X52K型立式铣床电气控制系统的PLC改造设计课程设计

本科学生课程设计任务书注：任务书由指导教师填写。

摘要铣床的PLC改造主要是方便工业自动化生产，减轻劳动强度和提高工作效率。

过去有不少人对铣床进行改造设计，并取得了不错的成绩，例如采用三菱控制软件控制的PLC设计等。

X52K型立式铣床的PLC控制设计采用了西门子软件S7-200，这是一款小型的控制系统。

设计过程中充分考虑工厂生产实际情况和铣床的运动要求、加工精度等一些列条件，采用S7-200软件进行仿真，满足设计的各项要求。

改造后的系统便于柔性生产的需要，在工厂有更强的适应力。

如生产任务或工艺发生变化，普通X52K机床需改变硬件结构，从而造成时间和资金的浪费。

PLC是一种新型的工业自动化控制装置，其控制功能是通过软件编程来实现的。

当生产工艺和任务发生变化时，不必改变PLC硬件设备，只需改变PLC中的程序，因而该控制系统更具灵活性。

且PLC控制系统体积小、可靠性高、更易于维护。

通过对X52K型立式铣床进行改造,并用S7-200软件仿真，实现了自动化控制,从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。

关键词 PLC,电气控制系统,X52K,S7-200ABSTRACTThe Milling machine PLC transformation mainly is convenient industrial automation production, reduce labor intensity and improve work efficiency. In the past, there was a lot of people to milling machine modification design, and has made the good progress, such as the control software of PLC control design, etc.X52K type vertical milling machine PLC control software was designed using Siemens S7-200, it's a small control system. The design process of fully considering the actual production condition of the factory and on the movement of the milling machine, machining accuracy and other terms and conditions, the S7-200 software simulation, meet the design requirements. After the transformation of the system to the needs of the production of the soft, in the factory has stronger adaptability. Such as production task or process changes, ordinary X52K machine need to change the hardware structure, resulting in the waste of time and money.PLC is a new type of industrial automation control device, the control function is achieved through software programming. When the production process and task change, don't need to change the PLC hardware equipment, just change the PLC program, thus the control system more flexibility. PLC control system and small size, high reliability and easier to maintain.Through the X52K type vertical milling machine modification, and S7-200 software simulation, realized the automation control, which can improve the electrical control system performance.Keywords PLC, electric control system, X52K, S7-200目录摘要 (II)ABSTRACT (III)第1章铣床简介 (1)1.1铣床介绍 (1)1.2 X52K型立式铣床简介 (1)第2章 X52K型铣床控制系统分析 (6)2.1 X52K电气原理图 (6)2.2 主轴电动机的控制 (6)2.2.1 主轴启动 (7)2.2.2 主轴停止 (7)2.2.3 主轴变速时的瞬时点动 (7)2.3 进给运动的电气控制 (7)2.3.1 工作台纵向进给运动控制 (7)2.3.2 工作台横向、升降进给运动控制 (8)2.3.3 工作台快速移动、进给变速瞬时点动控制 (8)2.3.4 圆形工作台的控制 (8)第3章 PLC简介 (10)3.1 PLC的简史 (10)3.2 PLC的基本组成及特点 (11)3.3 PLC的基本工作原理 (12)第4章 PLC输入输出地址分配 (14)4.1改造的目的 (14)4.2 PLC设计方案的确定 (14)4.3 PLC的选择 (15)4.4 地址分配 (15)第5章 PLC电器元件选择 (18)第6章 PLC编程 (20)6.1 PLC梯形图 (20)6.2 PLC语句表 (21)第7章 PLC程序仿真 (23)总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章铣床简介1.1铣床介绍在机器的的制造业中用锻造、铸造、压力加工等方法制成的金属毛坯都是很粗糙的，而且形状和尺寸也不太准确。

但是在实际应用中，绝大多数的机器零件都是有形状和尺寸要求的，以及高的精度和表面光洁度这就需要我们再次切削加工。

在现代机器制造厂的金工车间里，机械加工的种类有很多，有车削包削，钻削以及铣削等。

用铣刀在铣床上面加工工件，就叫铣削。

在铣床上能够加工出，如铣平面、沟槽、成型表面、螺纹、齿轮以及隔断材料等等、而每一种铣削、往往还可以用不同的铣刀来加工。

例如铣平面时可以用圆柱铣刀来加工、但也可以用高速端面铣刀来进行并且后面一种铣削的效率更高。

由于铣削加工具有上述很多优点，所以机械制造业中，铣削被越来越广泛地使用，特别是在大量生产和大批生产中，铣削差不多完全取代了刨削。

因此，如何进一步掌握铣削技术，提高铣削的生产率和精度对实现社会主义现代化具有非常重要的意义。

1.2 X52K型立式铣床简介本机床是一种强力金属切削机床，机床的主轴传动系统由功率为7.5kw的电动机驱动，能承受重负荷切屑。

主轴锥孔可直接或通过附件安装各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型铣刀、端面铣刀等刀具，适于加工各种零件的平面、斜面、沟槽、孔等，是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备。

X52K为立式升降台铣床，其主轴轴线垂直于工作台面，外形如图主要由床身、立铣头、主轴、工作台、升降台、底座组成。

图1.1 X52K立式铣床结构图(1) 床身—固定和支承铣床各部件；(2) 立铣头—支承主轴，可左右倾斜一定角度；(3 )主轴—为空心轴，前端为精密锥孔，用于安装铣刀并带动铣刀旋转；(4 )工作台—承载、装夹工件，可纵向和横向移动，还可水平转动；（5）升降台—通过升降丝杠支承工作台，可以使工作台垂直移动；（6）变速机构—主轴变速机构在床身内，使主轴有18种转速，进给变速机构在升降台内，可提供18种进给速度；（7）底座—支承床身和升降台，底部可存储切削液。

X52K立式铣床的特点：(1) 立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整±45°，拓展机床的加工范围；主轴轴承为圆锥滚子轴承，承载能力强，且主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速、可靠。

(2) 工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。

(3) X、Y、Z三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理，配合强制润滑，提高精度，延长机床的使用寿命。

(4) 润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑，减小机床的磨损，保证机床的高效运转；同时，冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液流量的大小，满足不同的加工需求。

X52K立式铣床电器元件表如表1.2所示X52K立式铣床开关使用说明如下表2.2表2.2 X52K立式铣床开关说明主轴换向开关说明工作台横向及升降进给行程开关说明X52K工艺要求1、顺序动作：只有主轴旋转后才能进给和快速移动。

（防止刀具和机床损坏） 2．进给停止后才能主轴停止或同时停止，保证表面粗糙度的要求。

3、各方向运动互锁：六个方向同时只能有一个方向运动产生，由手柄和机械离合器选择进给方向。

4．主轴和进给运动变速时采用瞬时点动，保证啮合良好。

5、安全保护（主电机或冷却电机过载时进给必须停止，防止刀具和机床损坏）第2章X52K型铣床控制系统分析2.1 X52K电气原理图X52K型立式铣床的电气原理图如图2.1所示图2.1 电气原理图2.2 主轴电动机的控制主电路中共有三台电动机。

M1是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工；SA5刀开关实现主电动机正反转的开关。

M2是进给电动机，拖动工作台进行前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，六个方向的进给运动同时只有一种运动产生。

用机械操纵手柄和行程相配合的办法来实现六个方向进给运动的互锁，起正反转有接触器KM2、KM3实现；M3是冷却泵电动机，供应冷却液，与主轴电动机M1之间实现顺序控制，即M1启动后，M2才能启动。

熔断器FU1作为进给电动机M2的短路保护，3台电动机的过载保护由热继电器FR1、FR2、FR3实现。

2.2.1 主轴启动主轴启动前，先选择好需要的主轴转速，主轴变速完成后，"1"SQ；主轴换7=刀制动开关旋置在SA2-1闭合的位置，换向开关SA5转到需要的方向位置，电源自动开关QF接上电源，由电路可看出，按下SB3或则SB4按钮，KM1线圈得电自锁，M1电动机启动运转。