电气控制工艺实习报告.docx

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电气控制工艺实习报告

电气控制技术工艺实习任务书

第一章概述

第二章控制电路分析

第三章元器件

第四章接线要求及工艺

第五章CPM1APLC简介

第六章I/O表及I/O接线图

第七章主要程序的分析

实习小结

附录

元件清单

铣床的原理图

安装接线图

程序清单

电气控制技术工艺实习任务书

一、实习目的

1、加强对《电气控制技术》及相关课程的理解；

2、提高实践动手能力及综合应用能力；

3、了解机床电气的发展方向，拓宽专业知识面。

二、实习要求

1、熟悉铣床电气控制系统的原理及其性能；

2、掌握控制电器的结构、性能及安装工艺要求，并能正确选用控制电器；

3、完成铣床的控制电路，主电路的原理图，安装图的设计，掌握低压电器的安装、调试工艺。

三、实习内容及时间安排

实习内容：

完成铣床电气控制系统及PLC控制系统的设计、安装、调试。

实习时间：

1.5周

第一阶段：

两天，绘制原理图和安装接线图纸。

1、通过对铣床电气控制系统的设计，了解一般电气控制的设计原则及设计要求，通过设计，巩固电气技术课程所学内容，提高综合应用能力和创新能力。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟悉新国标。

3、学会收集、分析、运用电气技术的有关资料和数据。

4、完成铣床控制电路的主电路、控制电路的原理图，安装接线图的绘制。

第二阶段：

两天，安装施工阶段。

1、掌握电气施工的安装工艺，安装技能。

2、培养学生日常管理能力与劳动态度。

3、完成铣床主电路、控制电路的接线。

第三阶段：

一天调试、验收阶段。

1、掌握铣床电路的调试方法与技巧，提高学生的综合知识运用能力。

2、掌握电气施工竣工验收阶段的基本知识，提交一份图文并茂的实习报告。

第四阶段：

三天铣床PLC程序的编写和调试

1、输入输出的安排，绘制I/O表及I/O接线图。

2、掌握CPM1A指令，以及编程软件的使用。

3、完成铣床电气控制程序的编写、调试。

四、主要参考书

1、《电器控制与可编程控制器应用技术》邓则名机械工业出版社

2、《工厂电气控制技术》方承远机械工业出版社

3、《电气设备选择、施工、安装设计应用手册》主编刘宝林

4、《新标准电气制图》王晋生中国电力出版社

第一章概述

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。

电气系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。

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，各种参考文献也数不胜数。

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。

铣床的发展及现状：

从上世纪80年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣床床一直给予较大的关注。

经过九五自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。

但在中高档自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。

这是由于欧美日等先进工业国家于80年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术发展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对高效复合加工的推进等等。

相比之下，我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。

表1以中挡铣床为例列出国内外先进产品主要技术指标，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明显差。

随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。

在控制方法上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。

X62W铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。

工业、农业、科学和国防现代化建设要求机械产业不断地提供各种先进的设备。

如电力机床、内燃机车、工程机械等设备。

利用刀具对金属毛坯进行切削，从而加工出机械零件的工作机械称为金属切削机床，简称机床。

机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量的40%~~60%。

机床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。

因此，它是国民经济中具有战略意义的基础工业，机床的拥有量及其先进程度将直接影响到国民经济各部门生产发展和技术进步的能力。

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。

X62W机床特点：

（1）能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。

（2）采用X62W铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。

（3）采用X62W可以比普通机床提高2~3倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。

（4）此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。

（5）大大的减轻了工人的劳动强度。

万能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,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。

但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。

本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠,具有极高的可靠性与灵活性,更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。

       二 设备的控制方式及控制要求

1.万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成形表面的加工，还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。

2.铣床型号意义

X62W中X代表铣床，6代表卧式，2号工作台，W代表万能

3.X62W万能铣床的主要结构

X62W万能铣床主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回旋盘、横溜板、升降台、底座等部分组成。

4.X62W万能铣床的运动形式

铣床的主运动是由主轴带动铣刀的旋转运动。

铣床的进给运动是由工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6个方向的运动。

5.机床对电气线路的主要要求

（1）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

（2）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

（3）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达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。

同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。

（4）冷却泵电动机只要求正转。

（5）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。

第二章控制电路分析

一、主电路分析

X62W型万能铣床控制线路，它分别由主电路，控制电路，辅助电路及保护电路成。

（1）M1由KM3实现启，停运行控制，M1正转接线与反转接线是通过组合开关SA5进行手动切换。

KM2的主触点串联两相电阻R与时间继电器配合实现M1的停车反接制动。

（2）机M2由接触器KM4,KM5的主触点实现加工中的正，反向进给控制，并由接触器KM6的主触点控制快速电磁铁，决定工作台移动速度，KM6接通为快速移动，断开为慢速自动进给。

（3）拖动电动机M3由接触器KM1控制，单向运转。

M1,M2,M3均为直接启动。

二、控制电路分析

1）主轴电动机的控制

SB1与SB2是分别装在机床两边的启动和停止（制动）按钮，实现两地控制，方便操作。

KM3是主轴电动机启动接触器，KM2是反接制动接触器。

SQ7是与主轴时间继电手柄联动的动作行程开关。

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SB1来启动电动机M1。

M1启动后，时间继电器线圈得电，时间继电器KT一副常闭触点断开，为主轴电动机的停转制动作好准备。

停车时，按停止按钮SB2切断KM3电路，接通KM2电路，改变M1的电源相序进行反接制动。

当时间继电器线圈得电时并开始计时，时间继电器KT的一副常闭触点断开，切断KM2电路，M1停转，制动结束。

主轴电动机继电控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上联动机构进行控制的。

凸轮压下弹簧杆，使冲动行程SQ7的常闭触点先断开，切断KM3线圈的电路，电动机M1断电；同时SQ7的常开触点后接通，KM2线圈得电动作，M1被反接制动。

当手柄拉到第二道槽时，SQ7不受凸轮控制而复位，M1停转。

接着把手柄从第二道槽推回原始位置时。

2）工作台进给电动机的控制，工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机M2驱动，接触器KM4和KM5使M2实现正反转，用以改变进给运动方向。

它的控制电路采用了与纵向运动机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4、组成复合联锁控制。

即在选择三种运动形式的六个方向移动时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态。

由原理图可知：

M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。

在机床接通电源后，将控制圆工作台的组合开关SA1-2扳到闭合状态，使触点SA1-1和SA1-3断开，然后按下SB1，这时接触器KM3吸合，就可进行工作台的进给控制。

工作台纵向（左右）运动的控制，工作台的纵向运动是由进给电动机M2驱动，由纵向操纵手柄来控制。

此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。

手柄有三个：

向左、向右、零位。

当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程SQ1或SQ3，使接触器KM4，控制进给电动机M2的转向。

工作台左右运动的行程，可通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现。

当工作台纵向运动到极限位置时，撞铁撞动纵向操纵手柄，使它回到零位，M2停转工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。

工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制：

工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。

此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。

手柄的联动机械一方面压下行程开关SQ3或SQ4，同时能接通垂直或横向进给离合器。

操纵手柄有五个位置（上、下、前、后、中间），五个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵十字手柄撞到中间位置，使M2断电停转。

工作台向后（或者向上）运动的控制：

将十字操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向后（或者向上）运动。

进给电动机计时时的控制：

在计时的过程中，常闭开关保持闭合，按下启动按钮SB1使KM3吸合，M1作正向转动。

工作台的快速进给控制：

为提高劳动生产率，要求铣床在不作铣切加工时，工作台能快速移动。

工作台快速进给也是由进给电动机M2来驱动，在纵向、横向和垂直三种运动形式六个方向上都可以实现快速进给控制。

主轴电动机启动后，将进给操纵手柄扳到所需位置，工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动时，再按下快速进给按钮SB3，使接触器KM6通电吸合，M4转动。

当松开快速进给按钮时，KM6断电，快速进给运动停止。

3）圆工作台运动的控制：

铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械，圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2传动机构驱动的。

圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA1扳到圆工作台接通位置。

此时SA1-1断，SA1-3断，SA1-2通。

准备就绪后，按下主轴启动按钮SB1,则接触器KM3与KM4相继吸合。

主轴电机M1与进给电机M2相继启动并运转，而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。

X62W万能铣床控制电路原理图见附录图

第三章元器件

一、电器元件符号及功能说明

符号

名称或功能

符号

作用

SB1

主轴电动机器启动按钮

M1

主轴电动机

SB2

主轴电动机器启动按钮

M2

进给电动机

SB3

主轴电动机器停止按钮

M3

冷却泵电动机

SB4

主轴电动机器停止按钮

KM1

冷却泵电动机交流接触器

SB5

工作台快速移动按钮

KM2

主轴电动机反接制动交流接触器

SB6

工作台快速移动按钮

KM3

主轴电动机运行交流接触器

SQ1

工作台右移行程开关

KM4

进给电动机正转交流接触器

SQ2

工作台左移行程开关

KM5

进给电动机反转交流接触器

SQ3

工作台前，下移行程开关

KM6

工作台快速移动接触器

SQ4

工作台后，上移行程开关

EL

照明灯

SQ6

进给变速冲动行程开关

FR1

主轴电动机热继电器

SQ7

主轴变速冲动行程开关

FR2

进给电动机热继电器

SA1

圆形工作台转换开关

FR3

冷却泵电动机热继

SA3

冷却泵电动机启，停转换开关

TC

控制变压器

SA4

照明灯开关

R

限流电阻

SA5

主轴换向开关

YA

快速电磁铁线圈

KS

主轴电动机速度继电器

FU

短路保护熔断器

二、X62W型万能铣床安装接线的元件型号及其介绍

变压器（TC）：

BK—1000定容量1000频率50/60HZ

漏电保护开关（QF）：

DZ47LE—32C32

熔断器（FU）：

RL8B—63TH

行程开关（SQ）：

LX19K—B

交流接触器（KM）：

CJ20—16

热继电器（FR）：

JRS2—12—5/Z

时间继电器（KT）：

JST—2A

转换开关：

SA3HZ10—10P/3SA1HZ10—10P/3SA4HZ10—10P/2

三相异步电机：

Y80—4

1）面板1

面板上安装有机床的所有主令电器及动作指示灯、机床的所有操作都在这块面板上进行，指示灯可以指示机床的相应动作。

2）面板2

面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面，可以很直观的看它们的动作情况。

3）电动机

三个380V三相鼠笼异步电动机，分别用作主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

元器件清单见附录表

第四章接线要求及工艺

电气主接线应满足以下几点要求：

1）运行的可靠性：

主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性;主接线系统应能灵活地适应各种各种情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关运行方式，做到调度灵活，不中断用户的供电。

在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。

4）调度是，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

5）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

6）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并对一次和二次部分的改建工作量最少。

第五章CPM1APLC简介

欧姆龙CPM1A系列PLC内部继电器简介内部继电器实质上是一些存储器单元，它们不能直接控制外部负载，只能在PLC内部起各种控制作用，或直接受外部信号控制。

在梯形图中它们也可用线圈和触点来表示，线圈的状态由逻辑关系控制，触点相当于读继电器的状态，因此可在梯形图程序中被无限次使用。

CPM1A系列PLC的内部继电器及其通道号表示可分为以下几类：

内部辅助继电器（AR）内部辅助继电器的作用是在PLC内部起信号的控制和扩展作用，相当于接触继电器线路中的中间继电器。

CPM1A机共有512个的内部辅助继电器，其编号为20000~23115，所占的通道号为200CH~231CH。

内部辅助继电器没有掉电保持状态的功能。

暂存继电器（TR）暂存继电器用于具有分支点的梯形图程序的编程，它可把分支点的数据暂时贮存起来。

CPM1A型机提供了8个暂存继电器，其编号为TR0~TR7，在具体使用暂存继电器时，其编号前的“TR”一定要标写以便区别。

TR继电器只能与LD，OUT指令联用，其他指令不能使用TR作数据位。

保持继电器（HR）保持继电器用于各种数据的存储和操作，它具有停电记忆功能，可以在PLC掉电时保持其数据不变。

保持作用是通过PLC内的锂电池实现的。

保持继电器的用途与内部辅助继电器基本相同。

CPM1A系列PLC中的保持继电器共有320个，其编号为HR0000~HR1915，所占的通道号为HR00~HR19。

在编程中使用保持继电器时，除了标明其编号外，还要在编号前加上“HR”字符以示区别，例如“HR0001”。

定时/计数器（TIM/CNT）在CPM1A系列PLC中提供128个定时/计数器，使用时，某一编号只能用作定时器或计数器，不能同时既用作定时器又用作计数器，如已使用了TIM001，就不能再出现CNT001，反之亦然。

此外，在CPM1A系列PLC中，对于上述继电器编号，也可以用来进行高速定时（又称高速定时器TIMH）和可逆计数（又称可逆计数器CNTR），它们在使用时需要用特殊指令代码来指定。

内部专用继电器（SR）内部专用继电器用于监视PLC的工作状态，自动产生时钟脉冲对状态进行判断等。

其特点是用户不能对其进行编程，而只能在程序中读取其触点状态。

第六章I/O表及I/O接线图

I/O表

输入信号

输出信号

编号

名称

代号

编号

名称

代号

0000

主轴电机启动按钮

SB1

1100

冷却泵电机接触器

KM1

0001

主轴电机制动停止按钮

SB2

1101

主轴电机启动接触器

KM2

0002

快速进给电机

SB3

1102

主轴电机制动接触器

KM3

0003

长圆工作台的转换

SA1

1103

进给电机正转接触器

KM4

0004

冷却泵电机

SA3

1104

进给电机反转接接触器

KM5

0005

照明开关

SA4

1105

照明接触器

KM6

0006

进给电机正转行程开关

SQ1

1106

时间继电器

KT

0007

进给电机反转行程开关

SQ2

1107

照明灯

EL

0100

进给电机正转行程开关

SQ3

0101

进给电机反转行程开关

SQ4

0102

进给电机行程开关

SQ6

0103

主轴电机行程开关

SQ7

0104

主轴电机热继电器

FR1

0105

进给电机热继电器

FR2

0106

冷却泵电机热继电器

FR3

I/O接线图

第七章主要程序的分析

长和圆工作台的切换:

长工作台工作时，SA1-3通，SA1-1通，按下主轴启动按钮SB1，SQ1或SQ3被闭合，则接触器KM4得电，进给电机M2正转。

再闭合SQ2或SQ4，则接触器KM5得电，进给电机M2反转。

将开关打到圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA1扳到圆工作台接通位置。

此时SA1-1断，SA1-3断，SA1-2通。

准备就绪后，按下主轴启动按钮SB1,则接触器KM3与KM4相继吸合。

主轴电机M1与进给电机M2相继启动并运转，而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。

工作台进给:

M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。

在机床接通电源后，将控制圆工作台的组合开关SA1-2扳到闭合状态，使触点SA1-1和SA1-3断开，然后按下SB1，这时接触器KM3吸合，就可进行工作台的进给控制。

工作台纵向（左右）运动的控制，工作台的纵向运动是由进给电动机M2驱动，由纵向操纵手柄来控制。

此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。

手柄有三个：

向左、向右、零位。

当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程SQ1或SQ3，使接触器KM4，控制进给电动机M2的转向。

工作台左右运动的行程，可通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现。

当工作台纵向运动到极限位置时，撞铁撞动纵向操纵手柄，使它回到零位，M2停转，工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。

工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制：

工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。

此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。

手柄的联动机械一方面压下行程开关SQ3或SQ4，同时能接通垂直或横向进给离合器。

操纵手柄有五个位置（上、下、前、后、中间），五个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵十字手柄撞到中间位置，使M2断电停转。

工作台向后（或者向上）运动的控制：

将十字操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向后（或者向上）运动。

实习小结

一、接线过程中，出现两个故障：

1．启动、停止按钮，没有照接线图，直接接上去了，自己没有注意检查按钮与线路之间的连接，经老师检测之后，提出整改，效果甚好。

2．线路板下方的热继电器上的控制线路部分未形成导通回路，与主电路的线路上少接了一根线，检查出错误后，控制电路可以工作。

二、实习体会及收获

通过此次X62W万能铣床电气控制及PLC控制课程设计，我不仅使所学的电气和PLC控制得到巩固，，而且加强自身的动手能力，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视