平面磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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XXXXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目： 平面磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： XXXXXXXX 姓 名： XXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXXX（副教授） 完成日期： 2012年5月26日 目錄 中英文摘要 1 緒論 3 1.磨床的作用 3 2.課題意義 3 3.同時(shí)用PLC改造老機(jī)床有很多的優(yōu)點(diǎn) 3 一．磨床功能介紹 4 1.1磨床的結(jié)構(gòu)圖 4 1.2磨床的組成及功能 4 1.3砂輪工作方式 4 1.4主要技術(shù)參數(shù) 4 二．磨床控制系統(tǒng)改造 5 2.1磨床原理圖分析 5 三．PLC介紹 9 3.1際電工委員會(huì)（IEC）PLC定義 9 3.2 PLC的特點(diǎn) 9 3.3 PLC的分類及原理 9 3.4 PLC的發(fā)展 9 四．PLC控制電路相對(duì)于早期的繼電器控制電路的優(yōu)點(diǎn) 9 五．PLC控制的I/O分配表 11 六．PLC外部接線圖 11 七．梯形圖和語(yǔ)句表 12 八．PLC電氣控制系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇 14 九.電器元件清單 15 十．柜內(nèi)電器元件安裝位置圖 16 十一.電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖 17 十二.電柜外電器元件接線圖示意圖 18 十三.機(jī)床操作面板 19 總結(jié) 21 主要參考文獻(xiàn) 22 磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：本設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是（可編程邏輯控制器）進(jìn)行改造使用的m7120平面磨床的控制部分。進(jìn)行了全面的思考和分析的第一本次設(shè)計(jì)，使自己的m7120平面磨床的基本結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)情況，加工工藝要求等有一定的了解。該m7120平面磨床主要成分等車身，尾座主軸齒輪箱，齒輪箱，導(dǎo)螺桿，料桿，刀架。進(jìn)行分析的m7120平面磨床電氣控制部分獲得它需要完成開門斷電功能，主軸電機(jī)反向控制功能，刀架的快速遍歷功能，冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制。然后根據(jù)電氣控制電路的電路圖，可編程控制器的梯形圖轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)用可編程序控制器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。作為一個(gè)結(jié)果的可靠性極高，極其豐富的指令集，易于掌握，操作方便，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性。因此導(dǎo)致m7120平面磨床完成門外原有的功能特點(diǎn)，而且還具有安裝簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性好，易于使用，擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 關(guān)鍵字：可編程控制器 改造電氣控制 m7120磨床 Abstract：This design's content is mainly (Programmable Logic Controller) makes the transformation using PLC to the M7120 surface grinding machine's control section. I have carried on the overall ponder and the analysis first to this time design, enables itself to the M7120 surface grinding machine's basic structure, the movement situation, the processing technological requirement and so on to have certain understanding. The M7120 surface grinding machine mainly has compositions and so on automobile body, main axle gear box, tailstock gear box, guide screw, feed rod, tool rest and apron. Carries on the analysis to the M7120 surface grinding machine electric control part to obtain it to need to complete opens the door the power failure function, the main axle electric motor to reverse the control function, tool rest's rapid traverse function, the cooling pump electric motor's control. Then according to the electric control electric circuit's circuit diagram, translates PLC the trapezoidal chart, translates, carries on the experiment simulation using the PLC laboratory bench. As a result of the PLC extremely high reliability, the extremely rich set of instructions, easy to grasp, convenient operation, rich built-in integrated function, real-time characteristic. Therefore causes the M7120 surface grinding machine to complete outside the original function characteristic, but also has the installment to be simple, the stability good, easy to service, the expansion ability strongly and so on characteristics. Key words: PLC transformation Electric control M7120 grinder 緒論 1.磨床的作用 磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等，也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石，砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工。如超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。 2.課題意義 由于老式磨床的電氣線路都是用繼電器作為邏輯控制，其觸點(diǎn)多相對(duì)的故障也多，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便。例如： （1）電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)； （2）電磁吸盤YH沒(méi)有吸力，等等。 而現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來(lái)越高，零件的復(fù)雜性和精度要求迅速提高，以繼電器線路的傳統(tǒng)普通磨床已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從早期降低勞動(dòng)力成本、產(chǎn)品成本、提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到全面顧客要求、積極開發(fā)新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，將面臨知識(shí)，技術(shù)產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短，產(chǎn)品批量越來(lái)越小，面對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高。同時(shí)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制造的意識(shí)不斷加強(qiáng)。因此敏捷先進(jìn)的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)和生存、發(fā)展的主要手段。但新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用高，且生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。因此對(duì)原有機(jī)床的現(xiàn)代化改造顯得尤為重要。 3.同時(shí)用PLC改造老機(jī)床有很多的優(yōu)點(diǎn) （1）節(jié)省資金，減少投資額，交貨期短。機(jī)床的PLC改造，可大大減少資金的投入，同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可節(jié)省60%-80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造，只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)得1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)，也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的價(jià)格?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備那樣重新購(gòu)筑基地。 （2）性能穩(wěn)定可靠，因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度，且各部件已經(jīng)長(zhǎng)期磨合，使改造后的機(jī)床性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量好可作為新設(shè)備繼續(xù)長(zhǎng)期使用。 （3）有利于使用和維護(hù)，由于改造前機(jī)床已使用多年，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短、見效快。改造的機(jī)床一經(jīng)安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 （4）可以采用最新的控制技術(shù)，提高生產(chǎn)效率?？筛鶕?jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。機(jī)床經(jīng)改造后，即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至7倍。對(duì)復(fù)雜零件而言，難度越高，功能提高的越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用，而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，零件的加工精度高，尺寸分散度小，使裝配更加靈活。 一．磨床功能介紹 1.1磨床的結(jié)構(gòu)圖 圖1.1 1.2磨床的組成及功能 M7120磨床主要結(jié)構(gòu)由床身、工作臺(tái)、磨頭、立柱、拖板、行程檔塊、砂輪修正器、驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)手輪、垂直進(jìn)給手輪、橫向進(jìn)給手輪等組成。 立柱——支承滑座及砂輪架。 垂直進(jìn)給手輪——砂輪向工件深度方向移動(dòng)。 橫向進(jìn)給手輪——砂輪沿其軸線間隙運(yùn)動(dòng)。 床身——用于支承和連接磨床各個(gè)部件。為提高機(jī)車剛度，磨床床身一般為箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有液壓傳動(dòng)裝置，上部有縱向和橫向兩組導(dǎo)軌以安裝工作臺(tái)和砂輪架。 工作臺(tái)——由上下兩層組成，上工作臺(tái)可相對(duì)于下工作臺(tái)偏轉(zhuǎn)一定角度，以便磨削錐面；下工作臺(tái)下裝有活塞，可通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 尾架——安裝在工作臺(tái)右端，尾架套筒內(nèi)裝有頂尖，可與頂尖一起支承工件。它在工作臺(tái)上的位置可根據(jù)工件長(zhǎng)度任意調(diào)整。 1.3砂輪工作方式 砂輪電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)工件進(jìn)行磨削加工，在M7120型平面磨床中，砂輪并不要求調(diào)速，所以通常采用籠型異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)，這是平面磨床的主運(yùn)動(dòng)；砂輪升降電動(dòng)機(jī)使砂輪在立柱導(dǎo)軌上作垂直運(yùn)動(dòng)，用以調(diào)整砂輪與工件位置。工作臺(tái)和砂輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是靠液壓泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行液壓傳動(dòng)的，液壓傳動(dòng)較平穩(wěn)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，換向時(shí)慣性小，換向平穩(wěn)。M7120型平面磨床工作臺(tái)的往返運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，能保證加工精度。由液壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵，經(jīng)液壓傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時(shí)利用冷卻液帶走磨削下來(lái)的鐵屑。 1.4主要技術(shù)參數(shù)： 1、輸入電源：AC380V±%（三相四線）50HZ 2、故障考核13項(xiàng) 3、工作環(huán)境：溫度-100C±400C 二．磨床控制系統(tǒng)改造 2.1磨床原理圖分析 圖2.1 M7120型平面磨床的電氣控制線路如圖所示。該線路由主電路、控制電路、電磁吸盤控制電路和輔助電路四部分組成。 （1）主電路分析 　　主電路中有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)。其中M1為液壓泵電動(dòng)機(jī)，由KM1主觸點(diǎn)控制；M2為砂輪電動(dòng)機(jī)，M3為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，同由KM2的主觸點(diǎn)控制；M4為砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)，由KM3、KM4的主觸點(diǎn)分別控制。FU1對(duì)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)和控制電路進(jìn)行短路保護(hù)，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別對(duì)M1、M2、M3進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。砂輪升降電動(dòng)機(jī)因運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短，所以不設(shè)置過(guò)載保護(hù)。主電路圖如下： 　　 　　 圖2.2 (2)控制電路分析 當(dāng)電源電壓正常時(shí)，合上電源總開關(guān)QS1，位于7區(qū)的電壓繼電器KV的常開觸點(diǎn)閉合，便可進(jìn)行操作。 1液壓泵電動(dòng)機(jī)M1的控制 　　其控制電路位于7區(qū)、8區(qū)，啟動(dòng)過(guò)程為：按下SB3→KM1得電→M1啟動(dòng)；停止過(guò)程為：按下SB2→KM1失電→M1停轉(zhuǎn)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中若M1過(guò)載，則FR1常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵琈1停轉(zhuǎn)，起到過(guò)載保護(hù)作用。 2砂輪電動(dòng)機(jī)M2的控制 　　其控制電路位于9區(qū)、10區(qū)，啟動(dòng)過(guò)程為：按下SB5→KM2得電→M2啟動(dòng)；停止過(guò)程為：按下SB4→KM2失電→M2停轉(zhuǎn)。 3冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制 冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3通過(guò)接觸器KM2控制，因此M3于砂輪電動(dòng)機(jī)M2是聯(lián)動(dòng)控制。按下SB5時(shí)M3與M2同時(shí)啟動(dòng)，按下SB4時(shí)M3與M2同時(shí)停止。FR2與FR3的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在KM2線圈回路中。M2、M3中任一臺(tái)過(guò)載時(shí)，相應(yīng)的熱鍵電器動(dòng)作，都將使KM2線圈失電，M2、M3同時(shí)停止。 4砂輪升降電動(dòng)機(jī)控制 其控制電路位于11區(qū)、12區(qū)，采用點(diǎn)動(dòng)控制。砂輪上升控制過(guò)程為：按下SB6→KM3得電→M4啟動(dòng)正轉(zhuǎn)。當(dāng)砂輪上升到預(yù)定位置時(shí)，松開SB6→KM3失電→M4停轉(zhuǎn)。砂輪下降控制過(guò)程為：按下SB7→KM4得電→M4啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。當(dāng)砂輪下降到預(yù)定位置時(shí)，松開SB7→KM4失電→M4停轉(zhuǎn)。 （3）電磁吸盤控制 電磁吸盤是固定加工工件的一種夾具。它是利用通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的特性吸牢鐵磁性材料的工件，便于磨削加工。電磁吸盤的內(nèi)部裝有凸起的磁極，磁極上繞有線圈。吸盤的面板也用鋼板制成，在面板和磁極之間填有絕磁材料。當(dāng)吸盤內(nèi)的磁極線圈通以直流電時(shí)，磁極和面板之間形成兩個(gè)磁極，既N極和S極，當(dāng)工件放在兩個(gè)磁極中間時(shí)，使磁路構(gòu)成閉合回路，因此就將工件牢固地吸住。 1電磁吸盤的組成 　　工作電路包括整流、控制和保護(hù)三個(gè)部分，位于圖中的16～20區(qū)。整流部分由整流變壓器和橋式整流器VC組成，輸出110V直流電壓。 2電磁吸盤充磁的控制過(guò)程 　　按下SB9→KM5得電（自鎖）→YC充磁。 3電磁吸盤的退磁控制過(guò)程 　　工件加工完畢需取下時(shí)，先按下SB8，切斷電磁吸盤的電源，由于吸盤和工件都有剩磁，所以必須對(duì)吸盤和工件退磁。退磁過(guò)程為：按下SB8、SB10→KM6得電→YC退磁，此時(shí)電磁吸盤線圈通入反向的電流，以消除剩磁。由于去磁時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)使工件和吸盤反向磁化，因此去磁采用點(diǎn)動(dòng)控制。松開SB10則去磁結(jié)束。 電磁吸盤是一個(gè)比較大的電感，當(dāng)線圈斷電瞬間，將會(huì)在線圈中產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)。為防止自感電動(dòng)勢(shì)太高而破壞線圈的絕緣，在線圈兩端接有RC組成的放電回路，用來(lái)吸收線圈斷電瞬間釋放的磁場(chǎng)能量。 當(dāng)電源電壓不足或整流變壓器發(fā)生故障時(shí)，吸盤的吸力不足，這樣在加工過(guò)程中，會(huì)使工件高速飛離而造成事故。為防止這種情況，在線路中設(shè)置了欠電壓繼電器KV，其線圈并聯(lián)在電磁吸盤電路中，其常開觸點(diǎn)串聯(lián)在控制線路中。當(dāng)電源電壓不足或?yàn)榱銜r(shí)，KV常開觸點(diǎn)斷開，使KM1、KM2斷電，液壓泵電動(dòng)機(jī)和砂輪電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，確保安全生產(chǎn)。 (4)輔助電路分析 輔助電路主要是信號(hào)指示和局部照明電路，位于圖中21～28區(qū)。其中，HL6為局部照明燈，由變壓器TC供電，工作電壓為24V，由手動(dòng)開關(guān)QS2控制。其信號(hào)燈也由TC供電，工作電壓為6V。HL1為電源指示燈；HL2為M1運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈；HL3為M2運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈；HL4為M4運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈；HL5為電磁吸盤工作指示燈。 三．PLC介紹 3.1際電工委員會(huì)（IEC）PLC定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行內(nèi)部邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出控制各類型的機(jī)械和生產(chǎn)活動(dòng)。 3.2 PLC的特點(diǎn) （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 （2）編程直觀，簡(jiǎn)單。 （3）環(huán)境要求低，適應(yīng)性好。 （4）功能完善，接口功能強(qiáng)。 （5）元件少，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。 3.3 PLC的分類及原理 PLC分類按INPUT和OUTPUT點(diǎn)數(shù)多少，分為超小型.小型.中型.大型和超大型。 按結(jié)構(gòu)形式分：整體型和模塊型.PLC工作原理:PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，包括內(nèi)部處理.通訊操作.輸入處理.程序執(zhí)行.輸出處理幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描所須的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)處于RUN狀態(tài)時(shí)，上述掃描周期為不斷循環(huán)過(guò)程。 3.4 PLC的發(fā)展 在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征）和過(guò)程工業(yè)（以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。20世紀(jì)60年代末期,在技術(shù)改造的浪潮的沖擊下，為使汽車結(jié)構(gòu)及外型不斷改進(jìn)，品種不斷增加,需要經(jīng)常變更生產(chǎn)工藝.1969年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)首先研制出第一臺(tái)符合要求的控制器,即可編程控制器,并在美國(guó)GE公司的汽車上試用成功.我國(guó)從1976年開始研制，1977年應(yīng)用于工業(yè)控制.上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。 四．PLC控制電路相對(duì)于早期的繼電器控制電路的優(yōu)點(diǎn) PLC是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能夠完成邏輯，順序，定時(shí)，記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置。PLC系統(tǒng)的等效工作電路分為三個(gè)部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路、輸出部分。PLC的工作過(guò)程包括公共處理掃描階段、輸入采樣階段、執(zhí)行擁護(hù)程序階段、輸出刷新掃描階段。 1、控制方式方面：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。 2、工作方式方面：電器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制約。 3、控制速度方面：電器控制速度慢，觸點(diǎn)易抖動(dòng)；而PLC通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，顧而無(wú)抖動(dòng)一說(shuō)。 4、定時(shí)、記數(shù)精度方面：電器控制定時(shí)精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無(wú)記數(shù)功能；PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬；有記數(shù)功能。 5、可靠性、維護(hù)性能方面：電器控制觸點(diǎn)多，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠性、維護(hù)性能差；PLC無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。 4.1德國(guó)西門子（SIEMENS）PLC選擇 德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在工控、冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。在眾多的PLC生產(chǎn)廠家中，西門子公司的PLC系列產(chǎn)品以其較高的性價(jià)比成為眾多客戶的首選。因此我們選擇西門子公司的PLC作為本次設(shè)計(jì)的可編程序控制器 4.2PLC型號(hào)的選擇 S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，其中CPU22X型PLC有CPU221，CPU222，CPU224，CPU226四種基本型號(hào)。 選用PLC上，考慮到只是對(duì)M7120磨床做電器氣部分的改造，輸出端口需要16個(gè)，輸入端口需要7個(gè)。而且并不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我們決定選用SIMATIC S7-200 系列的S7—224 作為本次設(shè)計(jì)的PLC型號(hào). 21 五．PLC控制的I/O分配表 表一 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名稱 輸入元件 輸入點(diǎn) 名稱 輸出元件 輸出點(diǎn) 電壓繼電器 KV I0.0 液壓泵電機(jī)接觸器 KM1 Q0.0 總停按鈕 SB1 I0.1 砂輪電機(jī)接觸器+冷卻液電動(dòng)機(jī) KM2 Q0.1 液壓泵電機(jī)1M啟動(dòng)按鈕 SB3 I0.2 砂輪上升接觸器 KM3 Q0.2 液壓泵電機(jī)1M停止按鈕 SB2 I0.3 砂輪下降接觸器 KM4 Q0.3 砂輪電機(jī)2M啟動(dòng)按鈕 SB5 I0.4 電磁吸盤充磁接觸器 KM5 Q0.4 砂輪電機(jī)2M停止按鈕 SB4 I0.5 電磁吸盤去磁接觸器 KM6 Q0.5 升降砂輪電機(jī)4M上升按鈕 SB6 I0.6 升降砂輪電機(jī)4M下降按鈕 SB7 I0.7 電磁吸盤充磁按鈕 SB9 I1.0 電磁吸盤停止充磁按鈕 SB8 I1.1 電磁吸盤去磁按鈕 SB10 I1.2 液壓泵電機(jī)1M熱繼電器 FR1 I1.3 砂輪電機(jī)2M熱繼電器、冷卻泵電機(jī)3M熱繼電器 FR2、FR3 I1.4 六．PLC外部接線圖 圖6.1 七．梯形圖和語(yǔ)句表 圖7.1 語(yǔ)句表： 網(wǎng)絡(luò)1：欠電壓保護(hù) LD I0.0 = M0.0 網(wǎng)絡(luò)2：控制網(wǎng)絡(luò) LD M0.0 AN I0.1 LPS LD I0.2 O Q0.0 LRD LD I0.4 O Q0.1 ALD AN I0.5 A I1.4 = Q0.1 LRD LPS A I0.6 AN Q0.3 = Q0.2 LPP A I0.7 AN Q0.2 = Q0.3 LRD LD I1.0 O I0.4 ALD AN I1.1 AN Q0.5 = Q0.4 LPP A I1.2 AN I1.1 AN Q0.4 = Q0.5 八．PLC電氣控制系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇 8.1開關(guān)的選擇 目前一般有自動(dòng)空氣斷路器；到開關(guān)和熔斷器的組合；組合開關(guān)三種。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量(主軸電動(dòng)機(jī)20KW、快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)0.75KW、冷卻泵電動(dòng)機(jī)0.125KW),選用三極單投閘刀開關(guān)-100/3型100毫安用作機(jī)床電源的引入開關(guān)。 8.2控制變壓器的選擇 在機(jī)床的控制電路中需要用到不同的電壓，例如：PLC的外電路及電器元件，機(jī)床上的照明電路所需電壓，接觸器的電壓，等。它們需要不同的電壓等級(jí)，提高系統(tǒng)的安全性。選用控制變壓器的型號(hào)為BK-50型500伏安。 8.3交流接觸器的選擇 主軸電動(dòng)機(jī)的額定功率為20KW，滿載電流40A，選用交流接觸器CJ2O-63來(lái)控制主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。交流接觸器CJ2O-63額定電流63A，額定電壓380V，可控電動(dòng)機(jī)的最大功率30KW。 交流接觸器B9型線圈電壓為380伏用來(lái)操作快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。接觸器B9型的額定工作電壓380V，額定工作電流8.5A。 8.4熔斷器的選擇 熔斷器是一種用于過(guò)載與短路保護(hù)的電器，當(dāng)超出限定值的電流通過(guò)熔斷器的熔體時(shí)將其熔化而分開電路。主軸電動(dòng)機(jī)的滿載電流是40A，所選的熔斷器（FU1）型號(hào)是RT14-63，額定電壓380V，熔斷體額定工作電流50A?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的電流是2.3A，冷卻泵電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的電流是0.48A，所選的熔斷器（FU2）型號(hào)是RT14-32，額定電壓是380V，熔斷體額定工作電流是4A。 8.5熱繼電器的選擇 熱繼電器的作用是過(guò)載保護(hù)。根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)的工作情況和技術(shù)參數(shù)，所選熱機(jī)電器（KR1）的型號(hào)為TSA45，額定整定電流45A。根據(jù)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作情況及技術(shù)參數(shù)，所選熱機(jī)電器（KR2）的型號(hào)為T45。 8.6速度繼電器的選擇 速度繼電器常用于電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)電路中。常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型兩種，其中JY1型可在700～3600r/min范圍內(nèi)可靠地工作。JFZ0-1型適用于300～1000r/min；JFZ0-2型適用于1000～3000r/min。主軸電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)1470轉(zhuǎn)/分，因此選用JY1型的速度繼電器。一般速度繼電器轉(zhuǎn)軸在130r/min左右即能動(dòng)作，100r/min時(shí)觸頭即能恢復(fù)正常位置。 8.7導(dǎo)線的選擇 主回路中導(dǎo)線截面積較大，不用考慮機(jī)械強(qiáng)度而只按允許載流量選擇。機(jī)床上電源和住主電動(dòng)機(jī)使用BVR10軟線，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用BVR2.5軟線，其它的控制線路均采用BVR2.5軟線。 九.電器元件清單 表二 序號(hào) 符號(hào) 名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 備注 1 KM1 液壓泵電機(jī)交流接觸器 CJX1-10 10A,220V 1 2 KM2 轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪、冷卻電機(jī)交流接觸器 CJX1-20 20A,220V 1 3 KM3 上升砂輪電機(jī)交流接觸器 CJX1-5 5A,220V 1 4 KM4 下降砂輪電機(jī)交流接觸器 CJX1-5 5A,220V 1 5 FR1 液壓泵電機(jī)熱繼電器 FR16-5/3D 1 6 FR2 砂輪電機(jī)熱繼電器 FR16-16/3D 1 7 FR3 冷卻電機(jī)熱繼電器 FR16-0.72/3D 1 8 FU1 主電源熔斷器 RC1A-60/35 3 9 FU2 電磁吸盤熔斷器 RC1A-5/2 2 10 FU3 PLC熔斷器 RC1A-30/20 1 11 FU4 指示燈熔斷器 RC1A-5/2 1 12 FU5 照明燈熔斷器 RC1A-5/2 1 13 KV 欠電壓繼電器 DDY-220V 1 14 SB1 總停止按鈕 LA18—22 1 紅色 15 SB2 液壓泵停止按鈕 LA18—22 1 紅色 16 SB3 液壓泵啟動(dòng)按鈕 LA18—22 1 綠色 17 SB4 砂輪、冷卻停止按鈕 LA18—22 1 紅色 18 SB5 砂輪、冷卻啟動(dòng)按鈕 LA18—22 1 綠色 19 SB6 砂輪上升按鈕 LA18—22 1 黑色 20 SB7 砂輪下降按鈕 LA18—22 1 黑色 21 SB8 吸盤停止按鈕 LA18—22 1 黑色 22 SB9 吸盤通磁按鈕 LA18—22 1 綠色 23 SB10 吸盤退磁按鈕 LA18—22 1 黑色 24 HL LED指示燈 6V/AC 9mA 5 綠色 25 HL LED照明燈 24VAC/ 350mA 1 26 YC 電磁吸盤 HDXP/127V 1.45A 1 27 C 電容 5mf 1 28 R 電阻 220歐姆 1KW 1 29 VC 整流器 2CZ11C 1 30 PLC 西門子S7-200 S7-200/CPU/224 1 十．柜內(nèi)電器元件安裝位置圖 圖10.1 十一.電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖 圖11.1 十二.電柜外電器元件接線圖示意圖 圖12.1 十三.機(jī)床操作面板 圖13.1 總結(jié) 在這個(gè)過(guò)程中我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械（M7120型平面磨床）的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了親身的認(rèn)識(shí)與體會(huì)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)（甚至開發(fā)）是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。 畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)設(shè)備的不了解等等。雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。 主要參考文獻(xiàn) [1]陳簡(jiǎn)明.電氣控制與PLC:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.5 [2]孫平.電氣控制與PLC.北京:高等教育出版社,2004 [3]余雷聲.電氣控制與PLC的應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.10 [4]連賽英.機(jī)床電氣控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.10 [5]李道霖.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用(西門子系列).北京:電子工業(yè)出版社 [6]S7-200系統(tǒng)編程手冊(cè).西門子公司.1999 [7]倪遠(yuǎn)平.現(xiàn)代低壓電器原理及應(yīng)用.北京:高等教育出版社,2003 [8]周希章.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、控制和調(diào)速.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984 [9]王炳實(shí).機(jī)床電氣控制.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1995 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