基于plc控制的立式铣床--开题报告

基于plc控制的立式铣床--开题报告内容摘要：

案是对原来的继电器接触器模拟控制系统进行 PLC改造而成，经实际运行证明该 PLC 控制系统无论是硬件还是软件，控制稳定，具有极高的可靠性于灵活性，更容易维修，更能适应经 常变动的工艺要求，能取得较好的经济效益。 原机床所存在的问题及解决方案 在原有的机床电气控制系统中，采用了大量的继电器，继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，周期毫秒级，机械触点有抖动现象。 机床继电器系统的缺点： （ 1） 可靠性低； （ 2） 体积大，复杂的接线加大了查找故障的困难； （ 3） 产生的电磁场影响周边电子元件的正常工作； （ 4） 柔性低，接线只能构成固定的逻辑系 统； （ 5） 噪音大，增大了工作环境噪音分贝数。 经分析后，我们可以考虑利用 PLC 控制来代替继电器控制，通过 PLC改造后，可以解决或基本解决前述所存在的问题，实现我们所想要实现的要求。 第 12 页 共 31 页 PLC 控制系统的优点： （ 1） 控制方式上 :PLC 软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。 （ 2） 工作方式上： PLC 串行工作，不受制约。 （ 3） 控制速速上： PLC 通过半导体来控制，速度很快，无触点，故五抖动一说。 （ 4） 定时、记数： PLC 时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有 记数功能。 （ 5） 可靠、 维护： PLC 无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调式和维护方便，能适应于恶劣的环境工中工作。 1 .4 PLC 控制立式铣床反而功能和特性 （ 1） 能完成很多普通机床难以完成或者不能完成的加工。 （ 2） 采用 PLC 控制立式铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。 （ 3） 采用 PLC 控制立式铣床可以比普通机床提高 23 倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高几十倍甚至几十倍。 （ 4） 机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的加工。 （ 5） 大大的减轻了工人的劳动强度。 第 13 页 共 31 页 2 立式铣床的结构及主要运动形式 立式铣床的结构 立式铣床的主要结构由床身 、主轴、工作台、升降机、底座、床身导轨等部分组成的。 立式铣床的主要运动形式 : (1) 机床的主要运动是由主轴电机带动铣刀的旋转运动。 主轴电机由三菱变频器直接驱动执行 .三相异步电机是切削加工的动力源 ,由于保留改造前主轴电机 ,因此电机主电路也保留改造前连接方式 .下述工作台纵(横 )向驱动电机也一样保留原有状态 . (2) 机床的进给运动是由工作台的左右 X(纵向 )、前后（横向）和上下 Z（垂直） 六个运动方向和快速进给运动构成；工作台纵向、横向各有单独电机带动丝杠，而两台电机则由一个变频器驱动。 利用接触器选择变频器的驱动对象。 用变频器控制速度，电机的正反转，实现原有的运动效果，其中上下（垂直）的运动由机械式调节装置进行调节。 这样使机床的使用和维修带来了极大的方便。 第 14 页 共 31 页 3 原 机床电气控制系统的分析设计 MFVBMAS 型立式铣床电气控制原理图 如图 所示。 图 MFVBMAS型立式铣床主电路图 第 15 页 共 31 页 图 制电路图 MFVBMAS 型立式铣床电气控制过程 如分析如下 : 3． 2． 1 油泵及主轴、润滑油泵 （ 1）合上电源开关 QF1，按下启动铵钮 SB2，接触器 KM1 得电， KM1 自锁，油泵启动，同时继电器 KA5 也得电，润滑泵启动开始计时润滑； （ 2）旋转 SA1，继电器 KA1 得电，接通主轴变频器 STF 与 SD，则变频器正转启动，主轴启动。 3． 2． 2 工作台控制过程 工作台的进给运动分为工进和快速进给，由于 Z 轴控制是全人工手控制，所以工作台工进和快速进给均不受主轴限制，工作台有前后，左右四个方向运动，都是通过转 换开关来实现其控制， SQ1 是工作台左限位， SQ2 是右限位， SQ3是前限位， SQ4 是后限位。 （ 1） 旋转 SA2 左位， KM1 得电，则选择 X 轴行程，旋转 SA3 右位，继电第 16 页 共 31 页 器 KA3 得电，接通变频器 STR 与 SD，则工作台往右走，按下快速行程按钮 SB3继电器 KA4 得电，接通变频器 RH 与 SD，则工作台往右走。 （ 2） 旋转 SA2 左位， KM1 得电，则选择 X 轴行程，旋转 SA3 左位，继电器 KA2 得电，接通变频器 STF 与 SD，则工作台往左走，按下快速行程按钮 SB3，继电器 KA4 得电，则工作台往左快走。 （ 3） 旋转 SA2 右位，接触器 KM2 得电，则选择 Y 轴行程，旋转 SA3 右位，继电器 KA3 得电，接通 STR 与 SD，则工作台往后走，按下 SB3 则快速往后。 （ 4） 旋转 SA2 右位， KM2 得电，则选择 Y 轴行程，旋转 SA3 左位， KA2得电，接通 STF 于 SD，则工作台往前走，按 SB3 则快速前行。 4 PLC 控制的立式铣床分析 机床电气控制系统框图如下 ： 图 PLC 机床操作面板 变频器 机床限位开关 电动机 机床传动部件 第 17 页 共 31 页 PLC 控制系统 I/O 分配表 ： PLC 控制系统 I/O 分配表如 41。 表 41 PLC 控制系统 I/O 分配表 输入装置 输入端子 输出装置及设备 输出端子 停止按钮 SB1 X0 油泵电机 KM1 Y0 油泵启动按钮 SB2 X1 润滑泵电机 KMA1 快速按钮 SB3 X2 X轴电机 KM2 Y1 主轴启停开关 SA1 X3 Y轴电机 KM3 Y2 X轴启动档开关 SA2 X4 正转控制端 Y4 Y轴启动档开关 SA2 X5 正转控制端 Y10 正向运行开关 SA3 X6 反转控制端 Y11 负向运行开关 SA3 X7 快速运行端 Y12 X轴正向限位开关 X10 X轴负向限位开关 X11 Y轴正向限位开关 X12 Y轴负向限位开关 X13 热继电器保护端 X14 变频器异常信号端 X15 4． 3 PLC 机型的选择 一般选择 PLC 机型要以满足系统功能需要为主要宗旨，以免造成投资和设备资源的浪费。 经过对 MFVBMAS 型立式铣床电气控制原理的分析可知，该控制系统通过 PLC 改造后所需要的输入点数为 14 点，输出点数为 6 点。 根据输入输出的点数的数量以及控制 系统对 PLC 的功能的要求。 在满足实际 I/O 点数基础上，一般应加上 10%20%的备用点数，所以可选用三菱 FX2N32MR001 型PLC。 第 18 页 共 31 页 4． 4 PLC 控制的立式铣床的梯形图如下 ： 梯形图 根据 MFVBMAS 型立式铣床的要求，设计该电气控制系统的 PLC 控制梯形图。 如图 所示，该程序共有 7 条支路，反映了原继电器的逻辑内容。 其中，各支路按顺序分别为以下控制内容；油泵润滑启动，主轴启动， X 轴控制启动，Y 轴控制启动，工作台正向启动，工作台负向启动，快速运行启动。 该程序及PLC 硬接线不仅保证了原电路 的工作逻辑关系，而且具有各种联锁措施，电气改造投资少，改造工作量较小。 5 电气元件，设备的选择 PLC 机型的选择 ： 对于 PLC 机型的选择在以上分析中有进行说明，在满足控制要求， I/O 分配 ,和 PLC 的选择原则下，可选用三菱 FX2N32MR001 型 PLC。 第 19 页 共 31 页 FX2N32MR001 基本规格： 表 51 FX2N32MR001 基本规格 型号 I/O总数 输入 输出 尺寸（ mm） 数目 类型 数目 类型 FX2N32MR001 32 16 漏型 16 继电器 150*87*90 下为 FX2N 系列 PLC 电源规格参数表 表 52 FX2N 系列 PLC 电源规格参数表 项目 FX2N16M FX2N32M FX2N32E FX2N48M FX2N48E FX2N64M FX2N80M FX2N128M 额定电压 AC100240V 电压允许范围 AC85264V 额定频率 50/60HZ 允许瞬间断电时间 10ms以内的瞬间断电，机器继续运行 当电源电压为 AC。