PLC在万能铣床中的应用设计毕业设计论文文档格式.docx
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2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
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任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
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5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
摘要
可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。
现在PLC已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。
X62W万能铣床是一种通用的多用途铣床，它可以对各种零件进行平面、斜面、沟槽、齿轮和成型表面的加工，还可以加装上万能铣头和圆工作台来铣切凸轮和弧行槽，如果装上分度头之后，还能加工直齿轮和螺旋面。
本设计选择西门子S7-200PLC来对X62W万能铣床实施控制，完成了控制系统的硬件配置、资源分配、I/O接线以及控制系统程序设计与仿真等任务，达到了X62W万能铣床的控制要求。
关键词：
X62W万能铣床，电气控制，S7-200PLC
ABSTRACT
Programmablecontroller（PLC）isbasedonmicroprocessor,integratedcomputer,communication,networking,andautomaticcontroltechnologyandthedevelopmentofanewgenerationofindustrialcontroldevice.NowPLChasbeenwidelyusedtonationaleconomyofeachindustrialproductionfield,improvementoftraditionalindustrialequipmentlevelandtechnicalabilityoftheimportantequipmentandastrongpillar.
X62Wuniversalmillingmachineisagenericmultipurposemachine,itcanbeallkindsofsparepartsforplane,slant,trench,gearandformedonthesurfaceoftheprocessing,canalsoaddthousandsofmillingheadandroundtableformillingCAMandarclineslot,iffittedwithdividinghead,stillcanprocessingspurgearandhelicalsurface.ThisdesignchoiceofSiemensS7-200PLCfortheX62Wuniversalmillingmachinecontrolimplementation,completedthehardwareconfigurationofthecontrolsystem,resourceallocationandI/Oconnectionandprogramdesignandsimulationtaskssuchascontrolsystem,achievedtheX62Wuniversalmillingmachinecontrolrequirements.
Keywords:
X62Wuniversalmillingmachine,electriccontrol,S7-200PLC
1绪论
1.1铣床的简单介绍
铣床是机床中用途较广的一种，铣床能加工分齿零件、沟槽、平面和各种各样的曲面。
铣床还能加工回转体内孔、表面等[1]。
铣床最早是由美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。
为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人J.R.布朗于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。
1884年前后出现了龙门铣床。
20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。
1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。
尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。
随着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操作，极大的释放了劳动力。
数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作。
对员工要求也会越来越高，当然带来的效率也会越来越高。
1.2铣床国内外研究状况和发展趋势
自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。
近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。
铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。
随着电子技术的发展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。
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。
自动铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。
自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美。
在我国70～80年代大多数铣床中，大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制，也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。
因此，继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。
X62W铣床是由普通机床发展而来。
它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。
万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。
一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。
1.3课题研究的目的和意义
PLC是专门为工业环境应用而设计，可靠性高，抗干扰能力强是其显著的特点之一，如果将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，这样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[2]。
可编程控制器以弱电控制强电，省去大量的控制继电器，运行成本低，对铣床进行PLC改造可以提高铣床的工作效率、质量，节约资源，促进我国生产技术水平的提高。
现在国内外关于PLC在铣床上的应用正在快速的发展，PLC以后会在铣床上更好更全面的应用。
2X62W万能铣床的结构及运动形式
2.1铣床的分类
铣床可以按布局形式和适用范围分类，它还可以按结构分类。
2.1.1按布局形式和适用范围铣床的分类
按布局形式和适用范围铣床可分为：
（1）升降台铣床：
有万能式、卧式和立式等，主要用于加工中小型零件，应用最广。
（2）龙门铣床：
包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件。
（3）单柱铣床和单臂铣床：
前者的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；
后者的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。
两者均用于加工大型零件。
（4）工作台不升降铣床：
有矩形工作台式和圆工作台式两种，是介于升降台铣床和龙门铣床之间的一种中等规格的铣床。
其垂直方向的运动由铣头在立柱上升降来完成。
（5）其他铣床：
如方钢锭铣床、仪表铣床、凸轮铣床、轧辊轴颈铣床、工具铣床、键槽铣床、曲轴铣床和工具铣床等[3]。
2.1.2按结构铣床的分类
按结构铣床可分为：
（1）台式铣床：
小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。
（2）悬臂式铣床：
铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。
（3）滑枕式铣床：
主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。
（4）龙门式铣床：
床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。
铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。
通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动，用于大件加工。
（5）平面铣床：
用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。
它结构简单，生产效率高。
（6）仿形铣床：
对工件进行仿形加工的铣床。
一般用于加工复杂形状工件。
（7）升降台铣床：
具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。
（8）摇臂铣床：
摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。
（9）床身式铣床：
工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。
（10）专用铣床：
例如工具铣床：
用于铣削工具模具的铣床，加工精度高，加工形状复杂。
2.2X62W万能铣床的结构
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[4]。
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。
整个机床的主体部分是固定在底座上的箱型床身，主轴的变速操纵机构和传动机构被放在床身内。
可沿水平轨道调整位置的悬梁位于床身的顶部，通过悬梁在水平轨道的运动来改变铣刀的位置[5]。
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
2.3X62W万能铣床的运动形式
X62W型万能铣床的三种运动形式如下：
（1）主运动铣床的主运动是指主轴带动铣刀的旋转运动。
（2）进给运动铣床的进给运动是指加工中工作台或进给箱带动工件的直线移动以及圆形工作台上的旋转运动。
（3）辅助运动铣床的辅助运动是指工作台带动工件在上、下、左、右、前和后六个方向上的快速移动[6]。
3X62W万能铣床的控制要求及电气控制原理
3.1X62W万能铣床的控制要求
X62W型万能铣床的控制要求如下：
（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，所以由床身的下方电器箱上的组合开光来实现电源相序。
（2）因为主轴传动系统中装有防止震荡的惯性轮，所以主轴电动机使用电磁离合器来停车[7]。
（3）按照工艺加工的要求，X62W型万能铣床应采取必要的电气联锁措施，为了避免铣床和刀具的损伤，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。
进给运动和主轴运动采取变速盘执行速度选择，为确保变速齿轮能够很好的的啮合，要求进给运动和主轴运动都必须在变速后顺时点动。
在冷却泵或主轴电动机超载时，进给运动马上停止，以防止铣床和刀具的损伤。
（4）要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。
3.2电气原理图
该铣床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。
X62W万能铣床的电气原理图如图3.1所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。
图3.1X62W万能铣床的电气原理图
3.3X62W万能铣床元件介绍
X62W万能铣床元件的详细介绍如表3.1和表3.2所示。
表3.1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—B3
7．5KW，380V，1450r/min
1
主轴传动
M2
进给电动机
Y90L—4
1．5KW,380V,1400r/min
进给传动
M3
冷却泵电动机
JCB—22
0．125KW,380V,2790r/min
冷却泵传动
表3.2铣床的电机参数参照表
KM1
接触器
CJO—20
20A,110V
主轴启动
KM2
CJO—10
10A,110V
快速进给
KM3
M2正转
KM4
M2反转
KS
速度继电器
JY1
2A
反接制动
SB1、2
按钮
LA2
绿色
2
M1启动按钮
SB3、4
黑色
快速进给按钮
SB5、6
红色
M1停止按钮
SA1
转换开关
HZ1—10/E16
三极
换刀开关
SA2
１
圆工作台转换
SA3
M1换向开关
SQ1
限位开关
LX1—11K
开启式
向右进给
SQ2
向左进给
SQ3
LX2—131
单轮，自动复位
向前、向下进给
SQ4
向后、向上进给
SQ5
LX3—11K
快速与进给转换
SQ6
主轴变速冲动
SQ7
进给变速冲动
QS1
HZ1—60/E26
电源总开关
QS2
冷却泵开关
FR1
热继电器
JRQ—40
11A、3A
M1过载保护
FR2
JR10—10
3A、5A
M3过载保护
FR3
0.415A
M2过载保护
FU1
熔断器
RL1
30A
3
总电源短路保护
续表3.2铣床的电机参数参照表
FU2
10A
进给短路保护
FU3、FU6
6A
控制电路短路保护
FU4、FU5
4A
照明电源短路保护
VC
整流器
ZCZX4
5A，50V
整流作用
TC
变压器
BK—50
380/36V
照明变压器
TC1
BK—150
380/127V
控制电路变压器
YC1
电磁离合器
B1DL—III
——
主轴制动
YC2
B1DL—II
正常进给
YC3
R
电阻
ZB2
1.45W、15.4A
限制制动电阻
3.4电气控制线路分析
X62W型万能铣床的电气控制线路如图3.1。
电气原理图是由主电路、控制电路和照明电路三部分组成。
（1）主电路有三台电动机。
M1是主轴电动机；
M2是进给电动机；
M3是冷却泵电动机。
1）主轴电动机M1通过换相开关SA5与接触器KM1配合，能进行正反转控制，而与接触器KM2﹑制动电阻器R及速度继电器的配合,能实现串电阻瞬时冲动和正反转反接制动控制,并能通过机械进行变速。
2）进给电动机M2能进行正反转控制，通过接触器KM3、KM4与行程开关及KM5、牵引电磁铁YA配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、六个方向的常速进给和快速进给控制。
3）冷却泵电动机M3只能正转[8]。
4）熔断器FU1作机床总短路保护，也兼作M1的短路保护；
FU2作为M2、M3及控制变压器TC、照明灯EL的短路保护；
热继电器FR1、FR2、FR3分别作为M1、M2、M3的过载保护。
（2）控制电路
1）主轴电动机的控制（电路见图3.2）
①SB1、SB3与SB2、SB4是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，实现两地控制，方便操作。
②KM1是主轴电动机启动接触器，KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。
③SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。
④主轴电动机需启动时，要先将SA5扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮SB3或SB4来启动电动机M1。
⑤M1启动后，速度继电器KS的一副常开触点闭合，为主轴电动机的停转制动作好准备。
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