X62W万能铣床的PLC改造案例.docx

X62W万能铳床的PLC改造案例一、工作要求1、确定改造方案，包括PLC的选择，元器件的选择等。2、根据控制要求进行PLC接线设计，确定PLC输入输出分配表，编写PLC梯形图。3、将设计好的梯形图进行软件逻辑仿真。二、X62W万能铳床工作原理1、主电路电气原理该铳床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机Ml、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。主轴电动机MI要求能够实现正反转，但旋转方向变换不频繁。通过换向开关SA4在加工前预先选择，与接触器KMl配合，能进行正反转控制；与接触器KM2、制动电阻R及速度继电器KV的配合，实现主轴电动机的正反转反接制动控制，并通过机械装置进行变速。进给电动机M2要求能够实现正反转，通过接触器KM3、KM4与行程开关、接触器KM5和牵引电磁铁YA配合，实现三种形式六个方向的常速进给和快速进给控制。冷却泵电动机只要求单向旋转。电路中熔断器FUl既作为铳床总的短路保护，又作为主轴电动机Ml的短路保护；FU2作为进给电动机M2、冷却泵电动机M3及控制变压器、照明变压器一次侧的短路保护；热继电器FR1、FR2和FR3分别作为Ml、M2和M3的过载保护。2、控制分析2. 1主轴电机的控制将主轴电动机的控制线路。SBUSB2、SB3和SB4是分别装在工作台的前面和床身侧面的启动和停止按钮，可在两地控制，方便操作。KMI是主轴电动机启动接触器，需要启动主轴电动机时，先将转换开关SA4扳到主轴电动机所需的旋转方向；然后按下启动按钮SBI或SB2,接触器KMI得电且自锁，电动机Ml拖动主轴旋转；速度继电器KV动作，KVT或KV-2中的一对常开触点闭合，为主轴电动机的反接制动作好准备。主轴电动机Ml得电通路：TIfSQ7常闭触点一SB4TB3fSBl或SB2->KM2常闭触点->KMI线圈->T1。KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。停车时，按下停止按钮SB3或SB4,接触器KMI失电，主轴电动机MI惯性转动；停止按钮按到底，KM2得电且自锁，改变了主轴电动机Ml的电源相序，串入电阻反接制动；当Ml的转速降至约100rAnin时，速度继电器KVT或KV-2的常开触点恢复断开，KM2失电，Ml迅速停止转动，反接制动结束。反接制动接触器KM2得电通路：TIfSQ7常闭触点fSB4或SB3常开触点（已闭合）-KV-I或KV-2常开触点（已闭合）->KM1常闭触点->KM2线圈一TLSQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。主轴变速时，先将变速手柄压下拉到前面，转动变速盘选择需要的转速，然后将变速手柄推回原位。在将变速手柄拉到前面和推回原位的过程中，与变速手柄相联的凸轮都会把行程开关SQ7压下，SQ7的常开触点瞬时闭合一下，KM2得电，主轴电动Ml反向转动一下，使变速后的齿轮易于啮合，这就是主轴的变速冲动。主轴变速可在主轴不转时进行，也可在主轴转动时进行。如果是在主轴转动时进行变速，无需先按停止按钮再变速，可直接进行变速操作。行程开关SQ7在变速手柄拉出时，在凸轮的作用下常闭触点先断开，切断接触器KMl的线圈电路，主轴电动机Ml断电；SQ7的常开触点后闭合，KM2得电，对主轴电动机MI进行反接制动，Ml的转速迅速下降；将变速手柄推回时，SQ7再次动作一下，实现主轴的变速冲动。变速完成后，主轴停止转动,需再次启动电动机，主轴将在新的转速下旋转。2.2 进给电动机M2的控制进给运动的所有操作都是在主轴电动机Ml启动、接触器KMl常开触点闭合后进行的；所有的进给运动都是由进给电动机M2拖动的。转换开关SAI是工作台的选择开关，当置于“断开”位置时，SAl-USAl-3闭合，SAl-2断开，可以进行工作台的进给操作；当置于“闭合”位置时，SA1-1.SAL3断开，SAI-2闭合，此时不能进行工作台的操作，只能对圆工作台的进给运动进行控制。工作台的进给运动分为左右的纵向运动、前后的横向运动和上下的垂直运动。当转换开关SAl置于“断开”位置时，工作台进给运动的控制线路。接触器KM3、KM4使进给电动机实现正反转控制，用来改变工作台进给运动的方向。进给运动的操作是由两个机械操作手柄与对应的行程开关和机械传动机构相互配合实现的。SQl.SQ2是与纵向进给机械操作手柄相联动的行程开关，SQ3、SQ4是与横向进给及垂直进给机械操作手柄相联动的行程开关。六个方向的进给运动相互联锁，同一时刻只允许有一个方向的运动，当两个操作手柄处在中间位置时，SQlSQ4各行程开关都处在未受压的原始状态。2.3 .1工作台纵向（左、右）进给运动的控制工作台的纵向进给由纵向操作手柄控制，该手柄有三个位置：向左、向右和中间。当将操作手柄扳向右（或向左）时，一方面通过机械机构将工作台与纵向移动的传动装置相联接，另一方面压下向右（或向左）进给行程开关SQl（或SQ2）,SQl-I（或SQ2-1）常开触点闭合，接触器KM3（或KM4）得电，进给电动机M2通电转动（或反向转动），拖动工作台向右（或向左）移动。当将纵向操作手柄扳回到中间位置时，一方面工作台脱离纵向移动的传动装置，另一方面行程开关SQl（或SQ2）复位，接触器KM2（或KM3）失电，进给电动机M2断电，工作台停止转动。由于进给速度低，M2未采取制动措施。为避免工作台左、右移动越过极限进给位置发生事故，在工作台的左、右两端各有一块挡铁，当工作台移动到极限位置时，挡铁撞向纵向操作手柄，使手柄回到中间位置，实现自动停车。左、右移动的极限位置，可以通过改变左、右两端的挡铁位置进行调整。2.2.2工作台横向（前、后）及垂直（上、下）进给运动的控制工作台横向及垂直进给由十字手柄控制，该手柄也有两个，分别装在工作台左侧的前、后方。十字手柄有：前、后、左、右和中间五个位置。与纵向进给操作一样，在扳动十字手柄压下行程开关SQ3、SQ4的同时，将工作台与横向运动或垂直运动的机械传动装置相联接。SQ3控制工作台向下或向前运动，SQ4控制工作台向上或向后运动。当将十字手柄扳向下或向前时，压下行程开关SQ3,SQ3T常开触点闭合，接触器KM3得电，进给电动机M2通电转动，拖动工作台向下或向前移动。若将十字手柄扳回到中间位置，工作台与传动机构脱离，同时行程开关SQ3复位，接触器KM3失电，进给电动机M2断电，工作台停止进给运动。当将十字手柄扳向上或向后时，压下行程开关SQ4,SQ4T常开触点闭合，接触器KM4得电，进给电动机M2通电反转，拖动工作台向上或向后运动。2.2.3工作台的快速移动为提高工作效率，在铳刀未作铳切加工时，工作台可以快速移动，操作过程如下：工作台在进给移动时，按下快速移动按钮SB5或SB6（两地控制），接触器KM5得电，快速移动电磁铁YA通电动作，工作台按原进给方向快速移动，当工作台移动到预期位置，松开探险钮SB5或SB6,KM5失电，YA断电，快速进给结束，工作台按原速度、原方向继续移动。2.2.4进给电动机的变速冲动为使齿轮易于啮合，与主轴变速一样，进给变速也设有变速冲动装置。SQ6是进给变速冲动行程开关，在操作进给变速盘变速时，其连杆机构会瞬时压下行程开关SQ6,使SQ6-2常闭触点断开、SQ6-1常开触点闭合，接触器KM3短时得电，进给电动机M2瞬时转动一下，实现对进给变速的冲动。从进给控制电路可以看出，进给变速冲动是在行程开关SQlSQ4不受压、其常闭触点闭合时完成的。所以进给变速时，需将操作手柄都置在中间位置，进给电动机M2不转的情况下，才能实现进给的变速冲动，这一点与主轴的变速冲动不同。2.2.5圆工作台的控制圆工作台的控制电路，工作台的进给操作手柄都应处在中间位置，SQlSQ4的常闭触点处于闭合的原始位置，按下主轴启动按钮SBl或SB2,接触器KM1、KM3先后得电，主轴转动的同时，进给电动机M2通过传动机构拖动圆工作台单向转动。若要使圆工作台停止运动，只要按下主轴停止按钮SB3或SB4,主轴与圆工作台便同时停止工作。2.2.6进给控制的联锁在铳床加工中，为安全起见，在多种运动间设置了相互的联锁。它们包括：主轴运动与进给运动间先主轴后进给的顺序联锁；工作台六个运动方向间不能同时进行的联锁；进给变速冲动应在进给运动停止时进行的联锁；圆工作台与工作台的进给不能同时进行的联锁。2.3冷却泵电动机及照明电路的控制为防止铳切加工时过热，在铳床工作时，可以启动冷却泵电动机M3,提供冷却液。由于冷却泵电动机M3容量小，直接用转换开关SA3控制。工作台的照明电源是由照明变压器T2将380V交流电压降至36V安全电压提供的，照明电路由转换开关SA2控制。三、X62W万能铳床电气控制线路的PLC改造3.1改造方法进行电气控制线路改造时，X62W万能铳床电气控制线路中的电源电路、主电路保持不变；在控制电路中，变压器TCl的输出、整流器VC的输出及变压器TC3的输出部分去掉，用可编程控制器实现；为了保证各种联锁功能，将位置开关SQlSQ6、按钮SBlSB6、照明开关S、冷却泵启动开关SA3、换刀开关SA4和圆形工作台转换开关SA5分别接入PLC的输入端；输出器件分三个电压等级，一个是接触器、继电器使用的IlOV交流电压，另一个是电磁离合器使用的24V直流电，还有一个是照明使用的36V交流电压，这样也将PLC的输出口分为三组连接点。3.2元器件选择2、元器件选择符号名称型号规格用途数量Ml电动机J02-51-475kw1450rmin驱动主轴1M2电动机J02-22-41.5kw1450rmin驱动进给1M3电动机J02-22-00.125kw2790kw驱动冷却泵1Qsl开关HZ1-6O3J60A500V电源总开关1Qs2开关HZ1-10/3J10500V冷却泵开关1SAl开关HZ1-1O3JIOA500V换刀制动1SA2开关HZ1-1O3JIOA500V圆工作台开关1SA3开关HZ3-103J60A500V照明开关1FUl熔断器RL1-6O60A电源总保险1FU2熔断器RL1-155A整流电源保险1FU3熔断器RL1-155A直流电路保险1FU4熔断器RL1-155A控制回路保险1FU5熔断器RL1-15IA照明保险1FRl热继电器JR0-203IOAMl过载保护1FR2热继电器JR0-20/30.5AM3过载保护1FR3热继电器JR0-2031.5AM2过载保护1TCl变压器BK-150380/1IOV控制回路电源1TC2变压器BK-50380/24V照明电源1TC3变压器BK-100380/36V整流电源保险1KMl接触器CJ0-2020HOV主轴启动1KM2接触器CJO-IOIOAHOV快速进给1KM3接触器CJO-IOIOAIlOVM2正转1KM4接触器CJO-IOIOAIlOVM2反转1SBlSB2按钮LA2Ml启动2SB3SB4按钮LA2快速进给2SB5SB6按钮LA2停止制动2YCl电磁离合器定做主轴制动1YC2电磁离合器定做正常进给1YC3电磁离合器定做快速进给1SQl行程开关LXl-IlK主轴冲动开关1SQ2行程开关LX3-11K主轴冲动开关1SQ3SQ4SQ5SQ6行程开关LX2-13LM2正反转及连锁43.3PLC机型选择经过对X62W万能铳床的控制系统进行详细的分析可知,该系统需要输入点数为16点,输出点数为9点，根据输入输出口的数量，可选择三菱FXlN-40MR型PLC。所有的电器元件均可采用改造前的型号，电器元件的安装位置也不变。重点提示：输出端由于采用三个不同电压等级负载，所以特别注意输出公共端的分配，否则易引起短路。3.4系统I/O表与I/O图序号输入器件输入地址序号输出器件输出地址1SBl、SB2主轴停止及制动XO1KMl主轴电动机MI启动Y42SB5、SB6主轴启动Xl2KM2冷却泵电机M2启动Y53SB3、SB4快速进给X23KM3进给电动机M3正转Y64SA4主轴换刀X34KM4进给电动机M3反转Y75SA3冷却泵电机启动X45YCl进给常速YlO6SA5圆工作台工作开关X56YC2快速进给Yll7SAl照明开关X67EL照明YO8SQl右进给行程开关X78YC3主轴制动、换刀Y129SQ2左进给行程开关XlO9KA快速进给控制Y310SQ3向前、向下行程开关Xll11SQ4向后、向上行程开关X1212SQ6主轴冲动行程开关X1313SQ5进给冲动行程开关X1414FRl主轴过载保护X1515FR2冷却泵过载保护X1616FR3进给过载保护X17I/O分配表I/O接线图X62W万能铳床的工作流程图3.5控制程序参考12XOOlY004Y013XOOOX003X004XOOOl÷X0134÷X015÷÷X016<Y004Y004<Y012Y004Tl-<Y005