PLC毕业论文

西安航空职业技术学院 毕业设计论文1 引言1.1研究背景及意义生产中广泛采用各种机床设备，不过传统的机床电气控制系统一般采用继电器接触器控制方式。这种控制方式由于控制方法简单、成本低等特点，在传统机械设备中应用广泛。但是由继电器构成的电气控制系统有着体积大、耗电多、可靠性差、寿命短等明显缺点。尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计并改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。 随着科学技术的发展，PLC 技术被逐渐引入到各种生产机械 设备中。与传统继电器控制相比，可编程控制器具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床控制系统的开发和应用，通过使用PLC设计机床控制系统，可以减少强电元器件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。目前，国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC代替继电器控制。可编程逻辑控制器(PLC)，是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速，应用最广泛的工业自动控制装置之一。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制系统设计具有良好的可行性。在我国PLC 的应用比例还不足10，有广阔的市场前景。因此该课题的研究具有一定的应用价值。2 铣床概述2.1 铣床简介及主要特点铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，已成为现代生产中的主要设备。铣床主要是用于加工零件的平面、斜面、沟槽、成型面的加工机床。可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、传动箱、铣夹头、平口钳等附件。其用途广泛，在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。铣床主要特点(1）工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。(2）机床具有基础铸件钢性好，能承受重负荷切削。(3）主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速，具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。 (4）机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准，提高了安全性和可靠性。(5）机床通用性强、互换性好，可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件，进一步扩大机床加工范围。(6）容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。保证机床的精度和工作平稳。铣床的作用及其结构运动(1）作用：铣床是用于成形面加工的机床，如加工平面、键槽、斜面、球面等。常见的铣床有平面铣床、立式铣床、仿形铣床、专用铣床等。在机床中，铣床使用量除车床外，位居第二。(2）结构：铣床的主要组成部件有：底座、工作台、铣刀架、主轴变速箱、进给变速箱等。(3）运动：主运动：铣刀的旋转运动辅运动：进给运动和冷却泵旋转运动进给运动可以按以下几种方式分类：工作进给，简称工进快速进给，简称快进速 度左右上下前后圆工作台进给矩形工作台进给方式方向2.2 XA6132铣床本设计以XA6132型万能铣床为研究对象，保持原铣床的工艺和操作方法,让整个设备具有更好的协调性。最终实现铣床通用性、实用性、可靠性及有效速率得到有效的应用。XA6132型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。万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。XA6132型铣床的电气控制系统,在线路、故障率、维护工作上操作简单，成本低廉等特点。本文提出了XA6132型铣床的继电器接触式控制系统进行技术,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。表2-1XA6132型万能铣床主要技术参数主要技术参数单位X6132工作台尺寸mm1320320三向行程(X/Y/Z)680240300(机动mechanic)mm700255320(手动主轴中心线至工作台距离mm30-350主轴中心至床身垂直导轨的距离mm215-470主轴转速范围r.p.m18(级steps)30-1500工作台进给范围(X/Y/Z)mm/min18(级工作台快速移动速度(X/Y/Z)mm/min2300/2300/770外型尺寸mm229417701665电动机功率kw7.5净重/毛重kg2650/2950XA6132型铣床的控制要求，具体有以下几点：(1)主轴电动机正反转运行，以实现顺铣、逆铣；(2)主轴具有停车制动；(3)主轴变速箱在变速时具有变速冲动，即短时点动；(4)进给电动机双向运行；(5)主轴电动机与进给电动机具有联锁，以防在主轴没有运转时，工作台进给损坏刀具或工件；(6)圆工作台进给与矩形工作台进给具有互锁，以防损坏刀具或工件；(7)矩形工作台各进给方向具有互锁，以防损坏工作台进给机构；(8)工作台进给变速箱在变速时同样具有变速冲动；(9)主轴制动、工作台的工进和快进由相应的电磁离合器接通对应的机械传动链实现；(10)具有完善的电气保护。表2-2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2-3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CJO2010A,110V1主轴正传KM2接触器CJO1010A,110V1主轴反转KM3接触器CJO1010A,110V1进给正转KM4接触器CJO1010A,110V1进给反转KA1中间继电器JZ7-4410A,110V1主电动机起停控制KA2中间继电器JZ7-4410A,110V1工步进给与快速进给转换控制KA3中间继电器JZ7-4410A,110V1冷却泵电动机控制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M1换向开关SA2转换开关HZ110/E16三极1换刀开关SA3转换开关HZ110/E16三极冷却泵开关SQ1限位开关LX111K开启式1向右进给SQ2限位开关LX111K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2131单轮，自动复位1向后、向上进给SQ4限位开关LX2131单轮，自动复位1向前、向下进给FR1热继电器JR10103A、5A1M3过载保护FR2热继电器JRQ4011A、3A1M1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QF低压断路器1低压断路保护VC整流器ZCZX45A，50V1整流作用TC1变压器BK150380/127V1控制电路变压器TC2变压器BK50380/36V1照明变压器YC1电磁离合器B1DLIII1工步进给控制电磁铁线圈YB电磁离合器1主轴制动控制电磁铁线圈EL照明灯JC6-Z1工作照明XA6132主电路分析 主轴电动机M1由正、反接触器KM1、KM2实现正反向运行直接启动，由热继电器FR2实现长期过载保护。进给电动机M2由接触器KM3、KM4实现正反运行直接启动，由热继电器FR3实现长期过载保护。冷却泵电动机M3由继电器KA3实现直接起动，由热继电器FR1实现长期过载保护。3 机床的PLC控制系统设计3.1机床PLC控制系统设计的基本原则设计任何一个机床PLC控制系统，如同设计任何一种机床电气控制系统一样，其目的都是通过控制被控对象机床来实现其机械加工的生产工艺要求，提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则:(1)机床PLC控制系统应能控制机床设备最大限度地满足机床的生产工艺要求 。(2）在满足生产工艺要求的前提下，力求使PLC系统越简单、越经济，操作使用及维护维修越方便越好。(3）要充分保证PLC控制系统的安全和可靠性。(4）考虑到今后加工生产的可持续发展和机床工艺的不断改进，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定的扩展余量。3.2 机床PLC控制系统设计的基本内容机床PLC控制系统是由PLC与机床输入、输出设备连接而成的。因此，机床PLC控制系统设计的基本内容应包括以下主要内容：(1)选择XA6132型机床输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件。(2)PLC的选择。PLC是PLC系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标将起着重要的决定性作用。选择PLC，主要包括机型、容量的选择以及I/O模块、电源模块等的选择。(3)分配I/O点，绘制PLC的实际接线图。(4)控制程序设计，包括控制系统流程图、状态转移图、梯形图、语句表等的设计。控制程序是控制整个机床系统工作的软件，是保证机床系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的机床控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足机床生产工艺要求为止。(5)必要时还要设计机床控制台等。(6)编制机床PLC控制系统的技术文件。3.3 机床PLC控制系统设计的一般步骤(1)根据生产的工艺过程分析控制要求，了解需要完成的动作、操作方式。(2)根据控制要求确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O接点数。(3)选择PLC机型及容量。(4)定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计PLC的实际接线图。(5)根据PLC所要完成的任务及应具备的功能进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。3.4 XA6132铣床进行PLC改造需解决的问题采用PLC对XA6132万能铣床进行电气控制系统改造，需要解决两个主要的问题，一是基于PLC的铣床电气控制系统硬件设计，二是基于PLC的铣床电气控制系统软件设计。3.4.1基于PLC的铣床电气控制系统硬件设计(1)分析被控制对象将被控对象按功能进行相互独立的分解，这样便于确定PLC的资源分配，属于化整为零的设计思路。通过PLC来实现铣床电气控制系统的各项功能，需要将各种控制和检测信号通过按钮和检测元件输入PLC，再通过PLC内部程序的运算将结果输出到各种执行设备，完成电气控制系统对于铣床的控制。每个功能的输入信号，都可以通过控制面板上的按钮进行操作，输出则可以通过接触器、电磁阀等执行机构完成。(2)根据控制对象确定IO点 分解后的各个功能项，对PLC所需的输入输出点数量进行确定。(3) PLC的选型 XA6132万能铣床所需的IO点总数在256以下，属于小型机的范围。控制系统只需要逻辑运算等简单功能。主要用来实现条件控制和顺序控制，可选择小型机系列，它的价格低，体积小，非常适用于单机自动化控制系统。3.4.2 基于PLC的铣床电气控制系统程序设计(1)程序要求分析PLC控制系统其优点在于根据加工工艺要求的不同相应的修改程序就可以实现。因此系统的自动控制程度很高。铣床电气控制系统属于广泛的应用系统，不针对特殊的加工工艺，因此PLC内部的程序只需要相对每个控制按钮发出的信号，做出相应的动作即可。(2)基于PLC的铣床电气控制系统程序PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对铣床电气控制系统进行编程。3.5 XA6132铣床进行PLC改造方法及步骤根据XA6132 万能铣床的具体控制要求和电气原理图，确定输入输出点数，编写控制流程图，设计出PLC 控制程序，并调试运行。具体为以下几个步骤：(1)分析XA6132 万能铣床的电气控制要求和电气控制原理图；(2)根据XA6132 万能铣床控制要求，确定输入输出信号；(3)利用PLC 梯形图与电气原理图之间的对应关系，对机床进行PLC 改造，具体包括程序编制，调试运行等内容。4. 设计要求4.1工艺要求 不变动原机床的控制操作，保留各原有按钮交流接触器，行程开关，热继电器等机械动作。为保证人身财产的安全起见热继电器不接入PLC的输入端，而直接接在PLC的输出端。4.2 机床的电力拖动特点和控制要求 (1) XA6132万能卧式铣床，主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，而且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。(2) 主轴电动机处于空载下起动，为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能称实现正、反轨但旋转方向不需经常改变。仅在加工前预选转动方向而在加工过程中不交换。(3) 铣削加工是多刀多刃不连续切削，负载波动。为减轻负载波加动的影响，往在主轴传动系统中加入飞轮，使转动惯量加大，但为实现主轴快速停车，主轴电动机应设有停车制动。同时，主轴在上刀时，也应使主轴制动，为此本铣床采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。(4) 工作台的垂直，横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动，而三个方向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就要求进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。(5) 使用圆工作台时，工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下，左右，前后六个方向的运动之间有联锁控制。(6) 为适应铣削加工需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。XA6132万能铣床采用机械变速，改变变速箱的传动比来实现，为保证变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时电动机有冲动控制。(7) 根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后进行，加工结束后必须在铣刀停转前停止进给运动。(8) 为供给铣削加工时冷却液，应有冷却泵电动机拖动冷却泵，供给冷却液。(9) 为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作要求，机床应对主轴电动机的走动与停止及工作台的快速移动控制，具有两地操作的性能。(10) 工作台上下、左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。(11) 应有局部照明电路。4.3原机床的控制过程图4-1 XA6132卧式万能铣床电气控制原理图图4-1是XA6132卧式万能铣床的电气控制原理图。图中M1为主轴电机，M2为工作台进给电机，M3为冷却泵电动机。该电路的一个特点是采用电磁离合器控制，另一个特点是机械操作和电气操作密切配合进行。因此，在分析电气原理图时，应对机械操作手柄与相应电器开关动作关系，对各开关的作用及指令开关状态弄清楚。4.3.1主拖动电气原理图 （1） 主轴电动机的起动控制 主轴电动机M1由正反转接触器KM1、KM2来实现正、反转全压起动，而由主轴换向开关SA4来预选电动机的正反转。由停止按钮SB1或SB2，起动按钮SB3或SB4与KM1、KM2构成主轴电动机正反转两地操作控制电路。起动时，应将电源引入开关QF1闭合，再把换向开关SA4扳到主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB3或SB4，中间继电器KA1线圈通电并自锁，触头KA1闭合，使KM1或KM2线圈通电吸合，其主触头接通主轴电动机，M1实现全压起动。而KM1或KM2的一对辅助触头KM1或KM2断开，主轴电动机制动电磁摩擦离合器线圈YC1电路断开。继电器的另一触头KA1闭合，为工作台的进给与快速移动作好准备。图4-2 XA6132卧式万能铣床外形图 （2）主轴电动机的制动控制 由主轴停止按钮SB1或SB2，正转接触器KM1或反转接触器KM2以及主轴制动电磁摩托离合器YC1构成主轴制动停车控制环节。电磁离合器YC1安装在主轴传动链中与主轴电动机相联的第一根传动轴上，主轴停车时，按下SB1或SB2，KM1或KM2线圈断电释放，主轴电动机M1断开三相交流电源；同时YC1线圈通电，产生磁场，在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动，使主轴迅速制动。当松开SB1或SB2时，YC线圈断电，摩擦片松开，制动结束。这种制动方式迅速、平衡，制动时间不超过0.5s.（3）主轴上刀换刀时的制动控制 在主轴上刀或更换铣刀时，主轴电动机不得旋转，否则将发生严重人身事故。为此，电路设有主轴上刀制动环节，它是由主轴上刀制动开关SA2控制。在主轴上刀换刀前，将SA2扳到“接通”位置。触头SA2断开，使主轴起动控制电路断电，主轴电动机不能起动旋转；而另一触头SA2闭合，接通主轴制动电磁离合器YC1线圈，使主轴处于制动状态。上刀换刀结束后，再将SA2扳至“断开”位置，触头SA2断开，解除主轴制动状态，同时，触头SA2闭合，为主电动机起动作准备。（4）主轴变速冲动控制 主轴变速操纵箱装在床身左侧窗口上，变速应在主轴旋转方向预选之后进行。变换主轴转速的操作顺序如（图5-1）下： 将主轴变速手柄压下，使手柄的榫块自槽中滑出，然后拉动手柄使榫块落到第二道槽内为止。 转动变速刻度盘，把所需转速对准指针。 把手柄推回原来位置，使榫块落进槽内。在将变速手柄推回原位置时，将瞬间压下主轴变速行程开关SQ5，使触头闭合，触头SQ5断开。于是KM1或KM2线圈瞬间通电吸合。其主触头瞬间接通主轴电动机瞬时点动，利于齿轮啮合，当变速手柄榫块落入槽内时SQ5不再受压，触头SQ5断开，切断主轴电动机瞬时点动电路，主轴变速冲动结束。主轴变速行程开关SQ5的触头SQ5是为主轴旋转时进行变速而设的，此时无需按下主轴停止按钮，只需将主轴变速手柄拉出，压下SQ5断开，于是断开了主轴电动机的正反转或反转接触器线圈电路，电动机自然停车，尔后再进行主轴变速操作，电动机进行变速冲动，完成变速。变速完成后尚需再次起动电动机，主轴将在新选择的转速下起动旋转。4.3.2 进给拖动控制电路工作台进给方向的左右纵向运动，前后的横向运动和上下的垂直运动，都是由进给电动机M2的正反转来实现的。而正、反转接触器KM3、KM4是由行程开关SQ1、SQ3、与SQ2、SQ4来控制的，行程开关又是由两个机械操作手柄控制的。这两个机械操作手柄，一个是纵向机械操作手柄，另一个是垂直与横向操作手柄。扳动机械操作手柄，在完成相应的机械挂档同时，压合相应的行程开关，从而接通接触器，起动进给电动机，拖动工作台按预定方向运动。在工作进人时，由于快速移动继电器KM2线圈处于断电状态，而进给移动电磁离合器YC2线圈通电，工作台的运动是工作进给。纵向机械操作手柄有左、中、右三个位置，垂直与横向机械操作手柄有上、下、前、后、中五个位置。SQ1、SQ2为纵向机械操作手柄有机械联系的行程开关；SQ3、SQ4为与垂直、横向操作手柄有机械联系的行程开关。当这两个机械操作手柄处于中间位置时，SQ1SQ4都处在未被压下的原始状态，当扳动机械操作手柄时，将压下相应的行程开关。SA3为圆工作台转换开关，其有“接通”与“断开”两个位置，三对触头。当不需要圆工作台时，SA3置于“断开” 位置，此时触头SA3，SA3闭合，SA3断开。当使用圆工作台时，SA3置于“接通”位置，此时SA3，SA3断开，SA3闭合。在起动进给电动机之前，应先起动主轴电动机，即合上电源开关QF1，按下主轴起动按钮SB3或SB4，中间继电器KA1线圈通电并自锁，其触头KM1闭合，为起动进给电动机作准备。（1）工作台纵向进给运动的控制，若需工作台向右工作进给，将给向进给操作手柄扳向右侧，在机械上通过联动机构接通纵向进给离合器，在电气上压下行程开关SQ1，触头SQ1闭合，SQ1断开，后者切断通往KM3、KM4的另一条通路，前者使进给电动机M2的接触器KM3线圈通电吸合，M2正向起动旋转，拖动工作台向右工作进给。向右工作进给结束，将纵向进给操作手柄由右位扳到中间位置，行程开关SQ1不再受压，触头SQ1断开，KM3线圈断电释放，M2停转，工作台向右进给停止。工作台向左进给的电路与向右进给时相仿。此时是将纵向进给操作手柄扳向左侧，在机械挂档的同时，电气上压下的行程开关SQ2，反转接触器KM4线圈通电，进给电动机反转，拖动工作台向左进给，当将纵向操作手柄由左侧扳向进给操作手柄扳回中间位置时，向左进给结束。（2）工作台向前与向下进给运动的控制 将垂直与横向进给操作手柄扳到“向前”位置，在机械上接通了横向进给离合器，在电气上压下行程开关SQ3，触头SQ3闭合，SQ3断开，正转接触器KM3线圈通电吸合，进给电动机M2正向转动，拖动工作台向前进给。向前进给结束，将垂直与横向进给操作手柄扳回中间位置，SQ3不再受压，KM3线圈断电释放，M2停止旋转，工作台向前进给停止。工作台向下进给电路工作情况与“向前”时完全相同，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向下”位置，在机械上接通垂直进给离合器，电气上仍压下行程开关SQ3，KM3线圈通电吸合，M2正转，拖动工作台向下进给。（3）工作台向后与向上进给的控制，电路情况与向前或向下进给运动的控制相仿，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向右”或“向上”位置，在机械上接通垂直或横向进给离合器，电气上都是压下行程开关SQ4，反向接触器KM4线圈通电吸合，进给电动机M2反向起动旋转，拖动工作台实现向后或向上的进给运动。当操作手柄扳回中间位置时，进给结束。（4）进给变速冲动控制，进给变速冲动只有在主轴起动后，纵向进给操作手柄，垂直与横向操作手柄置于中间位置时才可以进行。进给变速箱是一个独立部件，装在升降台的左边，进给速度的变速是由进给操作箱来控制，进给操作箱位于进给变速箱前方。进给变速的操作顺序是： 将蘑菇形手柄拉出。 转动手柄，把刻度盘上所需的进给速度值对准指针。 把蘑菇形手柄向前拉到极限位置，此时借变速孔盘推压行程开关SQ6. 将蘑菇形手柄推回原位，此时SQ6不再受压。就在蘑菇形手柄向前拉于极限位位置，在反向推回之前，SQ6压下，触头SQ6闭合，SQ6断开。此时，正向接触器KM3线圈瞬时通电吸合，进给电动机瞬时正向旋转，获得变速冲动。如果一次瞬间点动时齿轮仍未进行啮合状态，此时变速手柄不能复原。可再次拉出手柄并再次推回。实现再次瞬间点动，直到齿轮啮合为止。（5）进给方向快速移动的控制，进给方向的快速移动是由电磁离合器改变传动链来获得的。先开动主轴，将进给操作手柄扳到所需移动方向对应位置，则工作台按操作手柄选择的方向以选定的进给速度作工作进给。此时如按下快速移动按键SB5或SB6，接通快速移动继电器KA2电路，而触头KA2闭合，快速移动电磁离合器YC3线圈通电，工作台按原运动方向作快速移动。松开SB5或SB6，快速移动立即停止，仍以原进给速度继续进给，所以，快速移动为点动控制。4.3.3 圆工作台的控制圆工作台的回转运动是由进人电动机经传动机构驱动的，使用工作台时，首先把圆工作台转换开关SA3扳到“接通”位置。按下主轴起动按键SB3或SB4，KA1或KM2线圈通电吸合，主轴电动机起动旋转。接触器KM3线圈经SQ1SQ4行程开关闭触头和SA3触头通电吸合，进给电动机起动旋转，拖动圆工作台单向回转。此时工作台进给两个机械操作手柄均处于中间位置。工作台不动，只拖动圆工作台回转。4.3.4 冷却泵和机床照明的控制冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由冷却泵转换开关SA1控制，当SA1扳到“接通”位置时，冷却泵起动继电器KA3线圈通电吸合，M3起动旋转，并由热继电器FR3作长期过载保护。床工作时，只允许工作台一个方向运动。为此，工作台上下左右前后6个方向之间都有联锁。其中工作台纵向操作手柄实现工作台左右运动方向的联锁；垂直与横向操作手柄实现上下前后4个方向的联锁，但关键在于如何实现这两个操作手柄之间的联锁，对此电路设计成：接线之间由SQ3、SQ4常闭触头串联组成，之间由SQ1、SQ2常闭触头串联组成，然后在24号点并接后串于KM3、KM4线圈电路中，以控制进给电动机正反转。这样，当扳动纵向操作手柄机床照明由照明变压器TC3供给24V安全电压，并由控制开关SA5控制照明灯EL。4.3.5控制电路的联锁与保护XA6132型万能铣床运动较多，电气控制线路较为复杂，为安全可靠地工作，电路具有完善的联锁与保护。（1）主运动与进给运动的顺序联锁，进给电气控制电路接在中间继电器KA1触头KA1之后，这就保证了只有在起动主轴电动机之后才可起动进给电动机，而当主轴电动机停止时，进给电动机也立即停止。（2）工作台6个运动方向的联锁，SQ1或SQ2行程开关压下，断开2824支路，但KM3或KM4仍可经支路供电。若此时再扳动垂直与横向操作手柄，又将SQ3或SQ4行程开关压下，将支路断开，使KM3或KM4电路断开，进给电动机无法起动。从而实现了工作台6个方向之间的联锁。（3）长工作台与圆工作的联锁，圆形工作台的运动必须与长工作台6个方向的运动有可靠的联锁，否则将造成刀具与机床的损坏。这里由选择开关SA3来实现其相互间的联锁，当使用圆工作台时，选择开关SA3置于“接通”位置，此时触头SA3、SA3通，若此时又操纵纵向或垂直与横向进给操作手柄，将压下SQ1SQ4行程开关的某一个，于是断开了KM3线圈电路，进给电动机停止，圆工作台也停止。若长工作台正在运动，扳动圆工作台选择开关SA3于“接通”位置，此时触头SA3断开，于是断开了KM3或KM4线圈电路，进给电动机也立即停止。（4）工作台进给运动与快速运动的联锁，工作台工作进给与快速移动分别电电磁摩擦离合器YC2与YC3传动，而YC2与YC3是由快速进给继电器KA2控制，利用KA2的常开触头与常闭触头实现工作台工作进给与快速运动的联锁。具有完善的保护，完善的保护有以下五种： 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5实现相应电路的短路保护。 热断电器FR1、FR2、FR3实现相应电动机的长期过载保护。 断路器QF1实现整个电路的过电流，欠电压等保护。 工作台6个运动方向的限位保护采用机械与电气相配合的方法来实现，当工作台左、右运动到预定位置时，安装在工作台前方的挡铁将撞动纵向操作手柄，使其从左位或右位返回到中间位置，使工作台停止，实现工作台左右运动的限位保护。在铣床床身导轨旁设置了上、下两块挡铁，当升降台上下运动到一定位置时，挡铁撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。工作台横向运动的限位保护由安装在工作台左侧底部挡铁来撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。5 控制系统的PLC设计5.1 硬件设计根据原机床的控制电路图和结合PLC的型号，以及PLC的触点数和机床的机械动作开关，列出I/O接口分配表如（表5-1），在根据I/O接口分配表设计出输入输出口接线图如图5-1所示。 表5-1 I/O分配表分类信号名称现场信号PC数据输入信号主轴电机停止按钮SB1I0.0主轴电机停止按钮SB2I0.1主轴电机启动按钮SB3I0.2主轴电机启动按钮SB4I0.3工作台快速进给按钮SB5I0.4工作台快速进给按钮SB6I0.5冷却泵电机转换开关SA1I0.6主轴制动转换开关SA2I0.7原工作台转换开关SA3I1.0主轴正反转转换开关SA4I1.1工作台右移行程开关SQ1I1.2工作台左移行程开关SQ2I1.3工作台前/下移行程开关SQ3I1.4工作台后/上移行程开关SQ4I1.5主轴变速冲动行程开关SQ5I1.6工作台变速冲动行程开关SQ6I1.7输出信号主轴电机正转交流接触器KM1Q0.0主轴电机反转交流接触器KM2Q0.1工作台电机正转交流接触器KM3Q0.2工作台电机正转交流接触器KM4Q0.3冷却泵继电器KA3Q0.4主轴正反转制动电磁离合器YC1QI.0工作台进给电磁离合器YC2Q1.1工作台快速进给电磁离合器YC3Q1.2图5-1 I/O接线图5.2 软件设计 使用梯形图设计XA6132卧式万能铣床的PLC程序。设计的基本原则是“复述”原继电器电路所叙述的逻辑内容。由于梯形图总是针对输出列写支路的，可以根据继电器线路中的辅助继电器M0.0的逻辑关系绘出第1个支路，根据辅助继电器M0.1的逻辑关系绘出第2个支路。根据辅助继电器M0.2的逻辑关系绘出第3个支路。根据继电器KM1，KM2，KM4绘出第4个支路。根据连锁保护和非圆工作台进给的工作逻辑绘出第5个支路。第6个支路由辅助继电器M1.0绘出。这样做，保留了原电路的逻辑关系，又简化了梯形图的结构，是由继电器电路设计梯形图时常用的方法。设计的梯形图见图5-2所示。图中最后3条支路是针对电磁阀YC1、YC2、YC3的。图5-2 XA6132卧式万能铣床梯形图总 结 系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践过程中增长了知识。丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可使问题得到解决。 在设计中体会到理论必须和实践相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多的差异，出现了很多意想不到的问题。许多问题在书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到控制要求的系统。通过本次设计和论文的撰写，让我对以前的知识又做了复习和巩固，同时学习了以前学的不好或者没有学到的知识。总之，本次设计的过程，对我的整体素质有了较大的提高，对我以后的工作和学习具有重要意义！在完成毕业设计过程中，由于专业知识有限，且缺少实践经验，使得设计中难免出现纰漏之处，所以恳请各位指导老师给予批评指正。致 谢这不单是一个毕业设计课题，同时也是对我们整个大学四年的学习的一个深刻总结。老师的严谨治学态度、渊博的知识无私的奉献精神使我深受启迪。在这里要感谢指导老师任晓敏老师给我的悉心指导，并且为我提供了设计的思路和方法，帮我解决了在设计过程中遇到许多困难，也要感谢在设计中给予我帮助的同学。与此同时也衷心感谢三年来教过我的所有老师，在他们辛勤的培养和悉心教育下，不仅使我具备了坚实的专业知识，还掌握了学习的方法。再次向老师和同学致以最衷心的感谢和深刻的敬意。参考文献1 汪晓萍.可编程控制器系统开发导航.人民邮电出版社，2004年7月第1 版2 董锦凤 .毕业设计指导.西安电子科技大学出版社，2005年2月3 贾德胜 .PLC应用开发实用子程序.人民邮电出版社.2006年1月4 郭艳萍 .电气控制与PLC技术.北京师范大学出版社.2007年2月5 孙政顺 曹京生 .PLC技术.高等教育出版社.20056 严盈富 .PLC入门.人民邮电出版社.20057 朱绍祥 .可编程控制器原理及应用. 上海交通大学出版社.1988年8月8 孟宪芳 .电机及拖动基础. 西安电子科技大学出版社.2006年1月9 路松行 .电工与电子技术.西安电子科技大学出版社.2006.8(2007.9重印)10 张继 张润敏 梁海峰 .电机控制与供电基础.西南交通大学出版社，200011 姜培刚 孟玉先 .机电一体化系统设计.机械工业出版社，2003年9月12 邱士安 .机电一体化技术.西安电子科技大学出版社，200513 陈伯时 .自动控制系统.机械工业出版社，198114 康宜华 .工程测试技术.机械工业出版社，2007.515 熊诗波 黄长艺 .机械工程测试技术基础.机械工业出版社，2006.16 周万珍 . 高鸿宾. 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