铣床的PLC控制概要.doc

第一章 前言 我国传统的铣床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路 , 不但接线复杂 , 而且经常出现故障 , 可靠性比较差。与传统的继电器控制相比 ,PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点 , 特别适合应用于铣床的控制和故障诊断系统，可以减少强电元件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。 故在PLC广泛应用的控制时代，本设计系统的思想就是采用PLC控制铣床。以达到预定控制系统的简洁性、经济性，减少了成本，也使得维修变的简单。 第二章 方案论证 2.1机床的主要结构和运动形式 如图一所示，铣床由床身、悬梁、刀杆支架、主轴、工作台和升降台等组成，刀杆支架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，升降台带动工作台可沿垂直导轨上下移动，完成垂直方向的进给，升降台上的水平工作台还可在左右（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。进给运动的传递示意图如图二所示 图一 图二 2.2铣床的结构分析 铣床主要由工作机构、传动机构、和自动控制系统三部分组成。? 工作机构的主要部件有底座、床身、主轴、悬梁、纵向工作台、回转盘、床鞍和升降台组成。? 传动机构主要由主轴传动系统和进给传动系统构成。? 主轴传动是由一台10KW的主电动机驱动，主轴旋转方向的改变由主电动机正、反转来实现。? ?进给传动是由一台3KW的进给电动机驱动，它主要用于工作台纵向、横向和垂直三个方向的进给运动和快速传动。? ??自动控制系统主要以PLC为核心，配合智能仪表，实現对自动铣床的自动控制以及运行状态的检测功能和显示功能。 第三章 系统的总体设计 3.1可编程序控制器设计简介 使用可编程序控制器构成控制系统的设计步骤如图所示，与常用的继电器控制逻辑设计比较，组件的选择代替了原来的部件选择，程序设计代替了原来的硬件逻辑设计。?在本设计中的铣床控制系统的设计中应考虑的因素有：? （1）系统组成方案与网络通信方式；? （2）系统总的I/O点数。以此选择PLC框架个数和I/O模块数量；? （3）控制系统的工艺流程，复杂程度。根据控制的复杂程度选定存储器容量； ?（4）输入/输出设备规格。包括控制信号类型、大小，负载设备的性质。以此确定输入/输出模块类型；? （5）CPU选择。由存储器容量、输入/输出点数和模块类型、运算功能和运算速度等因素选择合适的PLC机型；? （6）根据输入信号和输出控制设备类型，选择合适的I/O模块；? （7）按照模块化、结构化设计方法设计系统程序；? 在保证系统性能和可靠性的前提下，组成性能价格比高的控制系统。其系统总体思路如图三所示：? 图三 3.2铣床生产流程及控制系统构成 普通铣床由铣刀盘、液压泵、润滑泵、冷却泵、电磁阀和电控系统组成。自动操作过程是由按钮和限位信号控制电机和电磁阀来完成。铣床工作流程见图四，PLC控制系统框图见图五 图四 图五 3.3铣床电动机组的设计 图六为铣床电动机组启动电路图，该铣床有三台电动机，主轴电动机M1用来带动主轴旋转。进给电动机M2用来驱动工作台进行纵向，横向和垂直三个方向的进给运动与快速移动。冷却电动机M3驱动冷却液泵，铣削时把冷却液送到工件、刀具上进行冷却。 图六 3.4系统供电 为了避免各种干扰通过电源线进人PLC．系统的动力部分、控制部分、PLC和I／O电源分别配线．用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电，隔离变压器与PLC之间采用双绞线连接，隔离变压器一次侧接380V，避免地电流的干扰．为了保证人身和设备的安全，设置独立于PLC的紧急停车控制装置，在紧急停止时，PLC的输出电路可在PLC外部切断，如图七所示： 图七 3.5 PLC输入输出接线端子外接线图 PLC输入端子外电路共接24个输入点，分别连接旋钮、按钮、行程开关等主令元件及检测元件，电源由PLC内部提供。输出端子外电路按执行电器的电源类别分别组成不同的端子组，共用端子COM端加装熔断器做短路保护，必要时可并联放电二极管以利PLC输出继电器触电的灭弧。? PLC输入/输出接线端子外接线电路如图八所示。 图八 第四章 软件设计 4.1铣床电力拖动和控制任务 要对电机M1、M2、M3的控制。手动控制铣床照明灯的线路可用外接电路解决，不必通过PLC控制，采用FX2N型PLC来控制系统。FX2N系列基本单元如表3所示。? 对电动机M1的具体控制要求是：M1的启动控制；全电压正反转控制；停车时要求反接制动，并串入限流电阻，有过载和短路保护。?对电动机M2的具体控制要求是：M2的启动控制：快速进给控制和过载、短路保护。?对电动机M3的具体控制要求是：M3有单向