X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造毕业设计.doc

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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目： X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造所属系部： 自动化工程学院指导老师： 职 称： 讲 师学生姓名： 班级、学号: 116041-22专 业： 生产过程自动化技术西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造任务与要求： （1）熟悉X62W卧式万能铣床的主要结构、运动形式及电力拖动控制要求。 （2）熟悉X62W卧式万能铣床电气控制原理图的分析方法。 （3）根据X62W万能铣床电气控制线路的特点将其用PLC编程方式实现。时间： 2013 年 09 月01日 至 2013

2、 年 11 月01 日 共 8 周所属系部： 自动化工程系学生姓名： 学 号： 11604122专业： 生产过程自动化技术指导单位或教研室： 生产过程自动化技术教研室指导教师： 职 称： 讲师毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2013.9.1至2013.9.5领取课题题目2013.9.6至2013.9.10搜集课题资料2013.9.11至2013.9.20铣床简单认识及硬件设计及其电力拖动的特点2013.9.21至2013.9.30X62W型万能铣床电气控制线路分析2013.10.1至2013.10.10X62W万能铣床基于PLC改造的具体设计2013.

3、10.10至2013.10.20总结、参考文献及致谢2013.10.20至2013.11.1最终设计内容的整理教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘 要本论文研究可编程控制器（PLC）在X62W万能铣床电气控制系统中的应用，主要对系统的硬件构成及系统软件的设计过程进行阐述。经研究确定出系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图，进行了系统的I/O分配和PLC的选型，根据系统设计要求设计绘制了系统的控制梯形图，绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。通过用PLC对X62W万能铣床电气控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方

4、便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。关键词 PLC；X62W；PLC控制系统；电气自动控制；逻辑运算；顺序运算AbstracdThis thesis programmable logic controller (PLC) in X62W universal milling machine electrical control systems, mainly for system hardware configuration and system software design process will be explained. The study determined that each

5、 process system, rendering the process flow diagram of the system, carried out system I /O distribution and selection of PLC O, according to the system design requirements designed to draw the control ladder system, to map out the electrical control system schematics and wiring diagrams.By using the

6、 transformation X62W Universal Milling PLC electrical control system, greatly reducing the use of other components of the system, the system wiring is simple, quick and easy repair and maintenance, improved reliability, enhanced the advanced nature of the system.Keywords: PLC; X62W; PLC control syst

7、em; Electrical automatic control;Logic operation;Sequence operation目录摘 要IV1 铣床国内外研究状况和发展趋势12 X62W介绍32.1 X62W的特点32.1.1 X62W的应用特点32.1.2 X62W电力拖动的特点42.3 X62W电气元件选型42.4 X62W的控制要求、主要结构及运动形式62.4.1 X62W控制要求62.4.2 X62W主要结构及其运动形式62.4.3 机床对电器线路的主要要求73 X62W电气控制线路分析83.1 X62W原理图83.2 电气控制线路分析83.2.1 主电路分析83.2.2 X6

8、2W控制电路分析103.3 X62W基于PLC的具体改造设计133.3.1 PlC的基本定义和PLC的主要特点133.3.2 X62W电气控制原理图简化143.3.3 X62W改造中PLC的选型163.4 X62W电气控制线路的PLC设计163.4.1现场信号与PLC软继电器对照表（I/O地址分配表）163.4.2 S7-200PLC硬件接线图173.4.3 X62W PLC梯形图18结束语23谢辞24参考文献251 铣床国内外研究状况和发展趋势自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺

9、设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。铣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。随着电子技术的发展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。 随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。X62

10、W铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。X62W铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。可编程控制器(Programmable Control

11、ler)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（Personal Computer）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(Programmable Logic Controller)。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。现在万能铣床已全部采用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。自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以

12、来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。1988年开始将可编程序控制器应用在万能铣床上，至今使用情况一直良好。 国外生产PLC的厂家很多，最著名的有美国A-B公司和GE-FANUC公司，日本的欧姆龙公司和三菱公司，德国AEG公司和西门子公司，法国的TE公司。它们号称PC领域的大雄，代表PC的最高水平。它们在中国都有各自的代理商，很容易买到其产品。国产PLC以小型为主，多数为仿制产品，I/0点均在128点以下。主要厂家有上海工业自动化仪表研究所，苏

13、州电子计算机厂，北京机械工业自动化研究所，无锡华光电子工业公司中科院自动化研究所究上海香岛机电制造公司。一般只处理开关量，进行逻辑运算，顺序运算。2 X62W介绍图 2-1 X62W名称图如图2-1所示，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。2.1 X62W的特点万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加

14、工和机械修理中得到广泛的应用，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。本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠, 具有极高的可靠性与灵活性, 更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。2.1.1 X62W的应用

15、特点(1) 能完成很多普通机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可以比普通机床提高23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。(4) 此机床具有柔性，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) 大大的减轻了工人的劳动强度。2.1.2 X62W电力拖动的特点（1）铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开关来改变电源相序实现。（2）由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制

16、动以实现准确停车。（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：a.为了防止刀具和铣床的损坏，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。b.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。c.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。d.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

17、入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。e.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。2.3 X62W电气元件选型X62W电器元件的选型如下两表所示：表2-1为铣床的电机参数参照表，表2-2为X62W的基本电气元件一览表。表2-1 X62W的铣床的电机参数参照表符号名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132M4B375KW，380V，1450r/min1主轴传动M2进给电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动M3冷却泵电动机JCB220125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动表

18、2-2基本电气元件一览表符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJO2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO1010A,110V1快速进给KM3接触器CJO1010A,110V1M2正转KM4接触器CJO1010A,110V1M2反转KS速度继电器JY12A1反接制动SB1、2按钮LA2绿色2M1启动按钮SB3、4按钮LA2黑色2快速进给按钮SB5、6按钮LA2红色2M1停止按钮SA1转换开关HZ110/E16三极1换刀开关SA2转换开关HZ110/E16三极圆工作台转换SA3转换开关HZ110/E16三极M1换向开关SQ1限位开关LX111K开启式1向右进给SQ2限位开关LX111K开

19、启式1向左进给SQ3限位开关LX2131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2131单轮，自动复位1向后、向上进给SQ5限位开关LX311K开启式1快速与进给转换SQ6限位开关LX311K开启式1主轴变速冲动SQ7限位开关LX311K开启式1进给变速冲动QS1转换开关HZ160/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZ160/E26三极1冷却泵开关FR1热继电器JRQ4011A、3A1M1过载保护FR2热继电器JR10103A、5A1M3过载保护FR3热继电器JR10100.415A1M2过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3、

20、FU6熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A，50V1整流作用TC变压器BK50380/36V1照明变压器TC1变压器BK150380/127V1控制电路变压器YC1电磁离合器B1DLIII1主轴制动YC2电磁离合器B1DLII1正常进给YC3电磁离合器B1DLII1快速进给R电阻ZB21 .45W、15.4A2限制制动电阻2.4 X62W的控制要求、主要结构及运动形式2.4.1 X62W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：进给、快速移动和变速冲动。（3

21、）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，在机床正面及侧 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。2.4.2 X62W主要结构及其运动形式下图2-2为铣床外部结构图。图2-2铣床外部结构图1 床身（立柱）2主轴 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（1）主要结构由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台几部分组成，如图2-2所示。（

22、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。2.4.3 机床对电器线路的主要要求（1）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。（2）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制

23、。 （3）工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。（4）冷却泵电动机只要求正转。（5）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。3 X62W电气控制线路分析3.1 X62W原理图X62W万能铣床电气原理如图3-1所示。3.2 电气控制线路分析X62W万能铣床电气原理图是由主电路、控制电路和照明电路三部分组成。3.2.1 主电路分析（1）主电路有三台电动机。X62W主电路如图3-2

24、所示，M1是主轴电动机；M2是进给电动机；M3是冷却泵电动机。图3-2 X62W主电路图图3-1 X62W万能铣床电气控制原理图（1）主轴电动机M1通过换相开关SA5与接触器KM1配合，能进行正反转控制，而与接触器KM2制动电阻器R及速度继电器的配合,能实现串电阻瞬时冲动和正反转反接制动控制,并能通过机械进行变速。（2）进给电动机M2能进行正反转控制，通过接触器KM3、KM4与行程开关及KM5、牵引电磁铁YA配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、六个方向的常速进给和快速进给控制。（3）冷却泵电动机M3只能正转。（4）熔断器FU1作机床总短路保护，也兼作M1的短路保护；FU2作为M2、M3及控制变压

25、器TC、照明灯EL的短路保护；热继电器FR1、FR2、FR3分别作为M1、M2、M3的过载保护。3.2.2 X62W控制电路分析 图3-3 X62W控制电路图（1）主轴电动机的控制如图3-3为X62W控制电路图。SB1、SB3与SB2、SB4是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，实现两地控制，方便操作。KM1是主轴电动机启动接触器，KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。主轴电动机需启动时，要先将SA5扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮SB3或SB4来启动电动机M1。M1启动后，速度继电器KS的一副常开触点闭合，为主轴电动机的停转

26、制动作好准备。停车时，按停止按钮SB1或SB2切断KM1电路，接通KM2电路，改变M1的电源相序进行串电阻反接制动。当M1的转速低于120转/分时，速度继电器KS的一副常开触点恢复断开，切断KM2电路，M1停转，制动结束。据以上分析可写出主轴电机转动（即按SB3或SB4）时控制线路的通路：12378910KM1线圈O ；主轴停止与反接制动（即按SB1或SB2）时的通路：123456KM2线圈O 主轴电动机变速时的瞬动（冲动）控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上联动机构进行控制的。 变速时，先下压变速手柄，然后拉到前面，当快要落到第二道槽时，转动变速盘，选择需要的转速。此时凸轮压下

27、弹簧杆，使冲动行程SQ7的常闭触点先断开，切断KM1线圈的电路，电动机M1断电；同时SQ7的常开触点后接通，KM2线圈得电动作，M1被反接制动。当手柄拉到第二道槽时，SQ7不受凸轮控制而复位，M1停转。接着把手柄从第二道槽推回原始位置时，凸轮又瞬时压动行程开关SQ7，使M1反向瞬时冲动一下，以利于变速后的齿轮啮合。但要注意，不论是开车还是停车时，都应以较快的速度把手柄推回原始位置，以免通电时间过长，引起M1转速过高而打坏齿轮。（2）工作台进给电动机的控制，工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机M2驱动，接触器KM3和KM4使M2实现正反转，用以改变进给运动方向。它的控制电路采用了与纵向运动

28、机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4、组成复合联锁控制。即在选择三种运动形式的六个方向移动时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态，如书中附图所示。由原理图可知：M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。在机床接通电源后，将控制圆工作台的组合开关SA3-2（21-19）扳到断开状态，使触点SA3-1（1718）和SA3-3（1121）闭合，然后按下SB3或SB4，这时接触器KM1吸合，使KM1（812）闭合，就可进行工作台的进给控制。工作台纵向（左右）运动的控制

29、，工作台的纵向运动是由进给电动机M2驱动，由纵向操纵手柄来控制。此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有三个：向左、向右、零位。当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程SQ2或SQ1，使接触器KM4或KM3动作，控制进给电动机M2的转向。工作台左右运动的行程，可通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现。当工作台纵向运动到极限位置时，撞铁撞动纵向操纵手柄，使它回到零位，M2停转，工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。工作台向左运动：在M1启动后，将纵向操作手柄扳至向右位置，一方面机械接通纵向离合器，同时在电气上压下SQ2，使SQ2

30、-2断，SQ2-1通，而其他控制进给运动的行程开关都处于原始位置，此时使KM4吸合，M2反转，工作台向右进给运动。其控制电路的通路为 ：11151617182425KM4线圈O，工作台向右运动：当纵向操纵手柄扳至向左位置时，机械上仍然接通纵向进给离合器，但却压动了行程开关SQ1，使SQ1-2断，SQ1-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向右进给运动，其通路为：11151617181920KM3线圈O 。工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制：工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。手柄的联动机械一方面压下行程开

31、关SQ3或SQ4，同时能接通垂直或横向进给离合器。操纵手柄有五个位置（上、下、前、后、中间），五个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵十字手柄撞到中间位置，使M2断电停转。工作台向后（或者向上）运动的控制：将十字操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向后（或者向上）运动。其通路为：11212217181920KM3线圈O；工作台向后（或者向上）运动的控制：将十字操纵手柄扳至向前（或者向下）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给

32、）离合器，同时压下SQ4，使SQ4-2断，SQ4-1通，使KM4吸合，M2反转，工作台向前（或者向下）运动。其通路为：11212217182425KM4线圈O。进给电动机变速时的瞬动（冲动）控制：变速时，为使齿轮易于啮合，进给变速与主轴变速一样，设有变速冲动环节。当需要进行进给变速时，应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘，把所需进给量的标尺数字对准箭头，然后再把蘑菇形手轮用力向外拉到极限位置并随即推向原位，就在一次操纵手轮的同时，其连杆机构二次瞬时压下行程开关SQ6，使KM3瞬时吸合，M2作正向瞬动。其通路为：1121221716151920KM3线圈O，由于进给变速瞬时冲动的通电回路要

33、经过SQ1-SQ4四个行程开关的常闭触点，因此只有当进给运动的操作手柄都在中间（停止）位置时，才能实现进给变速冲动控制，以保证操作时的安全。同时，与主轴变速时冲动控制一样，电动机的通电时间不能太长，以防止转速过高，在变速时打坏齿轮。工作台的快速进给控制：为提高劳动生产率，要求铣床在不作铣切加工时，工作台能快速移动。工作台快速进给也是由进给电动机M2来驱动，在纵向、横向和垂直三种运动形式六个方向上都可以实现快速进给控制。主轴电动机启动后，将进给操纵手柄扳到所需位置，工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动时，再按下快速进给按钮SB5（或SB6），使接触器KM5通电吸合，接通牵引电磁铁YA，电磁铁

34、通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按运动方向作快速进给运动。当松开快速进给按钮时，电磁铁YA断电，摩擦离合器断开，快速进给运动停止，工作台仍按原常速进给时的速度继续运动。（3）圆工作台运动的控制：铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械，圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2传动机构驱动的。圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA3扳到圆工作台接通位置。此时SA3-1断，SA3-3断，SA3-2通。准备就绪后，按下主轴启动按钮SB3或SB4,则接触器KM1与KM3相继吸合。主轴电机M1与进给电机M

35、2相继启动并运转，而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。其通路为：1115161722211920KM3线圈O，由上可知，圆工作台与工作台进给有互锁，即当圆工作台工作时，不允许工作台在纵向、横向、垂直方向上有任何运动。若误操作而扳动进给运动操纵手柄（即压下SQ1SQ4、SQ6中任一个），M2即停转。3.3 X62W基于PLC的具体改造设计3.3.1 PlC的基本定义和PLC的主要特点（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干

36、扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。（8）丰富的I/O接口模块：PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯

37、联网的接口模块，等等。（9）采用模块化结构：为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。（10）编程简单易学：PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。（11）安装简单，维修方便：PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障

38、指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。3.3.2 X62W电气控制原理图简化由于本设计实现的是整个控制电路用PLC控制，且圆形工作台转换开关SA1和换刀开关SA2和SA3不能直接接到PLC的输入端口来实现信号的输入，因而需引入接触器KM7、KM8、KM9。利用接触器的辅助触点和常开、常闭按钮（SB7SB12）来实现对工作台与圆形工作台之间的转换、照明灯通断以及油泵电动机的启动与停止的控制。因此可将图3-1稍作修改后如图3-4所示。图3-4 修改后X62W万能铣床的电气原理图控制电路图3.3.3 X6

39、2W改造中PLC的选型根据图3-4修改后X62W万能铣床的电气原理图控制电路图，确定输入信号与输出信号：输入信号：SB1SB6，SQ1SQ5，SQ7，SA1SA2,FR1FR3, QS2, KS。（精简成16个信号）输出信号：KM1KM6,HL。（7个信号）X62W铣床电路中输入/输出及控制信号共有23个。其中输入信号16个、输出信号7个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量，加上10%15%的余量就可以了，并无其他特殊控制模块的需要。故选用西门子的S7-200系列CPU224DC/AC型PLC。AC电源，24V直流输入，晶体管输出。输入点数24，输出点数24。S7-200系列中功能最强、速度

40、最高的微型可编程序控制器。I/O点最大可扩展到256点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。有多种RS-485串行通信模块或功能扩展板，可实现模拟量控制、位置控制和联网通信功能。可满足机床7点输出，16点输入的要求。PLC的供电电源为隔离变压器提供，这样可以减少电网波动或噪声对PLC的干扰。PLC的选型：由于西门子S7-200系列的强大功能使得其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。并且具有紧凑的的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7-200 PLC可以近乎完美地满足小规模的控制要求，所以本次设

41、计选用S7-200系列PLC。3.4 X62W电气控制线路的PLC设计X62W万能铣床电气控制线路中的主电路保持不变，如3.2.1节图3-2所示。在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出部分去掉，用可编程控制器改造后的PLC硬接线如图3-5所示。为了实现整个控制电路用PLC控制，圆形工作台转换开关SA1和换刀开关SA2和SA3分别用SB7SB12表示常开和常闭按钮接入PLC的输入端子。同时为了保证各种联锁功能，将SQ1SQ4和SQ6SQ7,SB1SB12和KV1KV2按图3-5分别接入PLC的输入端，输出器件电压等级是接触器使用的220V电压。X62W所有的电器元件均可采用改造前的型号

42、。3.4.1现场信号与PLC软继电器对照表（I/O地址分配表）如下表6为I/O地址分配表。表6 I/O地址分配表输入信号输出信号功能元件符号地址功能元件符号地址主轴电动机M1启动SB1、SB2I0.0主轴电动机M1接触器KM1Q0.0主轴电动机M1制动停止SB3、SB4I0.1主轴制动与变速冲动接触器KM2Q0.1快速进给SB5、SB6I0.2向右、前、下接触器KM3Q0.2主轴冲动行程开关SQ7I0.3向左、后、上接触器KM4Q0.3进给冲动行程开关SQ5I0.4快速进给KM5Q0.4“向前”、“向下”行程开关SQ3I0.5冷却泵电动机KM6Q0.5“向后”、“向上”行程开关SQ4I0.6照

43、明HLQ0.6“向左”行程开关SQ1I0.7“向右”行程开关SQ2I1.0圆工作台开关SA1I1.1冷却泵开关SA2I1.2主轴电动机热继电器FR1I1.3冷却泵电动机热继电器FR2I1.4进给电动机热继电器FR3I1.5照明开关QS2I1.6制动KSI1.73.4.2 S7-200PLC硬件接线图如图3-5所示为S7-200的硬件接线图。图3-5 S7-200硬件接线图3.4.3 X62W PLC梯形图根据X62W万能铣床的控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图，如下图所示。该程序共有13个网络，反映了原继电器电路中的各种逻辑内容。该程序及PLC的硬接线不仅保证了原电路的工作逻辑关系

44、，而且具有各种联锁措施，电气改造的投资较少、工作量较小。X62W万能铣床PLC控制梯形图 主轴控制电路分析1）主轴电动机启动启动前先合上电源开关QS1，再把主轴转换开关SA4扳到所需的旋转方向，然后按启动按钮SB1(或SB2),I0.0闭合，Q0.0得电，KM1工作，主轴的电动机运转。2）主轴电动机的停车制动按主轴停止按钮SB3（或SB4），这时I0.1常闭断开，Q0.0失电，Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着I0.1常开闭合，Q0.1得电，对主轴进行制动。3）主轴变速冲动控制主轴变速时的冲动控制是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7，通过机械上的联动机构进行控制，变速时，扳操纵手柄使S