2022年模板-XW型万能铣床的PLC控制系统方案设计书.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 基于 PLC 的万能铣床电气掌握系统设计1. 前言我国传统的铣床掌握系统都是采纳继电器、接触器等硬件规律掌握电路 , 不但接线复杂 , 而且常常显现故障 , 牢靠性比较差;与传统的继电器掌握相比 ,PLC 掌握具有牢靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点 , 特殊适合应用于铣床的掌握和故障诊断系统,可以削减强电元件数目,提高电气掌握系统的稳固性和牢靠性,从而提高产品的品质和生产效率;故在 PLC广泛应用的掌握时代,本设计系统的思想就是采纳 PLC掌握铣床;以达到预定掌握系统的简洁性、经济性,削减了成本,也使得修理变的简洁;由于 PLC的
2、模块化、易扩展性,可依据掌握要求及规模的变化进行便利的系统重组及功能的扩展;以及 PLC的通信功能甚至可进行远程掌握;2. 方案论证2.1 机床传统掌握方式2.1.1 设计题目X62W型万能铣床的 PLC掌握系统设计;2.1.2 机床的主要结构和运动形式X62W型万能铣床的结构简图如图 工作台 5 和升降台 6 等组成,刀杆支架2-1 所示,由床身 1、悬梁 2、刀杆支架 3、主轴 4、3 上安装与主轴相连的刀杆和铣刀,以进行切削加工,顺铣时刀具为一个转动方向,逆铣时为另一个转动方向;床身前面有垂直导轨,升降 台 6 带动工作台 5 可沿垂直导轨上下移动,完成垂直方向的进给,升降台 6 上的水
3、平工作 台仍可在左右(纵向)方向上移动进给以及在横向移动进给;回转工作台可单向转动;进名师归纳总结 给运动的传递示意图见图2-2 ;第 1 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2-1:铣床的结构简图图 2-2 :进给运动的传递示意图2.1.3 掌握电路分析X62W型万能铣床掌握电路如图2-3 ,电路可划分为主电路、掌握电路和信号照明电路三部分;铣床掌握电路所用电器元件说明如表 2-1 所示;(一) 主电路分析铣床是逆铣方式加工,仍是顺铣方式加工,开头工作前即已选取定,在加工过程中是不转变的;为简化掌握电路,主轴电动机 M1正转接线与反
4、转接线是通过组合开关 SA5手动转换,掌握接触器 KM1的主触点只掌握电源的接入与切断;进给电动机 M2在工作过程中,频繁变换转动方向,因而仍采纳接触器方式构成正转与反转接线;冷却泵驱动电机M3依据加工需要供应切削液,电路中采纳转换开关SA3,在主电路中手动直接接通和断开定子绕组的电源;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2-4 :掌握系统电路图名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2-1 电器元件说明表符号名称及用途符号名称及用途符
5、号名称及用途 M1主轴电动机SQ6进给变速瞬时点动开FR1主轴电动机继电器关M2进给电动机SQ7主轴变速瞬时点动开FR2进给电动机热继电M3冷却泵电动机SA1关FR3器工作台转换开关冷却泵热继电器KM1主电动起动接触SA2主轴上刀制动开关FU1- 熔断器KM2器SA3冷却泵开关8变压器TC 进给电动机正转接触器KM3进给电动机反转SA4照明灯开关VC 整流器接触器KM4快速接触器SA5主轴换向开关YB 主轴制动电磁制动器SQ1 工作台向右进给 QS 电源隔离开关 YC1 电磁离合器(快速行程开关 传动链)SQ2 工作台向左进给 SB1、主轴停止按钮 YC2 电磁离合器(工作行程开关 SB2 传
6、动链)SQ3 工作台向前、向 SB3、主轴起动按钮上进给行程开关 SB4SQ4 工作台向后向下 SB5、工作台快速移动按钮进给行程开关 SB6(二)掌握电路分析水平工作台 / 圆工作台挑选掌握见表 2-2,主轴上刀制动 / 正常工作掌握见表 2-3 ;表 2-2 水平工作台 / 圆工作台挑选开关SA1触点接通表名师归纳总结 SA1-1水平工作台圆工作台第 4 页,共 24 页SA1-2SA1-3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2-3 主轴上刀制动开关 SA2触点接通表触功能正常工作台制动状态点SA2-1SA2-21. 主轴电动机 M1的掌握(1)
7、主轴电动机起动的掌握 主轴电动机空载直接起动,起动前,由组合开关 SA5选定电动机的转向,掌握电路中挑选开关 SA2选定主轴电动机为正常工作方式,即 SA2-1 触点闭合, SA2-2 触点断开,然后通过压动起动按钮SB3或 SB4,接通主轴电动机起动掌握接触器 KM1的线圈电路,其主触点闭合,主轴电动机按给定的方向起动旋转;压动停止按钮 SB1与 SB2,主轴电动机停转; SB3与 SB4、SB1与 SB2分别位于两个操作板上,从而实现主轴电动机的两地操作掌握;(2)主轴电动机制动及换刀制动为使主轴能快速停车,掌握电路采纳电磁制动器进行主轴的停车制动;按下停车按钮SB1或 SB2,其动断触点
8、使接触器KM1的线圈失电,电动机定子绕组脱离电源,同时其动合触点闭合接通电磁制动器 车制动;YB的线圈电路,对主轴进行停当进行换刀和上刀操作时,为了防止主轴意外转动造成事故以及为上刀便利,主轴也需处在断电停车和制动的状态;此时工作状态挑选开关SA2由正常工作状态位置扳到上刀制动状态位置,即SA2-1 触点闭合,接通电磁制动器YB的线圈电路,使主轴处于制动状态不能转动,保证上刀换刀工作的顺当进行;(3)主轴变速时的瞬时点动变速时,变速手柄被拉出;然后转动变速手轮挑选转速,转速选定后将变速手柄复位,由于变速是通过机械变速机构实现的,变速手轮选定进 入啮合的齿轮后,齿轮啮合到位即可输出选定转速,但是
9、当齿轮没有进入正常啮合状态 时,就需要主轴有瞬时点动的功能,以调整齿轮的位置,使齿轮进入正常啮合;实现瞬时点动是由变速手柄与行程开关SQ7组合构成点动掌握电路;变速手柄在复位的过程中压动瞬时点动行程开关SQ7,SQ7的动和触点闭合,使接触器KM1的线圈得电,主轴电动机M1转动, SQ7的动断触点切断 KM1线圈电路的自锁,使电路随时可被切断;变速手柄复位 后,松开行程开关 SQ7,电动机 M1停转;完成一次瞬时点动;手柄复位时要求快速,连续,一次不到位立刻拉出,以免行程开关 SQ7没能准时松 开,电动机转速上升,在齿轮未啮合好的情形下打坏齿轮;一次瞬时点动不能实现齿轮良 好的啮合时,应立刻拉出
10、复位手柄,重新进行复位瞬时点动的操作,直到完全复位,齿轮 正常啮合工作;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2进给电动机 M2的掌握电路可分为三部分:第一部分为次序掌握部分,当主轴电动机起动后,其掌握起动接触器KM1帮助动合触点闭合,进给电动机掌握接触器KM2与 KM3的线圈电路方能通电工作;第二部分为工作台各进给运动之间的联锁掌握部分,可实现水平工作台各运动之间的联锁,也可实现水平工作台与圆工作台工作之间的联锁;第三部分为进给电动机正反转接触器线 圈电路部分;(1)水平工作台纵向进给运动的掌握水平工作台纵向进给运动
11、由操作手柄与行程开关 SQ1、SQ2组合掌握;纵向操作手柄有左右两个工作位和一个中间不工作位;手柄扳到工作 位时,带动机械离合器,接通纵向进给运动的机械传动链,同时压动行程开关,行程开关 的动合触点闭合使接触器 KM2或 KM3线圈得电,其主触点闭合,进给电动机正转或反转驱 动工作台向左或向右进给,行程开关的动断触点在运动联锁掌握电路部分构成联锁掌握功能;挑选开关 SA1挑选水平工作台工作或是圆工作台工作;SA1-1 与 SA1-3 触点闭合构成水平工作台运动联锁电路,SA1-2 触点断开,切断圆工作台工作电路;水平工作台掌握电路与圆工作台掌握电路分别见图 2-3 (A)和( B);工作台纵向
12、进给的掌握过程如表 2-4所示;电路由 KM1帮助动合触点开头,工作电流经SQ6-2SQ4-2SQ3-2SA1-1SQ1-1KM3到 KM2线圈,或者由 SA1-1 经 SQ2-1KM2到 KM3线圈;手柄扳到中间位时,纵向机械离合器脱开,行程开关SQ1与 SQ2不受压,因此进给电动机不转动;工作台停止移动;工作台的两端安装有限位撞块,当工作台运动达到终点位 时,撞块撞击手柄,使其回到中间位置,实现工作台的终点停车;(A)(B)图 2-3 :工作台掌握电路图(A)水平工作台掌握电路(B)圆工作台掌握电路名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - -
13、 - - - - - 表 2-4 工作台纵向进给过程(2)水平工作台横向和升降进给运动掌握水平工作台横向和升降进给运动的选择和联锁是通过十字复式手柄和行程开关 SQ3、SQ4组合掌握,操作手柄有上、下、前、后四个工作位置和一个中间不工作位置;扳动手柄到选定运动方向的工作位,即可接通该运动方向的机械传动链,同时压动行程开关SQ3或 SQ4,行程开关的动合触点闭合使掌握进给电动机转动的接触吕KM2或 KM3的线圈得电,电动机M2转动,工作台在相应的方向上移动;行程开关的动断触点如纵向行程开关一样,在联锁电路中,构成运动的联锁掌握;工作台横向联合和与垂直方向进给掌握过程如表 器 KM1的帮助动合、触
14、点开头,工作电流经2-5 所示;掌握电路由主轴电动机掌握接触 SA1-3SQ2-2SQ1-2SA1-1SQ3-1KM3到KM2线圈,或者由 SA1-1KM2到 KM3线圈;表 2-5 :工作台横向与垂直方向进给过程十字复式操作手柄扳在中间位置时,横向与垂直方向的机械离合器脱开,行程开关 SQ3与SQ4均不受压,因此进给电动机停转,工作台停止移动;固定在床身上的挡块在工作台移动到极限位置时,撞击十字手柄,使其回到中间位置,切断电路,使工作台在进给终点停车;(3)水平工作台进给运动的联锁掌握由于操作手柄在工作时,只存在一种运动选择,因此铣床直线进给运动之间的联锁满意两操作手柄之间的联锁即可实现;联
15、锁掌握电 路如前章联锁电路所述,由两条电路并联组成,纵向手柄掌握的行程开关 SQ1、SQ2的动断触点串联在一条支路上,十字复式手柄掌握的行程开关SQ3、SQ4动断触点串联在另一条支名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 路上、扳动任一操作手柄,只能切断其中一条支路,另一条支路仍能正常通电,使接触器 KM2或 KM3的线不失电,如同时扳动两个操作手柄;就两条支路均被切断,使接触器 KM2 或 KM3断电,工作台立刻停止移动,从而防止机床运动干涉造成设备事故;(4)水平工作台的快速移动水平工作台选定进给方向后,可通过电磁离合
16、器接通快速机械传动链,实现工作台空行程的快速移动;快速移动为手动掌握,按下起动按钮 SB5或 SB6,接触器 KM4的线圈得电,其动断触点断开,使正常进给电磁离合器 YC2线圈失电,断开工作进给传动链, KM4的动合触点闭合,使快速电磁离合器 动传动链,水平工作台沿给定的进给方向快速移动,松开按钮 复原水平工作台的工作进给;(5)圆工作台运动掌握圆工作台工作时;工作台挑选开关YC1线圈得电,接通快速移 SB5或 SB6,KM4线圈失电,SA1的 SA1-1和 SA1-3 两触点打开, SA1-2 触点闭合,构成如图 1-3(B)所示的圆工作台掌握电路,此时水平工作台 的操作手柄均在中间不工作位
17、;掌握电路由主轴电动机掌握接触器 KM1的帮助动合触点开 始,工作电流经 SQ6-2SQ4-2SQ3-2SQ1-2SQ2-2SA1-2KM3到 KM2线圈, KM2主 触点闭合,进给电动机 M2正转,托运圆工作台转动,圆工作台只能单方向旋转;圆工作台的掌握电路串联了水平工作台工作行程开关SQ1SQ4的动断触点,因此水平工作台任一操作手柄扳到工作位置,都会压动行程开关,切断圆工作台的掌握电路,使其立刻停止转 动,从而起着水平工作台进给运动和圆工作台转动之间的联锁爱护掌握;(6)水平工作台变速时的瞬时点动水平工作台变速瞬时点动掌握原理与主轴变速瞬时点动相同;变速手柄拉出后挑选转速,再将手柄复位,变
18、速手柄在复位的过程中压动瞬时点动行程开关 SQ6,SQ6的动合触点闭合接通接触器 KM2的线圈电路,使进给电动机M2转动,动断触点切断 KM2线圈电路的自锁;变速手柄复位后,松开行程开关 SQ6;与主轴瞬时点动操作相同,也要求手柄复位时快速、连续,一次不到位,要立刻拉出变速手柄,再重复瞬时点动的操作,直到实现齿轮处于良好的啮合状态,进入正常工作;2.2 传统掌握方式与 PLC的比较铣床原掌握系统都是采纳继电器、接触器等硬件规律掌握电路,不但接线复杂,而且常常显现故障,牢靠性比较差;与传统的继电器掌握相比,PLC掌握具有牢靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点,特殊适合应用于机床的掌握和
19、故障诊断系统,可以减 少强电元件数目,提高电气掌握系统的稳固性和牢靠性,从而提高产品的品质和生产效 率;2.3 现代 PLC掌握即本系统的优点随着近年来, PLC技术的不断成熟与进展;它的优势越多的在社会各种领域得以应 用;本系统详细的应用表现于:(1)PLC具有很高的牢靠性和很强的抗干扰才能良好的自诊断功能,平均无故障工作时间可达数万小时;当本系统电动机的台数较多时,其系统的继电器触点较多,易出名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 现触点接触不良造成的故障等;用软件代替传统继电器的掌握中的中间和时间继电器,仅剩下与输
20、入和输出有关的少量硬件,从而使接线大大削减,连接的触点也大为减小,故障率也大大降低;(2)丰富的 I/O 接口模块可直接使其与掌握现场的器件或设备(如按钮、行程开关、传感器、电磁线圈等)连接;如本系统可将电机的掌握信号经按钮直接输入 PLC,因其具A/D 转换功能;(3)敏捷性好;大部分 PLC均采纳模块化结构,就是整体式的 PLC也有可扩展的模块或扩展单元,即可依据掌握的规模挑选;模块式的 PLC更能敏捷的挑选,诸如 CPU、电源、I/O 等;即其可依据需要自行选配;本系统中选用的I/O 为 80 点的基本单元 , 当掌握的电机过多点数不够时,即可通过扩展模块或单元来增大掌握才能;(4)编程
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- 2022 模板 XW 万能 铣床 PLC 控制系统 方案设计
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