目 录
前言……………………………………………………………………………1 一、X62W万能铣床的简介…………………………………………………2 （一）铣床的主要结构及运动方式…………………………………………2 （二）铣床电力拖动的特点及控制要求……………………………………3 二、可编程控制器的选型……………………………………………………5 （一）PLC的介绍……………………………………………………………5 （二）PLC的基本工作原理…………………………………………………6 （三）PLC的特点……………………………………………………………10 （四）应用领域………………………………………………………………11 （五）PLC的选型……………………………………………………………13 三、X62W万能铣床的控制功能分析………………………………………15 （一）X62W万能铣床电气控制线路原理图………………………………15 （二）X62W万能铣床电气元件功能说明表………………………………16 （三）X62W万能铣床电气控制线路分析…………………………………16 四、X62W万能铣床的PLC控制设计…………………………………… 22 （一）I/O分配表……………………………………………………………22 （二）X62W万能铣床的PLC接线图………………………………………24 （三）X62W万能铣床的PLC程序编制……………………………………25 （四）PLC控制的梯形语言程序……………………………………………34 五、总结………………………………………………………………………41 六、参考资料…………………………………………………………………41
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前言
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一直给予较大关注。经过95自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化的生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。
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。
万能铣床的广泛应用，给机械制造的生产方式，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的一个重要标志。一种新的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。
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一、X62W万能铣床的简介
X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。
（一） 铣床的主要结构及运动方式
图1 X62W型万能铣床外形图
1-床身 2-主轴 3-刀杆 4-悬梁 5-刀杆挂脚 6-工作台
7-回转盘 8-横溜板 9-升降台 10-底座
X62W型万能铣床的外形结构如图1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、
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悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。箱形的床身固定在底座上，床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。在床身的顶部有水平导轨，上面装着带有一个、或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端，心轴的另一端则固定在主轴上，由主轴带动铣刀铣削。刀杆支架在悬梁上以及悬梁在床身顶部的水平导轨上都可以作水平移动，以便安装不同的心轴。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动(前后移动)的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动(左右移动)。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。
此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度(通常为±45°)，因此，工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给外，还能在倾斜方向进给，可以加工螺旋槽，故称万能铣床。
铣削是一种高效率的加工方式。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；铣床工作台的前后(横向)、左右(纵向)和上下(垂直)6个方向的运动是进给运动；铣床其他的运动，如工作台的旋转运动则属于辅助运动。 （二）铣床电力拖动的特点及控制要求
该铣床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。
1、铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，如图2所示，所以要求主轴
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电动机能正反转，但考虑到正反转操作并不频繁(批量顺铣或逆铣)，因此在铣床床身下侧电器箱上设置一个组合开关，来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有避免振动的惯性轮，使主轴停车困难，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。
2、铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操纵手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动是通过电磁铁和机械挂挡来完成的。为了扩大其加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。
3、根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下电气联锁措施：
(1)为防止刀具和铣床的损坏，要求只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速移动。
(2)为了减小加工件表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床在电气上采用了主轴和进给同时停止的方式，但由于主轴运动的惯性很大，实际上就保证了进给运动先停止，主轴运动后停止的要求。 (3)6个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生，该铣床采用了机械操纵手柄和位置开关相配合的方式来实现6个方向的联锁。
4、主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好啮合状态，两种运动都要求变速后作瞬时点动。
5、当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。
6、要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。
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二、可编程控制器的选型
（一）PLC的介绍
可编程序控制器（简称PLC），是综合计算机技术、自动化控制技术和通信技术迅速发展起来的新一代工业自动化控制装置，目前已成为现代工业自动化生产三大支柱（PLC、机器人、计算机辅助设计与制造）之一，因此，从事机电专业的技术人员应掌握PLC应用技术。 1. 常用PLC的介绍 （1）美国的PLC
A-B（Allen-Bradley）公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。 （2）欧洲的PLC
德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。西门子PLC的主要产品是S5、S7系列。 （3）日本的PLC
有三菱（MITSUBISHI）、松下（NATIONAL）、欧姆龙、富士、东芝等公司。 2. 西门子S7-200PLC的介绍
SIMATIC S7系列PLC是西门子公司1996年推出的新产品，也是目前应用最多的PLC机型。其中，S7-200是微型PLC，S7-300/300C、M7-300和C7-620属于中小型PLC，S7-400和M7-400则是大型PLC。从某种意义上来说，S7代表了西门子公司自动化产品的未来发展，即S7系列PLC将逐渐取代S5系列PLC。
（1）S7-200的主要指标 1）S7-200PLC的结构
目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226共四种CPU单元。
2）S7-200系列的指标
表2 主要技术指标
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CPU221 CPU222 电源 CPU224 CPU226 输入电压 24V DC传感器电源容量 20.4~28.8V DC/85~264V AC(47~63Hz) 180mA 存储器 280mA 400mA 用户程序区 4096个字节 8192个字节 16384个字节 用户数据区 2048个字节 8192个字节 10240个字节 I/O 本机数字输入/输出 数字I/O映像区 模拟I/O映像区 无 6输入/4输出 8输入/6输出 14输入/10输出 256（128入/128出） 32（16入/16出） 64（32入/32出） 24输入/16输出 （二）PLC的基本工作原理 1. PLC的硬件结构 （1）中央处理器CPU
CPU是PLC的逻辑运算和控制中心，协调系统工作。 （2）存储器
PLC的存储器ROM中固化着系统程序，不可以修改；存储器RAM中存放用户程序和工作数据，在PLC断电时由锂电池供电。 （3）电源
电源的作用是将外部电源转化为PLC内部器件使用的各种电压。 （4）通信接口
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通信接口是PLC与外界进行交换信息和写入程序的通道，S7-200系列PLC的通信接口类型是RS-485。 （5）输入接口
输入接口用来完成输入信号的引入、滤波及电平转换，输入接口的主要器件是光电耦合器。 （6）输出接口
PLC的输出接口有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种形式。如图7所示。
内部电路OUTOUTOUT内部电路COM内部电路COMCOM（a）继电器输出 （b）晶体管输出 （c）晶闸管输出
图7 PLC输出接口
继电器输出的PLC是利用了继电器的触点和线圈将PLC的内部电路与外部负载电路进行电气隔离。
晶体管输出型PLC是通过光电耦合器使晶体管截止或导通以控制外部负载电路，并同时PLC内部电路和晶体管输出电路进行电气隔离。
继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低，但负载能力最强；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。
对于电阻负载而言，继电器输出的PLC每点电流为为2A，个别型号的PLC每点负载电流高达8~10A，晶闸管和晶体管输出型PLC负载电流一般在0.3~0.5A。
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2. PLC的工作方式
自诊断通讯服务输入处理程序执行输出处理图8 循环扫描示意图PLC虽然以微处理器为核心，具有微型计算机的许多特点，但它的工作方式却与微型计算机有很大的不同，微型计算机一般采用等待命令或中断的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，当有键按下或I/O动作，则转入相应的子程序或中断服务程序，无键按下，则继续扫描等待。PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自诊断、通讯服务、输入处理、输出
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处理、程序执行五个阶段。如图8所示。 （1）自诊断
每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容包括I/O部分、存储器、CPU等，并通过CPU设置定时器来件事每次扫描是否超过规定的时间，如果发现异常，则停机并显示出错。若自诊断正常，则继续向下扫描。 （2） 通讯服务
PLC检查是否有与编程器、计算机等的通讯要求，若有则进行相应处理。 （3） 输入处理
PLC在输入刷新阶段，首先以扫描方式按顺序从输入缩存器中写入所有输入端子的状态或数据，并将其存入内存中为其专门开辟的暂存区——输入状态映像区中，这一过程称为输入采样，或是如刷新，随后关闭输入端口，进入程序执行阶段，即使输入端有变化，输入映像区的内容也不会改变。变化的输入信号的状态只能在下一个扫描周期的输入刷新阶段被读入。 （4） 程序执行
PLC在程序执行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条指令。从输入状态映像区读出输入信号的状态，经过相应的运算处理等，将结果写入输出状态映像区。通常将自诊断和通讯服务合称为监视服务。输入刷新和输出刷新称为I/O刷新。可以看出，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，对输出赋的值也只有在输出刷新阶段才能被送出，而在程序执行阶段输入、输出会被封锁。这种方式称做集中采样、集中输出。 （5）输出处理
同输入状态映像区一样，PLC内存中也有一块专门的区域称为输出状态映像区。当程序的所有指令执行完毕，输出状态映像区中所有输出继电器的状态就在CPU的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定的输出方式输出，推动外部的相应执行器件工作，这就是PLC输出刷新阶段。 3. 扫描周期
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扫描周期即完成一次扫描（I/O刷新、程序执行和监视服务）所需的时间，由PLC的工作过程可知，一个完整的扫描周期T应为：
T=(输入一点时间×输入点数)+（运算速度×程序步数）+（输出一点时间×输出点数）+监视服务时间
扫描周期的长短主要取决于三个要素：一是CPU执行指令的速度；二是每条指令占用的时间；三是执行指令条数的多少，即用户程序的长度。扫描周期越长，系统的响应速度越慢。现在厂家生产的基型PLC的一个扫描周期大约为10ms，这对于一般的控制系统来说完全是允许的，不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力，这是因为输入采样仅在输入刷新阶段进行。PLC在一个工作周期的大部分时间里实际上是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲式的、短期的，由于系统响应慢，往往要几个扫描周期才响应一次，
多次扫描因瞬时干扰而引起的误动作将会大大减少，从而提高了系统的抗干扰能力。但是对控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时还需要采取一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应带来的不良影响。 （三）PLC的特点
1. 可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC
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以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2. 配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5. 体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 （四）应用领域
PLC的应用领域 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行
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业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1. 开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2. 模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3. 运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4. 过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5. 数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，
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也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6. 通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 （五）PLC的选型
由于每种型号的CPU都有DC/DC/DC和AC/DC/RLY两类，用斜线分割的三部分分别表示CPU电源的类型、输入端口的电源类型及输出端口器件的类型，其中输出端口的类型中，DC为晶体管，RLY为继电器。而X62W万能铣床为继电器输出，故采用AC/DC/RLY。由于X62W万能铣床有三台电动机，所以需要添加三个过载保护攻占用一个输入端口；主轴启动按钮和快速进给按钮分别占用一个输入端口；停止按钮占用一个输入端口；换刀开关占用一个输入端口；圆台工作开关占用一个输入端口；主轴冲动开关和进给冲动开关分别占用一个输入端口；前后左右上下限位开关站用三个输入端口；主轴启动快速进给各占用一个输出端口；进给电动机的正反转各占用一个输出端口，总计共使用了十二个输入端口，四个输出端口，故选用S7-200CPU224 AC/DC/RLY.。
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图9 CPU224 AC/DC/RLY端子图
三、X62W万能铣床的控制功能分析
（一）X62W万能铣床电气控制线路原理图
电源开关机保护主轴电动机冷却泵电动机进给电动机整流整流器变压器主轴制动工作台快控制照明变压器速移动主轴控制照明冲动、启动、制动快速进给控制工作台进给控制冲动，上、下、左、右、前、后移动U11L1L2L3V11W11QS1FU1U12V12W12100T2FU3102V13W13KM317FU4101VC105TC40FU65SQ2-213102017SB6-1KM113SB5-1KM216SQ3-2FU2U13SQ4-2SA1-2设备界限103SA4SQ1-2916SQ5-1SQ6-1SB5-2U14V14W14SB1SB2SB3FR1SB4QS2U15V15W15KM21620316KM11317SQ3-1SQ4-121KM31722KM44449SA3SA3-1SA3-2SA3-4SA3-3SB6-2SA1-1FR1FR2KM418KM216FR3U16V16W16104106107108211KM418FR2PE1U1V1W2U2V2W3U3V3W18EL3FR312KM2KM3655510M1M3M2YC1YC2YC3KM12829267图3 X62W万能铣床电气控制图
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SA2-3202SQ1-1200815SQ6-2KM113T1SQ2-1SA2-2FU514SQ5-219SA2-1
（二）X62W万能铣床电气功能说明表
表1 铣床电气功能表
器件符号 QS1 SA1 FU1 FU3 FU5 KM1 KM3 FR1 FR3 T2 SB1、SB2 SB5、SB6 YC2 SQ1 SQ3 电源开关 换刀开关 电源熔断器 整流电源熔断器（交流侧） 照明熔断器 主轴电动机接触器 进给电动机正转接触器 主轴电机过载保护 进给电机过载保护 整流变压器 启动按钮 停止按钮 慢速进给电磁离合器 主轴点动、冲动行程开关 向前（向下）进给行程开关 SQ5 VC M2 向左进给行程开关 整流器 进给电动机 SQ6 M1 M3 注释 器件符号 QS2 SA3 FU2 FU4 FU6 KM2 KM4 FR2 T1 TC SB3、SB4 YC1 YC3 SQ2 SQ4 冷却泵开关 主轴电机换向 进给电机熔断器 整流电源熔断器（直流侧） 控制电源熔断器 快速进给接触器控制 进给电动机反转接触器 冷却泵电机过载保护 照明变压器 控制变压器 快速进给启动按钮 主轴制动电磁离合器 快速进给电磁离合器 进给点动、冲动行程开关 向后（向上）进给行程开关 向右进给行程开关 主轴电动机 冷却泵电动机 注释 （三）X62W万能铣床电气控制线路分析
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U12V12W12KM113U13V13W13FR1U14V14W14FR2QS2U15V15W15FU2KM418KM317SA3SA3-1SA3-2SA3-4SA3-3FR3U16V16W16PE1U1V1W2U2V2W3U3V3WM1M3M2图4 X62W万能铣床主电路线路图
1.主电路分析
主电路中共有3台电动机，M1是主轴电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，SA3作为M1的换向开关；M2是进给电动机，通过操作手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器KM3、KM4来实现；M3是冷却泵电动机，供应切削液，且当M1启动后M3才能启动，用手动开关QS2控制；3台电动机共用熔断器FU1作短路保护，3台电动机分别用热继电器FR1、FR2、FR3作过载保护。 2.控制电路分析
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FU65SQ2-213107SB6-1KM1KM21613SQ3-2SQ2-1SB5-1SQ4-2SQ1-1815SQ6-2SA1-2SQ1-2916SQ5-1SA2-3SQ6-1SB1SB2SB3FR1SB4162KM11317SQ3-1SQ4-121KM31722KM411KM418FR2183FR3KM112KM2KM3
图5 X62W万能铣床控制电路线路图
控制电路的电源由控制变压器TC输出110V电压供电。 （1）主轴电动机M1的控制 1）主轴电动机M1的启动
先合上电源开关QS1，再把主轴换向开关SA3（2区）扳到所需要的转向。按下启动按钮SB1（或SB2），接触器KM1线圈得电，KM1主触头和自锁触头闭合，主轴电动机M1启动运转，KM1常开辅助触头（9-10）闭合。 2） 主轴电动机M1的制动
按下停止按钮SB5（或SB6），SB5-1（或SB6-1）常闭触头（13区）分断，接触器KM1线圈失电，KM1触头复位，电动机M1断电惯性运转，SB5-2
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SA2-214SQ5-219SA2-1
（或SB6-2）常开触头（8区）闭合，接通电磁离合器YC1，主轴电动机M1制动停转。
3） 主轴换铣刀控制
将转换开关SA1扳向换刀位置，常开触头SA1-1（18区）闭合，电磁离合器YC1线圈得电，主轴处于制动状态以方便换刀，同时常闭触头SA1-2（13区）断开，切断了控制电路，铣床无法运行。 4） 主轴变速时的瞬时点动（冲动控制）
变速时，拉出变速手柄转动变速盘，选择需要的转速，此时凸轮机构压下使冲动行程开关SQ1常闭触头SQ1-2先分断，使M1断电。随后SQ1-1常开触点接通，接触器KM1线圈得电，M1瞬时启动。当手柄继续向外拉至极限位置，SQ1不受凸轮控制而复位，M1停转。接着把手柄推向原来位置，凸轮又压下SQ1，使动合触点接通，接触器KM1得电，M1反转一下，以利于变速后齿轮啮合，继续把手柄推向原位，SQ1复位，M1停转，操作结束。 （2） 进给电动机M2的控制 1） 圆形工作台的控制
转换开关SA2就是用来控制圆形工作台的。当需要圆工作台旋转时，将开关SA2扳到接通位置，触头SA2-1和SA2-3（17区）断开，触头SA2-2（18区）闭合，电流经10-13-14-15-20-19-17-18路径，使接触器KM3得电，电动机M2启动；当不需要圆形工作台旋转时，转换开关SA2扳到断开位置，触头SA2-1和SA2-3闭合，触头SA2-2断开以保证工作台在6个方向的进给运动。
2） 工作台的左右进给运动
操作手柄与位置开关SQ5和SQ6联动，有左、中、右三个位置。当手柄扳向中间位置时，位置开关SQ5和SQ6均未被压合，进给控制电路处于断开状态；当手柄扳向左或右位置时，手柄压下位置开关SQ5或SQ6，使常闭触头SQ5-2或SQ6-2（17区）分断，常开触头SQ5-1（17区）或SQ6-1（18区）闭合，接触器KM3或KM4得电动作，电动机M2正转或反转。
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3） 工作台的上下和前后进给
工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄控制的，该手柄与位置开关SQ3和SQ4联动，有上、下、前、后、中5个位置。当手柄扳至中间位置时，位置开关SQ3 和SQ4均未被压合，工作台无任何进给运动；当手柄扳至下或前位置时，手柄压下位置开关SQ3使常闭触头SQ3-2（17区）分断，常开触头SQ3-1（17区）闭合，接触器KM3得电动作，电动机M2正转，带动着工作台向下或向前运动；当手柄扳向上或后位置时，手柄压下位置开关SQ4，使常闭触头SQ4-2（17区）分断，常开触头SQ4-1（18区）闭合，接触器KM4得电动作，电动机M2反转，带动着工作台向上或向后运动。 4） 左右进给手柄与上下前后进给手柄的联锁控制
当把左右进给手柄扳向左时，若又将另一个进给手柄扳到向下进给方向，则位置开关SQ5和SQ3均被压下，触头SQ5-2和SQ3-2均分断，断开了接触器KM3和KM4的通路，电动机M2只能停转，保证了操作安全。 5） 进给变速时的瞬时点动
进给变速时，必须先把进给操作手柄放在中间位置，然后将近给变速盘（在升降台前面）向外拉出，使进给齿轮松开，转动变速盘选定进给速度后，再将变速盘向里推回原位，齿轮便重新啮合。在推进的过程中，挡块压下位置开关SQ2（17区），使触头SQ2-2分断，SQ2-1闭合，接触器KM3经10-19-20-15-14-1317-18路径得电动作，电动机M2启动；但随着变速盘复位，位置开关SQ2跟着复位，使KM3断电释放，M2失电停转。 6） 工作台的快速移动控制
安装好工件后，扳动进给操作手柄选定进给方向，按下快速移动按钮SB3或SB4，接触器KM2得电，KM2常闭触头（9区）分断，电磁离合器YC失电，使齿轮传动链与进给丝杠分离；KM2两对常开触头闭合，一对使电磁离合器YC3得电，将电动机M2与进给丝杠直接搭合；另一对使接触器KM3或KM4得电动作，电动机M2得电正转或反转，带动工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的快速移动采用的是点动控制，故松开SB3或SB4，快速移动停
20
201止。
（3） 冷却泵电动机M3的控制
主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用的是顺序控制，即只有在主轴电动机M1启动后冷却泵电动机M3才能启动。冷却泵电动机M3由组合开关QS2控制。
2002022033.照明电路
铣床照明由变压器T1供给24V的安全电压，由开关SA4控制，如图6所示。熔断器FU5做照明电路的短路保护。
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EL图6 X62W万能铣床照明电路图
SA4FU5
四、X62W万能铣床的PLC控制
（一）I/O分配表 2. I/O分配表
表3 输入端口分配表
输入继电器 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 输入元件 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SA1 SA2 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 FR1 FR2 FR3 表4 输出端口分配表
输出继电器 Q0.0 Q0.1
作用 主轴启动按钮 快速进给按钮 停止按钮 换刀开关 圆工作台开关 主轴冲动开关 进给冲动开关 前/下进给限位开关 后/上进给限位开关 向左进给限位开关 向右进给限位开关 过载保护 输出元件 KM1 KM2 22
作用 主轴启动 快速进给
Q0.2 Q0.3 KM3 KM4 M2正转 M2反转 23
（二）X62W万能铣床的PLC接线图
图10 X62W万能铣床的PLC接线图
24
（三）X62W万能铣床的PLC程序编制
1.主轴控制程序的编制
如图11所示为X62W主轴电动机线路图。SB1、SB2是启动按钮,当启动按钮I0.0为1状态时，主轴接触器KM1吸合，主轴启动。当冲动按钮I0.5状态为1时，主轴接触器KM1瞬时吸合，主轴冲动。SB3SB4是停止按钮，当停止按钮I0.2状态为1时，主轴接触器KM1断开，主轴制动。
PESA3SA3-1FR1KM113U12V12W12U14V14W14SA3-4SA3-2SA3-31U1V1WM1图11主轴电动机
图12主轴电动机程序
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FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图13进给电动机
2工作台进给控制的程序编制
I0.1是快速进给按钮SB3、SB4，当快速进给按钮I0.1的状态为1时，快速进给Q0.1输出为1，工作台快速移动。
图14快速进给电动机程序
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FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图15进给电动机
I0.4是圆工作台运行开关SA2，当圆工作台开关I0.4状态为1时，圆工作台运行。
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图16圆工作台运行梯形图
FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图17进给电动机
I1.1为工作台左移按钮SQ5，当工作台左移按钮I1.1的状态为1
28
时，工作台向左移动。
PE
图18工作台左移程序
FU2KM4KM31817FR3U16V16W163U3V3WM2图19进给电动机
29
I1.2为工作台右移按钮SQ6，当工作台右移按钮I1.2的状态为1时，工作台向右移动。
图20工作台右移程序
FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图21进给电动机
I0.7为工作台前移或下移限位开关SQ3，当工作台前移或下移限位开关I0.7状态为1时，工作台前移或下移。
30
图22工作台下移或前移程序
I1.0为工作台后移或上移限位开关SQ3，当工作台后移或上移限位开关I1.0状态为1时，工作台后移或上移。
FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图23进给电动机31
图24工作台下移或后移程序
FU2KM418KM317FR3U16V16W16PE3U3V3WM2
图25进给电动机
I0.6为工作台进给瞬时移动限位开关SQ6，当工作台进给瞬时移动限位开关I0.6的状态为1时，工作台进给瞬时移动。
32
图26工作台进给瞬时点动程序
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（四）PLC控制的梯形语言程序 程序注释 Network 1 LD I0.0
34
O M0.0 A I1.3 AN I0.2 AN I0.5 AN I0.3 = M0.0 Network 2 LD I0.5 A I1.3 AN I0.3 = M0.1 Network 3 LD M0.0 O M0.1 = Q0.0 Network 4 LD I0.1 A I1.3 AN I0.5 AN I0.2 AN I0.3 = Q0.1 Network 5 LD M0.0 O Q0.1 A I0.4 AN I1.1
35
AN I1.2 AN I0.7 AN I1.0 AN I0.6 = M0.2 Network 6 LD M0.2 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN Q0.3 = M0.3 Network 7 LD M0.0 O Q0.1 A I1.1 AN I0.4 AN I0.7 AN I1.0 AN I0.6 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN I0.3 AN Q0.3 = M0.4 Network 8
36
LD M0.0 O Q0.1 A I1.2 AN I0.4 AN I0.7 AN I1.0 AN I0.0 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN I0.3 AN Q0.2 = M0.5 Network 9 LD M0.0 O Q0.1 A I0.7 AN I0.4 AN I1.1 AN I1.2 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN I0.3 AN Q0.3 = M0.6 Network 10
37
LD M0.0 O Q0.1 A I1.0 AN I0.4 AN I1.1 AN I1.2 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN I0.3 AN Q0.3 = M0.7 Network 11 LD M0.0 O Q0.1 A I0.6 AN I1.0 AN I1.2 AN I1.1 AN I0.4 = M1.0 Network 12 LD M1.0 AN I0.5 AN I0.2 A I1.3 AN I0.3
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AN Q0.3 = M1.1 Network 13 LD M0.3 O M0.4 O M0.6 O M1.1 = Q0.2 Network 14 LD M0.5 O M0.7 = Q0.3
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NL1L2L3U11V11W11QS1FU1U12V12W12100KM113U13FU2FU3102V13W13FR1U14V14W14FR2QS2U15V15W15KM418KM317FU4T2101VC105设备界限103KM216SB5-2SB6-2SA1-1KM216SA3SA3-1SA3-2SA3-4SA3-3FR3U16V16W16104106107108PE1U1V1W2U2V2W3U3V3WM1M3M2YC1YC2YC3图27 X62W万能铣床PLC控制图
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五、总结
经过一个多月的努力我的毕业设计终于完成了,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在其中！通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次做毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。
六、参考文献
赵春生.可编程序控制器应用技术.北京：人民邮电出版社，2008 廖常初.S7-200 PLC 编程及应用.北京：机械工业出版社，2007 周定颐.电机及电力拖动.北京：机械工业出版社，2008
赵明，许翏等.工厂电气控制设备.北京：机械工业出版社，2008 孔凡才.自动控制原理与系统.北京：机械工业出版社，2009
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