基于PLC的铣床控制系统改造设计.pdf

电气技术与自动化 崔琪， 等 基于 P L C的铣床控制系统改造设计 基于 P L C的铣床控制系统改造设计 崔琪， 李晓波 漯河职业技术学院 ， 河南 漯河 4 6 2 0 0 2 摘要 介绍了利用三菱 F X P L C对 X 6 1 3 2型万能铣床的改造设计； 阐述了系统改造方案， 同 时根据铣床 的控制要求及特点 ； 确定 了 P L C的输入 、 输 出分配 ， 在 继电器线路 的基础上 ， 设计 出 梯形 图程序并进行现场调试 。 关键词 可编程序控制器 ； 铣床 ； 改造 中图分类号 T H1 2 2 ； T G 5 4 文献标志码 B 文章 编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 0 0 3 - 0 1 6 7 - 0 2 Re f or ma t i o n o f M i l l i ng M a c h i n e X6 1 3 2 b y PLC C U I Q i ， L I X i a o b o L u o h e V o c a t io n a l a n d T e c h n ic a l Co l le g e ，L u o h e 4 6 2 0 0 2 ， Ch i n a Abs t r ac t Th i s p ap e r i n t r o d u c e s t h e r e f o r ma t i o n o f mi l li n g ma c hine X61 3 2 b y Mit s u bis h i F Xl N S er ie s PL C a n d t h e s y s t e m r e f o r ma t io n p r o j e c t ， in t h e me a n t i me ，P L C i n p u t a n d o u t p u t a r e s p e c if ie d， a c o n t r o l t r a p e z o i d d is a g r a m i s d e s i g n e d a n d o n - s it e d e b u g g i n g is ma d e a c c o r d i n g t o t he c on t r ol a nd c h a r a c t e r r i s t ic s o f t h e ma c h i n e． Ke y wor d s PL C；mil l in g ma c h i n e；r e f o r ma t i o n 0 引言 X 6 2 W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 型表 面的加工 ， 是一种较为精密 的加工设备， 它采用继电接触器电路实现电气控制。线路 复杂， 故障多， 操作人员维修任务较重。针对这种情况， 用 P L C改造继电接触控制电路， 克服了以上缺点， 降低了设 备故障率， 提高了设备使用率， 运行效果非常好。 1 电气 系统控 制要求 X 6 2 W 型万能铣床 电路特点 和控制要求如下 。 a 主轴电动机 M1的控制 1 将转换开关 Q c扳至 不同 的档位 ， 即可预 选 主轴 电动机 M1的正转 和反转 ； 2 按下按扭 S B I 或 S B 2 ， 接触器 K MI 通电闭合 ， 主轴 电 动机 M1 启动正转； 按下 S B 5或 S B 6 ， 主轴电动机 M1 停止； 3 主轴变速盘瞬时压合行程开关 S Q t ， 接触器瞬时 通电吸合， 主轴电动机瞬时启动运转 ， 对主轴变速齿轮进 行 冲动 ； 4 将换刀制动转换开关 S A 1 扳到“ 换刀” 位置时， 常 开触点 S A 1 1接通制动电磁铁 Y C 1电源， 主轴被制动， 操 作人员 可进行换刀操作 。 b 进给 电动机 M2的控制 1 主轴 电动机 M1启动 后 ， 将 圆工 作 台开关 S A 2扳 到“ 断开” 位置 ， S A 2 1 ， S A 2 - 3触点闭合 ， S A 2 - 2断开 ； 2 将工作台纵向操作手柄扳至“ 向左” 或“ 向右” 的 位置时， 行程开关 S Q 5或 S Q 6压合， 接触器 K M 3或 K M4 通电闭合 ， 进给电动机启动正转或启动反转 ， 通过机械装 置带动工作台向左 或向右运 动 ； 3 将工作台横向或垂直手柄扳至“ 向下” 或“ 向上” 位置时 ， 行 程开 关 S Q 3或 S Q 4仍被 压合 ， 接触 器 K M 3或 K M4通电闭合， 进给电动机 M2启动正转或启动反转， 通 过机械装置带动工作台向下或向后运动； 4 将工作 台横 向和垂 直 手柄扳 至 “ 向前 ” 或“ 向后 ” 位置时， 行程开关 S Q 3或 S Q 4仍被压合， 接触器 K M3或 K M4通 电闭合 ， 进给 电动机 M 2启动正 转或 启动反转 ， 通 过机 械装 置带 动工作 台向前或 向后运动 ； 5 当进给变速盘瞬时压合行程开关 S Q 2时， 接触器 K M3瞬时通 电闭合 ， 进 给 电动机 M 2瞬时启 动运转 ， 对进 给变速齿 轮进行 冲动。 c 工作 台快速移动的控制 按下按钮 S B 3或 S B 4， 接触器 K M2通电闭合 ， 电磁铁 Y C 2失电 、 Y C 3通电 ， 工作 台向 6个方 向快速移动。 d 圆工作 台的控制 将圆工作台开关 S A 2扳至“ 接通” 位置 ， S A 2 1 ， S A 2 3断 开， S A 2 - 2闭合， 接触器 K M 3通电闭合， 带动圆工作台工作。 e 冷却泵电动机 M3的控制 通过转换开关 S A 3控制冷却泵电动机 M 3的起动和 停I E 。 2 改造方案 的确定 a 原铣床的工艺加工方法不变； b 在保留主电路的原有元件的基础上， 不改变原控 作者简介 崔琪 1 9 7 4 一 ， 女 ， 河南 郾城人 ， 河南省漯河职业技术学 院机 电系实验师 ， 主要从事 自动化技术方面的教学及实验工作 。 Ma c h i n e B u il d i n g Au t o m a t io n ， ff u n 2 0 1 0 ， 3 9 3 1 6 7～ 1 6 8 1 6 7 电气技术与自动化 崔琪， 等 基于P L C的铣床控制系统改造设计 制系统电气操作方法； C 原系统中各元器件 包括按钮 、 行程开关、 热继电 器和接触器 的作用与原电气线路相同； d 主轴和进给启动、 制动、 低速、 高速和变速冲动的 操作方法不变； e 将原控制电路中的硬件接线改为 P L C控制 梯形 图程序实现 。 3 设计与实现 a 主电路设计 X 6 2 W型万能铣床有 3台电动机， 主轴电动机 M1拖 动铣刀 的旋转 ； 进给 电动机 M 2实现工作台的前后左右上 下和圆工作台的圆周进给； 冷却泵电动机 M 3在铣床工作 时提供切削液。 b 输入输出设备与 P L C端子分配及外围接线设计 根据 X 6 2 W型万能铣床电气控制要求， 其输入输出均 为开关量。需要 P L C检测的输入信号包括 6个按钮 、 6个 行程开关、 3个热继电器、 2个转换开关 S A 2有2种闭合状 态 等输人信号， 共计 1 8个。而 P L C的输出控制信号为 4 个接触器 、 3个 电磁铁 等， 共 7个。为了节约输入点数 ， 可 以将两地操作按钮并联接人同一个输入端子， 只需 1 4个输 入端子即可。考虑到留有一定余量， 选用三菱公司的F X 4 0 MR 继 电器输 出， 整体式 P L C即能满足控制要求。输入 输出设备与P L C端子分配及接线图如图1 所示。 c 梯型图程序设计 X 6 2 W 型万能铣床主要是电动机正反转控制和工作台 行程控制， 相对比较简单。根据控制要求， 并参考电气控制 线路图， 可直接画出P L C控制的梯型图。在设计中要考虑 P L C控制与继电接触器控制的不同， 主要注意以下几点 面_ ， 厂 X O o 0 口 一 Y 0 o X002 YO01 囊 Yo02 SB5 Lj_J 赢 X001 Y003 一 S 01 L LJ X 0 0 3 COMO ． _ o E三}一 一 AC 2 2 0 V F U1 ’’ 。 ‘ 。 S Q 3 “ -- 。 X 0 0 4 一 X 0 0 5 Y O 0 4 1 ． [ S Q 5 7 X 0 o 6 一 X o 0 7 Y O 0 5 _ ] _ S A1 X0 1 0 | S A2 G X 0 1 l Y O O 6 Y C 3 X 0 1 2 ] 卜 - 一‘ X0 1 3 了 X 0 1 4 ■ X 0 1 5 D C 3 6 V F U 2 C OM CO M1 图1 X 6 2 W 型万能铣床 I ／ O接线图 1 在继电接触 器控 制系统 中， 停止 按扭 与热 继电器 均用常闭点 ， 为了与继 电接触器控制 电路一致 ， 在 P L C梯 型图中对应触点就要用常开点 ； ． 1 68． 2 根据 P L C的工作原理图可知， 当输入端接常闭触 点， 若输入端的常闭触点未动作 ， 相对应的输入继电器线 圈得电。若此输入继电器的常闭触点与输出继电器线圈 串联， 则输出继电器线圈不能得电； 3 通过 P L C控制电动机正反转时， 因为 P L C执行的 速度要比接触器动作速度快得多， 必须进行硬件互锁 接 触器常闭点实现 和软件互锁 P L C内部软元件常闭点实 现 ， 以免造成正反转 同时接通引起 电源短路 。 综上所述， X 6 2 W型万能铣床的梯形图程序 G X软件 绘制 如 图 2所示。 O ．．．JI _ _ J X0 0 3 X【 x 】1 I I r Vn I I f 、 ⋯ I I n， m 1 1 K O 0 0 XO 1 5 X O 0 4 X0 0 5 Xo 0 6 X 0 1 3 X0 0 7 Y0 0 3 ’ 卜 _ I 卜 _ j 卜 一l H卜_- J J X O 1 3 X 0 0 4 X 0 0 5 X 0 0 6 X 0 0 7 X 0 1 0 l H卜 _ _ 卜 仁 X 0 0 4 X 0 0 5 X 0 0 6 X 0 0 7 X 0 1 0 X O I 2 l _ _ ／ F ． -j 杠_ f _ _ 仁辨 HXh _ 一 一 o o 3 r o o 3 3 X 0 0 6 X 0 0 7 X 0 1 0 X 0 1 3 l 卜 。_ H卜 Y0 0 1 YO J 0 I1 『 Ym 图 2 X 6 2 W 万能铣床电气控 制梯形图程序 4 结论 利用三菱 F X 。 N - 4 0 M R P L C实现对 X 6 2 W 型万能铣床 进行电气控制， 经安装调试后， 其各项性能均达到了设计 要求， 运行 良好。P L C控制提高了机床控制系统的可靠 性， 同时也可以提高设备的自动化水平和产品的品质。对 同类机床的电气改造有一定的借鉴作用。 参考文献 [ 1 ]廖常初． P L C编程及应用[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ]张桂 香． 机电类专业毕业设计指 南[ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ． 2 0 0 5 ． [ 3 ]岳庆来． 变频器 、 可编程控制器及触摸屏综合应用技术 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 4]郭艳萍． 电气控制与 P L C技术 [ M] ． 北京 北京师范大学出版 社． 2 0 0 7 ． [ 5 ]郭艳萍． 电气控制与P L C实训[ M ] ． 北京 j E 京师范大学出版 社。 2 0 0 8 ． 收稿 日期 2 0 0 91 1 1 6 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u r n a l ， n e t ， e n E m a i l Z Z H D c h a i n a j o u m a 1 ． n e t ． e n 机械制造与自动化