X62W型万能铣床的PLC改造.docx
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1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 专 科 毕 业 论 文X62W型万能铣床的PLC改造院(部)名称: 电子信息与电气工程学院 专业班级: 电气自动化技术2010级1班 学生姓名: 李旭阳 学 号: 2 指导教师姓名: 邢春芳 指导教师职称: 讲师 2013年 05 月目 录摘要I引 言1第一章 X62W万能铣床31.1 X62W万能铣床的简介31.2 X62W万能铣床的工作原理3第二章 可编程序控制器的基础知识52.1 可编程序控制器的基本组成及发展52.2 PLC的结构及工作原理52.3 可编程序控制器的特点62.4 可编程序控制器的应用领域7第三章 铣床的硬件结
2、构93.1 X62W万能铣床的控制要求93.2 PLC的选型93.3 FP1C24标准型PLC简介113.3.1 FP1C24的性能指标。如下表:113.3.2FP1C24的基本构成113.4 系统主电路图123.5 IO点数的分配143.6 硬件接线图15第四章 软件结构164.1 主轴电动机系统流程图164.2 冷却泵电动机系统流程图174.3 进给电动机系统流程图18第五章 系统程序的调试205.1 控制系统梯形图205.2 系统程序的调试21结论30致谢31参考文献32附录33X62W型万能铣床的plc改造摘要:X62W万能铣床是一种通用的多用途机床,它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型
3、表面的加工。铣床在金属切削机床中占有很大的比重,使用数量仅次于车床。X62w万能铣床极大地提高了生产劳动效率,加快了实现工业机械化的步伐。控制PLC系统是以计算机技术为核心的通用自动控制装置。随着社会的进步,plc技术的应用日益成熟,其在各行各业中得到了广泛的应用。将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制,可以减少机床维护、维修的工作量,同时提高了整个电气控制系统的工作性能,促进了工业自动化的发展。关键词:PLC;X62W万能铣床;自动控制装置。引 言随着社会的进步,技术的发展,中国的制造业可谓是乘着改革开发的东风,迎来了一个生机勃勃的春天.中国的制造业正在实现着由机械化向自动化,
4、智能化的转变。早期的X62W万能铣床的控制主要由硬件的连线来完成,这样存在的缺点也是显而易见的。可编程序控制器产生以前,以各种继电器为主要元件的电气控制线路,承担着生产过程自动控制的艰巨任务,可能有成千上百个继电器构成复杂的控制系统,需要用成千上万根导线连接起来,安装这些继电器需要大量的继电器控制柜,且占据大量的空间。当这些继电器运行时,又产生大量的噪声,消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行,需要安排大量的气技术人员进行维护,有时某个继电器损坏,甚至某个继电器触头接触不良,都回影响到整个系统的正常运行。如果系统出现故障,要进行检查排除故障又是非常困难的,全靠电气技术人员长期积累经验。尤其是
5、在生产工艺发生变化时,可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜,重新接线或改线的工作量很大,甚至需要重新设定控制系统。尽管如此,这种控制系统的功能仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。万能铣床的操作,是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统,由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。时随着工业自动化的发展,对工业智能化程度的要求越来越高,以及市场经济要求制造业
6、对市场需求做出迅速反应生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。因此,人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统,是电气控制系统工作更可靠,更容易维修,更能适应经常变化的生产工艺要求。可编程控制器(ProgrammableController)简称PC,在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机(PersonalComputer)也简称PC,为了避免混摇,现在一般将可编程序控制器简称为PLC(ProgrammableLogicController)。 可编程序控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为微处理器为核心,把自动化技术,计
7、算机技术,通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。目前它已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制。随着可编程控制器在国内的运用和推广,人们找到了万能铣床较理想的控制系统,即PLC控制系统。由于其具有可靠性高,抗干扰能力强,维修检测方便等优点,适合于对万能铣床的控制,获得广泛的推广。现在万能铣床已大部分采用了PLC控制,结束了近二十年使用继电控制的历史。本文主要以该厂对PLC控制系统的研究,推广介绍可编程控器在万能铣床上的应用。第一章 X62W万能铣床1.1 X62W万能铣床的简介卧式万能升降台铣床简称万能铣床,它是铣床中应用最多的一种。X6132型卧式万能铣床。其主要组成部分:1床身用来
8、固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨,供升降台上下移动。内部装有主电机,主轴变速机构,主轴,电器设备及润滑油泵等部件。 2横梁一端装有吊架,用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动,其伸出长度由刀杆长度来进 行调整。3主轴是用来安装刀杆并带动铣刀旋转的。主轴是一空心轴,前端有7:24的精密 锥孔,其作用是安装铣刀刀杆锥柄。 4纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导 轨上作纵向移动, 以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的T形槽用以安装夹具或工件。5横向工作台位于升降台上面的水平导轨上,可带动纵向工作台一起作横向进给。 6转台可将纵向工
9、作台在水平面内扳转一定的角度,以便铣 削螺旋槽等。具有转台的卧式铣床称为卧式万能铣床。 7升降台可以带动整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动,以调整工件与铣刀的距离和垂直进给。 8底座以支承床身和升降台,内盛切削液。1.2 X62W万能铣床的工作原理1、主轴运动的电气控制启动主轴时,先闭合开关QS接通电源,再把换向开关SA3转到主轴所需的旋转方向,然后启动按钮SB3或SB2,接通接触器KM1,即可启动主轴电动机M1。停止主轴时,按停止按钮SB5-1或SB6-1,切断接触器KM1线圈的供电电路,并接通YC1主轴制动电磁离合器,主轴即可停止转动。在变速时,为了让齿轮容易齿合,需要使主轴电动机瞬时转动
10、。当变速手柄推回原来的位置时,压下冲动开关SQ1,使接触器KM1瞬时接通,主轴电动机即做瞬时转动,应以连续的较快速度推回变速手柄,以免电动机转速过高而打坏齿轮。2、进给运动的电气控制升降台的上,下运动和工作台的前,后运动完全由操纵手柄来控制,手柄的联动机构与行程开关相连接。该行程开关装在升降台的左侧,后面一个是SQ3,用于控制工作台向前向下运动,前面是一个SQ4,用于控制工作台向后向上运动。工作台的左,右运动,亦有操作手柄来控制,其联动机构控制行程开关SQ5和SQ6,它们分别控制工作台的向左和向右运动,手柄所指的方向既是运动的方向。工作台向后,向上手柄压SQ3及工作台向左手柄压SQ5,接通接触
11、器KM3线圈,即按选择方向作进给运动。工作台向前,向下手柄压SQ4及工作台向左手柄压SQ6,接通接触器KM4线圈,即按选择方向作进给运动。只有在主轴起动以后,进给运动才能动作,未启动主轴时,可进行工作台快速运动,即将操作手柄选择到所需位置,然后按下快速按钮即可进行快速转动。变换进给速度时,当蘑菇型手柄向前拉至极端位置且在反向推回之前借助孔盘推动冲动开关SQ2,瞬时接通接触器KM3,则进给电动机作瞬时转动,使齿轮易于齿合。3、快速行程的电气控制主轴启动后,将进给操作手柄扳到所需要的位置,工作台就开始按手柄所指的方向以选定的速度运动,此时如按下快速按钮SB3或SB4,接通接触器KM2线圈电源,接通
12、YC3快速离合器,并切断YC2进给离合器,工作台按原来运动方向做快速运动,放开快速按钮时,快速移动立即停止,仍以原进给速度继续运动。4、主轴上刀制动当主轴上刀换刀时,先将转换开关SA1扳到断开位置确保主轴不能转动,然后再上刀换刀。上刀完毕,再将转换开关扳到断开位置,主轴方可启动,否则主轴起动不了。5、冷却泵与机床照明将开关QS2扳到接通位置,冷却泵电动机起动。机床照明由照明变压器供给,照明灯本身由开关控制。第二章 可编程序控制器的基础知识2.1 可编程序控制器的基本组成及发展可编程序控制器,简称PC,因早期主要用于开关量的逻辑控制,因此也成为PLC,即可编程序逻辑控制器 。现代的可编程序控制器
13、是以微处理器为基础的,高度集成化的新型工业控制装置,是计算机技术与工业控制技术相结合的产品。可编程序控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。目前它已被广泛的应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。随着科技技术的迅猛发展,PLC应用的领域也越来越多。PLC的发展主要向以下几个方向发展:(1)大型化。主要是向分布式控制系统方面发展,是系统具有DCS方明的功能。(2)高可靠性。由于控制系统的可靠性日益受到人们的重视,PLC已将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛地应用于现有产品中,许
14、多公司已经推出了高可靠性的冗余系统。(3)多功能。为了适应各种特殊功能的需要,在原有智能模块的基础上,各公司日益推出了新的功能模块。(4)小型化、低成本、简单易用。随着市场的扩大和用户投资规模的不同,许多公司也开始重视小型化、低成本、简单易用的系统。(5)编程语言向高层次发展。PLC的编程语言在原有的梯形图语言、顺序功能块语言和指令语言的基础上,不断丰富,并向高层次发展。2.2 PLC的结构及工作原理PLC实际上就是一种工业控制计算机,PLC也与计算机控制系统的组成十分相似,也是有中央处理单元、存储器、输入输出接口、IO扩展接口、外部设备接口、编程器、电源等组成。PLC运行时,需要进行大量的操
15、作,这迫使PLC中的CPU只能根据分时操作原理,按一定的顺序,每一时刻执行一个操作,这种分时操作的方式称为CPU的扫描工作方式,也称PLC的工作方式为循环扫描工作方式。PLC在初始化后,进入循环扫描。PLC一次扫描的过程,包括内部处理、通信服务、输入采样、程序处理、输出刷新共五个阶段,其所需的时间称为扫描周期。PLC再进入初始化后,主要是将所有内部继电器复位,输入输出暂存器清零,定时器预置,识别扩展单元等,以保证它们进入循环扫描后能完全正确无误地工作。在内部处理阶段,PLC自行诊断内部硬件是否正常,并把CPU内部设置的监视器自动复位等。在通信服务阶段,PLC与上下位机通信 ,与其他带微处理器的
16、智能装置通信,接收并根据优先级别处理来自 他们的中断请求,响应编程器输入的命令,更新编程器显示的内容等。当PLC处于停止状态时,PLC只循环完成内部处理任务,通信服务工作。当PLC处于运行状态时,除完成内部处理和通信服务的操作外,还要完成输入采样、程序处理、输出刷新三个阶段的工作。PLC用户程序执行的过程分为输入采样、程序处理、输出刷新三个阶段。输入采样阶段,PLC读入所有输入端子的状态,并将个状态存入暂存器。同时输入暂存器的刷新仅仅在输入采样阶段完成,输入端状态的每一次变化,只有在一个扫描周期的输入采样阶段才会被读入。在程序处理阶段,PLC以从左至右、自上而下的顺序,对用户程序的指令逐条扫描
17、,运算。在处理每一条用户程序指令的同时,PLC根据用户程序指令的需要,从输入暂存器或输出暂存器读取所需的内容,然后进行算术逻辑运算,并将运算结果写入输出暂存器中。在输出刷新阶段,输出暂存器将上一阶段中最终存入的内容转存入输出锁存器中。而输出锁存器所存入的内容,作为PLC输出的控制信息,通过输出端去驱动输出端所接的外部负载。2.3 可编程序控制器的特点可编程序的特点极好的解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要的特点如下:(1)可靠性高抗干扰的能力强。PLC的故障平均间隔时间可达几十万小时。PLC循环扫描的工作方式极大地减少软故障的发生。一些高档的PLC采用双核进行工
18、作,一旦其中一个发生故障,PLC仍可正常工作,并对损坏的那个进行维修或更换。除此之外,PLC还采用了软件与硬件的干扰措施。硬件方面:在微处理器与IO电路之间,采用了光电隔离措施,有效的抑制了外部干扰对PLC的影响。还可以防止外部电压进入CPU模块。此外有些模块还设置了联锁保护、自诊断电路等。软件方面:设置了故障检测与诊断程序。PLC在每一次循环扫描的内部处理期间,检测系统硬件是否正常,电池电压是否过低,外部环境是否正常。当软故障条件出现时,立即把现状态的重要信息存入指定暂存器,软硬件配合封闭储存器。如此,一旦外部环境正常后,便可恢复到故障发生前的状态,继续原来的程序工作。(2)编程简单,使用方
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