X62W型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均得到了广泛的应用。在金属切削机床中，铣床的数量仅次于车床，它可用来加工平面、斜面、沟槽等。但是，传统的继电器—接触器控制系统线路复杂、触点多，使得故障率较高，给生产和维护带来诸多不便，严重地影响生产效率的进一步提高。在4.3章节已对X62W型万能铣床的工作原理做过描述，本节侧重对其进行技术改造，以期达到简化电路、工作可靠、提高效率的目的。
【改造方案】
综合考虑成本控制、人员培训、性能改善等因素，确定改造方案如下：
1）原铣床的工艺加工方法不变。
2）在保留主电路原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法。
3）原系统中各元器件（包括按钮、行程开关、热继电器和接触器）的作用与原电气线路相同。
4）将原控制电路中的硬件接线改为PLC控制，即梯形图程序实现。
6）以触摸屏实现人机交互、输入控制、输出显示功能，使得系统在线操作和实时监控更为方便快捷。
【知识拓展】
1.变频器知识的进阶
（1）多段速控制 变频器外部端子RH、RM、RL是速度控制端子。通过这些端子的组合可以实现三段速或七段速控制。多段速控制时，要对相应的多功能端子进行功能定义，并进行正确的接线，还要设置多段速参数及相应的配套参数，才能实现多段速控制。不同品牌的变频器有不同的设置方法及要求，需要参照说明书进行相应的设置。此外，对其他端子进行重新定义，还可以实现十五段速的控制。
（2）正反转控制 一般变频器都是交直交型，先将交流整流成直流，再从直流逆变成相位相差120°的三相交流电。逆变出来的交流电电压、频率、相位是可控制的。当需要正转时，内部处理器将逆变出来的交流电UVW相位控制为0°、120°、240°；当需要反转时，内部处理器将逆变出来的交流电UVW相位控制为0°、240°、120°。相当于我们平时将电动机线任意两根对调得到反转。变频器控制正反转无需另加互锁装置。
（3）制动控制 在减速的过程中才会激活，消耗掉电动机反馈到变频器的电能（反向的再生电流）。一般功率小的变频器通过直流制动，内部消耗掉了，功率在15kW以上的变频器一般推荐加装制动单元与制动电阻，通过电阻热能消耗掉这部分电流，而制动单元就相当于一个开关，检测到超过容量的电流就会打开，释放到电阻中。变频器可通过设置减速时间（斜坡曲线参数）来实现制动控制。
（4）保护报警功能 变频器的保护功能可分为以下两类：
1）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电动机自动停车，如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
2）检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止、再生过电压失速防止等。
2.触摸屏基础知识介绍
（1）触摸屏概念 触摸屏（touch screen）又称为“触控屏”或“触控面板”，是一种可接收触点等输入信号的感应式液晶显示装置，当接触到屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的微机输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
（2）组态软件 组态软件又称为组态监控系统软件，译自英文SCADA，即Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
【知识拓展】
1.变频器知识的进阶
（1）多段速控制 变频器外部端子RH、RM、RL是速度控制端子。通过这些端子的组合可以实现三段速或七段速控制。多段速控制时，要对相应的多功能端子进行功能定义，并进行正确的接线，还要设置多段速参数及相应的配套参数，才能实现多段速控制。不同品牌的变频器有不同的设置方法及要求，需要参照说明书进行相应的设置。此外，对其他端子进行重新定义，还可以实现十五段速的控制。
（2）正反转控制 一般变频器都是交直交型，先将交流整流成直流，再从直流逆变成相位相差120°的三相交流电。逆变出来的交流电电压、频率、相位是可控制的。当需要正转时，内部处理器将逆变出来的交流电UVW相位控制为0°、120°、240°；当需要反转时，内部处理器将逆变出来的交流电UVW相位控制为0°、240°、120°。相当于我们平时将电动机线任意两根对调得到反转。变频器控制正反转无需另加互锁装置。
（3）制动控制 在减速的过程中才会激活，消耗掉电动机反馈到变频器的电能（反向的再生电流）。一般功率小的变频器通过直流制动，内部消耗掉了，功率在15kW以上的变频器一般推荐加装制动单元与制动电阻，通过电阻热能消耗掉这部分电流，而制动单元就相当于一个开关，检测到超过容量的电流就会打开，释放到电阻中。变频器可通过设置减速时间（斜坡曲线参数）来实现制动控制。
（4）保护报警功能 变频器的保护功能可分为以下两类：
1）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电动机自动停车，如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
2）检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止、再生过电压失速防止等。
2.触摸屏基础知识介绍
（1）触摸屏概念 触摸屏（touch screen）又称为“触控屏”或“触控面板”，是一种可接收触点等输入信号的感应式液晶显示装置，当接触到屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的微机输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
（2）组态软件 组态软件又称为组态监控系统软件，译自英文SCADA，即Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
【硬件设计】
1.设备选型
在满足生产工艺控制的前提下，尽可能使PLC控制系统结构简单、性价比高。通过对X62W型万能铣床电气控制线路的分析，输入和输出均为开关量：输入点14个，输出点9个。考虑到实际需求及系统的未来扩展功能，选取三菱公司的FX2N—48MR继电器输出型PLC。
主轴电动机与进给电动机均采用三菱FR-A540系列变频器控制，可精确实现主轴正铣、逆铣及制动时间的控制，进给电动机的正反向及正常速、高速的控制，设置合适的Pr.9参数还可实现电动机过电流保护。冷却泵的控制采用传统的接触器控制、热继电器保护。
由于触摸屏操作方便，且易于远程控制，越来越多地应用在了工业领域中。根据X62W型万能铣床的控制要求，我们用三菱触摸屏GT1275-VNBA和GT Designer 3组态软件配合PLC来替代控制柜上的按钮和选择开关等物理元器件，并且还可以通过触摸屏来监视铣床运行动作情况。
【硬件设计】
1.设备选型
在满足生产工艺控制的前提下，尽可能使PLC控制系统结构简单、性价比高。通过对X62W型万能铣床电气控制线路的分析，输入和输出均为开关量：输入点14个，输出点9个。考虑到实际需求及系统的未来扩展功能，选取三菱公司的FX2N—48MR继电器输出型PLC。(www.xing528.com)
主轴电动机与进给电动机均采用三菱FR-A540系列变频器控制，可精确实现主轴正铣、逆铣及制动时间的控制，进给电动机的正反向及正常速、高速的控制，设置合适的Pr.9参数还可实现电动机过电流保护。冷却泵的控制采用传统的接触器控制、热继电器保护。
由于触摸屏操作方便，且易于远程控制，越来越多地应用在了工业领域中。根据X62W型万能铣床的控制要求，我们用三菱触摸屏GT1275-VNBA和GT Designer 3组态软件配合PLC来替代控制柜上的按钮和选择开关等物理元器件，并且还可以通过触摸屏来监视铣床运行动作情况。
2.I/O分配表
2.I/O分配表
3.系统电气控制线路
3.系统电气控制线路
【软件设计】
1.变频器参数设置
（1）主轴电动机控制变频器
【软件设计】
1.变频器参数设置
（1）主轴电动机控制变频器
（2）进给电动机控制变频器
（2）进给电动机控制变频器
2.触摸屏组态设计
分析系统的控制要求：该机床的主轴起动、主轴制动、主轴换刀由触摸屏上的触摸键来控制，同时工作台的快速移动和圆工作台的工作也由触摸键来控制，并用触摸屏上的指示灯来显示相应的工作状态，在触摸屏上能显示工作台的基本运行状态：工作台正向、工作台反向、正常进给、快速进给。
触摸屏设计了两个画面，0屏为初始画面，如图所示。开机后自动进入初始画面0屏，触摸“进入系统”键后可以进入到画面1屏中，1屏为万能铣床操作与监控画面，画面中有主轴电动机起动、停止、换刀，工作台正反转、变速冲动，冷却泵起动、运行等触摸按钮和相应指示灯。触摸“返回”键后可以返回到初始画面0屏。
2.触摸屏组态设计
分析系统的控制要求：该机床的主轴起动、主轴制动、主轴换刀由触摸屏上的触摸键来控制，同时工作台的快速移动和圆工作台的工作也由触摸键来控制，并用触摸屏上的指示灯来显示相应的工作状态，在触摸屏上能显示工作台的基本运行状态：工作台正向、工作台反向、正常进给、快速进给。
触摸屏设计了两个画面，0屏为初始画面，如图所示。开机后自动进入初始画面0屏，触摸“进入系统”键后可以进入到画面1屏中，1屏为万能铣床操作与监控画面，画面中有主轴电动机起动、停止、换刀，工作台正反转、变速冲动，冷却泵起动、运行等触摸按钮和相应指示灯。触摸“返回”键后可以返回到初始画面0屏。
3.PLC程序
3.PLC程序
【调试过程】
（1）触摸屏控制 该机床的主轴正逆铣起动、主轴停止、主轴换刀、主轴冲动由触摸屏上的触摸键来控制；同时工作台的快速移动、变速冲动和圆工作台的工作由触摸键来控制；此外冷却泵的启停也由触摸键控制，并用触摸屏上的指示灯来显示相应的工作状态。在触摸屏上能显示工作台的运行状态：工作台向左、工作台向右、工作台向上、工作台向下、工作台向前和工作台向后。
【调试过程】
（1）触摸屏控制 该机床的主轴正逆铣起动、主轴停止、主轴换刀、主轴冲动由触摸屏上的触摸键来控制；同时工作台的快速移动、变速冲动和圆工作台的工作由触摸键来控制；此外冷却泵的启停也由触摸键控制，并用触摸屏上的指示灯来显示相应的工作状态。在触摸屏上能显示工作台的运行状态：工作台向左、工作台向右、工作台向上、工作台向下、工作台向前和工作台向后。
（2）主轴电动机起动 正铣由现场的两地控制按钮SB1、SB2和触摸屏的触摸键M0控制；逆铣由于不常用，仅通过触摸屏的触摸键M7控制。
（2）主轴电动机起动 正铣由现场的两地控制按钮SB1、SB2和触摸屏的触摸键M0控制；逆铣由于不常用，仅通过触摸屏的触摸键M7控制。
（3）主轴电动机制动 主轴制动时，现场按下SB5、SB6和触摸屏的触摸键M2，使得变频器运行信号断掉并按所设定减速时间进行制动，主轴电动机停转。
（3）主轴电动机制动 主轴制动时，现场按下SB5、SB6和触摸屏的触摸键M2，使得变频器运行信号断掉并按所设定减速时间进行制动，主轴电动机停转。
（4）主轴换刀制动 过程与停止过程类似。
（5）工作台进给控制 工作台的进给运动有左右、前后和上下运动。以左右运动为例，在工作台进给时，先将圆工作台开关SA2断开，再将工作台纵向操作手柄扳至“向左”或“向右”的位置，行程开关SQ5或SQ6压合，相应变频器的STF、STR接通信号，进给电动机起动正转或起动反转，通过机械装置带动工作台向左或向右运动，其他运动与此类似。
（4）主轴换刀制动 过程与停止过程类似。
（5）工作台进给控制 工作台的进给运动有左右、前后和上下运动。以左右运动为例，在工作台进给时，先将圆工作台开关SA2断开，再将工作台纵向操作手柄扳至“向左”或“向右”的位置，行程开关SQ5或SQ6压合，相应变频器的STF、STR接通信号，进给电动机起动正转或起动反转，通过机械装置带动工作台向左或向右运动，其他运动与此类似。
（6）圆工作台控制 将圆工作台开关SA2扳至“接通”，它的常闭触点断开，常开触点闭合，Y004通电闭合输出变频器STF，从而使电动机正转起动，拖动圆工作台运动。
（6）圆工作台控制 将圆工作台开关SA2扳至“接通”，它的常闭触点断开，常开触点闭合，Y004通电闭合输出变频器STF，从而使电动机正转起动，拖动圆工作台运动。
（7）冷却泵控制 通过现场控制按钮QS1和触摸键M8控制电动机M3的起动和停止，热继电器FR1实现冷却泵的过载保护。
（7）冷却泵控制 通过现场控制按钮QS1和触摸键M8控制电动机M3的起动和停止，热继电器FR1实现冷却泵的过载保护。
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