選擇2天報(bào)告3天合計(jì)3周指導(dǎo)教師（簽字）李琴日期2012年12月9日教研室意見：年月日學(xué)生（簽字）：接受任務(wù)時(shí)間：年月日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。銑床簡(jiǎn)介1.1銑床介紹在機(jī)器的的制造業(yè)中用鍛造、鑄造、壓力加工等方法制成的金屬毛坯都是很粗糙的，而且形狀和尺寸也不太準(zhǔn)確。但是在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)的機(jī)器零件都是有形狀和尺寸要求的，以及高的精度和表面光潔度這就需要我們?cè)俅吻邢骷庸ぁ?/p>

在現(xiàn)代機(jī)器制造廠的金工車間里，機(jī)械加工的種類有很多，有車削包削，鉆削以及銑削等。用銑刀在銑床上面加工工件，就叫銑削。在銑床上能夠加工出，如銑平面、溝槽、成型表面、螺紋、齒輪以及隔斷材料等等、而每一種銑削、往往還可以用不同的銑刀來(lái)加工。例如銑平面時(shí)可以用圓柱銑刀來(lái)加工、但也可以用高速端面銑刀來(lái)進(jìn)行并且后面一種銑削的效率更高。由于銑削加工具有上述很多優(yōu)點(diǎn)，所以機(jī)械制造業(yè)中，銑削被越來(lái)越廣泛地使用，特別是在大量生產(chǎn)和大批生產(chǎn)中，銑削差不多完全取代了刨削。因此，如何進(jìn)一步掌握銑削技術(shù)，提高銑削的生產(chǎn)率和精度對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化具有非常重要的意義。1.2X52K型立式銑床簡(jiǎn)介本機(jī)床是一種強(qiáng)力金屬切削機(jī)床，機(jī)床的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為7.5kw的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能承受重負(fù)荷切屑。主軸錐孔可直接或通過(guò)附件安裝各種圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀、端面銑刀等刀具，適于加工各種零件的平面、斜面、溝槽、孔等，是機(jī)械制造、模具、儀器、儀表、汽車、摩托車等行業(yè)的理想加工設(shè)備。X52K為立式升降臺(tái)銑床，其主軸軸線垂直于工作臺(tái)面，外形如圖主要由床身、立銑頭、主軸、工作臺(tái)、升降臺(tái)、底座組成。圖1.1X52K立式銑床結(jié)構(gòu)圖(1)床身—固定和支承銑床各部件；(2)立銑頭—支承主軸，可左右傾斜一定角度；(3)主軸—為空心軸，前端為精密錐孔，用于安裝銑刀并帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)；(4)工作臺(tái)—承載、裝夾工件，可縱向和橫向移動(dòng)，還可水平轉(zhuǎn)動(dòng)；（5）升降臺(tái)—通過(guò)升降絲杠支承工作臺(tái)，可以使工作臺(tái)垂直移動(dòng)；（6）變速機(jī)構(gòu)—主軸變速機(jī)構(gòu)在床身內(nèi)，使主軸有18種轉(zhuǎn)速，進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)在升降臺(tái)內(nèi)，可提供18種進(jìn)給速度；（7）底座—支承床身和升降臺(tái)，底部可存儲(chǔ)切削液。X52K立式銑床的特點(diǎn)：(1)立銑頭可在垂直平面內(nèi)順、逆回轉(zhuǎn)調(diào)整±45°，拓展機(jī)床的加工范圍；主軸軸承為圓錐滾子軸承，承載能力強(qiáng)，且主軸采用能耗制動(dòng)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，停止迅速、可靠。(2)工作臺(tái)X/Y/Z向有手動(dòng)進(jìn)給、機(jī)動(dòng)進(jìn)給和機(jī)動(dòng)快進(jìn)三種，進(jìn)給速度能滿足不同的加工要求；快速進(jìn)給可使工件迅速到達(dá)加工位置，加工方便、快捷，縮短非加工時(shí)間。(3)X、Y、Z三方向?qū)к壐苯?jīng)超音頻淬火、精密磨削及刮研處理，配合強(qiáng)制潤(rùn)滑，提高精度，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。(4)潤(rùn)滑裝置可對(duì)縱、橫、垂向的絲杠及導(dǎo)軌進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，減小機(jī)床的磨損，保證機(jī)床的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，冷卻系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整噴嘴改變冷卻液流量的大小，滿足不同的加工需求。X52K立式銑床電器元件表如表1.2所示表1.2X52K立式銑床電器元件表符號(hào)名稱及用途M1主電動(dòng)機(jī)M2進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3冷卻泵電動(dòng)機(jī)KM1主電動(dòng)機(jī)起停接觸器KM2、KM3進(jìn)給電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)用接觸器KM4快速移動(dòng)用接觸器FR1-FR3熱繼電器FU1-FU6熔斷器SA1-1、SA1-2、SA1-3圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2-1、SA2-2主軸換刀制動(dòng)開關(guān)SA3、SA4轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5主電機(jī)換向用轉(zhuǎn)換開關(guān)SB1、SB2停止按鈕SB3、SB4主電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB5、SB6工作臺(tái)快速移動(dòng)按鈕YB1電磁制動(dòng)器YC1、YC2進(jìn)給及快速電磁離合器SQ1、SQ2工作臺(tái)縱向進(jìn)給行程開關(guān)SQ3、SQ4工作臺(tái)橫向及升降寄給行程開關(guān)SQ6進(jìn)給變速點(diǎn)動(dòng)開關(guān)SQ7主軸變速點(diǎn)動(dòng)開關(guān)HL指示燈EL照明燈TC控制變壓器QF自動(dòng)開關(guān)XB連接片VC整流橋X52K立式銑床開關(guān)使用說(shuō)明如下表2.2表2.2X52K立式銑床開關(guān)說(shuō)明主軸換向開關(guān)說(shuō)明工作臺(tái)橫向及升降進(jìn)給行程開關(guān)說(shuō)明觸頭位置左轉(zhuǎn)停止右轉(zhuǎn)SA5-1W13-U14+--SA5-2W13-W14--+SA5-3U13-U14--+SA5-4U13-W14+--觸頭觸頭位置向前向下停止向后向上SQ3-113-25+--SQ3-221-23-++SQ4-115-25--+SQ4-219-21++-工作臺(tái)縱向進(jìn)給行程開關(guān)說(shuō)明圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)說(shuō)明觸頭觸頭位置圓工作臺(tái)接通斷開SA1-123-25-+SA1-213-27+-SA1-317-27-+觸頭位置向左停止向右SQ1-113-25--+SQ1-223-29+--SQ2-115-25+--SQ2-227-29--+主軸換刀制動(dòng)開關(guān)說(shuō)明觸頭位置接通斷開SA2-11-31-+SA2-2103-105+-X52K工藝要求1、順序動(dòng)作：只有主軸旋轉(zhuǎn)后才能進(jìn)給和快速移動(dòng)。（防止刀具和機(jī)床損壞）2．進(jìn)給停止后才能主軸停止或同時(shí)停止，保證表面粗糙度的要求。3、各方向運(yùn)動(dòng)互鎖：六個(gè)方向同時(shí)只能有一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，由手柄和機(jī)械離合器選擇進(jìn)給方向。4．主軸和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)變速時(shí)采用瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)，保證嚙合良好。5、安全保護(hù)（主電機(jī)或冷卻電機(jī)過(guò)載時(shí)進(jìn)給必須停止，防止刀具和機(jī)床損壞）攀枝花學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)2X52K型銑床控制系統(tǒng)分析X52K型銑床控制系統(tǒng)分析2.1X52K電氣原理圖X52K型立式銑床的電氣原理圖如圖2.1所示圖2.1電氣原理圖2.2主軸電動(dòng)機(jī)的控制主電路中共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M1是主電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工；SA5刀開關(guān)實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的開關(guān)。M2是進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行前后、左右、上下6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，六個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)只有一種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。用機(jī)械操縱手柄和行程相配合的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)六個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的互鎖，起正反轉(zhuǎn)有接觸器KM2、KM3實(shí)現(xiàn)；M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供應(yīng)冷卻液，與主軸電動(dòng)機(jī)M1之間實(shí)現(xiàn)順序控制，即M1啟動(dòng)后，M2才能啟動(dòng)。熔斷器FU1作為進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2的短路保護(hù)，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR1、FR2、FR3實(shí)現(xiàn)。2.2.1主軸啟動(dòng)主軸啟動(dòng)前，先選擇好需要的主軸轉(zhuǎn)速，主軸變速完成后，；主軸換刀制動(dòng)開關(guān)旋置在SA2-1閉合的位置，換向開關(guān)SA5轉(zhuǎn)到需要的方向位置，電源自動(dòng)開關(guān)QF接上電源，由電路可看出，按下SB3或則SB4按鈕，KM1線圈得電自鎖，M1電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.2.2主軸停止停止按鈕SB1、SB2為復(fù)位式按鈕。按下SB1，線圈KM1斷電，M1電動(dòng)機(jī)電源被切斷；SB1=“1”，使制動(dòng)離合器線圈YB得電，M1電機(jī)被制動(dòng)，主軸停止旋轉(zhuǎn)。2.2.3主軸變速時(shí)的瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)X52K立式銑床的主軸變速，采用孔盤機(jī)構(gòu)集中操縱，當(dāng)變速鎖緊手柄使孔盤退出變速操縱桿時(shí)，鎖緊桿上所連的凸輪壓合行程開關(guān)SQ7，使斷開，KM1接觸器不能自鎖，SQ7閉合，KM1接觸器瞬時(shí)接通，電動(dòng)機(jī)M1瞬時(shí)電動(dòng)，因此有利于滑移齒輪的嚙合。當(dāng)變速手柄完全推向原位時(shí)，SQ7=“0”，切斷瞬時(shí)電動(dòng)線路。2.3進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電氣控制2.3.1工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)將工作臺(tái)縱向手柄扳向右，則縱向進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ1，其兩個(gè)觸頭SQ1-1=“1”，”0”,KM2線圈的控制邏輯：KM2得電動(dòng)作，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)將工作臺(tái)縱向手柄扳向左，則縱向進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ2，其兩個(gè)觸頭SQ2-1=“1”，”0”,KM3線圈的控制邏輯：KM3得電動(dòng)作，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。2.3.2工作臺(tái)橫向、升降進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)將十字手柄扳向“前”位置，橫向進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ3，其兩個(gè)觸頭SQ3-1=”1”,”0”,KM2線圈控制邏輯：KM2得電動(dòng)作，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)將十字手柄扳向“后”位置，橫向進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ4，其兩個(gè)觸頭SQ4-1=”1”,”0”,KM3線圈控制邏輯：KM3得電動(dòng)作，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)向后運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)將十字手柄扳向“上”位置，垂直進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ4，其兩個(gè)觸頭SQ4-1=”1”,”0”,KM3得電動(dòng)作，M2電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)將十字手柄扳向“下”位置，垂直進(jìn)給離合器接上進(jìn)給傳動(dòng)鏈，并壓合行程開關(guān)SQ3，其兩個(gè)觸頭SQ3-1=”1”,”0”,KM2得電動(dòng)作，M2電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)。2.3.3工作臺(tái)快速移動(dòng)、進(jìn)給變速瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)控制工作臺(tái)六個(gè)方向的快速移動(dòng)，是用兩個(gè)操縱手柄和快速移動(dòng)按鈕SB5的配合操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了在進(jìn)給變速時(shí)滑移齒輪易于嚙合，本機(jī)床進(jìn)給變速設(shè)有點(diǎn)動(dòng)控制線路，當(dāng)變速手柄拉出時(shí)，壓合行程開關(guān)SQ6，其兩個(gè)觸頭SQ6=”1”,”0”，電動(dòng)控制線路：使KM2得電動(dòng)作，M2電動(dòng)機(jī)正向瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)。當(dāng)變速手柄推向原位時(shí)，SQ6=”0”,”1”,KM2斷電，M2停止運(yùn)動(dòng)。2.3.4圓形工作臺(tái)的控制為擴(kuò)大機(jī)床的加工能力，可安裝附件圓形工作臺(tái)，圓形工作臺(tái)可手動(dòng)，也可機(jī)動(dòng)。當(dāng)需要機(jī)動(dòng)時(shí)，將縱向和十字手柄扳到”中“為，然后將圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到”接通“位置，由圖2.1可以看出，這時(shí)SA1的三個(gè)觸頭狀態(tài)為：，在主軸電機(jī)M1啟動(dòng)后，控制線路：使KM2得電動(dòng)作，帶動(dòng)圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于上式中含有連鎖，保證了只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。PLC簡(jiǎn)介3.1PLC的簡(jiǎn)史起源：1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP—14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-141971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-81973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC）。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)、豐富的I/O接口模塊、編程簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)單，維修方便、配套齊全，功能完美、體積小，重量輕，能耗低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)試周期短。3.2PLC的基本組成及特點(diǎn)PLC的組成：從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU的構(gòu)成：CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信的寄存器中，同時(shí)，診斷電源號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。3.3PLC的基本工作原理作為一種特殊形式的電腦控制系統(tǒng)，PLC是利用電腦技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)繼電器控制柜進(jìn)行“硬件軟化”的結(jié)果，但在運(yùn)行方式上PLC的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點(diǎn)（不論是常開還是常閉、也不論其處?kù)独^電器線路的哪個(gè)位置上）都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作；而PLC的軟件邏輯是通過(guò)CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即如果一個(gè)邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)并不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。為了消除兩者之間由於運(yùn)行方式不同而造成的這種差異，PLC在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。循環(huán)掃描∶PLC采用了一種不同於普通微型電腦的運(yùn)行方式循環(huán)掃描方式。因?yàn)槔^電器控制柜中各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般超過(guò)100ms，因此只要PLC運(yùn)行整個(gè)用戶程序的時(shí)間掃描周期小於100ms，其運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制柜就沒有什麼差別。建立I/O映像區(qū)∶PLC在輸入輸出操作上采用定時(shí)采樣、定時(shí)輸出的方式。即在一個(gè)掃描周期的固定時(shí)刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點(diǎn)，采樣結(jié)果存入RAM中一個(gè)區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時(shí)，所需的現(xiàn)場(chǎng)訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場(chǎng)取樣。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個(gè)就輸出一個(gè)的方法，而是先將它們存放在RAM中的一個(gè)區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時(shí)再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。通過(guò)建立I/O映像區(qū)，使PLC成為一個(gè)真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制柜那樣隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實(shí)際系統(tǒng)的需要。特殊功能模板∶由於PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長(zhǎng)度，這對(duì)於一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題。但實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程對(duì)PLC提出了更多得要求∶模擬量處理、閉環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、高速I/O等。對(duì)於模擬量輸入輸出以及簡(jiǎn)單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；其它情況由於牽涉到比較的計(jì)算量和CPU運(yùn)算時(shí)間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者之間通過(guò)總線接口進(jìn)行聯(lián)系，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主CPU。綜合以上所述，在完成系統(tǒng)自身初始化以後，PLC系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個(gè)階段∶輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。而計(jì)算量比較大或者響應(yīng)實(shí)時(shí)性比較高的應(yīng)用則由自帶CPU的專用模板和專用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC輸入輸出地址分配4.1改造的目的傳統(tǒng)X52K立式銑床由于采用的是繼電器控制，繼電器控制存在許多缺點(diǎn)，如電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多，噪聲大，可靠性差，故障診斷與排除等。絕大多數(shù)控制繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)谌谠谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重后果。而且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線，安裝，如果有簡(jiǎn)單改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量的時(shí)間及人力和物力去改制，安裝和調(diào)試。若用PLC控制就避免了這些問題，通過(guò)以PLC為控制核心，采用，傳感器等技術(shù)對(duì)X52K機(jī)床控制部分進(jìn)行電氣改造。因?yàn)镻LC的優(yōu)點(diǎn)有：（1）PLC系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）PLC有較高的易操作性。它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生誤操作。（3）PLL是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言。編程出錯(cuò)率很低。（4）對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入可直接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序的尋找，然后進(jìn)行更改。（5）PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單。以上特點(diǎn)使用PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能量力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。4.2PLC設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)方案為(1)不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法。(2)不改變?cè)姎庀到y(tǒng)控制元件(包括按鈕、行程開關(guān)、接觸器、中間繼電器，作用均與原電氣線路相同)。(3)原控制線路中熱繼電器仍用硬件控制(因過(guò)載使用幾率較少)。(4)主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變。(5)原銑床的工藝加工方法不變。(6)只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來(lái)替代。4.3PLC的選擇根據(jù)圖2.1可知：控制系統(tǒng)的輸入端連接原器件為3個(gè)按鈕、8個(gè)開關(guān)、3個(gè)熱繼電器觸頭，總共需要14個(gè)點(diǎn)輸入。但是按照設(shè)計(jì)規(guī)則輸入口個(gè)數(shù)為：個(gè)。輸出端連接的元器件為4個(gè)接觸器線圈、1個(gè)制動(dòng)器線圈、2個(gè)進(jìn)給及快速離合器線圈，總共需要9個(gè)輸出點(diǎn)，但是按照設(shè)計(jì)規(guī)則輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)為：。根據(jù)現(xiàn)有的軟件和軟件實(shí)用性，選擇西門子系列的S7-200，它有4種CPU，其4種基本配置如下：由CPU211組成的基本配置，包含1個(gè)6個(gè)點(diǎn)數(shù)字量輸入和4點(diǎn)數(shù)字量輸出的最小系統(tǒng)。輸入點(diǎn)地址：I0.0、I0.1...I0.5；輸出點(diǎn)地址：Q0.0、Q0.1...Q0.3。有CPU222組成的基本配置，包含1個(gè)8個(gè)點(diǎn)數(shù)字量輸入和6點(diǎn)數(shù)字量輸出的較小系統(tǒng)。輸入點(diǎn)地址：I0.0、I0.1...I0.7；輸出點(diǎn)地址：Q0.0、Q0.1...Q0.5。有CPU224組成的基本配置，包含1個(gè)14個(gè)點(diǎn)數(shù)字量輸入和10點(diǎn)數(shù)字量輸出的小型系統(tǒng)。輸入點(diǎn)地址：I0.0、I0.1...I0.7、I1.0I1.5；輸出點(diǎn)地址：Q0.0、Q0.1...Q0.7、Q1.0、Q1.1。有CPU226組成的基本配置，包含1個(gè)24個(gè)點(diǎn)數(shù)字量輸入和16點(diǎn)數(shù)字量輸出的小型系統(tǒng)。輸入點(diǎn)地址：I0.0、I0.1...I0.7、I1.0I1.7 、I2.0I2.7；輸出點(diǎn)地址：Q0.0、Q0.1...Q0.7、Q1.0、Q1.1Q1.7。X52K型立式銑床PLC控制系統(tǒng)的輸入端需要14個(gè)點(diǎn)，輸出需要11個(gè)點(diǎn)，所以PLC可以選擇S7-CPU226型。4.4地址分配根據(jù)X52K銑床的控制要求，設(shè)計(jì)銑床PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出地址分配如表4.1所示。表4.1X52K型立式銑床PLC輸入輸出地址分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)主電機(jī)制動(dòng)按鈕SB1，SB2I0.0主電機(jī)起停接觸器KM1Q0.0主電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3，SB4I0.1進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1工作臺(tái)快速移動(dòng)按鈕SB5，SB6I0.2進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2“向右”行程開關(guān)SQ1I0.3快速移動(dòng)用接觸器KM4Q0.3“向左”行程開關(guān)SQ2I0.4電磁制動(dòng)器YBQ0.4“向前”、“向下”行程開關(guān)SQ3I0.5進(jìn)給電磁離合器YC1Q0.5“向后”、“向上”行程開關(guān)SQ4I0.6快速電磁離合器YC2Q0.6主變速行程開關(guān)SQ6I0.7指示燈HLQ0.7進(jìn)變速行程開關(guān)SQ7I1.0照明燈ELQ1.0圓工作臺(tái)開關(guān)SA1I1.1主軸換刀開關(guān)SA2I1.2主電機(jī)熱繼電器KR1I1.3冷卻泵電機(jī)熱繼電器KR2I1.4進(jìn)給電機(jī)熱繼電器KR3I1.5轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4I1.6X52K型立式銑床的PLC控制接線圖如圖4.2所示圖4.2X52K型立式銑床控制接線圖第5章PLC電器元件選擇X52K型立式銑床的PLC控制選擇的是S7-200，CPU226型，CPU226型采用直流輸入、輸出，輸入、輸出電壓為24V。主軸電機(jī)選擇。根據(jù)功率7KW,轉(zhuǎn)速1450r/min可知，選擇電機(jī)型號(hào)為J-52-5。進(jìn)給電機(jī)選擇。根據(jù)功率1.5KW，轉(zhuǎn)速1410r/min可知，選擇電機(jī)型號(hào)為J02-22-4。冷卻泵電動(dòng)機(jī)選擇。功率0.125KW，轉(zhuǎn)速2790r/min，選擇點(diǎn)擊型號(hào)為J02-22-0。熔斷器選擇。根據(jù)主軸電機(jī)的功率7KW，電壓為380V，可知，再加上其他因素影響，取電流為25A，選擇熔斷器為RL1-40-20，作為主線路電路保護(hù)。接觸器選擇。根據(jù)使用電壓為380V，選用CJ40-9/03、CJ40-16/03型?？删幊炭刂破鬟x擇。上面已經(jīng)計(jì)算選為S7-200，CPU226型。按鈕選擇。同時(shí)考慮電壓、電流、操作安全等因素，選擇的按鈕是具有各自顏色要求。停止按鈕用紅色；啟動(dòng)按鈕和其他用綠色，共選擇6組按鈕。組合開關(guān)選擇。依據(jù)電壓380V，電流不同選擇為HZ1-10/3J10A500V；HZ1-10/3J10A500V；HZ1-10/3J40A500V。行程開關(guān)選擇。選擇為L(zhǎng)X1-11K型。熱繼電器選擇。JR20-10型。各個(gè)電器元件選擇數(shù)量型號(hào)等如5.3表所示表5.3X52K型立式銑床PLC控制系統(tǒng)的元器件清單元件名稱符號(hào)型號(hào)規(guī)格數(shù)量功能自動(dòng)開關(guān)QFHZ15-63/3011線路主電源控制熔斷器FURL1-40-206主電路短路保護(hù)接觸器KM1CJ40-16/031主軸電機(jī)啟動(dòng)接觸器KM2CJ40-9/031進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM3CJ40-9/031進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM4CJ40-9/031快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1J-52-51主軸電機(jī)電動(dòng)機(jī)M2J02-22-41進(jìn)給電機(jī)電動(dòng)機(jī)M3J02-22-01冷卻泵電機(jī)可編程控制器S7-200CPU2261系統(tǒng)控制按鈕SB1HBY51主軸停止按鈕SB2HBY51主軸停止按鈕SB3HBY51主軸啟動(dòng)按鈕SB4HBY51主軸啟動(dòng)按鈕SB5HBY51快速移動(dòng)按鈕SB6HBY51快速移動(dòng)組合開關(guān)SA1HZ1-10/3J10A500V1圓工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)組合開關(guān)SA2HZ1-10/3J40A500V1主軸換刀組合開關(guān)SA3HZ1-10/3J10A500V1冷卻泵電機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)組合開關(guān)SA4HZ1-10/3J10A500V1照明燈轉(zhuǎn)換開關(guān)組合開關(guān)SA5HZ1-10/3J10A500V1主軸電機(jī)換向行程開關(guān)SQ1LX1-11K1進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)SQ2LX1-11K1進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)行程開關(guān)SQ3LX1-11K1進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)SQ4LX1-11K1進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)熱繼電器FR1JR20-16/4S1主軸電機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電器FR2JR20-10/3R1冷卻泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電器FR3JS20-10/10R1進(jìn)給電機(jī)過(guò)載保護(hù)PLC編程6.1PLC梯形圖X52K型立式銑床的加工要求大致有上下、前后、左右快速移動(dòng)及共進(jìn)；圓工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)等，根據(jù)銑床的加工要求繪制的梯形圖如圖4.1所示。6.2PLC語(yǔ)句表LDI0.1OQ0.0ANI0.0ANI1.0OI1.0ANI1.2ANI1.3ANI1.4=Q0.1Network2LDI0.2ANI1.5ANI0.0AN11.0ANI1.2ANI1.3ANI1.4=Q0.3Network3LDNI0.7ANI0.6ANI0.5LDNI1.1ANI0.3ANI0.4OLDLDQ0.0OQ0.3ALDLDI0.3OI0.5ALDANI1.5ANI1.1LDI1.1ANI0.7LDNI1.1AI0.7OLDANI0.3ANI0.4ANI0.5ANI0.6OLDANQ0.2=Q0.1Network4LDI0.4ANI0.3ANI0.6ANI0.7LDI0.6ANI0.3ANI0.4OLDLDQ0.0OQ0.3ALDANI1.1ANQ0.1=Q0.2Networ