XA6132万能铣床电气控制系统PLC改造设计

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目录

摘要 ...................................................................................................................................................................... II Abstract: ............................................................................................................................................................... III 第一章 绪论 ......................................................................................................................................................... 1

1.1 研究背景及意义 .................................................................................................................................. 1 1.2 用数控技术改造机床的适应性和特点 .............................................................................................. 1 1.3 PLC的优点与作用 ............................................................................................................................... 3 第二章 XA6132铣床控制电路分析 .................................................................................................................. 5

2.1 XA6132铣床简介 ................................................................................................................................. 5 2.2 XA6132铣床主要特点 ......................................................................................................................... 5 2.3 XA6132铣床技术参数 ......................................................................................................................... 6 2.4 XA6132铣床的控制要求 ..................................................................................................................... 7 2.5 XA6132铣床元件选型 ......................................................................................................................... 7 2.6 XA6132铣床电路分析 ......................................................................................................................... 9

2.6.2 进给拖动控制电路 ................................................................................................................ 12 2.6.3 圆工作台的控制 .................................................................................................................... 14 2.6.4 冷却泵和机床照明的控制 .................................................................................................... 14 2.6.5 控制电路的联锁与保护 ........................................................................................................ 15

第三章 XA6132铣床PLC控制的硬件设计 ..................................................................................................... 17

3.1 电动机选择........................................................................................................................................ 17 3.2 PLC的选型及其功能简介 ................................................................................................................. 17 3.3 统计I/O点数及其系统元器件的选择 ............................................................................................ 18

3.3.1 I/O口的分配 ......................................................................................................................... 18 3.3.2 系统元器件的选择 ................................................................................................................ 19 3.4 PLC外部接线图的设计 ..................................................................................................................... 22 第四章 XA6132改造后PLC的软件设计 ......................................................................................................... 24

4.1 梯形图设计与分析 ............................................................................................................................ 24 4.2 程序语句 ........................................................................................................................................... 25 第五章 CX-ONE调试 .......................................................................................................................................... 30 总结 ..................................................................................................................................................................... 32 致谢 ..................................................................................................................................................................... 33 参考文献 ............................................................................................................................................................. 34

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XA6132万能铣床电气控制系统PLC改造设计

摘要

随着近几年可编程控制器（PLC）的迅速发展，得到广泛应用的控制装置，是为工业环境应用而设计出来的控制系统，它不但能完全取代传统的继电器-接触器控制系统，还可以完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数、数值计算等功能，其能应用于单个机器或者一条生产线，乃至整个工厂的自动化控制系统，使电器控制技术发展到了一个全新的阶段，目前PLC控制在工业生产的大部分领域都有了广泛的应用。

本次设计的主要涉及内容是用PLC对XA6132万能铣床的电气控制部分进行改造。分析XA6132铣床，了解该铣床除了主运动和比较复杂的进给运动外，还有其他的辅助运动。另外该铣床需要的运动方向较多，电气控制系统比较复杂，为了安全可靠工作，还设置了完善的连锁与保护系统。了解铣床的特点后，根据它的电气控制原理图，编译出PLC梯形图，再利用PLC仿真软件检验程序的可靠性。因此铣床在完成原有功能特点外，还增加了安装简便，稳定性较好，易于维修，扩展能力较强等特点。

关键字：电气控制改造、继电器、欧姆龙PLC、I/O口、梯形图、程序；

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XA6132 universal milling machine transformation design of

PLC electrical control system

Abstract:

Programmable controller(PLC) is developing very rapidlyin recent years, widely used in the control device, is designed for industrial environment application control system, it not only can completely replace the traditional relay contractor control system, but also can complete logic operation, sequence control, timing,counting, numerical calculation, and other functions,itcanbe applied to a single machine or a production line, and eventhe whole factory automation control system, electric control technology development to a newstage, at present, the PLC control in most areas of industrial production has a wide range ofapplications.

The design of the main content is to use PLC for XA6132 electrical control part of the universal millingmachine. Analysis XA6132 miller, know the milling machine in addition to the main motion and feed movementis more complex, there are other auxiliary movement. In addition the the movement direction of the millingmachine needs more, electrical control system is morecomplex, safe and reliable to work, also set up a complete chain and protection system. After understanding the characteristics of the milling machine, according to its electric control schematic diagram and compile the PLC ladder diagram, using the reliability of the PLC simulation software testing procedures. So themilling machine to complete the original functional features, but also increased the installation is simple,good stability, easy maintenance, the strong ability of extension, etc. Keywords: electrical control transformation, relay, OMRON PLC, I/O port, ladder diagram, program;

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

生产中广泛采用各种各样的机床设备，不过传统的机床电气控系统大多数都采用继电器接触器控制方式。这种控制方式因为控制方法简单、成本低等特点，在传统机械设备中应用比较广泛。但是，也有很多缺点，由继电器构成的电气控制系统有的缺点有体积大、耗电多、可靠性差、寿命短等。尤其是对加工工艺多变的系统适应性表现更差，如果生产任务和工艺技术发生变化，就必须重新设计并变更硬件结构，造成时间和资金的双重浪费。

随着科学技术的变革和发展，PLC 技术被逐渐的引入到各种各样的生产机械设备中。与传统的继电器控制相比，PLC可编程控制器具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等许多特点，特别适合应用到机床控制系统的开发和应用中，通过使用PLC控制设计机床控制系统，可以减少强电元器件的数目，大大提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高生产出来的产品的品质和生产效率。目前，国内许多设备和生产厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC控制代替继电器控制。

可编程逻辑控制器(PLC)，是计算机技术和继电器常规控制技术相结合的混合产物，是近几年来发展速度最快，应用最广泛的工业生产自动控制装置之一。目前PLC 技术已经很成熟，所以基于PLC设计的机床电气控制系统设计具有十分良好的可行性。在我国PLC 控制的应用比例还不足10％，有十分广阔的市场前景。同时这个设计有很好的应用前景。

1.2 用数控技术改造机床的适应性和特点

(1) 减少投资、交货期短

同购置新相比，一般可以节省60%-80%的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、刀具自动交换装置、托盘自动交换装置的制作与安装等过于费工、费钱，往往使改造成本提高2-3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。

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(2) 机械性能稳定可靠，但结构受限

由于机床本身的特点，它与汽车等类机电产品不同，机床所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而不是焊接构件。而铸铁件年代愈久，自然时效愈充分，内应力的消除使得精度比新铸件更稳定。从另一方面来说，这些铸铁件的重复使用，即节约了社会资源，又减少了铸铁件生产时对环保的影响.但旧机床的改造，由于受到原机床机械结构的限制，不宜做突破性的改进。 (3) 熟悉了解设备结构性能，便于操作维修

购新设备时，事先不能全面了解机床结构性能，以致很难预计是否能完全适合其加工要求。改造则不然，由于旧设备已多年使用，机床操作者和维修人员已对其机械性能和结构了解透彻，对机床的加工能力能较准确地估算。机床数控改造时，可根据企业自身的技术力量和有关条件，采用自己改造或委托专业改造公司，并派原设备维修技术人员参加相结合的方法进行。这样，既可在数控改造过程中，培养提高相关人员的数控技术水平和有关专业知识，又便于合理选择更换原机床设备中的部份元器件，更主要的通过改造，大大提高了企业自身对数控机床维修的技术力量，并且也大大缩短了对数控机床在操作使用和维修方面的培训时间，机床一旦改造调试完毕，就可很快投入正常全负荷运转，见效甚快。

(4) 可充分利用现有的条件

可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基，同时工夹具、样板及外围设备也能再利用。以加工中心为例子，工艺装备的费用一般要占整个机床售价的10%以上。

(5) 可更好地因地制宜，合理删选功能

购买现成的通用数控机床，往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一专用的特殊功能。如向机床制造厂提出特殊订货，增加某些专用功能，往往费用大、交货期长。而采用改造的方案，就可灵活选取所要的功能，并可根据生产加工要求，采用组合的方法，增添某些部件，设计改造成专用数控机床。 (6) 可及时采用最新技术、充分利用社会资源

由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的社会资源来支

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持机械方面的改造。如可随意采购各种尺寸的滚珠丝杠副，而且交货期短:采用贴塑导轨新技术，不仅可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低五至十几倍来防止爬行，还使得刮研极为容易。这种塑料导轨带和粘结剂，国内己有多家厂生产，可敞开供应。此外，国产数控系统还具有导轨精度自动补偿的功能，最终可以获得高于导轨实际具有精度。

1.3 PLC的优点与作用

PLC通常称为可编程控制器，是近几年发展迅速的工业控制装置，已广泛应用于工业、企业的各个领域。PLC是以微处理器为基础，综合为了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型的通用工业自动控制装置。因此，PLC技术是广大电气技术人员及电工必须掌握的一门技术。

PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 PLC控制与继电器控制的区别：

：组成器件的不同，机电控制器中的继电器是真实的而PLC的是 虚拟的

：触点情况的不同， ：工作电流的不同 ：接线方式的不同 ：工作方式的不同 PLC的主要优点： ：编程简单 ：可靠性高 ：通用性好

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：功能强 ：易于远程监控

：设计、施工和调试周期短

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第二章 XA6132铣床控制电路分析

2.1 XA6132铣床简介

铣床作为机械加工的通用设备，在生产中一直起着不可替代的作用。铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便的特点，已成为现代生产中的主要加工设备。铣床主要是用于加工零件的平面、斜面、沟槽、成型面的加工机床。可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、传动箱、铣夹头、平口钳等附件。其用途广泛，在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。

2.2 XA6132铣床主要特点

1）工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。

2）机床具有基础铸件钢性好，能承受重负荷切削。

3）主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速，具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。 4）机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准，提高了安全性和可靠性。

5）机床通用性强、互换性好，可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件，进一步扩大机床加工范围。

6）容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。保证机床的精度和工作平稳。 2.1.2、铣床的作用及其结构运动 1、作用：

铣床是用于成形面加工的机床，如加工平面、键槽、斜面、球面等等。常见的铣床有平面铣床、立式铣床、仿形铣床、专用铣床等。在机床中，铣床使用量除车床外，使用量最多的加工设备。 2、结构：

铣床的主要组成部件有：底座、工作台、铣刀架、主轴变速箱、进给变速箱等。 3、运动：

主运动：铣刀的旋转运动

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辅运动：进给运动和冷却泵旋转运动 进给运动可以按以下几种方式分类：

工作进给，简称工进

速度

快速进给，简称快进

方式方向

圆工作台进给 矩形工作台进给

左右 上下 前后

2.3 XA6132铣床技术参数

本设计以XA6132型万能铣床为研究对象，保持原铣床的工艺和操作方法,让整个设备具有更好的协调性。最终实现铣床通用性、实用性、可靠性及有效速率得到有效的应用。

XA6132型铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。XA6132型铣床的电气控制系统,在线路、故障率、维护工作上操作简单，成本低廉等特点。本文提出了XA6132型铣床的继电器接触式控制系统进行控制, 从而保证电气控制系统的快速性、准确性、合理性, 更好地满足了实际生产的需要, 提高了经济效益。

表2-1铣床的技术参数

主要技术参数 工作台尺寸 三向行程(X/Y/Z) 单位 mm mm XA6132 1320×320 700×255×320(手动manual) 680×240×300(机动mechanic) 主轴中心线至工作台距离 主轴中心至床身垂直导轨的距离 主轴转速范围 mm 30-350 mm 215-470 r.p.m 18(级steps)30-1500

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工作台的进给范围(X/Y/Z) 工作台快速移动速度(X/Y/Z) 外型尺寸 mm/min 18(steps)23.5-1180/23.5-1180/8-394 mm/min 2300/2300/770 mm 2294×1770×1665 电动机功率 净重/毛重 kw kg 7.5 2650/2950 2.4XA6132铣床的控制要求 主轴电动机可以正反转运行，以实现顺铣、逆铣； 主轴具有停车制动能力；

主轴变速箱在变速时具有变速冲动，即短时点动； 进给电动机双向运行；

主轴电动机与进给电动机具有联锁功能，以防止在主轴没有运转 时，工作台进 给损坏刀具或工件；

圆工作台进给与矩形工作台进给具有互锁功能，以防损坏刀具或 工件；

矩形工作台各进给方向具有互锁功能，以防损坏工作台进给机构； 工作台进给变速箱在变速时同样具有变速冲动；

主轴制动、工作台的工进和快进由相应的电磁离合器接通对应的 机械传动链实现； 具有比较完善的电气保护。

2.5XA6132铣床元件选型

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表2-2铣床的电机参数参照表

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符号 M1 名称 主轴电动机 进给电动机 冷却泵电动机 型号 Y132M—4—B3 Y90L—4 规格 7．5KW，380V，1450r/min 1．5KW,380V,1400r/min 0．125KW,380V,2790r/min 数量 1 作用 主轴传动 M2 1 进给传动 M3 JCB—22 1 冷却泵传动 表2-3铣床的基本元件一览表

符号 KM1 KM2 KM3 KM4 KA1 KA2 KA3 SB1、2 SB3、4 SB5、6 SA1 名称 接触器 接触器 接触器 接触器 中间继电器 中间继电器 中间继电器 按钮 按钮 按钮 转换开关 型号 CJO—20 CJO—10 CJO—10 CJO—10 JZ7-44 JZ7-44 JZ7-44 LA2 LA2 LA2 HZ1—10/E16 HZ1—10/E16 规格 10A,110V 10A,110V 10A,110V 10A,110V 10A,110V 10A,110V 10A,110V 绿色 黑色 红色 三极 件数 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 １ 作用 主轴正传 主轴反转 进给正转 进给反转 主电动机起停控制 工步进给与快速进给转换控制 冷却泵电动机控制 M1启动按钮 快速进给按钮 M1停止按钮 M1换向开关 SA2 转换开关 三极 1 换刀开关

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SA3 SQ1 SQ2 SQ3 转换开关 限位开关 限位开关 限位开关 HZ1—10/E16 LX1—11K LX1—11K LX2—131 三极 开启式 开启式 单轮，自动复位 单轮，自动复位 3A、5A 11A、3A 0.415A 30A 10A 6A 4A —— 5A，50V 380/110V 380/28V 380/24V —— —— —— —— １ 1 1 1 冷却泵开关 向右进给 向左进给 向后、向上进给 SQ4 FR1 FR2 FR3 FU1 FU2 FU3 FU4、FU5 QF VC TC1 TC2 TC3 YC1 YC2 YC3 EL1 限位开关 热继电器 热继电器 热继电器 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 低压断路器 整流器 变压器 变压器 变压器 电磁离合器 电磁离合器 电磁离合器 照明灯 LX2—131 JR10—10 JRQ—40 JR10—10 RL1 RL1 RL1 RL1 —— ZCZX4 BK—150 BK—50 BK—150 —— —— —— JC6-Z 1 1 1 1 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 向前、向下进给 M3过载保护 M1过载保护 M2过载保护 总电源短路保护 进给短路保护 控制电路短路保护 照明电源短路保护 低压断路保护 整流作用 控制电路变压器 控制电路变压器 照明变压器 控制电磁铁线圈 控制电磁铁线圈 控制电磁铁线圈 工作照明 2.6 XA6132铣床电路分析

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图2.1XA6132万能铣床电气原理图

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如图2.1所示主轴电动机M1由正、反接触器KM1、KM2实现正反向运行直接启动，

由热继电器FR2实现长期过载保护。

进给电动机M2由接触器KM3、KM4实现正反运行直接启动，由热继电器FR3实现长期过载保护。

冷却泵电动机M3由继电器KA3实现直接起动，由热继电器FR1实现长期过载保护。2.6.1 主拖动控制电路

M1为控制系统的主轴电机，M2为工作台的进给电机，M3为冷却泵的电动机。该电路的其中一个特点是采用电磁离合器控制，另一个特点是机械操作和电气操作非常密切的配合进行。因此，在分析电气控制原理图时，应对机械操作手柄和相应的电器开关动作关系有十分清楚的了解，对各开关的作用及指令开关状态弄到清清楚楚，不能有任何失误。

1)主轴电动机的起动控制：主轴电动机M1由正接触器KM1和反转接触器KM2来实现正、反转的全压起动，再由主轴换向开关SA4，来对电机的正反转做出预先选择。由停止按钮SB1或者SB2，起动按钮SB3或SB4和KM1、KM2构成主轴电动机正反转控制的两

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地操作控制电路。起动时，应将电源引入开关QF1，然后闭合，再把用于换向的开关SA4选择为主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB3或者SB4，中间继电器KA1线圈通电并实现自锁，触头KA1闭合，使KM1或者KM2线圈通电吸合，其主触头接通到主轴电动机，M1实现全压起动。而KM1或者KM2的一对辅助触头KM1或KM2断开，主轴电动机的制动电磁摩擦离合器线圈YC1电路断开。继电器的另一触头KA1闭合，为工作台的进给与快速移的动作做好准备。

2) 主轴电动机的制动控制：由主轴停止按钮SB1或者SB2，正转接触器KM1或者反转接触器KM2及主轴制动电磁摩托离合器YC1构成主轴的制动停车控制环节。电磁离合器YC1安装在主轴传动链与主轴电动机相联的第一根传动轴上，主轴停车时，按下SB1或者SB2按钮，KM1或者KM2线圈断电释放，主轴电动机M1断开三相交流电源；与此同时YC1线圈通电，产生磁场，在电磁吸力的作用下将摩擦片压紧产生制动，使主轴十分迅速的得到制动。当松开SB1或者SB2按钮时，YC线圈断电，摩擦片将会松开，制动结束。这种制动方式迅速、平衡，制动时间不会超过0.5s.

3) 主轴上刀换刀时的制动控制：在主轴上刀或者更换铣刀时，主轴电动机不能旋转，否则将会发生严重人身事故。为此，电路设有主轴上刀的制动环节，它是由主轴上刀制动开关SA2来控制。在主轴上刀换刀前，将SA2扳到“接通”的位置。触头SA2断开，使主轴起动控制电路断电，主轴电动机不能够起动旋转；而另一触头SA2闭合，接通主轴制动电磁离合器YC1线圈，使主轴处于制动状态。上刀换刀结束后，再将SA2扳至“断开”的位置，触头SA2断开，解除主轴制动状态，同时，触头SA2闭合，为主电动机起动做好准备。

4）主轴变速冲动控制：主轴变速操纵箱装在铣床床身左侧的窗口上，变速应在主轴旋转方向预选之后再进行。变换主轴转速的操作顺序如下：

①将主轴变速手柄压下，使手柄的榫块自槽中滑出，然后拉动手柄使榫块落 到第二道槽内为止。

②转动变速刻度盘，把所需转速对准指针。 ③把手柄推回原来位置，使榫块落进槽内。

在将变速手柄推回到原位置时，瞬间压下主轴变速行程开关SQ5，使触头闭合，触头

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SQ5断开。于是KM1或者KM2线圈瞬间通电吸合。其主触头瞬间接通主轴电动机瞬时点动，利于齿轮啮合，当变速手柄榫块落入槽内时，SQ5不再受压，触头SQ5断开，切断主轴电动机瞬时点动电路，主轴变速冲动结束。

主轴变速行程开关SQ5的触头SQ5是为主轴旋转时进行变速而设定的，此时无需按下主轴的停止按钮，只需将主轴变速手柄拉出来，压下SQ5，使其断开，于是断开了主轴电动机的正反转或者反转接触器线圈电路，电动机自然停止运行，然后再进行主轴变速操作，电动机进行变速冲动，完成变速动作。变速完成后尚需再次起动电动机，主轴将会在新选择的转速下起动旋转。

电气控制图中 YC1、2、3 和SQ1、2、3、4的作用 YC1主轴左右转制动 YC2进给制动 YC3正反向进给制动

SQ1工作台向右进给行程开关、SQ2是工作台向左进给行程开关、SQ3是工作台前、向上进给行程开关、SQ4是工作台向后、向下进给行程开关。 2.6.2 进给拖动控制电路

工作台进给运动方向的左右的纵向运动，前后的横向运动与上下的垂直运动，全都是由进给电动机M2的正反转来实现的。而正转接触器KM3和反转接触器KM4是由行程开关SQ1、SQ3和SQ2、SQ4来控制的，行程开关又是由两个机械操作手柄操作控制的。这两个机械操作手柄，一个是用于纵向的机械操作手柄，另一个是用于垂直和横向的操作手柄。扳动机械操作手柄，在完成相应的机械挂档的同时，压合相对应的行程开关，从而接通相应的接触器，起动进给电动机M2，拖动工作台按预定的方向运动。在工作进行时，由于快速移动继电器KM2线圈处于断电的状态，而进给移动电磁离合器YC2线圈通电，从而工作台的运动是工作进给运动。

纵向机械操作手柄共有左、中、右三个位置，垂直与横向机械操作手柄一共有上、下、前、后、中五个位置。SQ1、SQ2为纵向机械操作手柄有机械联系的行程控制开关；SQ3、SQ4为与垂直、横向操作手柄有机械联系的行程控制开关。当这两个机械操作手柄处于中间位置时，SQ1至SQ4一共四个行程开关都处在未被压下的原始状态，当扳动机械操作手柄时，将压下相应的行程开关。

SA3为圆工作台的转换开关，其有“接通”与“断开”两个位置和三对触头。当不需

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要圆工作台时，SA3置于“断开”位置，此时触头SA1和SA2闭合，SA3断开。当使用圆工作台时，SA3置于“接通”位置，此时SA1和SA2断开，SA3闭合。

在起动进给电动机之前，要先起动主轴电动机，即合上电源开关，按下主轴起动按钮SB3或者SB4，然后中间继电器KA1线圈通电并自锁，其触头KM1闭合，为起动进给电动机做好准备。

1）工作台纵向进给运动的控制:若需工作台向右进给工作，将给向进给操作的手柄扳向右侧，在机械上通过联动机构接通到纵向进给离合器，压下行程开关SQ1，触头SQ1闭合，SQ1断开，后者切断通往KM3、KM4的另一条通路，前者使进给电动机M2的接触器KM3线圈通电吸合，M2正向起动旋转，拖动工作台向右工作进给。

向右工作进给结束，将纵向进给操作手柄由右位扳回到中间位置，行程开关SQ1不再受压，触头SQ1断开，KM3线圈断电释放，M2停止转动，工作台向右进给停止。

工作台向左工作进给的电路与向右工作进给时相仿。此时是将纵向进给操作手柄扳向左侧，在机械挂档的同时，压下的行程开关SQ2，反转接触器KM4线圈通电，进给电动机反转，拖动工作台向左工作进给，当将纵向操作手柄由左侧扳向进给操作手柄扳回中间位置时，向左工作进给结束。

2）工作台向前与向下进给运动的控制：将垂直与横向进给操作手柄扳到“向前”的位置，在机械上接通了横向进给离合器，压下行程开关SQ3，触头SQ3闭合，SQ3断开，正转接触器KM3线圈通电吸合，进给电动机M2正向转动，拖动工作台向前进给。向前工作进给结束，将垂直与横向进给操作手柄扳回中间位置，SQ3不再受压，KM3线圈断电释放，M2停止旋转，工作台向前工作进给停止。

工作台向下工作进给电路工作情况与“向前”时完全相同，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向下”位置，在机械上接通垂直进给离合器，仍压下行程开关SQ3，KM3线圈通电吸合，M2正转，拖动工作台向下工作进给。

3）工作台向后与向上进给的控制：电路情况与向前或向下进给运动的控制相仿，只是将垂直与横向操作手柄扳到“向右”或“向上”位置，在机械上接通垂直或横向进给离合器，都是压下行程开关SQ4，反向接触器KM4线圈通电吸合，进给电动机M2反向起动旋转，拖动工作台实现向右或向上的进给运动。当操作手柄扳回中间位置时，进给结束。

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4）进给变速冲动控制：进给变速冲动只有在主轴起动以后，纵向进给操作手柄，垂直与横向操作手柄置于中间位置时，方才可以进行。

进给变速箱是一个独立部件，装在升降台的左边，进给工作速度的变速是由进给操作箱来控制，进给操作箱位于进给变速箱前方。进给变速的操作顺序是： ①将蘑菇形手柄拉出。

②转动手柄，把刻度盘上所需的进给速度值对准指针。

③把蘑菇形手柄向前拉到极限位置，此时借变速孔盘推压行程开关SQ6. ④将蘑菇形手柄推回原位，此时SQ6不再受压。

就在蘑菇形手柄向前拉于极限位位置，在反向推回之前，SQ6压下，触头SQ6闭合，SQ6断开。此时，正向接触器KM3线圈瞬时通电吸合，进给电动机瞬时正向旋转，获得变速冲动。如果一次瞬间点动时齿轮仍未进行啮合状态，此时变速手柄不能复原。可再次拉出手柄并再次推回。实现再次瞬间点动，直到齿轮啮合为止。

进给方向快速移动的控制：进给方向的快速移动是由电磁离合器改变传动链来获得的。先开动主轴，将进给操作手柄扳到所需移动方向对应位置，则工作台按操作手柄选择的方向以选定的进给速度作工作进给。此时如按下快速移动按键SB5或者SB6，接通快速移动继电器KA2电路，而触头KA2闭合，快速移动电磁离合器YC3线圈通电，工作台按原运动方向作快速移动。松开SB5或者SB6，快速移动立即停止，仍以原进给速度继续进给，所以，快速移动为点动控制。 2.6.3 圆工作台的控制

圆工作台的回转运动是由电动机经传动机构驱动的，使用工作台时，首先把圆工作台转换开关SA3扳到“接通”位置。按下主轴起动按键SB3或者SB4，KA1或者KM2线圈通电吸合，主轴电动机起动旋转。接触器KM3线圈经SQ1－SQ4行程开关闭触头和SA3触头通电吸合，进给电动机起动旋转，拖动圆工作台单向回转。此时工作台进给两个机械操作手柄均处于中间位置。工作台不动，只拖动圆工作台回转。

2.6.4 冷却泵和机床照明的控制

冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由冷却泵转换开关SA1控制，当SA1扳到“接

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通”位置时，冷却泵起动继电器KA3线圈通电吸合，M3起动旋转，并由热继电器FR3作长期过载保护。

铣床工作时，只允许工作台一个方向运动。为此，工作台上下左右前后6个方向之间都有联锁功能。其中工作台纵向操作手柄实现工作台左右运动方向的联锁；垂直与横向操作手柄实现上下前后4个方向的联锁，但关键在于如何实现这两个操作手柄之间的联锁，对此电路设计成：接线之间由SQ3、SQ4常闭触头串联组成，之间由SQ1、SQ2常闭触头串联组成，然后在24号点并接后串于KM3、KM4线圈电路中，以控制进给电动机正反转。这样，当扳动纵向操作手柄机床照明由照明变压器TC3供给24V安全电压，并由控制开关SA5控制照明灯EL。 2.6.5控制电路的联锁与保护

XA6132型万能铣床运动较多，电气控制线路较为复杂，为安全可靠地工作，电路具有完善的联锁与保护。

1）主运动与进给运动的顺序联锁，进给电气控制电路接在中间继电器KA1触头KA1之后，这就保证了只有在起动主轴电动机之后才可起动进给电动机，而当主轴电动机停止时，进给电动机也立即停止。

2）工作台6个运动方向的联锁，SQ1或者SQ2行程开关压下，断开28－24支路，但KM3或者KM4仍可经支路供电。若此时再扳动垂直与横向操作手柄，又将SQ3或者SQ4行程开关压下，将支路断开，使KM3或者KM4电路断开，进给电动机无法起动。从而实现了工作台6个方向之间的联锁。

3）长工作台与圆工作的联锁，圆形工作台的运动必须与长工作台6个方向的运动有可靠的联锁，否则将造成刀具与机床的损坏。这里由选择开关SA3来实现其相互间的联锁，当使用圆工作台时，选择开关SA3置于“接通”位置，此时触头SA3、SA3通，若此时又操纵纵向或垂直与横向进给操作手柄，将压下SQ1－SQ4行程开关的某一个，于是断开了KM3线圈电路，进给电动机停止，圆工作台也停止。若长工作台正在运动，扳动圆工作台选择开关SA3于“接通”位置，此时触头SA3断开，于是断开了KM3或KM4线圈电路，进给电动机也立即停止。

4）工作台进给运动与快速运动的联锁，工作台工作进给与快速移动分别电电磁摩擦

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离合器YC2与YC3传动，而YC2与YC3是由快速进给继电器KA2控制，利用KA2的常开触头与常闭触头实现工作台工作进给与快速运动的联锁。

5）具有完善的保护，完善的保护有以下五种：

①熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5实现相应电路的短路保护。 ②热断电器FR1、FR2、FR3实现相应电动机的长期过载保护。 ③断路器QF1实现整个电路的过电流，欠电压等保护。

④工作台6个运动方向的限位保护采用机械与电气相配合的方法来实现，当工作台左、右运动到预定位置时，安装在工作台前方的挡铁将撞动纵向操作手柄，使其从左位或右位返回到中间位置，使工作台停止，实现工作台左右运动的限位保护。

在铣床床身导轨旁设置了上、下两块挡铁，当升降台上下运动到一定位置时，挡铁撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。

工作台横向运动的限位保护由安装在工作台左侧底部挡铁来撞动垂直与横向操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护。

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第三章 XA6132铣床PLC控制的硬件设计

3.1 电动机选择

本次毕业设计使用PLC与 触摸屏屏控制系统取代传统继电器控制系统的逻辑控制线路部分，其余基本无变化。电动机亦保留原有主轴电机、冷却泵电机、快进电机。详见表3-1。

表3-1 主轴电机、快进电机、冷却泵电机参数表

参数 型 号 额定电压 额定电流 额定功率 额定转速 功率因数 连接方式 绝缘等级 主轴电机 Y132M-6-B5 AC 380V 50Hz 59.5A 7.5KW 1400r/min 0.85 Y/△ B 快进电机 Y90L-4-B5 AC 380V 50Hz 4.8A 1.5KW 1440r/min 0.86 Y E 冷却泵电机 JCB AC 380V 50Hz 0.35A 0.125KW 2790r/min 0.8 Y E 3.2PLC的选型及其功能简介 根据设计要求可知。PLC我选用欧姆龙CP1H机型；CP1H机型的CPU单元包括X（基本型）/XA（带内置模拟输入/输出端子）/Y（带脉冲输入/输出专用端子）3种类型。 CP1H的CPU单元内置24点输入，16点输出；除普通输出外，还可实现4轴高速计数、4轴脉冲输出；内置模拟4点电压/输入、2点模拟电压/电流输出，分辨率1/6000、1/12000可选；通过扩展CPM1A系列的扩展I/O单元，CP1H整体可以达到最大320点的输出/输入；通过扩展CPM1A系列的扩展单元，也能够进行功能扩展（温度传感器输入等）；通过安装选件板，可进行RS—232C通信或RS—422A/485通信（PT、条形码阅读器、变频器等的连接用），通过扩展GJ系列高功能单元。可扩展向高位或低位计算机的

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OR 1.03 ANDLD LDNOT 1.06 AND 1.06 ORLD LDNOT 0.08 AND 0.08 ORLD ANDLD

ANDNOT 100.05 OUT 100.04 LD W0.03 LD W0.04 ANDNOT 0.08 AND 1.02 LDNOT 1.06 AND 1.06 LDNOT 0.08 AND 0.08 ORLD LD 1.01 OR 1.03 ANDLD ORLD ANDLD LDNOT 100.04 OR 1.04

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ANDLD OUT 100.05 LDNOT 100.02 ANDNOT 100.03 LD 0.00 OR 0.01 OR 0.07 ANDLD OUT 101.00 LDNOT W0.06 OUT 101.01 LD 100.04 OR 100.05 AND W0.06 OR 0.00 OR 0.01 OUT 101.02

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第五章 CX-ONE调试

本次设计选用cx-one调试软件进行调试，程序的编译只能检查程序的语法错误，当程序编写完成后，必须把计算机和PLC通过信线连接，将程序下载到PLC，进行调试，检查用户编写的程序是否符合实际要求，具体步骤如下：

1、先打开cx-one软件；点击cx-programmer，打开cx-one软件；

→

2、点击文件→打开→选择工程图→选择在线模拟设置成ON，

→然后再右键梯形图中控制触点→

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总结

一转眼，大学四年就快完了。我们的毕业设计也到了尾声，经过几个月的学习和设计。我的毕业设计也完成了，其中有很多的辛苦和很多的快乐。在遇到难解决的问题时，我是痛苦的，必须去查找和学习相关内容，以便完成毕业设计；在难题得到解决的时候，一种难以言说的快乐会涌入心头，明白自己付出的都是值得的。

因为我的毕业设计题目是关于XA6132万能铣床的PLC改造，所以我一定要完全明白铣床电气控制的原理；又要能熟练运用PLC对其进行改造，以便其达到一种更简便、更高效、更安全的控制。虽然，过程中有很多困难和问题，可是在自己的努力和老师的帮助下，还是克服了重重困难，在最后能顺利的完成毕业设计。

有欢笑就会有泪水，有努力的付出就会有得到的快乐。记得课堂上的学习、记得图书馆里的阅读、记得半夜电脑前的画图、记得宿舍同学之间的讨论...... 一切的一切都是为了能完全的掌握自己应该掌握的知识和技能，能让自己在面对相关问题的时候自信的说我能行。

大学四年就应该是一段充实自己的时光，树立正确的三观，学会相关的专业技能，做一个能对自己负责，也能对社会负责的人。

毕业设计的完成其实也是对自己大学学习的一个相关检验，独立完成一个综合性的设计，会运用到大学学习到的很多知识。从过程中能发现自己的不足，更能使你温故而知新，巩固和完善自己的知识系统。

因为自己在做设计之初就签了一家公司，所以都是一边上班一边做毕业设计，不能每周和老师面对面的讨论自己设计的错误和不足，所以电话就成了我和老师、组员沟通的一个重要工具。每一个讨论的电话都给我的设计很多帮助，不管是难题的解决，还是细节的注意事项，都是通过电话的沟通让我解决了这些问题。

从选题到完成设计，在这个过程中真的学到了很多东西。不管是专业知识的应用还是各种相关软件的熟悉程度，都提高了很多；更能提高和同学、老师、朋友的友谊。让自己更加珍惜我们之间的情谊，更加培养了自己遇到问题时候的处理能力。

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