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1、扬 州 大 学本科生课程设计报告题 目 多种液体混合系统设计 课 程 电气控制及可编程控制器 专 业 电气工程及其自动化 班 级 0802 学 号 081301232 姓 名 王加军 指导老师 蒋步军 袁如明 完成日期 2011 年 12 月 目录第一章 X62W型万能铣床简介3第二章 X62W型万能铣床的主要结构及控制3第三章 X62W型万能铣床的工作原理43.1控制电路分析43.2电气元件明细表93.3常见故障分析9第四章 总结104.1 综合实践心得104.2 参考文献11附图1：铣床电气控制原理图11附图2：铣床的PLC I/O接口图13附图3：铣床输入/输出表13第一章 X62W型万
2、能铣床简介本文阐述了X62W万能铣床电气控制线路的工作原理，详细说明了用PLC改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。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。第二章 X62W型万能铣床的主要结构及控制X62W型万能铣床是由三台电动机共同完成各种加工时的动作功能。M1为主轴电动机，M2为工作
3、给进电动机，M3是冷却泵电动机。主轴电动机是通过换向开关QS5以及接触器KM2和KM3来完成正反转、反接制动及瞬动控制，并可通过机械机构进行变速。要求M2的功能就更为全面，它能进行正反转控制、快慢速控制、限位控制，并通过机械机构使工作台进行上下、左右、前后方向运动。M3为冷却泵电动机，它通过KM1来控制操作开停，如图所示。一次回路二次回路第三章 X62W型万能铣床的工作原理3.1 控制电路分析1、 主轴电动机的控制，铣床的主轴的旋转运动称为主运动，他有顺铣和逆铣两种方式。要求主轴有两个旋转方向。为了加工前对刀和提高生产效率，要求主轴停止迅速，电气线路要有制动措施。主轴采用机械变速，为了在变速操
4、作中保证齿轮良好的啮合，要求对主轴电动机实现冲动控制。主轴电动机的起动控制，根据工件加工要求先选定采用顺铣还是逆洗方式一般情况下都是采用顺铣，因此选用转换开关控制电动机M1的正转和反转。主轴换向转换开关开合表：主触头换向转换开关说明触头位置右转停止左转SA4-1+SA4-2+SA4-3+SA4-4+其中“+”表示触头闭合，“一”表示触头断开。顺铣时将SA4右转，SA4-2、SA4-3接通。合上开关QS1，按下启动按钮SB3或SB4（两地控制），KM1线圈得电，其主触头闭合使电动机M1起动运转，常开辅助触头一副自锁，一副使下面的控制电路有可能得电，实现顺序控制。主轴电动机同轴带动速度继电器SR，
5、速度继电器又称反接制动继电器，他的常开触头在转速高于300转/分时可靠闭合，在转速低于100转/分钟时可靠断开，当M1起动后，转速迅速上升，将很快超过300转/分，此时速度继电器SR的触头SR1或SR2(6-7)可靠闭合，为M1的电气制动作准备。主轴电动机的制动控制。X62W型万能铣床采用反接制动，为了限制较大的制动电流，制动时定子绕组中要串入限流电阻R。当需要主轴电动机停转时，按下停止按钮SB1或SB2（两地控制）接触器KM1线圈失电，其主触头释放，M1瞬时失电，随之接触器KM2线圈得电，其线圈回路为：“4SQ72常闭5按下的SB16保持闭合的SR17KM1已经恢复的常闭8KM2线圈0”。K
6、M2主触头闭合，通过电阻向M1加入反序的三相电源，使M1的转速急剧下降。当M1的转速降至100转/分钟的爬行速度时，速度继电器SR1打开，KM2失电，制动结束，电动机停转。主轴变速时的冲动控制。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的。变速操作时，先将变速手柄向下压，然后拉到前面，转动变速盘，选择所需要的转速，再将变速手柄以连续的较快的速度推回原来的位置。当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合行程开关SQ7，使SQ7-2断开，SQ7-1闭合，接触器KM2线圈瞬时得电，使M1反向转动一下，以利于变速后的齿轮啮合，行程开关SQ7即刻复原，KM2失
7、电，M1停转，主轴的变速冲动控制结束。主轴变速操作还可以在主轴电动机M1运转时进行。2、工作台进给电动机的控制，铣床的进给运动有6种，包括工作台向前向后的横向进给，工作台向左向右的纵向进给，工作台向上向下的垂直进给。留个方向还能实现空行程的快速移动工作台进给运动时，先工作台手动和自动转换开关SA2置于手动位置，将圆工作台转换开关SA1置于断开位置，这样，触头SA2-2、SA1-1、SA1-3闭合，他们的触头开合表工作台手动自动转换开关说明位置触头手动自动SA2-1一+SA2-2+一圆工作台转换开关说明位置触头圆工作台接通断开SA1-1一+SA1-2+一SA1-3一+3、工作台的上下和前后运动的
8、控制。工作台的升降运动和横向运动完全是由“工作台升降与横向操纵手柄”来控制的。此操纵手柄有两个，实现两地控制，分别安装在工作台的左侧前方后后方，操纵手柄的联动机构与行程开关SQ3和SQ4相联接。行程开关安装在工作台的左侧，前面一个是SQ4，控制工作台向上及向后运动，后面一个是SQ3，控制工作台向下及向前运动。操纵手柄位置与行程开关触头开合表工作台横向及升降进给行程开关说明位置触头向前、向下中间位置向后、向上SQ3-1+一一SQ3-2一+SQ4-1一一+SQ4-2+一操纵手柄有向前、向后、向上、向下、中间5个位置，这5个位置时联锁的，各个方向的进给不能同时进行。当工作台升降到上限或下限位置时，床
9、身导轨旁的档铁和工作台底座上的档铁撞动十字手柄，使其回到中间位置，行程开关动作，升降台便停止运动，从而实现垂直运动的终端保护。工作台横向运行的终端保护也是利用装在工作台上的档铁撞动十字手柄来实现的。A. 工作台向上运动控制。在KM1得电M1运转后需要工作台向上给进运动时，将手柄扳至向上位置，其联动机构一方面接通垂直传动丝杆的离合器，为垂直运动丝杆的转动做准备；另一方面使行程开关SQ4动作，使SQ4-1闭合，KM3得电，M2正转，工作台向上运动，向上运动到位后，将手柄扳回中间位置，SQ4-1断开，KM3释放，M2停转，上升停止，SQ4-2闭合，为其他方向的运动做准备。B. 工作台向后运动的控制需
10、要工作台向后运动时，将手柄自中间位置向后扳动，也就是压下行程开关SQ4，使SQ4-1闭合，SQ4-2断开，KM3得电，M2正转；联锁机构拨动垂直传动丝杆的离合器，使之脱开停止转动，同时将横向传动丝杆的离合器接通进行传动，工作台向后运动。向后运动到位后，将手柄扳至中间位置，SQ4复位，KM3失电，M2停止转动，上升运动结束。工作台向下、向前运动由行程开关SQ3控制，工作过程相似。C. 工作台左右运动的控制。工作台纵向进给也是由电动机M2传动，由“工作台纵向操纵手柄”控制的。纵向手柄也有两个，一个安装在工作台底座顶部中央位置，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有向左、向右、中间3个位置。工作台纵
11、向操纵手柄的位置与行程开关触头开合表工作台纵向给进行程开关说明 位置触头向右中间位置向左SQ1-1+一一SQ1-2一+SQ2-1一一SQ2-2+一纵向手柄的3个位置时联锁的，各个方向的进给不能同时进行。当工作台纵向运动到极限位置时，档铁撞动手柄，使手柄回到中间位置，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。需要工作台向右进给是，将手柄扳向右边，压下行程开关SQ1，使SQ1-1闭合，KM4得电，M2反转，工作台向右运动。需要向左进给时，将手柄扳向左边，压下行程开关SQ2，使SQ2-1闭合，KM3得电，M2正转，工作台向左运动。4、工作台给进变速时的冲动控制，在改变工作台给进速度时，为了是齿轮易
12、于啮合，也需要给进电动机M2瞬时反转一下，变速蘑菇手柄向外拉到极限位置时，其连杆机构瞬时压合行程开关SQ6进行冲动控制。5、工作台快速移动的控制。工作台的快速移动也是由给进电动机M2来拖动的，在横向、纵向和垂直6个上都可以实现快速移动控制。先启动主轴电动机，将给进操纵手柄扳到需要的位置，工作台安装选定的速度和方向作给进运动时，再按下快速移动按钮SB5或SB6（两地控制），KM5得电吸合，使电磁铁YA线圈吸合，通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按原运动方向作快速移动。松开按钮SB5或SB6，YA失电，摩擦离合器分离，快速移动停止，工作台仍按原来的给进速度和方向继续运动。6、圆工
13、作台的控制。为了扩大机床的加工能力，可在机床工作台上安装附件圆形工作台，这样就可以进行圆弧或凸轮的铣削加工圆工作台的运动也是由给进电动机拖动的，首先要将圆工作台转换开关SA1扳向接通位置，此时SA1-1，SA1-3断开SA1-2接通。按下启动按钮SB3或SB4，KM1吸合，主轴电动机M1运转，接着KM4线圈吸合，给进电动机M2起动，带动圆形工作台作旋转运动。接触器KM4线圈回路为：“4SQ7-2常闭SB1常闭SB2常闭10KM1已经闭合的常开13SQ6-2常闭SQ4-2常闭SQ3-2常闭16SQ1-2常闭SQ2-2常闭21已经闭合的SA2-220已经闭合的SA1-218KM3常闭KM4线圈0”
14、圆工作台的运动必须和6个方向的给进运动有可靠的连锁，否则会造成刀具或机床的损坏。为了避免这种事故的发生，从电气上保证了只有纵向手柄、横向及垂直手柄放在零位时才可以进行圆工作台的旋转运动。如果某一手柄不在零位，SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2、SQ4-2中必有一个触头断开，从KM4线圈回路可以知道，KM4不可以得电，所以在圆工作台工作时，如果扳动任一个给进手柄，M2电动机都会自动停止转动。3.2 电气元件明细表电气元件明细表器件名称 电气符号 器件型号 器件数量三相异步电动机 MY801-4 4时间继电器KTJS7-2A 1交流接触器 KMCJ20-16 6行程开关 SQLX19-001 6控
15、制按钮 SBLA4系列 1变压器 TC380:127:36 1断路器 QSDZ47LE-32 1组合开关 SAAZ 10-10P/3 2组合开关 SAHZ 10-10/2 1组合开关 SAHZ 10-10/1 1熔断器 FURL 8B-637H 3熔断器 FURL 98-32A 3热过载继电器 FRNR 4-25 4灯 EL36V 1端子排 若干导线 若干3.3 常见故障分析常见故障分析故障现象可能原因处理方法主轴停车时无制动作用1、 速度继电器损坏2、 速度继电器与电动机轴连接的螺钉松动或弹性连接件打滑3、 速度继电器触头调节过紧1、 更换速度继电器2、 调整及紧固螺钉3、 调整至300转/
16、分以上触头可靠闭合变速无冲动过程1、 行程开关SQ7或SQ6损坏2、 变速机构的顶销未碰上行程开关1、 更换行程开关2、 重新装配使变速手柄拉至极限位置时刚好压住行程开关工作台各个方向均不能给进1、 未启动主轴电动机M12、 接触器KM1常开触头闭合不良3、 电动机M2接线松脱1、 先启动M12、 调整或更换触头3、 紧固好电动机接线工作台一个方向不能给进1、 相应的行程开关损坏或接触不良2、 操纵手柄传动机构磨损，不能压合相应的行程开关3、 行程开关SQ6损坏1、 更换行程开关2、 检修及调整传动机构行程3、 SQ6损坏将使工作台不能向左或向右进给，更换行程开关工作台不能快速给进1、 牵引电
17、磁铁动铁心卡死2、 离合器摩擦片间隙调整不当3、 电磁铁线圈烧毁1、 调整电磁铁吸力，不能过大2、 重新调整电磁铁机构3、 重绕线圈或更换主轴停车后短时反转1、速度继电器调整不当1、适当调紧动触头弹簧，使触头适时分断第四章 总结4.1 综合实践心得经过1个星期的设计，我将课本上学到的东西得到了很好的复习，同时也将课本上的知识在设计过程中得到了较好的运用，这段时间内，我做的课题是X62W型万能铣床电气控制，由于我的老师给我们上机床电气控制，所以这个课题做起来也相对要简单一些。根据任务书的要求，首先要做的工作是查阅相关资料，一些通用原理及计算公式书上都可找到，整理起来相对轻松，关键是电器元件及参数
18、选取较为困难，需查阅相关手册，这样说明书的基本思路就成型了。在设计过程中，所有的工作都需要自己来完成，只有自己做过了才能明白其中的原理及思路，当然和同学们之间交流也很重要，因为一个人做起来还是很有难度的，有的问题靠自己很难得到解决，经过与其他同学的讨论，采取一个相对可行的办法来解决遇到的问题，是我做事的效率得到了很大的提高。我觉得这次的综合实践的目的是锻炼我自己，只要努力去做，就会做好。4.2 参考文献【1】 可编程控制器应用技术 王也仿主编 机械工业出版社【2】 电气可编程控制器技术 史国生主编 化学工业出版社【3】 工厂电气控制技术（第二版） 方承远主编 机械工业出版社【4】 可编程控制器教程 王兆义主编 机械工业出版社【5】 现代电器及可编程控制技术 王永华主编 北京航空航天大学出版社附图1：铣床电气控制原理图附图2：铣床的PLC I/O接口图附图3：铣床输入/输出表13 / 13文档可自由编辑打印