CN202533782U - 基于plc的铣床控制系统 - Google Patents
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Abstract
基于PLC的铣床控制系统，涉及铣床控制系统。它是为了克服传统的继电器控制铣床的方式存在的控制失效、接触不良、动作速度慢的缺陷。它采用PLC分别控制主轴起动继电器、主轴制动/冲动控制继电器、进给正转控制继电器、进给正转控制继电器、快速进给继电器和冷却泵继电器控继电器，从而实现对铣床的工作控制。本实用新型提高了铣床的电气控制系统的工作性能，使控制系统的硬件电路得到了简化，工作稳定性更加可靠，抗干扰能力得到加强，大大提高了铣床工作的效率，克服传统的继电器控制铣床的方式存在的控制失效、接触不良、动作速度慢的缺陷。本实用新型适用于铣床的智能控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铣床控制系统。
背景技术
铣床作为机械加工的通用设备在机械制造业中一直起着不可替代的作用，已成为现代生产中的主要设备。但在目前铣床控制系统中仍然有很多采用传统的继电器控制方式，这种控制存在着控制失效、接触不良、动作速度较慢等缺陷。
实用新型内容
本实用新型是为了克服传统的继电器控制铣床的方式存在的控制失效、接触不良、动作速度慢的缺陷，从而提供一种基于PLC的铣床控制系统。
基于PLC的铣床控制系统，它包括熔断器QS、一号交流接触器KM1、二号交流接触器KM2、三号交流接触器KM3、四号交流接触器KM4、五号交流接触器KM5、六号交流接触器KM6、换向开关SA4、主轴热继电器FR1、进给热继电器组FR2和冷却泵热继电器FR3；所述主轴热继电器FR1由主轴起动继电器KA1、主轴起动继电器控制线圈QKA1、主轴制动/冲动继电器KA2和主轴制动/冲动继电器控制线圈QKA2组成；进给热继电器组FR2由进给正转继电器KA3、进给正转继电器控制线圈QKA3、进给反转继电器KA4、进给反转继电器控制线圈QKA4、快速进给继电器KA5和快速进给继电器控制线圈QKA5组成；冷却泵热继电器FR3由冷却泵继电器KA6和冷却泵继电器控制线圈QKA6组成；
熔断器QS的一端接入三相电源；熔断器QS的另一端同时与一号交流接触器KM1的三相电源输入端、二号交流接触器KM2的三相电源输入端、三号交流接触器KM3的三相电源输入端、四号交流接触器KM4的三相电源输入端和六号交流接触器KM6的三相电源输入端连接；
一号交流接触器KM1的三相电源输出端同时与二号交流接触器KM2的三相电源输出端和主轴热继电器FR1的三相电源输入端连接；主轴热继电器FR1的三相电源输出端与主轴电机M1的三相电源输入端连接；换向开关SA4串联在一号交流接触器KM1与主轴热继电器FR1之间；
三号交流接触器KM3的三相电源输出端同时与四号交流接触器KM4的三相电源输出端和进给热继电器组FR2的三相电源输入端连接；进给热继电器组FR2的三相电源输 出端与进给电动机M2的三相电源输入端连接；
五号交流接触器KM5的二相电源输入端接入三相电源中的二相；五号交流接触器KM5的二相电源输出端接入快速进给继电器KA5的衔铁YA；
六号交流接触器KM6的三相电源输出端与冷却泵热继电器FR3的三相电源输入端连接；冷却泵热继电器FR3的三相电源输出端与冷却泵电动机M3的三相电源输入端连接；
它还包括PLC 1；
PLC 1的主轴起动控制信号输出端与主轴起动继电器控制线圈QKA1的主轴起动控制信号输入端连接；
PLC 1的主轴制动/冲动控制信号输出端与主轴制动/冲动继电器控制线圈QKA2的主轴制动/冲动控制信号输入端连接；
PLC 1的进给正转控制信号输出端与进给正转继电器控制线圈QKA3的进给正转控制信号输入端连接；
PLC 1的进给反转控制信号输出端与进给反转继电器控制线圈QKA4的进给反转控制信号输入端连接；
PLC 1的快速进给控制信号输出端与快速进给继电器控制线圈QKA5的快速进给控制信号输入端连接；
PLC 1的冷却泵控制信号输出端与冷却泵继电器控制线圈QKA6的冷却泵控制信号输入端连接；
主轴起动继电器KA1的主轴起动开关量信号输出端与一号交流接触器KM1的控制线圈QKM1的开关量信号输入端连接；
主轴制动/冲动继电器KA2的主轴制动/冲动开关量信号输出端与二号交流接触器KM2的控制线圈QKM2的开关量信号输入端连接；
进给正转继电器KA3的给正转开关量信号输出端与三号交流接触器KM3的控制线圈QKM3的开关量信号输入端连接；
进给反转继电器KA4的进给反转开关量信号输出端与四号交流接触器KM4的控制线圈QKM4的开关量信号输入端连接；
快速进给继电器KA5的快速进给开关量信号输出端与五号交流接触器KM5的控制线圈QKM5的开关量信号输入端连接；
冷却泵继电器KA6的冷却泵开关量信号输出端与六号交流接触器KM6的控制线圈QKM6的开关量信号输入端连接。
它包括照明灯EL，所述照明灯EL的电源端连入PLC 1的电源端。
PLC 1的右进给控制信号输出端与铣床上的右进给开关SQ1的控制信号输入端连接。
PLC 1的左进给控制信号输出端与铣床上的左进给开关SQ2的控制信号输入端连接。
PLC 1的下/前进给控制信号输出端与铣床上的下/前进给开关SQ3的控制信号输入端连接。
PLC 1的上/后进给控制信号输出端与铣床的上/后进给开关SQ4的控制信号输入端连接。
PLC 1的进给变速瞬时控制信号输出端与铣床上的进给变速瞬时开关SQ6的控制信号输入端连接。
PLC 1的主轴变速冲动控制信号输出端与铣床上的主轴变速冲动开关SQ7的控制信号输入端连接。
PLC 1的换模式控制信号输出端与铣床上的换模式开关SA1的控制信号输入端连接。
PLC 1的主轴两地控制信号输出端与铣床上的两地控制按钮的控制信号输入端连接。
有益效果：本实用新型提高了铣床的电气控制系统的工作性能，使控制系统的硬件电路得到了简化，工作稳定性更加可靠，抗干扰能力得到加强，大大提高了铣床工作的效率，克服传统的继电器控制铣床的方式存在的控制失效、接触不良、动作速度慢的缺陷。
附图说明
图1是本实用新型的电路连接示意图；图2是本实用新型控制部分的电气连接示意图；图3是本实用新型的控制流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，基于PLC的铣床控制系统，它包括熔断器QS、一号交流接触器KM1、二号交流接触器KM2、三号交流接触器KM3、四号交流接触器KM4、五号交流接触器KM5、六号交流接触器KM6、换向开关SA4、主轴热继电器FR1、进给热继电器组FR2和冷却泵热继电器FR3；所述主轴热继电器FR1由主轴起动继电器KA1、主轴起动继电器控制线圈QKA1、主轴制动/冲动继电器KA2和主轴制动/冲动继电器控制线圈QKA2组成；进给热继电器组FR2由进给正转继电器KA3、进给正转继电器控制线圈QKA3、进给反转继电器KA4、进给反转继电器控制线圈QKA4、快速进给继电器KA5和快速进给继电器控制线圈QKA5组成；冷却泵热继电器FR3由冷却泵继电器KA6和冷却泵继电器控制线圈QKA6组成；
熔断器QS的一端接入三相电源A、B、C；熔断器QS的另一端同时与一号交流接触 器KM1的三相电源输入端、二号交流接触器KM2的三相电源输入端、三号交流接触器KM3的三相电源输入端、四号交流接触器KM4的三相电源输入端和六号交流接触器KM6的三相电源输入端连接；
一号交流接触器KM1的三相电源输出端同时与二号交流接触器KM2的三相电源输出端和主轴热继电器FR1的三相电源输入端连接；主轴热继电器FR1的三相电源输出端与主轴电机M1的三相电源输入端连接；换向开关SA4串联在一号交流接触器KM1与主轴热继电器FR1之间；
三号交流接触器KM3的三相电源输出端同时与四号交流接触器KM4的三相电源输出端和进给热继电器组FR2的三相电源输入端连接；进给热继电器组FR2的三相电源输出端与进给电动机M2的三相电源输入端连接；
五号交流接触器KM5的二相电源输入端接入三相电源中的二相；五号交流接触器KM5的二相电源输出端接入快速进给继电器KA5的衔铁YA；
六号交流接触器KM6的三相电源输出端与冷却泵热继电器FR3的三相电源输入端连接；冷却泵热继电器FR3的三相电源输出端与冷却泵电动机M3的三相电源输入端连接；
它还包括PLC 1；
PLC 1的主轴起动控制信号输出端与主轴起动继电器控制线圈QKA1的主轴起动控制信号输入端连接；
PLC 1的主轴制动/冲动控制信号输出端与主轴制动/冲动继电器控制线圈QKA2的主轴制动/冲动控制信号输入端连接；
PLC 1的进给正转控制信号输出端与进给正转继电器控制线圈QKA3的进给正转控制信号输入端连接；
PLC 1的进给反转控制信号输出端与进给反转继电器控制线圈QKA4的进给反转控制信号输入端连接；
PLC 1的快速进给控制信号输出端与快速进给继电器控制线圈QKA5的快速进给控制信号输入端连接；
PLC 1的冷却泵控制信号输出端与冷却泵继电器控制线圈QKA6的冷却泵控制信号输入端连接；
主轴起动继电器KA1的主轴起动开关量信号输出端与一号交流接触器KM1的控制线圈QKM1的开关量信号输入端连接；
主轴制动/冲动继电器KA2的主轴制动/冲动开关量信号输出端与二号交流接触器 KM2的控制线圈QKM2的开关量信号输入端连接；
进给正转继电器KA3的给正转开关量信号输出端与三号交流接触器KM3的控制线圈QKM3的开关量信号输入端连接；
进给反转继电器KA4的进给反转开关量信号输出端与四号交流接触器KM4的控制线圈QKM4的开关量信号输入端连接；
快速进给继电器KA5的快速进给开关量信号输出端与五号交流接触器KM5的控制线圈QKM5的开关量信号输入端连接；
冷却泵继电器KA6的冷却泵开关量信号输出端与六号交流接触器KM6的控制线圈QKM6的开关量信号输入端连接。
本实施方式中的铣床，是X62W型万能铣床，它的基本结构为：铣床机械部分主要由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等组成；X62W型铣床的运动形式有主运动、进给运动及辅助运动；铣刀的旋转运动为主运动、工作台的上/下、左/右、前/后运动都是进给运动，其他的运动（如工作台的旋转运动）都是辅助运动。
铣床对电气线路的控制要求：铣床对电气线路控制要求，需要有三台电动机分别作为驱动机械和冷却，即为主轴电机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3，冷却泵电动机M3只要求正转。主轴电机M1需要正/反转，但方向的改变并不频繁。根据加工工艺的要求，铣削加工一般有顺铣和逆铣两种形式，分别使用刃口方向不同的顺铣刀与逆铣刀；由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电机M1能正/反转。
对于铣床的主轴运动与进给运动，要求进给运动一定要在铣刀旋转之后才能进行，铣刀停止旋转前，进给运动就应该停止，否则将损坏刀具或机床。因此，进给电动机与主轴电动机需实现两台电动机的可靠连锁控制。
工作台既可以做六个方向的进给运动，又可以在六个方向上快速移动。工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来实现的，对进给电动机要求能正反转，但要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有连锁，以确保操作安全。
主轴运动和进给运动采用变速盘来进行选择，为了保证变速齿轮进入良好啮合状态，两种运动都要求变速后做瞬时点动。为了适应各种不同的切削要求，铣床的主轴与进给运动都应具有一定的调速范围。为了便于变速时齿轮的啮合，在变速时能瞬时有低速冲动环节，并要求还能制动停车和实现两地控制。
本实用新型采用西门子S7-300系列PLC对X62W型万能铣床的电气控制系统进行改进，S7-300系列PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、配置灵活、编程简单、维修方便、 易于扩展等特点，针对于PLC的型号可以根据实际情况采用微型或者小型PLC作为控制器，其体积小的特点很方便构成机电一体化产品。本实用新型有利于学生与企业岗位技能要求相融合的技能培养；有利于教师的教学、科研水平的提升；有利于企业生产方式的改变，大大促进生产作业率的提高等，具有一定的和研究价值和意义。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，它包括照明灯EL，所述照明灯EL的电源端连入PLC 1的电源端。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的右进给控制信号输出端与铣床上的右进给开关SQ1的控制信号输入端连接。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的左进给控制信号输出端与铣床上的左进给开关SQ2的控制信号输入端连接。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的下/前进给控制信号输出端与铣床上的下/前进给开关SQ3的控制信号输入端连接。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的上/后进给控制信号输出端与铣床的上/后进给开关SQ4的控制信号输入端连接。
具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的进给变速瞬时控制信号输出端与铣床上的进给变速瞬时开关SQ6的控制信号输入端连接。
具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的主轴变速冲动控制信号输出端与铣床上的主轴变速冲动开关SQ7的控制信号输入端连接。
具体实施方式九、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的换模式控制信号输出端与铣床上的换模式开关SA1的控制信号输入端连接。
具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于PLC的铣床控制系统的区别在于，PLC 1的主轴两地控制信号输出端与铣床上的两地控制按钮KS的控制信号输入端连接。
工作原理：本实施方式保持X62W型万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路以及照明电路不变，在控制电路中，采用可编程控制器来实现，为了保证各种联锁功能，将SQ1～SQ7，SB1～SB6分别接入PLC的输入端，换相开关SA4和工作台自动与手动控制的组合开关SA2分别用其一对常开和常闭触头接入PLC的输入端子。输出器件分为二个电压等级，一个是接触器使用的 110V 交流电压，另一个是照明使用的 24V交流电压。
PLC的I/○点分配：铣床控制系统共需开关量16个输入，7个输出，其输出/输入点总数在所选CPU具有的配置的范围内，故可对分析后的I/○点进行分配，其分配表如表1所示：
表1
根据铣床控制系统的电气控制要求，如图3所示的工艺流程图表示X62W型万能铣床的继电器-接触器控制线路中主轴和进给控制的全过程。
在图3中主要是反映X62W型万能铣床电气控制系统的PLC控制的工艺流程，对于铣床控制系统的PLC技术改造不仅保证了原来电路的工作逻辑关系，而且具有各种联锁 保护措施，并且这种电气技术改造投资少、工作量较小。改造以后的铣床控制系统取代了传统的继电器-接触器控制系统，从而使得电气控制系统从根本上解决继电器控制效果差的问题。
X62W万能铣床的WinCC监控：WinCC是西门子与微软公司合作开发的、开放的过程可视化系统。WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确地满足生产实际要求。
WinCC可以运行在Windows XP下单击Windows桌面的“开始”按扭通过“SIMATIC”→“WinCC”→“Windows Contral Center”启动WinCC。创建一个WinCC新项目，在弹出的对话框中定义新项目的名称和储存路径后，进入WinCC资源管理器，为了使WinCC能够与PLC通信，需要选择PLC驱动程序，在此选择SIMATIC S7 PLC。然后创建过程画面，在WinCC资源管理器中，右击“画面编辑器”。单击WinCC资源管理器“文件”菜单中“运行系统”，也可以单击“WinCC资源管理器”的工具栏中的“激活”按钮，经过一段时间装载后，将出现“WinCC运行系统”画面，即铣床初始画面。
如果需要“主轴”启动，那么按下启动按钮“SB3/SB4”，“主轴”启功Q4.0—主轴接触器得电，WinCC画面中对应的主轴很快转动起来。
当然对于X62W型万能铣床的向左、右进给操作、向上或后进给操作、向下或前进给操作、圆工作台启动操作、快速进给操作以及主轴制动操作等都可以通过仿真在WinCC画面中一一实现，在此相应的仿真和WinCC画面不再列举。
这里需要说明的是，WinCC组态里的输出变量是通过继电器的状态来显示的，而各继电器是用来控制其对应的接触器，所以在继电器接通的同时接触器也接通。
X62W型万能铣床作为现代制造业的一种高效的加工机械,在机械加工和机器制造行业中具有广泛的应用。本实用新型经实践证明S7-300系列PLC不仅具有控制稳定、配置灵活、编程简单，便于维修等特点，而且能适应企业经常变化的工艺要求，并具有一定的工程应用价值。
Claims (10)
1.基于PLC的铣床控制系统，它包括熔断器（QS）、一号交流接触器（KM1）、二号交流接触器（KM2）、三号交流接触器（KM3）、四号交流接触器（KM4）、五号交流接触器（KM5）、六号交流接触器（KM6）、换向开关（SA4）、主轴热继电器（FR1）、进给热继电器组（FR2）和冷却泵热继电器（FR3）；所述主轴热继电器（FR1）由主轴起动继电器（KA1）、主轴起动继电器控制线圈（QKA1）、主轴制动/冲动继电器（KA2）和主轴制动/冲动继电器控制线圈（QKA2）组成；进给热继电器组（FR2）由进给正转继电器（KA3）、进给正转继电器控制线圈（QKA3）、进给反转继电器（KA4）、进给反转继电器控制线圈（QKA4）、快速进给继电器（KA5）和快速进给继电器控制线圈（QKA5）组成；冷却泵热继电器（FR3）由冷却泵继电器（KA6）和冷却泵继电器控制线圈（QKA6）组成；
熔断器（QS）的一端接入三相电源；熔断器（QS）的另一端同时与一号交流接触器（KM1）的三相电源输入端、二号交流接触器（KM2）的三相电源输入端、三号交流接触器（KM3）的三相电源输入端、四号交流接触器（KM4）的三相电源输入端和六号交流接触器（KM6）的三相电源输入端连接；
一号交流接触器（KM1）的三相电源输出端同时与二号交流接触器（KM2）的三相电源输出端和主轴热继电器（FR1）的三相电源输入端连接；主轴热继电器（FR1）的三相电源输出端与主轴电机（M1）的三相电源输入端连接；换向开关（SA4）串联在一号交流接触器（KM1）与主轴热继电器（FR1）之间；
三号交流接触器（KM3）的三相电源输出端同时与四号交流接触器（KM4）的三相电源输出端和进给热继电器组（FR2）的三相电源输入端连接；进给热继电器组（FR2）的三相电源输出端与进给电动机（M2）的三相电源输入端连接；
五号交流接触器（KM5）的二相电源输入端接入三相电源中的二相；五号交流接触器（KM5）的二相电源输出端接入快速进给继电器（KA5）的衔铁（YA）；
六号交流接触器（KM6）的三相电源输出端与冷却泵热继电器（FR3）的三相电源输入端连接；冷却泵热继电器（FR3）的三相电源输出端与冷却泵电动机（M3）的三相电源输入端连接；
其特征是：它还包括PLC（1）；
PLC（1）的主轴起动控制信号输出端与主轴起动继电器控制线圈（QKA1）的主轴起动控制信号输入端连接；
PLC（1）的主轴制动/冲动控制信号输出端与主轴制动/冲动继电器控制线圈（QKA2）的主轴制动/冲动控制信号输入端连接；
PLC（1）的进给正转控制信号输出端与进给正转继电器控制线圈（QKA3）的进给正转控制信号输入端连接；
PLC（1）的进给反转控制信号输出端与进给反转继电器控制线圈（QKA4）的进给反转控制信号输入端连接；
PLC（1）的快速进给控制信号输出端与快速进给继电器控制线圈（QKA5）的快速进给控制信号输入端连接；
PLC（1）的冷却泵控制信号输出端与冷却泵继电器控制线圈（QKA6）的冷却泵控制信号输入端连接；
主轴起动继电器（KA1）的主轴起动开关量信号输出端与一号交流接触器（KM1）的控制线圈（QKM1）的开关量信号输入端连接；
主轴制动/冲动继电器（KA2）的主轴制动/冲动开关量信号输出端与二号交流接触器（KM2）的控制线圈（QKM2）的开关量信号输入端连接；
进给正转继电器（KA3）的给正转开关量信号输出端与三号交流接触器（KM3）的控制线圈（QKM3）的开关量信号输入端连接；
进给反转继电器（KA4）的进给反转开关量信号输出端与四号交流接触器（KM4）的控制线圈（QKM4）的开关量信号输入端连接；
快速进给继电器（KA5）的快速进给开关量信号输出端与五号交流接触器（KM5）的控制线圈（QKM5）的开关量信号输入端连接；
冷却泵继电器（KA6）的冷却泵开关量信号输出端与六号交流接触器（KM6）的控制线圈（QKM6）的开关量信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于它包括照明灯（EL），所述照明灯（EL）的电源端连入PLC（1）的电源端。
3.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的右进给控制信号输出端与铣床上的右进给开关（SQ1）的控制信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的左进给控制信号输出端与铣床上的左进给开关（SQ2）的控制信号输入端连接。
5.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的下/前进给控制信号输出端与铣床上的下/前进给开关（SQ3）的控制信号输入端连接。
6.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的上/后进给控制信号输出端与铣床的上/后进给开关（SQ4）的控制信号输入端连接。
7.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的进给变速瞬时控制信号输出端与铣床上的进给变速瞬时开关（SQ6）的控制信号输入端连接。
8.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的主轴变速冲动控制信号输出端与铣床上的主轴变速冲动开关（SQ7）的控制信号输入端连接。
9.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的换模式控制信号输出端与铣床上的换模式开关（SA1）的控制信号输入端连接。
10.根据权利要求1所述的基于PLC的铣床控制系统，其特征在于PLC（1）的主轴两地控制信号输出端与铣床上的两地控制按钮的控制信号输入端连接。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121114 Termination date: 20130401 |