M7120磨床的PLC改造

1、變更中心instituteoftechnology專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐主題： m7120磨床的plc改造設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院(直屬學(xué)院): 延陵學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)： 09電y3學(xué)生名稱：學(xué)號(hào)： 09121131指導(dǎo)教師名稱：史建平職務(wù)：副教授2013年3月15日常州工業(yè)學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐任務(wù)書二級(jí)學(xué)院：延陵學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)班： 09電y3學(xué)生姓名夏友偉指導(dǎo)老師史建平職務(wù)名副教授課題名稱m7120磨床的plc改造設(shè)計(jì)上課問題工人創(chuàng)作作品內(nèi)容把m7120磨床從機(jī)電控制器改造成用plc接觸器控制的智能機(jī)床。 具體工作內(nèi)容是：1 .選擇plc格式2 .部件選擇3.plc外部i/o接線

2、圖的制作4 .制作機(jī)床的工作流程圖和控制梯形圖5 .調(diào)試手指目標(biāo)我想要求改造方案和新的工作原理必須使由控制器控制的機(jī)床比傳統(tǒng)的機(jī)電控制機(jī)床簡(jiǎn)單、快捷、安全可靠。前進(jìn)程安妮排成一列第一天：傳達(dá)任務(wù)、理解課題的要求、收集和消化相關(guān)資料的第二天：制定改造方案和方案的論證、制定的第35天：硬件部分的實(shí)現(xiàn)第68天：軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試第9天：根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，制作設(shè)計(jì)報(bào)告第10天：實(shí)際測(cè)試、答辯主我想要參文捐獻(xiàn)plc應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序賈德勝人民郵電出版社機(jī)電一體化原理及應(yīng)用姚伯威呂強(qiáng)北京防衛(wèi)工業(yè)出版社plc應(yīng)用技術(shù)錢悅徐峰北京希望電子出版社plc分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用周萬珍，高鴻斌電子工業(yè)出版社現(xiàn)代電氣控制plc應(yīng)用技術(shù)

3、王永華北京航空宇宙大學(xué)出版社電氣控制與可編程控制器技術(shù)史國生化工業(yè)出版社電氣控制與plc應(yīng)用范永勝，王岷中國電力出版社可編程序控制器及應(yīng)用陳曉琴哈爾濱工程大學(xué)出版社地方秋白樓開始日期2013.3.4-3.15目錄第一章緒論11.1課題概要11.2設(shè)計(jì)要求11.3改造方案2第二章m7120平面磨床的介紹32.1m7120磨床的主要結(jié)構(gòu)32.2 m7120型平面磨床的工作特征42.3 m7120型平面磨床的電氣控制5第三章m7120磨床的plc改造83.1 plc形式的選定83.2 i/o設(shè)備的選定83.3 plc改造的硬件設(shè)計(jì)103.4 plc改造的軟件設(shè)計(jì)11第四章執(zhí)行調(diào)試13第五章總結(jié)15附

4、錄16第一章緒論1.1課題的概要由于工業(yè)生產(chǎn)要求的提高，繼電器接觸器控制的m7120平面磨床存在很多問題，不僅工作頻率低，而且壽命短，容易導(dǎo)致系統(tǒng)故障，降低了生產(chǎn)的運(yùn)行可靠性。 因此使用繼電器控制的m7120平面磨床不能滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。 用plc改造m7120平面磨床系統(tǒng)后，依次控制原機(jī)床的中間繼電器、時(shí)間繼電器、二極管和電阻，簡(jiǎn)化了線路。 同時(shí)，由于plc的可靠性高，輸入輸出部有信號(hào)指示，不僅大幅度減少了電氣故障的次數(shù)，還便于正確判斷電氣故障的發(fā)生位置。1.2設(shè)計(jì)要求1 .了解m7120平面磨床的電氣控制系統(tǒng)，能分析m7120平面磨床的工作原理。2 .進(jìn)行plc改造系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，具體包

5、括plc的選定和外部布線設(shè)計(jì)。3 .對(duì)plc改造系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)原始繼電器接觸器控制圖和plc外部接線圖制作程序梯形。1.3改造方案改造前后原車床的加工方法不變，盡可能保留主回路的現(xiàn)有電氣零件，原控制系統(tǒng)的電氣操作方法也不變，電氣控制系統(tǒng)的控制要素有按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器和接觸器等，起到與原電路相同的作用。主軸和進(jìn)給的啟動(dòng)、制動(dòng)、制動(dòng)第二章m7120平面磨床介紹2.1m7120磨床的主要結(jié)構(gòu)m7120型平面磨床主要由床、工作臺(tái)、電磁卡盤、砂輪箱、壓頭、立柱等部分構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。平面磨床是用砂輪對(duì)各種零件的平面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床，m7120型平面磨床是平面磨床中比較普遍的，

6、其磨削精度高，表面清潔，操作方便，適合磨削精密零件和各種工具。圖2-1 m7120型平面磨床的結(jié)構(gòu)1、砂輪臺(tái)上安裝了砂輪，使砂輪高速旋轉(zhuǎn)，砂輪臺(tái)可以沿著壓頭的芳軌移動(dòng)手動(dòng)或液體的橫向間隙。2、壓頭安裝砂輪座，使砂輪座沿著立柱導(dǎo)軌上下移動(dòng)。3、柱支撐柱和砂輪座。4、工作臺(tái)安裝工件，用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，有效工作面積為630200。 工作面和中央t溝的側(cè)面被細(xì)致磨削，其精度和粗糙度高，是安裝工件和夾具的重要基礎(chǔ)面，需要注意使用和保護(hù)。5、床支撐桌子，安裝其他零件，安裝立柱、桌子、液壓系統(tǒng)、電氣零件和其他操縱機(jī)構(gòu)。6 .冷卻液系統(tǒng)向磨削區(qū)供給冷卻液(皂化油)。7 .液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的配置如下(1)

7、動(dòng)力元件是油泵，供給液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力油(2)執(zhí)行元件是氣缸，移動(dòng)工作臺(tái)等部件(3)控制元件是各種閥，控制壓力、速度、方向等(4)輔助設(shè)備，例如罐、壓力計(jì)等。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相比，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、可過載保護(hù)、可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。2.2 m7120型平面磨床的工作特點(diǎn)m7120型平面磨床有砂輪馬達(dá)、砂輪升降馬達(dá)、液壓泵馬達(dá)和冷卻泵馬達(dá)4臺(tái)馬達(dá)。 各馬達(dá)工作的作用和特性分別如下。(1)砂輪電機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為m7120型平面磨床的主要運(yùn)動(dòng)，線速度為3050m/s。 砂輪電動(dòng)機(jī)直接旋轉(zhuǎn)砂輪，對(duì)工件進(jìn)行磨削加工，在m7120型平面磨床中，砂輪不要求調(diào)速，所以一般使用籠型異步電動(dòng)

8、機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)(2)砂輪升降馬達(dá)的垂直運(yùn)動(dòng)：砂輪升降馬達(dá)使砂輪在立柱軌道上垂直運(yùn)動(dòng)，調(diào)整砂輪和工件的位置(3)液壓泵馬達(dá)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)在床軌道上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和砂輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是用液壓泵馬達(dá)進(jìn)行液壓傳動(dòng)的，液壓傳動(dòng)比較平滑，能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)向時(shí)的慣性小，轉(zhuǎn)向平穩(wěn)。 m7120型平面磨床的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，能保證加工精度。 用液壓馬達(dá)拖動(dòng)液壓泵，通過液壓致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(4)冷卻泵電動(dòng)機(jī)向冷卻泵供給砂輪和工件的冷卻液，并用冷卻液帶走磨削后的鐵屑。2.3 m7120型平面磨床的電氣控制如圖2-2所示，m7120磨床的電氣控制電路圖基于圖2-2來分析其工作原理圖2-2 m7120磨床

9、的電氣控制電路圖1 .主電路分析主回路中有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中m1液壓泵的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)往復(fù)遠(yuǎn)動(dòng)的m2是砂輪馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)砂輪對(duì)工件進(jìn)行磨削加工的m3是冷卻馬達(dá)，用砂輪磨削工件時(shí)輸送冷卻液的m4是砂輪升降馬達(dá)，調(diào)整砂輪和工件的位置。 其中，砂輪m4能夠正反轉(zhuǎn)。4臺(tái)馬達(dá)的動(dòng)作要求是m1、m2、m3僅進(jìn)行正轉(zhuǎn)控制，m4需要正反轉(zhuǎn)控制，冷卻泵馬達(dá)m3需要在m2正轉(zhuǎn)后運(yùn)轉(zhuǎn)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)有短路、電壓和電壓的保護(hù)，除m4以外，剩下的3臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別通過保險(xiǎn)絲fui和接觸器km1、km3、km4受到過負(fù)載保護(hù)2 .控制電路分析控制線設(shè)置有電壓繼電器kv的開閉啟東和總停止按鈕sb1。 m7120的具體控制步驟如下所述(1

10、)液壓馬達(dá)的控制接通電源總開關(guān)qs、18壓繼電器kvt，7區(qū)電壓繼電器kv常開接點(diǎn)接通控制電路的電源按下液壓泵m1起動(dòng)按鈕sb2時(shí)，接通接觸器km1并進(jìn)行自鎖定，液壓馬達(dá)km1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓泵馬達(dá)m1的停止按鈕s(2)如果按下砂輪馬達(dá)m2的控制砂輪馬達(dá)m2起動(dòng)按鈕sb4，則接觸器km2通電關(guān)閉，自鎖，砂輪馬達(dá)m2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)(3)冷卻泵馬達(dá)m3的控制對(duì)冷卻泵馬達(dá)m3的控制，在砂輪m2開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，通過插件xs2的插入和拔出來控制運(yùn)轉(zhuǎn)停止。(4)砂輪升降機(jī)的控制砂輪升降馬達(dá)m4用按鈕sb5和sb1對(duì)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行電動(dòng)控制。(5)電磁吸盤yh的控制電磁吸盤yh按鈕sb7.sb8.sb9控制磁化和退磁，按下按

11、鈕sb8時(shí)，接觸器km5關(guān)閉。 電磁卡盤yh磁化。 按按鈕sb7電磁吸盤yh停止吸附，按按鈕sb9。 接觸器km6閉合，電磁卡盤yh尺寸動(dòng)退磁。3 .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，位于圖中的1925個(gè)區(qū)域。 其中，el是部分照明燈，從變壓器tc供給電力，工作電壓為36v，由手動(dòng)開關(guān)qs2控制。 從tc供給信號(hào)，并且工作電壓為6.3v。 hl表示電源指示燈hl1是m1運(yùn)行指示燈hl2是m2運(yùn)行指示燈hl3是m4運(yùn)行指示燈hl4是電磁卡盤動(dòng)作指示燈。4 m7120型平面磨床的電氣控制特征(1)用3臺(tái)馬達(dá)拖動(dòng)，特別是車床的滑板的快進(jìn)，用1臺(tái)快進(jìn)馬達(dá)m3拖動(dòng)。(2)主電動(dòng)機(jī)mi不僅

12、有正反運(yùn)轉(zhuǎn)，還有單向低速點(diǎn)動(dòng)的調(diào)整控制，mi在正反停車時(shí)也有反向制動(dòng)停車控制。(3)設(shè)置檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)工作電流的環(huán)節(jié)。(4)完全的保護(hù)和聯(lián)鎖功能：主電動(dòng)機(jī)mi的正反轉(zhuǎn)之間有聯(lián)鎖。 保險(xiǎn)絲fu1-fu6可實(shí)現(xiàn)各電路的短路保護(hù)的熱繼電器fr1、fr2實(shí)現(xiàn)m1、m2的過載保護(hù)的接觸器km1、km2、km4采用按鈕和自鎖，m1、m2實(shí)現(xiàn)了不足電力零電壓保護(hù)。第三章m7120磨床的plc改造3.1 plc形式的選定西門子simatic s7-200plc是超小型的plc，適用于所有行業(yè)、各種場(chǎng)合的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)視、控制等。 s7-200 plc的強(qiáng)大功能，無論是單獨(dú)運(yùn)行還是連接到網(wǎng)絡(luò)，都可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功

13、能。 s7-200plc備有4種基本型號(hào)、8種cpu。三菱fxplc的特征是，系統(tǒng)構(gòu)成固定、靈活?？梢院?jiǎn)單自由地選擇編程，備有豐富的品種。用于可以放心的高性能、高速運(yùn)算多種特殊用途。外部設(shè)備通信變得簡(jiǎn)單的通用外部設(shè)備?？梢酝ㄟ^控制電路獲得i/o點(diǎn)數(shù)，也有7個(gè)輸出點(diǎn)，包括16個(gè)輸入點(diǎn)，分別由12個(gè)按鈕、3個(gè)熱繼電器、1個(gè)電壓繼電器即7個(gè)接觸器構(gòu)成。 我們認(rèn)為根據(jù)決定的i/o點(diǎn)數(shù)有富馀，選擇三菱公司的fx2n48mr型plc。 該plc分別有24點(diǎn)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，繼電器輸出、使用電源為交流100240v。3.2 i/o設(shè)備的選定(1)開關(guān)的選定目前，一般有自動(dòng)空氣斷路器的刀開關(guān)和保險(xiǎn)絲組合開關(guān)三種。 根據(jù)馬達(dá)的容量(主軸馬達(dá)20kw、快速移動(dòng)馬達(dá)0.75kw、冷卻泵馬達(dá)0.125kw )，選擇組合開關(guān)hz1025 p/3