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黻
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传统铣床的PLC控制系统实例
本文将介绍如何利用三菱F)(-1S系列PLC自
器KMl控制.热继电器FR3为M3的过载保护;
制一款模拟X62W型铣床控制系统的实例,并浅谈PLC在改造传统车床控制电路系统中的应用。
熔断器FU2、FU3为M2和M3的短路保护。速度继电器KS对M1进行反接制动控制。
(2)主轴电动机M1的控制
一、铣床控制电路系统
主轴电动机M1由接触器KM2、KM3控制。主
轴旋转方向事先可通过转换开关SA来选择。按下
1.主要结构及运动形式
×62W万能铣床主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横流板和升降台等部分组成。如图1所示。X62W万能铣床共有三台电动机:M1是主轴电动机,带动主轴、铣刀进行铣床削加工;M2是进给电动机,通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下六个方向的进给运动和快速移动,并经传动机构驱动圆工作台的回转运动;M3是冷却泵电动机,供应冷却液。
圈1万能铣床结构示意田
2.×62W万能铣床控制电路分析
(1)主控制电路
X62W万能铣床控制电路如图2所示。其中。SQl是电源总开关。熔断器FUl起总电源短路保护作用;M1是主轴电动机.通过换相开关SA与接触器KM2、KM3进行正反转控制、反接制动及瞬时控制.热继电器FRl对M1进行过载保护;M2是工作台进给电动机,由接触器KM4、KM5的常开主触头实现正反转控制。热继电器FR2对M2进行过载保护;冷却泵电动机M3只要求正转.由接触
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万方数据
启动按钮SBl或SB2,接触器KM3线圈自锁,主轴电动机运转。当速度运行到一定程度时,速度继电器KS常开闭全。按下停止按钮SB3或SB4,常闭触点SB3—1或SB4—1断开,接触器KM3线圈断电。常开触点SB3—2或SB4—2闭合,KM2线圈得电,KM2常闭断开.KM2常开闭合自锁。KM2主触点闭合。M1串电阻R进入制动状态,当M1速度降到~定时KS常开复位,KM2线圈失电,各触点复位,主轴电动机停转;位置开关SQ7结合变速手柄机械动作实现主轴冲动控制,从而使变速齿轮齿合。
【3)进给电动机M2的控制
工作台纵向(前、后)和升降(上、下)进给的控制,先将工作台转换开关SAl扳至断开位置,此时。SA卜一1和SAl—3接通。工作台的纵向和升降进给运动是由一个操纵手柄控制的。该操纵手柄有上、下、前、后四个位置(用按钮代替操纵手
柄),并与位置开关SQl和SQ2联动。当手按下向下或前位置时,使位置开关SQl常闭触点SQl--2
断开.常开触点SQl—1闭合,接触器KM4线圈得
电,电动机M2正转。由于机械传动的配合带动工作台向下或向前运动。当手按下向上或向后位置时,位置开关SQ2的常闭触点SQ2--2断开,常开触点SQ2-1闭合.接触器KM5线圈得电,电动机M2反转.由于机械传动的配合带动工作台向上或向后运动。
工作台的横向(左、右)进给控制,是将工作台转换开SAl仍扳至SAl—1和SAl-3接通位置,横向操纵手柄控制工作台的左右横向进给运动,该
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向的进给运动。
(4)冷却泵电机控制
冷却泵控制电路见图2,合上SA3,KMl线圈得电。KMl主触点闭合,M3运转,输送冷却液,当断开SA3,线圈KMl失电。各触点复位,M3停转。
就业技髅7燃
操纵手柄有左、右之分(用按钮代替操纵手柄)。扳动手柄时,位置开关SQ3或SQ4均未被压合的同时,通过机械结构将电动机M2的传动链与工作台下面的左右进给丝杠搭合。当手柄扳至向左位置时。位置开关SQ4的常闭触点SQ4—2断开,常开触点SQ4—1闭合,接触器KM5线圈得电,M2正转,由于机械传动的配合带动工作台向左运动;当手柄扳至向左位置时,位置开关SQ3的常闭触点SQ3—1断开,常开触点SQ3--2闭合,接触器KM4线圈得电,电动机M2反转。由于机械传动的配合带动工作台向右运动。
圆工作台的回转运动控制。为了扩大铣床的加工范围.可在铣床工作台上安装附件圆形工作台。进行圆弧或凸轮的铣削加工。加工前应将转换开关SAl应扳到接通位置.此时触点SAl—2接通。触点SAl—1和SAl—3断开,使接触器KM4线圈得电,电动机M2运转,通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动;停止时仍将转换开关SAl扳至断开位置,以保证工作台能够进行六个方向中任意一个方
二、PLC设计
1.任务分析
通过以上对×62W万能铣床控制电路的分析,三个电动机主要是由KMI~KM6六个交流接触器控制,所以PLC主要是控制好这六个交流接触器的工作,将所有控制开关作为输入元件与PLC输入点(X)相连;交流接触器KMI—KM6作为输出元件和PLC的输出点(Y)相连,连线较为复杂的控制回路由PLC编程代替。为使梯形图程序具有正确的逻辑关系,首先必须仔细分析图2所示X62W万能铣床控制电路各部分的作用以及各个器件功能,理清其逻辑关系。
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2.PLc控制系统设计
根据X62W万能铣床所占用的输入/输出点数,选用三菱FXlS-20MR—D型可编程控制器可以满足设计需求。根据×62W万能铣床控制电路分析,PLC控制系统的输入/输出地址分配表如表1所示,PLC控制系统的输入/输出接线如图3所示。
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3.PLC程序设计
在X62W万能铣床继电器控制系统中(见图2)。中包含了许多的互锁环节。在理清各个控制环节的逻辑关系后。根据原继电器电路逻辑关系的基
本设计原则,利用SWOPC—FXGP^ⅣIN—C软件可
设计出PLC控制梯形图,如图4所示。
三安装调试
1.仿真调试
为了验证PLC程序设计的正确性,以及确保系统成功安装和调试,先进行模拟仿真。本制作是利用了天煌公司的。可编程逻辑控制器实验箱”进行模拟仿真,将程序写入PLC,利用6个发光二极管
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代替PLC输出端口Y控制的6个继电器,用多个开关代替PLC输入端口X控制的按钮、位置开关、速度开关、冷却泵开关等。通过扳动各个开关,观察制电路的逻辑关系是否正确。
2.器件选用及电路安装
本设计虽然只是制作模拟的×62W型铣床控制系统,但为了更接近工程实际,达到更逼真的模拟
效果,其主电路采用的是380V三相交流电,所以在元器件选用方面应尽量使用实际车床需要的元器有位置开关SQ以及速度继电器KS都是采用拨动开关模拟替代。电路采用的元器件如表2所示。
(下转48页)
各发光二极管的发光情况,验证程序设计与铣床控件。由于PLC控制电路是低压24V。所以可以采用低压拨动开关和停止/启动按钮控制。电路中的所衰2元器件清单
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璐龇吴虽园地
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4.低通滤波器电路设计
在图2的两级AD603之间加入的电压跟随器替换成二阶低通滤波电路.可以达到缓冲和滤波的双重功能,我1i3/Jn入两路独立的滤波电路,截止频率分别为10MHz和5MHz,用单片机配合三极管控制继电器进行切换。
电压,因此经两级放大电路放大以后的直流偏移会更加严重。
设计之初我们没有注意到这个问题,在高增益放大时出现了较明显的失真.
有设置调零控制端。所以只能在AD603之前再加一级直流偏移调零电路。
lI¨鬈霸
由于AD603本身没
5.直流稳压电源设计
供电需求包括数字部分和模拟部分,数字部分是单片机,液晶显示屏及键盘模块,需要较大的驱动能力,而对电源纹波无苛刻要求。适合采用高效率的开关电源模块。模拟部分的设计如前所示,需要提供稳定的电压,适合采用LDO稳压。
4.测试结果
通过测试,本系统的各项指标均达到或超过了扩展要求。(示波器使用TektronixTDS2022.信号源使用Agilent33250A)
四、调试过程与测试结果
1.AD603双片级联的稳定性问题
两片AD603的最大增益可以达到60rib,但是实际制版时的工艺和走线存在不足,若两片AD603直接级联。当增益达到50dB时会出现自激,在加入屏蔽和改善电源滤波后效果仍不理想。在两级之间加入一级AD818的电压跟随器作隔离,可以消除自激问题。
(上接56页)
续表2
2.控制电压的修正问题
TLV5618的数据手册中的输出电压误差为0.29%。理论上可以忽略,但是AD603的输出增益误差为1dB,在实际中呈现的输出电压与控制字为非线性关系,需要做软件修正。我们采用每隔1dB修正一次的方法,在短时间开发内可以达到要求。若要进一步消除误差。提高精度。可考虑加入AGC反馈控制。
安装电路前,应准备好必要的电工工具和仪表。并对各元器件进行测试。以确定其好坏。安装电路时,应根据电流走向排布好各个器件。先固定好主要的器件。如继电器和热继电器;三相主电路线路要用红黄蓝三种铜线走线,布线要横平竖直;PLC
3.AD603的输出失调电压问题
由于AD603有大约20mV的输出失调电压(直流偏移电压),前~级AD603的输出失调电压会被后~级所放大。当后级增益较大时。放大后的回波信号直流电位会大大偏离零点,导致输出信号波形的上半周或下半周被削去一部分,产生严重的非线性失真。而且由于前级输入电路也会带来直流偏移
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的接线端子最好安装在板的侧边,便于与PLC连线;PLC的控制电路和模拟位置开关最好做一个控制盒子,这样既美观。又容易接线;三个电机的接线端子应安装在板的下方,便于连接电动机。
安装好电路后,不要急于带电运行。先用万用表测试各部分电路。以确定电路连接正确,没有短
路现象,经反复测试后方可带电试机。『胡
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2010VOL.01
传统铣床的PLC控制系统实例
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
王聪
广东汕尾职业技术学院电子制作
ELECTRONICS DIY2010(1)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzzz201001014.aspx
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传统铣床的PLC控制系统实例
本文将介绍如何利用三菱F)(-1S系列PLC自
器KMl控制.热继电器FR3为M3的过载保护;
制一款模拟X62W型铣床控制系统的实例,并浅谈PLC在改造传统车床控制电路系统中的应用。
熔断器FU2、FU3为M2和M3的短路保护。速度继电器KS对M1进行反接制动控制。
(2)主轴电动机M1的控制
一、铣床控制电路系统
主轴电动机M1由接触器KM2、KM3控制。主
轴旋转方向事先可通过转换开关SA来选择。按下
1.主要结构及运动形式
×62W万能铣床主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横流板和升降台等部分组成。如图1所示。X62W万能铣床共有三台电动机:M1是主轴电动机,带动主轴、铣刀进行铣床削加工;M2是进给电动机,通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下六个方向的进给运动和快速移动,并经传动机构驱动圆工作台的回转运动;M3是冷却泵电动机,供应冷却液。
圈1万能铣床结构示意田
2.×62W万能铣床控制电路分析
(1)主控制电路
X62W万能铣床控制电路如图2所示。其中。SQl是电源总开关。熔断器FUl起总电源短路保护作用;M1是主轴电动机.通过换相开关SA与接触器KM2、KM3进行正反转控制、反接制动及瞬时控制.热继电器FRl对M1进行过载保护;M2是工作台进给电动机,由接触器KM4、KM5的常开主触头实现正反转控制。热继电器FR2对M2进行过载保护;冷却泵电动机M3只要求正转.由接触
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启动按钮SBl或SB2,接触器KM3线圈自锁,主轴电动机运转。当速度运行到一定程度时,速度继电器KS常开闭全。按下停止按钮SB3或SB4,常闭触点SB3—1或SB4—1断开,接触器KM3线圈断电。常开触点SB3—2或SB4—2闭合,KM2线圈得电,KM2常闭断开.KM2常开闭合自锁。KM2主触点闭合。M1串电阻R进入制动状态,当M1速度降到~定时KS常开复位,KM2线圈失电,各触点复位,主轴电动机停转;位置开关SQ7结合变速手柄机械动作实现主轴冲动控制,从而使变速齿轮齿合。
【3)进给电动机M2的控制
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(4)冷却泵电机控制
冷却泵控制电路见图2,合上SA3,KMl线圈得电。KMl主触点闭合,M3运转,输送冷却液,当断开SA3,线圈KMl失电。各触点复位,M3停转。
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操纵手柄有左、右之分(用按钮代替操纵手柄)。扳动手柄时,位置开关SQ3或SQ4均未被压合的同时,通过机械结构将电动机M2的传动链与工作台下面的左右进给丝杠搭合。当手柄扳至向左位置时。位置开关SQ4的常闭触点SQ4—2断开,常开触点SQ4—1闭合,接触器KM5线圈得电,M2正转,由于机械传动的配合带动工作台向左运动;当手柄扳至向左位置时,位置开关SQ3的常闭触点SQ3—1断开,常开触点SQ3--2闭合,接触器KM4线圈得电,电动机M2反转。由于机械传动的配合带动工作台向右运动。
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二、PLC设计
1.任务分析
通过以上对×62W万能铣床控制电路的分析,三个电动机主要是由KMI~KM6六个交流接触器控制,所以PLC主要是控制好这六个交流接触器的工作,将所有控制开关作为输入元件与PLC输入点(X)相连;交流接触器KMI—KM6作为输出元件和PLC的输出点(Y)相连,连线较为复杂的控制回路由PLC编程代替。为使梯形图程序具有正确的逻辑关系,首先必须仔细分析图2所示X62W万能铣床控制电路各部分的作用以及各个器件功能,理清其逻辑关系。
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根据X62W万能铣床所占用的输入/输出点数,选用三菱FXlS-20MR—D型可编程控制器可以满足设计需求。根据×62W万能铣床控制电路分析,PLC控制系统的输入/输出地址分配表如表1所示,PLC控制系统的输入/输出接线如图3所示。
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本设计原则,利用SWOPC—FXGP^ⅣIN—C软件可
设计出PLC控制梯形图,如图4所示。
三安装调试
1.仿真调试
为了验证PLC程序设计的正确性,以及确保系统成功安装和调试,先进行模拟仿真。本制作是利用了天煌公司的。可编程逻辑控制器实验箱”进行模拟仿真,将程序写入PLC,利用6个发光二极管
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代替PLC输出端口Y控制的6个继电器,用多个开关代替PLC输入端口X控制的按钮、位置开关、速度开关、冷却泵开关等。通过扳动各个开关,观察制电路的逻辑关系是否正确。
2.器件选用及电路安装
本设计虽然只是制作模拟的×62W型铣床控制系统,但为了更接近工程实际,达到更逼真的模拟
效果,其主电路采用的是380V三相交流电,所以在元器件选用方面应尽量使用实际车床需要的元器有位置开关SQ以及速度继电器KS都是采用拨动开关模拟替代。电路采用的元器件如表2所示。
(下转48页)
各发光二极管的发光情况,验证程序设计与铣床控件。由于PLC控制电路是低压24V。所以可以采用低压拨动开关和停止/启动按钮控制。电路中的所衰2元器件清单
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4.低通滤波器电路设计
在图2的两级AD603之间加入的电压跟随器替换成二阶低通滤波电路.可以达到缓冲和滤波的双重功能,我1i3/Jn入两路独立的滤波电路,截止频率分别为10MHz和5MHz,用单片机配合三极管控制继电器进行切换。
电压,因此经两级放大电路放大以后的直流偏移会更加严重。
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5.直流稳压电源设计
供电需求包括数字部分和模拟部分,数字部分是单片机,液晶显示屏及键盘模块,需要较大的驱动能力,而对电源纹波无苛刻要求。适合采用高效率的开关电源模块。模拟部分的设计如前所示,需要提供稳定的电压,适合采用LDO稳压。
4.测试结果
通过测试,本系统的各项指标均达到或超过了扩展要求。(示波器使用TektronixTDS2022.信号源使用Agilent33250A)
四、调试过程与测试结果
1.AD603双片级联的稳定性问题
两片AD603的最大增益可以达到60rib,但是实际制版时的工艺和走线存在不足,若两片AD603直接级联。当增益达到50dB时会出现自激,在加入屏蔽和改善电源滤波后效果仍不理想。在两级之间加入一级AD818的电压跟随器作隔离,可以消除自激问题。
(上接56页)
续表2
2.控制电压的修正问题
TLV5618的数据手册中的输出电压误差为0.29%。理论上可以忽略,但是AD603的输出增益误差为1dB,在实际中呈现的输出电压与控制字为非线性关系,需要做软件修正。我们采用每隔1dB修正一次的方法,在短时间开发内可以达到要求。若要进一步消除误差。提高精度。可考虑加入AGC反馈控制。
安装电路前,应准备好必要的电工工具和仪表。并对各元器件进行测试。以确定其好坏。安装电路时,应根据电流走向排布好各个器件。先固定好主要的器件。如继电器和热继电器;三相主电路线路要用红黄蓝三种铜线走线,布线要横平竖直;PLC
3.AD603的输出失调电压问题
由于AD603有大约20mV的输出失调电压(直流偏移电压),前~级AD603的输出失调电压会被后~级所放大。当后级增益较大时。放大后的回波信号直流电位会大大偏离零点,导致输出信号波形的上半周或下半周被削去一部分,产生严重的非线性失真。而且由于前级输入电路也会带来直流偏移
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的接线端子最好安装在板的侧边,便于与PLC连线;PLC的控制电路和模拟位置开关最好做一个控制盒子,这样既美观。又容易接线;三个电机的接线端子应安装在板的下方,便于连接电动机。
安装好电路后,不要急于带电运行。先用万用表测试各部分电路。以确定电路连接正确,没有短
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2010VOL.01
传统铣床的PLC控制系统实例
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
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广东汕尾职业技术学院电子制作
ELECTRONICS DIY2010(1)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzzz201001014.aspx