PLC在X62W万能铣床改造中的应用毕业论文.doc
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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目PLC在X62W万能铣床改造中的应用学生姓名 学 号 系 部电气工程系专 业机电一体化班 级441020指导教师 顾问教师 二一二年十月摘 要铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。在我国70-80年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响。随着科技进步,和PLC技术的成熟,所以对X62W万能铣床进行PLC改造势在必行,是提高机床性能,提升经济效益及产品质量的关键
2、举措。因此,对X62W万能铣床加工性能和要求进行分析研究,设计一套低成本高性能的控制方案,应用于实践,可最大限度发挥X62W万能铣床的加工潜力,提高可靠性,降低运行成本,对老式X62W万能铣床的改造提高有很大的实际意义。分析了X62W万能铣床的运动特点,利用PLC技术对X62W万能铣床进行自动化改造,以提高其加工效率和精度。关键词:X62W万能铣床;PLC;梯形图;技术改造 目 录摘 要I目 录II第一章 概述11.1 铣床的简单介绍11.1.1铣床的介绍11.1.2 X62W铣床的特点11.2 铣床国内外研究现状和发展趋势11.3 该研究的目的和意义2第二章 X62W万能铣床的硬件简介32.
3、1 X62W万能铣床电力拖动的特点32.2 X62W万能铣床的主要结构及运动形式32.2.1 主要结构32.2.2 运动形式42.2.3 X62W万能铣床控制要求42.3 电气原理52.3.1 主电路分析52.3.2 冷却泵电动机及照明电路的控制6第三章 可编程序控制器的概述73.1 PLC的发展历史73.2 PLC的定义和特点83.2.1 PLC的定义83.2.2 PLC的基本特点83.3 PLC的基本结构9第四章 X62W万能铣床基于PLC改造的具体设计114.1 改造设计中所需PLC的选型114.2 现场信号与PLC软继电器对照表124.3 基于PLC的X62W万能铣床控制电路的改造13
4、4.4 PLC梯形图16结 论21参考文献22第一章 概述1.1 铣床的简单介绍1.1.1铣床的介绍 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。PLC专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是可靠性高,抗干扰能力强。将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制,可以提高整个电气控制系统的工作性能,减少维护、维修的工作量。X62W型万能铣床的结构主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、刀杆支架、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。在床身的前面有垂直导轨,升降台可沿着它上下移动。在
5、升降台上面的水平导轨上,装有可在平行主轴轴线方向移动(前后移动)的溜板。溜板上部有可移动的回转盘,工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动(左右移动)。 工作台上有T形槽用来固定工件。这样,安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。铣床主轴带动铣刀的旋转运动时主运动;铣床工作台的前后(横向)、左右(纵向)和上下(垂直)6个方向的运动是进给运动;铣床的其他运动,如工作台的讯转运动则属于辅助运动。此外,由于回转盘可绕中心转过一个角度(通常是45),因此工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给,还能在倾斜方向进给,可以加工螺旋槽,故称万能铣床。1
6、.1.2 X62W铣床的特点(1) 能完成很多普通铣床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。(2) 采用X62W铣床可以提高零件的加工精度,稳定产品的质量。(3) 采用X62W铣床可以比普通机床提高2-3倍生产率,对复杂零件的加工,生产率可以提高十几倍甚至几十倍,很好的提高了生产效率。(4) 此铣床具有柔性,只需更换程序,就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。(5)具有极高的可靠性与灵活性, 更容易维修。(6) 大大的减轻了工人的劳动强度。1.2 铣床国内外研究现状和发展趋势铣床最早是由美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽,美国人J.R.布朗于1862
7、年创制了第一台万能铣床,是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床,工作台利用挡块可完成“进给-快速”和“快速-进给”的自动转换。1950年以后,铣床在控制系统方面发展很快,数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是到了70年代以后,微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用,扩大了铣床的加工范围,提高了加工精度和效率。随着机械化进程不断加剧,数控编程开始广泛应用与于机床类操作,极大的释放了劳动力。数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作。对员工要求也会越来越高,当然带来的效率也会越来越高。铣床是一种用途广泛的机床,在铣床上可以加工平面(水
8、平面、垂直面)、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮、螺旋形表面、螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时,工件装在工作台上上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削,因而铣床的生产率较高。简单来说,铣床就是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。而我们所需的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、螺旋面以及成型表面的加工,它采用继电接触器电路实现电气控制。铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。电
9、气系统是其中的主要部分,在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。PLC专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是可靠性高,抗干扰能力强。PLC(可编程控制器)作为一种工业控制微型计算机,它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点,在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路,微型机技术和通讯技术的发展成果,逐步形成了具有多种优点和微型,中型,大型,超大型等各种规格的系列产品,应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。1.3 该研究的目的和意义对个人来说,通过毕业设计培养自己综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力,使自己受到PLC系
10、统开发的综合训练,达到能够进行PLC系统设计和实施的目的,掌握典型X62W铣床的工作原理和设计思路从社会来说,PLC可以很容易地实现比较复杂的控制逻辑,传统的继电器系统实现同样的功能则需要大量的控制继电器,PLC以弱电控制强电,省去大量控制继电器,节省电能,运行成本低,对旧机器进行PLC改造可以提高机器的工作效率、质量,节约资源,开发更多更好的产品。对我国生产水平提高有重要作用。第二章 X62W万能铣床的硬件简介2.1 X62W万能铣床电力拖动的特点(1)主轴电动机需要正反转,但方向的改变并不频繁。根据加工工艺的要求,有的工件需要顺铣(电动机正转),有的工件需要逆铣(电动机反转)。大多情况下是
11、一批或多批工件只用一种方向铣削,并不需要经常改变电动机的转向。因此,可用电源相序转换开关实现主轴电动机的正反转,节省一个反向转动接触器。(2)铣刀的铣削是一种不连续的切削,容易使机械传动系统发生振动,为了避免这种现象,在主轴传动系统中装有惯性轮但在高速切削后,停车很费时间,故采用电磁离合器制动。(3)铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的 进给运动和快速移动,所以也要求进给电动机能正反转,并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。(4)根据加工工艺的要求,该铣床应具有以下的电气联锁措施:为了防止刀
12、具和铣床的损坏,只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工表面的粗糙度,只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择,为保证变速齿轮进入良好的啮合状态,两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时,进给运动必须立即停止,以免损坏刀具和铣床。(5)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2.2 X62W万能铣床的主要结构及运动形式2.2.1 主要结构由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等几部分组成,如图2-1所示。1 床身(立柱) 2主
13、轴 3刀杆 4悬梁 5支架 6工作台7回转盘8横溜板 9升降台 10底座图2-1 X62W万能铣床外形图2.2.2 运动形式主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构,当机构中的一个双联滑动齿轮块啮合时,主轴即可旋转。工作台面的移动是由进给电动机驱动,它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动,即:工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向(左、右)移动;工作台面借助横溜板作横向(前、后)移动;工作台面还能借助升降台作垂直(上、下)移动。2.2.3 X62W万能铣床控制要求(1)主轴电动机M1有三种控制:正反转起动,反接制动和变速冲动。(2)工作台进给电动机M2有三种控制
14、:进给、快速移动和变速冲动。(3)M3拖动冷却泵提供冷却液,只需单向运行。(4)为了能及时实现控制,机床设置了两套操纵系统,再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄,操作方面,以实现两地控制。(5)为了保证安全,防止事故,机床有顺序的动作,采用了联锁。(6)三台电动机都设有过载保护,控制线路设有短路保护,工作台的六个方向,都设有终端保护。2.3 电气原理该铣床共用3台异步电动机拖动,它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。X62W万能铣床的主电路如图3-1所示图2-2 X62W万能铣床的电气原理图主电路图2.3.1 主电路分析主电动机M1由继电器KM1,KM2控制实现正
15、反旋转,由热继电器FR1做过载保护。进给电动机M2由接触器KM3,KM4控制实现正反旋转,热继电器FR2做过载保护,熔断器FU1做短路保护。冷却泵电动机M3由中间继电器KA3控制,单向旋转,由热继电器FR3做过载保护。整个电路由熔断器QF做短路,过载保护。2.3.2 冷却泵电动机及照明电路的控制为防止铣切加工时过热,在铣床工作时,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,所以冷却泵M3通常在铣削加工时由冷却泵转换开关SA1控制,当SA1“接通”位置时,继电器KA3线圈通电吸合,M3启动旋转,热继电器为过载保护。第三章 可编程序控制器的概述3.1 PLC的发展历史1968
16、年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求; 1969 年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程逻辑控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。1969年,美国研制出世界第一台PDP-14;1971年,日本研制出第一台DCS-8;1973年,德国研制出第一台PLC;1974年,中国研制出第一台PLC。 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置
17、。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展的阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入
18、成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为30-40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。3.2 PLC的定义和特点3.2.1 PLC的定义PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。国
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