X62W型卧式万能铣床电气控制系统的设计

韶关学院毕业设计题目：X62W型卧式万能铣床电气控制系统的设计学生姓名：张择恩学号：096313703027系（院）：物理与机电工程学院专业：电气自动化班级：广东省南方技师学院0829班指导教师姓名及职称：宁宇副教授起止时间：2010 年11 月——2010 年12 月目录1 概述1.1铣床国内外研究状况和发展趋势………………………………1.2铣床简单介绍……………………………………………………1.2.1 铣床的选型……………………………………………………1.2.2 X62W机床特点………………………………………………2 X62W万能铣床硬件设计…………………………………………2.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求…………………2.2 X62W万能铣床元件选型………………………………………2.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式…………………………3 电气控制原理………………………………………………………3.1 电气原理图………………………………………………………3.2 主电路分析………………………………………………………3.3控制电路分析……………………………………………………4 X62W万能铣床软件设计…………………………………………4.1 PlC的基本定义和PLC的主要特点…………………………4.2 X62W万能铣床电气控制线路的PLC设计……………………4.3 现场信号与PLC软继电器对照表…………………………4.4 PLC梯形图和 PLC指令表……………………………………5 总结………………………………………………………………致谢参考文献1铣床的简介X62W型卧式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，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型卧式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型卧式万能铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，X62W型卧式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。

然而，在本次设计中主要针对X62W型卧式万能铣床控制系统PLC进行改造，阐述了X62W型卧式万能铣床的电气控制线路的工作原理，PLC控制系统软、硬件的设计，而我所做的工作主要有以下几点：1．X62W型卧式万能铣床的简介。

2．X62W型卧式万能铣床的实图。

3．X62W型卧式万能铣床的电路分析。

4．X62W型卧式万能铣床的必要性分析。

5．X62W型卧式万能铣床PLC梯形图的设计和调试。

2.X62W万能铣床硬件设计2.1 X62W万能铣床电力拖动的特点（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光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：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。

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万能铣床元件选型表2-1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Y132M—4—B37．5KW，380V，1450r/min 1 主轴传动M2 进给电动机Y90L—4 1．5KW,380V,1400r/min 1 进给传动M3 冷却泵电动机JCB—220．125KW,380V,2790r/min1 冷却泵传动表2-2铣床的基本元件一览表符号名称型号规格件数作用KM1 接触器CJO—20 20A,110V 1 主轴启动KM2 接触器CJO—10 10A,110V 1 快速进给KM3 接触器CJO—10 10A,110V 1 M2正转KM4 接触器CJO—10 10A,110V 1 M2反转KS 速度继电器JY1 2A 1 反接制动SB1、2 按钮LA2 绿色 2 M1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 2 M1停止按钮SA1 转换开关HZ1—10/E16 三极 1 换刀开关SA2 转换开关HZ1—10/E16 三极１圆工作台转换SA3 转换开关HZ1—10/E16 三极１M1换向开关SQ1 限位开关LX1—11K 开启式 1 向右进给SQ2 限位开关LX1—11K 开启式 1 向左进给SQ3 限位开关LX2—131 单轮，自动复位 1 向前、向下进给SQ4 限位开关LX2—131 单轮，自动复位 1 向后、向上进给SQ5 限位开关LX3—11K 开启式 1 快速与进给转换SQ6 限位开关LX3—11K 开启式 1 主轴变速冲动SQ7 限位开关LX3—11K 开启式 1 进给变速冲动QS1 转换开关HZ1—60/E26 三极 1 电源总开关QS2 转换开关HZ1—60/E26 三极 1 冷却泵开关FR1 热继电器JRQ—40 11A、3A 1 M1过载保护FR2 热继电器JR10—10 3A、5A 1 M3过载保护FR3 热继电器JR10—10 0.415A 1 M2过载保护FU1 熔断器RL1 30A 3 总电源短路保护FU2 熔断器RL1 10A 3 进给短路保护FU3、FU6熔断器RL1 6A 2 控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL1 4A 2 照明电源短路保护VC 整流器ZCZX4 5A，50V 1 整流作用TC 变压器BK—50 380/36V 1 照明变压器TC1 变压器BK—150 380/127V 1 控制电路变压器YC1 电磁离合器B1DL—III —— 1 主轴制动YC2 电磁离合器B1DL—II —— 1 正常进给YC3 电磁离合器B1DL—II —— 1 快速进给R 电阻ZB2 1 .45W、15.4A 2 限制制动电阻2.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式X62W型万能铣床的外形结构如图2-1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、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。

溜板上部有可转动的回转盘，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是主运动；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；铣床其他的运动，如工作台的旋转运动、在各个方向的快速移动则属于辅助运动。

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—底座图2-1铣床外部结构图2.4 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）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。

电气控制原理3.1 电气原理图图3-1 X62W卧式铣床电气原理图图3-2 铣床电器元件符号及功能说明3.2 主电路分析由电气原理图可知，主电路共有三台电动机。

其中M1为主轴电动机，M2为进给电动机，M3为冷却泵电动机。

X62W万能铣床的电路如图3-1所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。

3.2 主电路分析主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关SA3来实现正反转；进给电动机M2通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器KM3、KM4来实现；冷却泵电动机M3供应切削液，且当M1启动后，用手动开关QS2控制；3台电动机共用熔断器FU1作短路保护，3台电动机分别用热继电器FR1、FR2、FR3作过载保护。

3.3控制电路分析控制电路的电源由控制变压器TC输出110V电压供电。

⑴主轴电动机M1的控制主轴电动机M1采用两地控制方式，SB1和SB2是两组启动按钮，SB5和SB6是两组停止按钮。

KM1是主轴电动机M1的启动接触器，YC1是主轴制动用的电磁离合器，SQ1是主轴变速时瞬时点动的位置开关。

1）主轴电动机M1启动前，应首先选择好主轴的转速，然后合上电源开关QS1，再把主轴换向开关SA3扳到所需要的转向。

按下启动按钮SB1（或SB2），接触器KM1线圈得电，KM1主触头和自锁触头闭合，主轴电动机M1启动运转，KM1常开辅助触头（9-10）闭合，为工作台进给电路提供了电源。

按下停止按钮SB5（或SB6），SB5-1（或SB6-1）常闭触头分断，接触器KM1线圈失电，KM1触头复位，电动机M1断电惯性运转，SB5-2（或SB6-2）常开触头闭合，接通电磁离合器YC1，主轴电动机M1制动停转。

2)主轴换铣刀时将转换开关SA1扳向换刀位置，这时常开触头SA1-1闭合，电磁离合器YC1线圈得电，主轴处于制动状态以便换刀；同时常闭触头SA1-2断开，切断了控制电路，保证了人身安全。

3)主轴变速时，利用变速手柄与冲动位置开关SQ1，通过M1点动，使齿轮系统产生一次抖动，以便于齿轮顺利啮合，且变速前应先停车。