铣床的模拟控制

8.2.6　X62W铣床的PLC模拟控制

1）实习目的

（1）熟悉可编程控制系统的一般设计原则、设计内容以及程序设计的要求。

（2）掌握电气设计制图的基本规范，学会进行图纸分析、电气设计。

（3）掌握常用低压电器元件的识别、检测、安装及接线工艺。

（4）掌握PLC的编程、安装、调试等方法，初步掌握PLC在机电一体化中的应用。

（5）理论联系实际，提高实践动手能力，培养综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

2）实习内容

在电气控制屏（自制）上通过硬件安装、接线及软件编程调试等，运用PLC模拟实现铣床的所有控制功能。

3）实习工具

平口螺丝刀、十字螺丝刀、老虎钳、斜口钳、剥线钳、活动扳手、剪刀、手枪钻、电源接线板、电工包等工具；单股铜芯线、异形套管、DIN导轨、塑料线槽、紧固螺母、螺钉等实习材料若干。

4）主要实习材料

主要实习材料清单详如表8.3所示。

表8.3　主要实习材料清单

续表8.3

注：如不用速度继电器，其触点可用行程开关代替。

5）实习进度大致安排

（1）实习时间1.5～2周，内容安排大致如下：

①布置实习任务，熟悉实习要求，检测并熟悉电器元件，统计I/O点。

②绘制电气原理图、I/O分配表、I/O端子接线图，进行梯形图程序设计。

③绘制平面布置图、安装接线图。

④安装电器元件，对PLC输入信号回路进行二次接线安装并检查。

⑤下载PLC控制程序至PLC，通电对PLC输入回路模拟调试。

⑥进行PLC输出回路二次接线安装及主电路接线安装并检查，进行联机调试等。

⑦通电验收实习成果，整理实习器材，整理实习文档资料，撰写实习报告。

（2）需注意的几个问题：

①进行I/O点数统计时，如果采用主轴电动机2个启动按钮并联、主轴电动机停止2个按钮并联、主轴电动机反接制动速度继电器并联的方法，可节约三个输入点。

②应根据X62W的控制原理进行总体程序设计，在控制程序中应注意自锁和互锁控制。如主轴运动与进给运动的顺序联锁控制、长工作台6个进给方向的联锁控制、圆工作台与长工作台之间的联锁控制。

③在绘制I/O接线图、安装接线图等时，应注意主轴电动机运行与反接制动接触器之间的电气互锁、进给电动机正反转接触器之间的电气互锁，否则易造成主电源短路故障。

④为保证人身及设备安全，降低故障率，安装、接线、调试、通电验收应分三步走。

首先在接好PLC的24V直流输入回路（暂时不接输出回路）并检查无误后，通电下载控制程序到PLC中。将PLC切换为运行状态，根据输入条件查看PLC面板输出指示灯运行状况。正确后再接输出回路，检查无误后接通交流工作电源，检查接触器的运行状况。合格后才接通三台鼠笼式交流异步电机，模拟实现铣床主轴电机的顺铣逆铣、工作台进给电机的正反转控制、变速冲动、工作台快速移动等功能。

6）X62W铣床及其电气控制原理

铣床用来加工各种形式的表面、平面、成形面、斜面和沟槽等，也可以加工回转体。铣床的主运动为主轴带动刀具的旋转运动，它有顺铣和逆铣两种运动方式，通过主轴电动机的正、反转实现。进给运动包括工件相对铣刀的移动及工作台的进给运动。进给运动有水平工作台左右（纵向）、前后（横向）以及上下（垂直）方向的运动（通过进给变速箱获得不同的速度，再经不同的电气控制线路传递给进给丝杠实现）以及圆形工作台的旋转运动。根据铣刀的直径、工件材料和加工精度不同，主轴通过变换齿轮实现变速。为使变速时齿轮更好地啮合，要求电动机在变速时有短时的变速冲动。

X62W铣床控制电路电气原理图如图8.13所示。其中各电器元件符号及功能说明如表8.4所示。

表8.4　电器元件符号及功能说明

（1）工作台进给运动行程开关及圆工作台转换开关工作状态分别如表8.5、表8.6、表8.7所示。

表8.5　工作台纵向行程开关工作状态

表8.6　工作台升降、横向行程开关工作状态

表8.7　圆工作台转换开关工作状态

注：电气原理图中的SQ11和SQ12的第二个下标1和2分别表示常开和常闭触点，其余SQ的下标表示与此相同；表8.5～表8.7中的SQ和SA1触点都表示常开触点的状态，“＋”表示通，“-”表示断。表8.7中SA1的另两对触点SA1_-1、SA_1-3状态相同，且与SA1_-2状态相反。

（2）各电动机的控制过程及原理说明

①主轴电动机M1由KM3实现启、停的运行控制。由主轴换向开关SA5预选转向。KM2的主触点串联两相电阻R与速度继电器KS配合实现M1的停车反接制动。

②工作台进给电动机M2由KM4、KM5的主触点实现加工中的正、反向进给控制。并由接触器KM6的主触点控制快速电磁铁，决定工作台移动速度，KM6接通为快速移动；断开为慢速自动进给。

③冷却泵电动机M3由KM1控制，单方向运转。

（3）工作台进给限位保护

工作台左右、上下、前后运动均有限位保护，由机械方法来实现。当工作台运动到极限位置时，利用固定在床身上的挡铁撞击操作手柄，使其回到中间位置，停止运动。

（4）工作台各运动方向的联锁控制

这使同一时间内工作台只允许向一个方向运动，这种联锁是利用机械和电气方法实现的。工作台左右移动和上下、前后移动分别由一个手柄操作，各手柄本身起到机械联锁作用。工作台左右移动与上下、前后移动之间的联锁是利用电气联锁来实现的。

（5）工作台快速移动

工作台快速移动为点动控制，在进给电机启动后，按压工作台快速进给点动按钮SB5（或SB6），快速移动电磁铁YA通电，工作台快速移动；松开按钮后，工作台按原来的速度进给。

（6）主轴电机与进给电机的变速冲动

主轴电机变速冲动是由主轴变速箱操作行程开关SQ7实现的，主轴变速既可在M1停车时进行，也可在M1运转时进行。

进给电机变速冲动是由进给变速箱操作行程开关SQ6实现的，进给变速应在工作台停止移动（SQ1～SQ4都复位，且SA1断开）时进行。

（7）圆工作台控制

在长工作台6个方向进给运动都停止时，将圆工作台转换开关扳到“接通”位置处，圆工作台才能启动运转。圆工作台与长工作台6个方向的联锁是利用电气联锁实现的。

7）实习报告要求

（1）整理实习文档资料，并根据实习操作结果，撰写实习报告。

（2）要求绘制电气原理图、I/O分配表、I/O端子接线图；给出梯形图程序及程序注释，给出指令表；绘制平面布置图、安装接线图。