XA6132萬能銑床改造設(shè)計
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摘 要 XA6132萬能銑床是對工件進行特定加工的一種高效率、自動化的專用加工設(shè)備。原有的控制電路為繼電器、接觸器控制,其觸點多、線路復(fù)雜,使用多年后,故障率高、維修量大、維護不便、可靠性差、生產(chǎn)率低,并且不適應(yīng)目前小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工,為了充分利用機床,就需要對機床進行機電一體改造以提高設(shè)備的自動化水平,提高生產(chǎn)效率,減輕工人的勞動強度,使得加工精度有所改善。 PLC是一種新型的通用控制裝置,將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計,具有功能強、通用靈活、可靠性強、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡單、使用方便、體積小、重量輕、功能低等一系列優(yōu)點。近年來,隨著可編程控制器的日漸成熟、越來越多設(shè)備的控制都采用PLC控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制、并取得了很好的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞:XA6132萬能銑床;PLC應(yīng)用;技術(shù)改造 目 錄 第1章 概述.............................................................1 1.1 可編程控制器的產(chǎn)生..........................................1 1.2 可編程控制器的定義..........................................2 1.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢......................................2 1.4 可編程控制器的分類..........................................3 1.5 可編程控制器的特點..........................................3 1.6 可編程控制器的主要功能......................................6 第2章 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理 ............................................7 2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)...............................................7 2.2 PLC的基本工作原理.........................................8 2.2.1 掃描技術(shù)...............................................8 2.2.2 PLC的I/O響應(yīng)時間.....................................9 第3章 PLC的選用....................................11 3.1 西門子PLC的介紹...........,...................11 3.2 S7-2OO系列的介紹及優(yōu)點....................................13 第4 章 XA6132萬 能 銑 床 的 原 理...........................................1 4 4.1 主 軸 電 機 控 制 .....................................................1 5 4.2 進 給 拖 動 控 制 電 路 ...............................................16 4.3 圓工作臺的控制.........................................................18 4.4 冷卻泵和機床照明的控制.................................................18 4.5 控制電路的聯(lián)鎖與保護...................................................19 第5章 基于PLC的XA6132萬能銑床的改造.................................20 5.1 設(shè)計思路...................................................20 5.1.1 工藝要求..............................................20 5.1.2 原機床的控制過程.....................................20 5.2 系統(tǒng)設(shè)計...................................................20 5.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計..........................................21 5.2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)............................................23 5.3 調(diào)試過程...................................................25 5.3.1 主軸電動機控制電路調(diào)試...............................25 5.3.2 進給拖動制電路調(diào)試(主軸起動后).......................25 總結(jié)..............................................................26 致謝..............................................................27 參考文獻...........................................................28 第1章 可編程控制器 1.1 可編程控制器的產(chǎn)生 20世紀20年代起,人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng),控制各種生產(chǎn)機械,這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單,容易掌握,價格便宜,在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求,因而使用面甚廣,在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位,但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點:設(shè)備體積大,可靠性差,動作速度慢,功能少,難與實現(xiàn)較復(fù)雜的控制,特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng),接線復(fù)雜,當生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r,原有的接線和控制盤就要更換,所以通用性和靈活性較差。 20世紀60年代末期,美國的汽車制造業(yè)競爭激烈,各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新,它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變,以及對整個開展系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛,適應(yīng)白熱化的市場競爭要求,1968年美國通用汽車公司公開向社會招標,對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求,歸納起來是: (1)編程方便,可現(xiàn)場修改程序 (2)維修方便,采用插件式結(jié)構(gòu) (3)可靠性高于繼電器控制裝置 (4)體積小于繼電器控制盤 (5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機 (6)成本可與繼電器控制盤競爭 (7)輸入可以是交流150V以上 (8)輸出為交流115V,容量要求在2A以上,可直接驅(qū)動接觸器,電磁閥等 (9)擴展時原系統(tǒng)改變最小 (10)用戶存儲器至少能擴張到4KB(適應(yīng)當時汽車裝配過程的需要) 十項指標的核心要求是采用軟布線(編程)方式代替繼電控制的硬接線方式,實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。 1986年,美國通用汽車公司首先提出了可編程控制器的概念。在1969年,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)終于研制出世界上第一臺PLC。這是由一種新的控制系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng),它要求盡可能地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時間,其核心采用編程方式代替繼電器方式來實現(xiàn)生產(chǎn)線的控制。1971年,日本引進了這項技術(shù),并開始生產(chǎn)自己的PLC。1973年,歐洲一些國家也研制出了自己的 PLC。1974年,我國也開始仿照美國的PLC技術(shù)研制自己的PLC,終于在1977年研制出第一臺具有實用價值的PLC。 與DCS的發(fā)展一樣,PLC的發(fā)展也是與計算機技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān),正是這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程控制器的發(fā)展。 1. 初級階段 從第一臺PLC問世到20世紀70年代中期。由于第一代PLC是為了取代繼電器的,因此,主要功能是邏輯運算和計時、計數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有:MODICON公司的084,AB公司的PDQ-IL,DEC公司的PDP-14,日立公司的SCY-022等。第一階段就采用了梯形圖語言作為編程方式,盡管有些枯燥,但卻形成了工廠的編程標準。 2. 擴展階段 從20世紀70年代中期到70年代末期。這一階段PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴展。擴展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運算、模擬量的運算等功能。這一階段的產(chǎn)品有MODICON的184,284,384,西門子公司的SIMATICS3系列,富士電機公司的SC系列產(chǎn)品。 3. 通信階段 20世紀70年代末期到80年代中期,這一階段產(chǎn)品與計算機通信的發(fā)展有關(guān),形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是,由于各制造商各自為政,通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時間,PLC已經(jīng)從汽車行業(yè)就迅速擴展到其它行業(yè),作為繼電器的替代品進入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。其次,產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時,可靠性進一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SIMATICS6系列,GOULD公司的M84,884等,富士電機的MICRO和TI公司的TI530等。 4. 開放階段 從20世紀80年代中期開始。由于國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI,使PLC在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放,使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信,通信協(xié)議開始標準化,使用戶得益。此外,PLC開始采用標準化軟件系統(tǒng),增加高級語言編程,并完成了編程語言的標準化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的S7和S7系列,AB公司的PLC-5,SLC500等。 1.2 可編程控制器的定義 美國國際電工委員會(IEC)在1987年對可編程序控制器做出如下定義:可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字式電子系統(tǒng),它采用了可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部進行存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等功能的面向用戶的指令,并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(shè)備,都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 定義強調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境,它必須具有很強的抗干擾能力,廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。 定義還強調(diào)了PLC是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”,他也是一種計算機,它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的”工業(yè)計算機。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令”,因此編程方便。它能完成邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等操作,它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力,并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”,易于“擴充”。 1.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢 PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 1.3.1 向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,新型器件大幅度的提高功能和降低價格,使PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊,相當于一本精裝本書的大小,操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加,將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。 1.3.2 向大容量、高速度方向發(fā)展 大型PLC采用多微處理器系統(tǒng),有的采用了32位微處理器,可同時進行多任務(wù)操作,處理速度提高,特別是增強了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外,存儲容量大大增加。 1.3.3智能型I/O模塊的發(fā)展 智能型I/O模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件,它們的CPU與PLC的主CPU并行工作,占用主CPU的時間很少,有利于提高PLC的掃描速度。 1.3.4基于PC的編程軟件取代編程器 隨著計算機的日益普及,越來越多的用戶使用基于個人計算機上的編程軟件。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài),即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù),例如設(shè)置各框架各個插槽上模塊的型號、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。 1.3.5 PLC編程語言的標準化 與個人計算機相比,PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面,各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達式也不一致,因此各廠家的可編程序控制器互不兼容。為了解決這一問題,IEC制定了可編程序控制器標準。標準中共有5種編程語言,允許編程者在同一程序中使用多種編程語言,這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。 1.3.6 PLC通信的易用化 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個人計算機和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息,使系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散控制和集中控制。 1.3.7 組態(tài)軟件與PLC的軟件化 個人計算機(PC)的價格便宜,有很強的數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機交互的功能。 1.3.8 PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線I/O與PLC可以組成功能強大的、廉價的DCS系統(tǒng)。 1.3.9 開發(fā)新型特殊功能模塊 I/O組件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大處理能力。 1.3.10 CPU的處理速度進一步加快 目前,PLC的處理速度與計算機相比還比較慢,其高的CPU也不過80486,將來會全面使用64位的RISC芯片,采用多CPU進行處理、分時處理或分任務(wù)處理方式,將各種模塊智能化,部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化,這樣可使PLC的處理速度達到納秒級。 1.4 可編程控制器的分類 1.4.1按結(jié)構(gòu)分類 PLC按其硬件的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和組合式。 1.4.2 按控制規(guī)模分類 PLC的控制規(guī)模主要是指開關(guān)量的輸入/輸出點數(shù)及模擬的輸入/輸出路數(shù)。但主要以開關(guān)量的點數(shù)計數(shù),模擬量的路數(shù)可以折算成開關(guān)量的點數(shù)。按照此項進行分類主要包括小型、中型和大型。 1.5 可編程控制器的特點 1.5.1抗干擾能力強,可靠性好 PLC在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗,主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路;在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個方面: 1. 隔離:這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施,使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系,可有效的抑制外部干擾源對于PLC的影響,同時防止外部高電壓串入,從而減少故障和誤操作。 2. 濾波:這是抗干擾的另一個主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路,用以對高頻干擾信號進行有效的抑制。 3. 對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施,以減少外界干擾,保護供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨立,以避免電源之間的干擾。 4. 內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、watchdog(“看門狗”)等電路,一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘(WDT)規(guī)定時間(預(yù)示程序進入了死循環(huán)),立即報警,以保證CPU可靠運行。 5. 利用系統(tǒng)軟件定期進行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測,并采用信息保護和恢復(fù)措施。 6. 對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進行電池備份,以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 7. 采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu),以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。 8. 以集成電路為基本元件,內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點,以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式,也提高了抗干擾能力。 1.5.2靈活性 PLC的靈活性主要表現(xiàn)在以下3個方面: 1. 編程的靈活性PLC采用的標準編程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語言等。使用者只要掌握其中一種編程語言就可進行編程,編程方法的多樣性使編程方便。由于PLC內(nèi)部采用軟連接,因此,在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換后,可不必改變PLC的硬設(shè)備,通過程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)和數(shù)字電路控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點,使PLC成為工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備,在柔性制造系統(tǒng)FMS,計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計算機流程工業(yè)系統(tǒng)(CIPS)中,PLC正成為主要的控制設(shè)備,得到廣泛的應(yīng)用。 2. 擴展的靈活性PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴展,即進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出卡件增加點數(shù),通過擴展單元擴大容量和功能,也可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能,甚至可以與其它的控制系統(tǒng)如DCS或其它上位機的通信來擴展其功能,并與外部的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。這種擴展的靈活性大大方便了用戶。 3. 操作的靈活性指設(shè)計工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活,監(jiān)視和控制變得很容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡化,不同生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺和控制屏等。 1.5.3 編程方便,易于使用 PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個方面: 1. 操作方便對PLC的操作包括程序的輸入和程序更改的操作,大多數(shù)PLC采用編程器進行程序輸入和更改操作?,F(xiàn)在的PLC的編程器大部分可以用電腦直接進行,更改程序也可根據(jù)所需地址編號、繼電器編號或接點號等直接進行搜索或按順序?qū)ふ遥缓罂梢栽诰€或離線更改。 2. 編程方面PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用,對現(xiàn)場電氣人員來說,由于梯形圖與電氣原理圖相似,因此,很容易理解和掌握。采用語句表語言編程時,由于編程語句是功能的縮寫,便于記憶,并且與梯形圖有一一對應(yīng)的關(guān)系,所有有利于編程人員的編程操作。功能圖表語言以過程流程進展為主線,十分適合設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計思想的溝通。功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本語言編程方法的應(yīng)用尚未普及,但由于它們具有功能清晰,易于理解等優(yōu)點,而且與DCS組態(tài)語言的統(tǒng)一,正受到廣大技術(shù)人員的重視。 3. 維修方便PLC所具有的自診斷功能對維修人員的技術(shù)要求降低,當系統(tǒng)發(fā)生故障時,通過硬件和軟件的自診斷,維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示和故障信號燈的提示等信息,或通過編程器和HMI屏幕的設(shè)定,直接找到故障所在的部位,為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間,降低了MTTR。 為便于維修工作的開展,有些PLC制造商提供維修用的專用儀表或設(shè)備,提供故障維修樹等維修用資料;有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板,使維修工作變得十分方便。此外,PLC的面板和結(jié)構(gòu)設(shè)計也考慮了維修的方便性。例如,對需要維修的部件設(shè)置在便于維修的位置,信號燈設(shè)置在易于觀察的位置,接線端子采用便于接線和更換的類型等,這些 設(shè)計使維修工作能方便地進行,大大縮短了維修時間。采用標準化元件和標準化工藝生產(chǎn)流水作業(yè),使維修用備品備件簡化等,也使維修工作變得方便。 1.5.4 功能完善 PLC的輸出/輸入功能完善,性能可靠,能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能,諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器,它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強制I/O等諸多功能,不僅具有邏輯功能、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能,而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印、及報表生成等功能。 1.5.5設(shè)計、施工、調(diào)試、的周期短 用繼電器接觸器控制完成一項控制工程,必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖,然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等,進行安裝調(diào)試,以后修改起來十分不便。而采用PLC控制,由于其硬軟件齊全,為模塊化積木式結(jié)構(gòu),且已商品化,故僅需按性能、容量等選用組裝,而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進行,因而縮短了設(shè)計周期,使設(shè)計和施工可同時進行。 1.5.6 體積小,維護操作方便 PLC體積小,質(zhì)量輕,便于安裝。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài),還能通過各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 1.5.7 易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 1.5.8 可實現(xiàn)三電一體化 為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程的控制更平穩(wěn),更可靠,向優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗要效益,對過程控制設(shè)備和裝置提出了機電一體化——儀表、電子、計算機綜合的要求,而PLC正是這一要求的產(chǎn)物,它是專門為工業(yè)過程而設(shè)計的控制設(shè)備,具有體積小、功能強,抗干擾性好等優(yōu)點,它將機械與電氣部件有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi),把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起,因此,它已經(jīng)成為當今數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要控制設(shè)備,成為工業(yè)自動化三大支柱(PLC,機器人,CAD/CAM)之一。 1.6 可編程控制器的主要功能 1.6.1 條件控制功能 條件控制(或稱邏輯控制或順序控制)功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接,進行開關(guān)控制。 1.6.2 定時/記數(shù)控制功能 定時/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時器、記數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或記數(shù)控制,以取代時間繼電器和記數(shù)繼電器。 1.6.3 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。 1.6.4 步進控制功能 步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中,只有前一道工序完成以后,才能進行下一道工序操作的控制,以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。 1.6.5 A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 1.6.6 運動控制功能 運動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 1.6.7 過程控制功能 過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 1.6.8 擴展功能 擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元(即I/O擴展單元)模塊來增加輸入輸出點數(shù),也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。 1.6.9 遠程I/O功能 遠程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機相連接,進行遠程控制,接收輸入信號、傳出輸出信號。 1.6.10通信聯(lián)網(wǎng)功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機的鏈接等,實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換,以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。 1.6.11監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程,對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄,甚至自動終止運行;也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強制I/O狀態(tài)。 第2章 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理 2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 目前PLC種類繁多,功能和指令系統(tǒng)也都各不相同,但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機,所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同,硬件結(jié)構(gòu)與微機相似??删幊炭刂破鞯挠布M成與微型計算機相似,其主機由CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源等幾大部分組成。 2.1.1 中央處理器 CPU是由控制器和運算器組成的。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元,它的功能就是進行算術(shù)運算和邏輯運算??刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個部件有條不紊地工作,它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下: 1. 診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。 2. 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并送入PLC的寄存器中。 3. 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令,進行編譯解釋后,按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作。 4. 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 5. 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 2.1.2存儲器 可編程控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器兩種。 1. 系統(tǒng)程序存儲器 系統(tǒng)程序存儲器用來存放制造商為用戶提供的監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其他各種管理程序。 2. 用戶存儲器 用戶存儲器是專門提供給用戶存放程序和數(shù)據(jù)的,所以用戶存儲器通常又分為用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個部分。 2.1.3 輸入輸出接口電路 PLC通過輸入輸出(I/O)接口電路實現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號,并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。 2.1.4 電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 2.1.5 輸入輸出I/O擴展接口 若主機單元的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時,可通過此接口用扁平電纜線將I/O擴展單元與主機單元相連接。 2.2 PLC的基本工作原理 最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置,但這兩者的運行方式是不相同的: 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式,即如果這個繼電器的線圈通電或斷電,該繼電器所有的觸點(包括其常開或常閉觸點)在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式,即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開,該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作,必須等掃描到該觸點時才會動作。 為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異,考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上,而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms,因此,PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式——掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合,PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序,CPU從第一條指令開始執(zhí)行,按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描,如果無跳轉(zhuǎn)指令,則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序,直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令,如此周而復(fù)始不斷循環(huán),每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 PLC的掃描全過程如圖2-1所示。 圖2-1 PLC的掃描全過程 2.2.1掃描技術(shù) 當PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算,然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即,在用戶程序執(zhí)行過程中,只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化,而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 3. 輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢后,將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容,依次送到輸出鎖存電路,并通過一定輸出方式輸出,驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作,這才形成PLC的實際輸出。 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長,響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進行一次I/O刷新,即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次,故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象,這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見,若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化,則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。反之,若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化,則本次掃描輸出不變,而要到下一次掃描的I/O刷新期間輸出才會發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的,不但不會造成不利影響,反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行,PLC在一個工作周期的大部分時間里實際上是外設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的,由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢,往往要幾個掃描周期才響應(yīng)一次,而多次掃描后,因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少,從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng),就需要精心編制程序,必要時采用一些特殊功能,以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。 2.2.2 PLC的I/O響應(yīng)時間 為了增強PLC的抗干擾能力,提高其可靠性,PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。 為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制,PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式(掃描技術(shù))。 以上兩個主要原因,使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多,其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期,一般均大于一個掃描周期甚至更長。 以上是一般的PLC的工作原理,但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進的PLC中,輸入映像刷新循環(huán)、程序執(zhí)行循環(huán)和輸出映像刷新循環(huán)已經(jīng)各自獨立的工作,提高了PLC的執(zhí)行效率。在實際的工控應(yīng)用之中,編程人員應(yīng)當知道以上的工作原理,才能編寫出質(zhì)量好、效率高的工藝程序。 如圖2-2所示,PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成,外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量,它們經(jīng)PLC外部輸入端子,作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。由此可見,PLC的基本控制部分輸入和輸出組成。 ag 圖2-2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 第3章 PLC的選用 3.1 西門子PLC的介紹 西門子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO,S7-200(CN),S7-1200, S7-300,S7-400,工業(yè)網(wǎng)絡(luò),HMI人機界面,工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,功能更強,可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC(如S7-200),小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。 1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè),各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行,或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200 PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。 2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨 西門子PLC的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu),具備高速(0.6~0.1μs)的指令運算速度;用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算;一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值;方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi),人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時,模塊更換,等等);多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān),操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出,當鑰匙拔出時,就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能,S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng);多點接口(MPI)集成在CPU中,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。 3. SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計,可靠耐用,同時可以選用多種級別(功能逐步升級)的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時,只要適當?shù)卦黾右恍┠0澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。 4. 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱,西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊,“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱,他們能在工廠的不同部門,在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù),有標準的接口并且相互之間完全兼容。 5. 人機界面(HMI)硬件 HMI硬件配合PLC使用,為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示,主要有文本操作面板TD200(可顯示中文),OP3,OP7,OP17等;圖形/文本操作面板OP27,OP37等,觸摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。個人計算機(PC)也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件(如ProTool)組態(tài)才能配合PLC使用。 6. SIMATIC S7工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類: (1)編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具,STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。 (2)基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器(PLC)運行用戶的程序,運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC,一種是軟件PLC,在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽PLC(在用戶計算機上安裝一個PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容,其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具(如STEP 7),編制的程序既可運行在WinAC上,也可運行在S7系列處理器上。 (3)人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面(HMI)或SCADA系統(tǒng),支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種,一種是應(yīng)用于機器級的ProTool,另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的WinCC。 ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài),從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài),如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品,ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件,其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。 WinCC是一個真正開放的,面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)軟件,可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單,系統(tǒng)可靠性高,與STEP 7功能集成,可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng),節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設(shè)計適合于廣泛的應(yīng)用,可以連接到已存在的自動化環(huán)境中,有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力,其最新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。 本設(shè)計中選用的是西門子S2-700系列的PLC: S7-200 是一種小型的可編程序控制器,適用于各行各業(yè),各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。 S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面: 1.極高的可靠性 2.極豐富的指令集 3.易于掌握 4.便捷的操作 5.豐富的內(nèi)置集成功能 6.實時特性 7.強勁的通訊能力 8.豐富的擴展模塊 適用范圍:S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動檢測,自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如:沖壓機床,磨床,印刷機械,橡膠化工機械,中央空調(diào),電梯控制,運動系統(tǒng)。 第4章 XA6132萬能銑床的原理 圖4-1 XA6132臥式萬能銑床電氣控制原理圖 4.1 圖4-1是XA6132臥式萬能銑床的電氣控制原理圖。圖中M1為主軸電機,M2為工作臺進給電機,M3為冷卻泵電動機。該電路的一個特點是采用電磁離合器控制,另一個特點是機械操作和電氣操作密切配合進行。因此,在分析電氣原理圖時,應(yīng)對機械操作手柄與相應(yīng)電器開關(guān)動作關(guān)系,對各開關(guān)的作用及指令開關(guān)狀態(tài)弄清楚。 (1) 主軸電動機的起動控制 主軸電動機M1由正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2來實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)全壓起動,而由主軸換向開關(guān)SA4來預(yù)選電動機的正反轉(zhuǎn)。由停止按鈕SB1或SB2,起動按鈕SB3或SB4與KM1、KM2構(gòu)成主軸電動機正反轉(zhuǎn)兩地操作控制電路。起動時,應(yīng)將電源引入開關(guān)QF1閉合,再把換向開關(guān)SA4扳到主軸所需的旋轉(zhuǎn)方向,然后按下起動按鈕SB3或SB4,中間繼電器KA1線圈通電并自鎖,觸頭KA1閉合,使KM1或KM2線圈通電吸合,其主觸頭接通主軸電動機,M1實現(xiàn)全壓起動。而KM1或KM2的一對輔助觸頭KM1或KM2斷開,主軸電動機制動電磁摩擦離合器線圈YC1電路斷開。繼電器的另一觸頭KA1閉合,為工作臺的進給與快速移動作好準備。 (2)主軸電動機的制動控制 由主軸停止按鈕SB1或SB2,正轉(zhuǎn)接觸器KM1或反轉(zhuǎn)接觸器KM2以及主軸制動電磁摩托離合器YC1構(gòu)成主軸制動停車控制環(huán)節(jié)。電磁離合器YC1安裝在主軸傳動鏈中與主軸電動機相聯(lián)的第一根傳動軸上,主軸停車時,按下SB1或SB2,KM1或KM2線圈斷電釋放,主軸電動機M1斷開三相交流電源;同時YC1線圈通電,產(chǎn)生磁場,在電磁吸力作用下將摩擦片壓緊產(chǎn)生制動,使主軸迅速制動。當松開SB1或SB2時,YC線圈斷電,摩擦片松開,制動結(jié)束。這種制動方式迅速、平衡,制動時間不超過0.5s。(3)主軸上刀換刀時的制動控制 在主軸上刀或更換銑刀時,主軸電動機不得旋轉(zhuǎn),否則將發(fā)生嚴重人身事故。為此,電路設(shè)有主軸上刀制動環(huán)節(jié),它是由主軸上刀制動開關(guān)SA2控制。在主軸上刀換刀前,將SA2扳到“接通”位置。觸頭SA2斷開,使主軸起動控制電路斷電,主軸電動機不能起動旋轉(zhuǎn);而另一觸頭SA2閉合,接通主軸制動電磁離合器YC1線圈,使主軸處于制動狀態(tài)。上刀換刀結(jié)束后,再將SA2扳至“斷開”位置,觸頭SA2斷開,解除主軸制動狀態(tài),同時,觸頭SA2閉合,為主電動機起動作準備。(4)主軸變速沖動控制 主軸變速操縱箱裝在床身左側(cè)窗口上,變速應(yīng)在主軸旋轉(zhuǎn)方向預(yù)選之后進行。變換主軸轉(zhuǎn)速的操作順序如(圖2-2)下: ① 將主軸變速手柄壓下,使手柄的榫塊自槽中滑出,然后拉動手柄使榫塊落到第二道槽內(nèi)為止。 ② 轉(zhuǎn)動變速刻度盤,把所需轉(zhuǎn)速對準指針。 ③ 把手柄推回原來位置,使榫塊落進槽內(nèi)。 在將變速手柄推回原位置時,將瞬間壓下主軸變速行程開關(guān)SQ5,使觸頭閉合,觸頭SQ5斷開。于是KM1或KM2線圈瞬間通電吸合。其主觸頭瞬間接通主軸電動機瞬時點動,利于齒輪嚙合,當變速手柄榫塊落入槽內(nèi)時SQ5不再受壓,觸頭SQ5斷開,切斷主軸電動機瞬時點動電路,主軸變速沖動結(jié)束。 主軸變速行程開關(guān)SQ5的觸頭SQ5是為主軸旋轉(zhuǎn)時進行變速而設(shè)的,此時無需按下主軸停止按鈕,只需將主軸變速手柄拉出,壓下SQ5斷開,于是斷開了主軸電動機的正反轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)接觸器線圈電路,電動機自然停車,爾后再進行主軸變速操作,電動機進行變速沖動,完成變速。變速完成后尚需再次起動電動機,主軸將在新選擇的轉(zhuǎn)速下起動旋轉(zhuǎn) 4.2進給拖動控制電路 工作臺進給方向的左右縱向運動,前后的橫向運動和上下的垂直運動,都是由進給電動機M2的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。而正、反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4是由行程開關(guān)SQ1、SQ3、與SQ2、SQ4來控制的,行程開關(guān)又是由兩個機械操作手柄控制的。這兩個機械操作手柄,一個是縱向機械操作手柄,另一個是垂直與橫向操作手柄。扳動機械操作手柄,在完成相應(yīng)的機械掛檔同時,壓合相應(yīng)的行程開關(guān),從而接通接觸器,起動進給電動機,拖動工作臺按預(yù)定方向運動。在工作進人時,由于快速移動繼電器KM2線圈處于斷電狀態(tài),而進給移動電磁離合器YC2線圈通電,工作臺的運動是工作進給。 縱向機械操作手柄有左、中、右三個位置,垂直與橫向機械操作手柄有上、下、前、后、中五個位置。SQ1、SQ2為縱向機械操作手柄有機械聯(lián)系的行程開關(guān);SQ3、SQ4為與垂直、橫向操作手柄有機械聯(lián)系的行程開關(guān)。當這兩個機械操作手柄處于中間位置時,SQ1-SQ4都處在未被壓下的原始狀態(tài),當扳動機械操作手柄時,將壓下相應(yīng)的行程開關(guān)。 SA3為圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān),其有“接通”與“斷開”兩個位置,三對觸頭。當不需要圓工作臺時,SA3置于“斷開” 位置,此時觸頭SA3,SA3閉合,SA3斷開。當使用圓工作臺時,SA3置于“接通”位置,此時SA3,SA3斷開,SA3閉合。 在起動進給電動機之前,應(yīng)先起動主軸電動機,即合上電源開關(guān)QF1,按下主軸起動按鈕SB3或SB4,中間繼電器KA1線圈通電并自鎖,其觸頭KM1閉合,為起動進給電動機作準備。 1)工作臺縱向進給運動的控制,若需工作臺向右工作進給,將給向進給操作手柄扳向右側(cè),在機械上通過聯(lián)動機構(gòu)接通縱向進給離合器,在電氣上壓下行程開關(guān)SQ1,觸頭SQ1閉合,SQ1斷開,后者切斷通往KM3、KM4的另一條通路,前者使進給電動機M2的接觸器KM3線圈通電吸合,M2正向起動旋轉(zhuǎn),拖動工作臺向右工作進給。 向右工作進給結(jié)束,將縱向進給操作手柄由右位扳到中間位置,行程開關(guān)SQ1不再受壓,觸頭SQ1斷開,KM3線圈斷電釋放,M2停轉(zhuǎn),工作臺向右進給停止。 工作臺向左進給的電路與向右進給時相仿。此時是將縱向進給操作手柄扳向左側(cè),在機械掛檔的同時,電氣上壓下的行程開關(guān)SQ2,反轉(zhuǎn)接觸器KM4線圈通電,進給電動機反轉(zhuǎn),拖動工作臺向左進給,當將縱向操作手柄由左側(cè)扳向進給操作手柄扳回中間位置時,向左進給結(jié)束。 2)工作臺向前與向下進給運動的控制 將垂直與橫向進給操作手柄扳到“向前”位置,在機械上接通了橫向進給離合器,在電氣上壓下行程開關(guān)SQ3,觸頭SQ3閉合,SQ3斷開,正轉(zhuǎn)接觸器KM3線圈通電吸合,進給電動機M2正向轉(zhuǎn)動,拖動工作臺向前進給。向前進給結(jié)束,將垂直與橫向進給操作手柄扳回中間位置,SQ3不再受壓,KM3線圈斷電釋放,M2停止旋轉(zhuǎn),工作臺向前進給停止。 工作臺向下進給電路工作情況與“向前”時完全相同,只是將垂直與橫向操作手柄扳到“向下”位置,在機械上接通垂直進給離合器,電氣上仍壓下行程開關(guān)SQ3,KM3線圈通電吸合,M2正轉(zhuǎn),拖動工作臺向下進給。 3)工作臺向后與向上進給的控制,電路情況與向前或向下進給運動的控制相仿,只是將垂直與橫向操作手柄扳到“向右”或“向上”位置,在機械上接通垂直或橫向進給離合器,電氣上都是壓下行程開關(guān)SQ4,反向接觸器KM4線圈通電吸合,進給電動機M2反向起動旋轉(zhuǎn),拖動工作臺實現(xiàn)向后或向上的進給運動。當操作手柄扳回中間位置時,進給結(jié)束。 4)進給變速沖動控制,進給變速沖動只有在主軸起動后,縱向進給操作手柄,垂直與橫向操作手柄置于中間位置時才可以進行。 進給變速箱是一個獨立部件,裝在升降臺的左邊,進給速度的變速是由進給操作箱來控制,進給操作箱位于進給變速箱前方。進給變速的操作順序是: ① 將蘑菇形手柄拉出。 ② 轉(zhuǎn)動手柄,把刻度盤上所需的進給速度值對準指針。 ③ 把蘑菇形手柄向前拉到極限位置,此時借變速孔盤推壓行程開關(guān)SQ6. ④ 將蘑菇形手柄推回原位,此時SQ6不再受壓。 就在蘑菇形手柄向前拉于極限位位置,在反向推回之前,SQ6壓下,觸頭SQ6閉合,SQ6斷開。此時,正向接觸器KM3線圈瞬時通電吸合,進給電動機瞬時正向旋轉(zhuǎn),獲得變速沖動。如果一次瞬間點動時齒輪仍未進行嚙合狀態(tài),此時變速手柄不能復(fù)原??稍俅卫鍪直⒃俅瓮苹?。實現(xiàn)再次瞬間點動,直到齒輪嚙合為止。 5)進給方向快速移動的控制,進給方向的快速移動是由電磁離合器改變傳動鏈來獲得的。先開動主軸,將進給操作手柄扳到所需移動方向?qū)?yīng)位置,則工作臺按操作手柄選擇的方向以選定的進給速度作工作進給。此時如按下快速移動按鍵SB5或SB6,接通快速移動繼電器KA2電路,而觸頭KA2閉合,快速移動電磁離合器YC3線圈通電,工作臺按原運動方向作快速移動。松開SB5或SB6,快速移動立即停止,仍以原進給速度繼續(xù)進給,所以,快速移動為點動控制。 4.3 圓工作臺的控制 圓工作臺的回轉(zhuǎn)運動是由進人電動機經(jīng)傳動機構(gòu)驅(qū)動的,使用工作臺時,首先把圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3扳到“接通”位置。按下主軸起動按鍵SB3或SB4,KA1或KM2線圈通電吸合,主軸電動機起動旋轉(zhuǎn)。接觸器KM3線圈經(jīng)SQ1-SQ4行程開關(guān)閉觸頭和SA3觸頭通電- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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