铣床电气控制论文

【摘要】X5032铣床传统电气控制系统，其线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，而PLC控制系统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。今天小编为大家推荐《铣床电气控制论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

铣床电气控制论文 篇1：

PLC在数控铣床电气控制中的运用探究

摘要：数控铣床是重要的加工生产设备，数控铣床的电气控制水平，关系到生产加工的效率和质量。对于现代数控铣床电气控制来说，充分挖掘PLC的应用价值，构建起以PLC为核心的数控铣床电气控制系统，是加工生产领域的发展方向。数控铣床电气在PLC控制过程中，实现了数控铣床运行全过程的可控性，可以促进电气控制模式下的数控铣床使用发展。文章通过对PLC在数控铣床电气控制中的运用进行探讨，旨在为自动化机床的高效应用提供有效的思路。

关键词：数控铣床;电气控制;PLC

PLC在数控铣床电气控制中，要想发挥其最大的优势作用，就要对PLC的运行有一个整体上的了解，并在此基础上，结合数控铣床电气控制的实际需求，积极拓展PLC应用领域，使数控铣床在生产加工中提高运行效率。PLC在数控铣床电气控制中的应用，需要不断进行挖掘和创新，使PLC功能越来越完善。

一、数控铣床电气控制概述

数控铣床电气控制，对于自动化加工生产领域有着关键作用。在现代自动化技术和信息技术的综合运用中，数控铣床的系统控制方式也实现了创新发展。数控铣床系统，根据功能特点可以划分为硬件系统和软件系统，从功能上划分，可以分为驱动昂系统、逻辑编程系统等。对于数控铣床来说，电气控制是执行和完成铣床加工任务的核心[1]。对于数控铣床的电气控制，要通过系统当中的指令代码，将控制要求转变为能够被数控铣床识别的逻辑程序，通过数控方式，将程序再解析成为数据，通过电气控制体系中的数据计算，形成指令并操作数控铣床执行加工操作。数控铣床的指令代码，是由PLC编辑器所实现的。PLC也就是可编程控制技术，在数控铣床运行中，起到中枢控制作用。数控铣床电气控制过程，就是PLC的运行过程。PLC将数控铣床的各种操作，通过逻辑形式进行排列，表现在数控铣床的外部运动状态上，就形成了连续的自动化操作过程。

二、数控銑床电气控制结构

（一）数控铣床电气系统控制回路

1.电气电源回路

数控铣床控制中，需要保证电源供电始终处于正常状态，这就要求对电源回路能够实施有效的控制。电源回路主要依靠变压器，通过电源的改变来有效控制电源性能。数控铣床的电气系统中，可以存在直流电和交流电的不同形式，在控制过程中，电流可以形成不同的自动化脉冲方式，这就为电源回路提供了控制基础[2]。在数控铣床电气系统运行中，需要通过全面的电路检查来保证电源的正常运行。如果在数控铣床电气控制过程中，发现系统无法开始工作，而电气控制面板等部件并未显示故障，那么就要从电源的接口处着手，检查是否存在电源连接问题。

2.电气直流回路

数控铣床电气系统的直流回路，是利用继电装置，对PLC产生的信号源进行接收和传输。继电装置具备驱动功能，可以对电源系统产生驱动作用，在驱动方式下，PLC控制信号就可以传输至控制器，对控制器发出指令，最终使数控铣床完成加工操作行为[3]。数控铣床中的电气直流回路，还具有PLC指令的排序性，对PLC信号可以依据实现规定的程序逻辑，控制数控铣床的接触器设备，再由接触器带动数控铣床运行。

3.电气交流回路

数控铣床电气交流回路，可以利用交流电的循环特点，形成有规律的电流控制目的。在数控铣床运行中，交流电的原理是交叉产生电流和失去电流，是电路形成的电流信号，可以形成一定的指令模式[4]。PLC利用中继器，可以从交流回路中得到电流，进而控制电器系统完成相应的指令，最终将指令送达至接触器完成操作任务。

（二）数控铣床电气系统强电回路

数控铣床电气控制中，强电回路是重要的结构构成。强回路包括多个电气部分，如电源部分、电机部分、主轴部分、电柜风扇等，对于强电回路的运行而言，需要将系统中的各种电气设备予以结合使用[5]。电气控制中的强电回路控制方式，可以将数控铣床PLC发出的信号指令，通过传输装置，转变成数控程序，对主轴部分的运行起到作用，如控制主轴的运动方向、运动状态和运动速率等，这样可以实现对数控铣床加工模式的控制目的。对于各种数控铣床的刀具来说，可以从强电回路控制方式中，接收对不同刀具的控制指令，是刀具可以依据实际的数控铣床工作任务，改变刀具的松紧度、位置等。在数控铣床启动或者关闭中，可以利用强电回路，使PLC指令经由逻辑编程、解码等过程，将数控铣床内部的驱动结构，如电气，机械部件等，进行运行功率的控制。这些驱动结构可以成为数控铣床的实际加工执行动力，从PLC指令方式到最终完成数控铣床运行任务，都是出于电气控制模式下。强电回路还可以控制数控铣床的整个系统状态，如供电模块等。尤其是在数控铣床的电气控制中，可以通过数控方式实现开关目的，也就是一种数控方式的系统整体控制，可以做到数控铣床的整个加工流程都能够自动完成。

三、数控铣床电气控制的PLC应用

（一）PLC信号控制

数控铣床电气控制中，利用PLC可以更好地实现电气信号的输入和输出。电气信号作为数控铣床控制的基础和核心，在利用PLC时，可以通过PLC使数控铣床电气系统的信号重新分配。信号分配可以更好地控制数控铣床的操作运行方式。在PLC模式下的数控铣床控制中，输入信号即为系统的控制指令。由于数控铣床控制目标较多，如刀具控制、加工坐标控制等，对于输入信号的处理，就要结合数控铣床的运行需求，按照PLC的程序编辑方式，使输入信号可以自动被区分为到达信号、运行信号灯。对于各种信号的输入，会在数控铣床电气控制中遇到需要变更的情况，这种变更应当在原有的信号基础上，通过改变信号的分配和顺序，形成一组新的信号内容[6]。这样的控制可以通过PLC编程实现，通过重新分配信号，使得数控铣床的电气控制效率增加，无需重新启动系统进行再次的编程，这对数控铣床操作来说意义重大。输出信号则是一种执行信号，所有的输出信号最终都要由数控铣床接触器来识别，并传递给数控铣床的各个运行结构，以便形成数控铣床操作驱动，对于数控铣床输出信号来说，可以依托于PLC进行功能扩展，如在主轴完成运行动作的同时，去改变主轴的松紧度等，提高数控铣床电气控制能力。

（二）PLC机床控制

数控铣床电气控制中，利用PLC可以增强系统的稳定性和可靠性，尤其是在大量的数控铣床运行任务中，使用PLC已经成为一种核心手段。数控铣床的PLC结构具有维护方便，耗能低等优势，可以在数控铣床使用中，发挥更好的控制性能。PLC应用当中，需要对数控铣床电气系统进行全面的设計开发，通过加强逻辑数据编程运算能力，构建起能够连锁控制的数控铣床体系。连锁控制就是只产生一组数控铣床控制信号，这组信号在第一个环节被解析并执行后，执行结果会自动产生第二组控制信号。以此类推，最终完成数控铣床的所有控制任务。这种连锁性的数控铣床控制，需要PLC高性能的支撑。PLC不仅要完成信号指令的输出，还要同时具备信号指令的接收功能[7]。在PLC逻辑编程中，需要将逻辑计算行为划分为两个部分，即数控铣床的控制输出和控制输入。当第一组程序指令被完成后，PLC可以利用信号转化将数控铣床指令执行结果，再重新转化为数据形式，然后对该数据重新计算并再次形成指令，并重新发出。在这样的循环过程中，数控铣床电气控制可以实现“一键式”完成，降低了对数控铣床的控制需求，也提高了数控铣床的自动化水平。

结束语：

PLC在数控铣床电气控制中，应用前景极为广泛。PLC以其高效的逻辑指令性能，结合数控铣床的各项构造设备，可以形成一个系统的框架。在数控铣床电气控制中，通过对数控铣床电气控制结构的分析，总结出电气电源回路、电气直流回路、电气交流回路、系统强电回路的控制性能，强化数控铣床电气控制的PLC应用能力。随着制造加工行业的快速发展，数控铣床电气控制的发展也成为必然要求。在采用PLC技术时，数控铣床自动化水平显著提高，PLC的优势作用也得到更好的发挥。

参考文献：

[1]朱龙飞.数控铣床在电气系统自动控制中的应用探究[J].南方农机，2019，50（18）：193.

[2]曹川川，郭鹏远，杨大奎.基于MACH3的教学型五轴联动数控铣床的电气控制系统设计[J].农机使用与维修，2019（08）：1-3+10.

[3]李超，李晓辉，谭恺阳，刘晓可，崔文霞.基于西门子828D的数控铣床改造控制系统及电气应用的配置应用设计[J].内燃机与配件，2018（20）：96-97.

[4]范恒. 俄罗斯数控铣床ΦΠ-37H3电气控制系统的数控改造[D].西安电子科技大学，2016.

[5]李茜. 基于S7-300PLC的X62W万能铣床的电气改造[D].西安工程大学，2016.

[6]彭美武，苟建峰，杨保成，钟成明.SINUMERIK 802D数控系统在铣床电气改造中的应用[J].电世界，2016，57（06）：36-39.

[7]裴志坚.西门子802D系统在数控铣床电气改造中的应用[J].常州信息职业技术学院学报，2015，14（01）：17-19.

作者简介：朱宁，男，江苏徐州，1981.3，汉，本科，机械设计制造及自动化，高级讲师，从事机电学科教学与研究。

作者：朱宁

铣床电气控制论文 篇2：

X5032铣床电气控制线路的PLC改造

【摘 要】 X5032铣床传统电气控制系统，其线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，而PLC控制系统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。

【关键词】X5032铣床 电气控制 PLC

一、X5032铣床特点及电气控制线路分析

X5032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。其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机床。

X5032铣床的主要特点有：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；可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量；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；大大的减轻了工人的劳动强度。

X5032铣床主电路中共有三台电动机，M1是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工；M2是工作台进给电动机，拖动升降台及工作台进给；M3是冷却泵电动机，供应冷却液。每台电动机均有热继电器作过载保护。

控制线路中的启动按钮SB1和SB2是异地控制按钮，分别装在机床两处，方便操作。SB5和SB6是停止按钮。KM1是主轴电动机M1的启动接触器，YC1则是主轴制动用的电磁离合器，SQ1是主轴变速冲动的行程开关。主轴电动机是经过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链来实现传动的，可使主轴获得十八级不同的转速。转换开关SA2是控制圆工作台的，在不需要圆工作台运动时，转换开关SA2扳到“断开”位置，此时SA2-1闭合，SA2-2断开，SA2-3闭合；当需要圆工作台运动时，将转换开关SA2扳到“接通”位置，则SA2-1断开，SA2-2闭合，SA2-3断开。

二、X5032铣床电气控制线路PLC的硬件改造

X5032铣床电路中输入/输出及控制信号共有27个。其中输入信号17个，输出信号10个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量。故选用日本三菱公司的FX2N-48MR-001型PLC。AC电源，24V直流输入，继电器输出。输入点数24，输出点数24。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。它的基本指令执行时每条指令高达0.08 μs，用户存储器容量可扩展到16K步，I/O点最大可扩展到256点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。有多种串行通信模块或功能扩展板，可实现模拟量控制、位置控制和联网通信功能。可满足机床10点输出，17点输入的要求。PLC的供电电源为隔离变压器提供，这样可以减少电网波动或噪声对PLC的干扰。

三、X5032铣床电气控制线路的PLC改造的软件设计

在X5032铣床PLC控制梯形图中，回路6控制主轴启动和变速，回路7控制主轴制动，回路11控制工作台分别作纵向、横向、垂直、变速等运动以及圆盘运动，回路8控制工作台快速进给。

1）主轴电动机启动

启动前先合上电源开关QS1，再把主轴转换开关SA3扳到所需的旋转方向，然后按启动按钮SB1（或SB2），X0（或X1）闭合，Y0得电，KM1工作，主轴的电动机运转。

2）主轴电动机的停车制动

按主轴停止按钮SB5（或SB6），这时X4（或X5）常闭断开，M5失电，Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着X4（或X5）常开闭合，Y10得电，电磁离合器YC1工作，对主轴SA1是主轴换铣刀开关，需换刀时，将SA1扳到“换刀”位置，这时X14常闭断开，使Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着X14常开闭合，Y10得电，电磁离合器YC1得电工作，对主轴进行制动，使基层无法运行，保证了人身安全。

4）主轴变速控制

主轴变速控制是利用变速手柄与冲动行程开关SQ1，通过机械上的联动机构进行控制，变速时，扳操纵手柄使SQ1动作，这时X6常闭断开（断开自锁回路），X6常开闭合，使Y0得电，KM1工作，主轴电动机实现点动控制。

四、X5032铣床PLC改造后的运行调试

1）PLC的模拟实验

将输入、输出点接好，安装在PLC实验台，输入正确的程序。观察相应的功能指示灯是否显示正确，即表示相应的功能是否拥有。以检测PLC的接线方法和相应的程序是否正确。

2）改进后的X5032铣床空载实验

将线路接好后，接通电源开关，输入相应程序。首先进行主轴电动机的启动、制动空载，及主轴变速冲动。再进行机床进给运动的实验，测试工作台六个方向的进给运动，变速冲动及工作台的快速移动。再进行圆工作台的空载实验，及冷却泵电动机的空载与工作照明实验。最后进行空载电路的连锁与保护实验。

3）改进后的X5032铣床的负载实验

在改进后的机床上进行定位座的铣削加工，实验显示：機床工作状况良好，进给空载精确，加工精度高，加工效率较高。机床改造成功，既节省了资源又提高了效率。

参考文献

[1]阮友德.电气控制与PLC实训教程[M].北京：人民邮电出版社，2006，4.

[2]刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M].北京：机械工业出版社，2006，9.

[3]李响初.机床电气控制线路识图[M].北京：中国电力出版社，2009，8.

作者：束伟

铣床电气控制论文 篇3：

《机电传动控制》虚实实验教学研究与实践

摘要：介绍虚拟实验和传统真实实验的优缺点，提出了将机电传动控制实验课程采用虚实结合实验方式。利用Irai仿真软件，构建虚实实验平台。最后通过举例铣床电气控制实验，得出虚实结合实验的优点。

关键词：虚实结合；课程实验；虚拟软件

一、引言

《机电传动控制》是机械电子工程的一门专业特色课，本课程讲述机械设备电气控制系统原理及典型控制电路、电气控制线路设计方法，调速系统原理和控制线路，可编程控制器的工作原理和编程方法，以及在机械控制上的应用。机电传动控制实验是该课程教学中的重要实践环节，其目的是培养学生们在机械电子、电气控制等方面的实际应用能力和动手能力，也有利于学生们对技术理论知识有更深刻理解。然而，陈旧的实验内容，更新缓慢的实验设备，有限的实验资源，以及难度较大的实验项目或者有一定危险性的实验项目无法开展，制约了我们实验教学的开展，使得我们出现实验教学效果比较差，甚至实验教学质量不达标的现象。实验拥有的经济性、灵活性优势和传统真实实验拥有的实践性和真实性结合起来，构成虚实实验系统，不仅提高了实验教学的先进性，而且增强了实验教学的灵活性。

二、虚实结合实验

老师给学生不断创造克服困难的机会，来提高学生解决实际困难的能力，这是在虚拟实验中提供不了的。利用虚拟仿真系统构建虚拟实验平台，实现虚拟实验对象的构造，模拟工控对象，如《机电传动控制》实验教学需要配置各种典型的工业控制对象，如车床、铣床、某产品制造流水线等设备，虚拟仿真系统可以很好地避免实验室面积要求及后期设备的维护等等缺点。真实提供外部控制板和必要的电器元器件，学生实际操作进行实物线路连接，再通过虚实连接装置，实现控制虚拟模型的运动，仿照工程设备的工作过程。将虚拟实验和真实实验结合起来，让他们优势互补，实验结果虚拟化，实验过程真实化，提升《机电传动控制》课程的教学效果，提高学生的工程实践能力。

三、虚实实验系统设计

Irai公司研发的一款功能强大的机电一体化仿真软件，集合气动液压、电工电子、数字电路、机械设计、机械自动化等多学科领域知识，实现功能多元化的仿真系统。Irai包含Automgen与Vitural Universe Pro两平台，Automgen可以使用标准编程语言来编写程序，支持同各种类型的PLC进行通讯，将程序代码下载到PLC中，利用实际PLC控制Automgen中的虚拟对象，除PLC以外，Arduino，PIC单片机等控制端也能与Automgen进行通讯。VIRTUAL UNIVERSE PRO 能够在3D环境下进行带有物理属性的仿真，支持3D软件直接导入，在这平台上，我们可以对仿真的对象自由定义动作，配置I/O端口，支持外部PLC、单片机进行通讯控制。

《机电传动控制》实验系统中的虚拟模型开发借助于Irai仿真软件里的Vitural Universe Pro平台，设计逼真且交互式的三维虚拟环境。首先根据实验项目需求设计虚拟控制对象，可以通过Solidworks，Catia等三维软件对控制对象进行建模，将虚拟控制模型导入到Vitural Universe Pro平台，对3D模型元件的位置和尺寸进行修改，或者添加，并进行3D渲染和元件上物理现象（如重力、摩擦力、碰撞、受力）的设置。然后为元件添加相应的动作构建智能资源，使元件可以在3Dworld中移动，与其他3D资源交互，相互或者外部软件通讯，如动作可以被用来模拟自动化系统下运转部件的执行器和传感器。最后设置3D模型与外部的连接，在Universe下的“连接”标签页中，可以选择一种连接器（驱动）来实现与外部软件/控制器（PLC，PLC仿真器，OPC服务器）的连接配置，本设计的实验系统选择的是研华I/O板卡。与Vitural Universe Pro平台实现高性能的过程耦合、快速的画面更新，提供了形象逼真的虚拟演示画面。

本实验系统的主要工作原理，外部實物装置上的线路电气元器件启停信号，传递到虚实连接通讯装置（本实验系统采用的是研华板卡），板卡收集到信号，传递给Vitural Universe Pro平台上的虚拟软件，软件进行参数化运算，模型实现相应运动；模型中的运动状态改变（如达到限位开关），通过信号传递给研华板卡，再传达给外部实物控制电路，从而实现交互。通过虚拟软件和实物元器件构建的虚实实验平台不仅能够提供形象的被控制对象，展示直观的控制效果，而且具有良好的操作性和拓展性。

四、机电传动控制虚实实验教学案例

根据《机电传动控制》课程实验大纲要求，要开展三个综合性实验，三相异步电机制动实验，铣床电气控制实验，编程器的使用与基本逻辑指令的编程。下面以铣床电气控制为例。

实验目的用外部的控制电路来控制立式铣床模型动作，模拟实际立式铣床的加工过程。铣床实物接线电气控制原理图，要求实现的控制过程：

1.主轴电动机M1的控制。M1由交流接触器KM1控制，在机床的两个不同位置各安装了一套启动和停止按钮：SB2和SB6装在床身上，SB1和SB5装在升降台上。对M1的控制包括主轴的启动、制动、换刀制动和变速冲动。

2.进给运动控制。工作台的进给运动分为工作进给和快速进给，工作进给必须在M1启动运行后才能进行，而快速进给因属于辅助运动，可以在M1不启动的情况下进行。工作台在6个方向上的进给运动是由机械操作手柄运动带动相关的行程开关SQ3～SQ6，并通过接触器KM3、KM4动作来实现控制进给电动机M2正反转的。行程开关SQ5和SQ6分别控制工作台的向右和向左运动，而SQ3和SQ4则分别控制工作台的向前、向下和向后、向上运动。进给拖动系统使用的两个电磁离合器YC2和YC3都安装在进给传动链中的传动轴上。当YC2吸合而YC3断开时，为工作进给；当YC3吸合而YC2断开时，为快速进给。

3.圆工作台的控制。在需要加工弧形槽、弧形面和螺旋槽时，可以在工作台上加装圆工作台，圆工作台的回转运动也是由进给电动机M2来拖动的。在使用圆工作台时，将控制开关SA2扳至“接通”的位置，此时SA2-2接通而SA2-1、SA2-3断开。在主轴电动机M1启动的同时，KM3线圈经（13-15-17-19-29-27-23-25）的路径通电，使M2正转，带动圆工作台单向旋转运动。由KM3线圈的通电路径可见，只要扳动工作台进给操作的任何一个手柄，SQ3-SQ6其中一个行程开关的常闭触点就会断开，都会切断KM3线圈支路，使得工作台停止运动，从而保证了工作台的进给运动和圆工作台的旋转运动不会同时进行。

4.照明电路。照明灯EL由照明变压器YC3提供24V的工作电压，SA4为灯开关，FU5提供短路保护。实验准备工作，铣床模型三维图（根据铣床的工作特点，用Vitural Universe Pro平台建立铣床模型三维图，虚拟软件能够提供虚拟运动画面。虚实连接装置为外部控制线路提供接线平台，并连接研华控制板卡，传递信号给虚拟实验平台。根据铣床控制要求，学习设计电路，画出电路原理图。学生根据接线原理图连接实际外部控制线路，运用继电器构成控制系统。用pLc代替，铣床电气控制实验将外部控制电路和计算机仿真结合起来，构成了虚实实验平台。在平台上学生可以自主地进行实验操作，调动学生学习积极性和主动性。

五、结束语

从具体的铣床电气控制实验教学可知：虚实结合实验在硬件设施、安全系数、实验效果等方面均具有显著的优势。在硬件设施方面，虚拟的控制对象，可以节省大量的设备采购资金，只需提供需要配置的计算机；也为多组实验开展提供了足够的空间。在安全系数方面，虚拟设备在动作时可以完美避开实物设备在运行中可能出现的危险，而动作控制执行可由模型动画逼真的展现。在实验效果方面，学生通过实物实验板实际操作，掌握各个元器件的使用和操作，掌握机械设备电气控制系统原理及典型控制電路、电气控制线路设计方法，让每个学生自己动手，解决实际操作中出现的各种问题。通过实验，学生具备了一定的分析问题和解决问题的能力，具备一定的操作能力，来适应现代机电领域发展的需要。将虚拟实验具有的诸多优点，和实验较强的实践性结合起来，为实验教学开辟了新的路径。

参考文献：

[1]荆建立，史成芳.电机类实验工程化教学研究[J].实验科学与技术，2016，14（03）：132-134.

[2]周旋，李鹏.《机电传动与控制》课程实验教学改革研究与实践[J].亚太教育，2016，（27）：75-69.

[3]董艳雯.虚拟现实在仿真实验教学中的应用[J/OL].电子技术与软件工程，2017，（09）：140.

作者：周海燕 刘英 缑斌丽 杨雨图