1、XXX 學 院綜合課程設計說明書題 目: 學生姓名： 學 號： 所在院(系)： 專 業： 指 導 教 師： 職稱： XXXX年 XX 月XX日目錄摘要4前言7第一章M7120平面磨床簡介71.1 M7120平面磨床控制原理圖.71.2 M7120平面磨床結構及功能.91.3 M7120平面磨床的電氣控制分析11第二章 PLC簡介.112.1 PLC的發展11第三章 硬件設計.113.1 PLC的物理結構133.2 PLC的外部接線圖13第四章M7120平面磨床的PLC控制.134.1 M7120平面磨床PLC輸入/輸出分配.134.2 M7120平面磨床PLC控制接線圖144.3 M7120平

2、面磨床PLC流程圖154.4 M7120平面磨床梯形圖164.5 M7120平面磨床在s7200中的仿真194.6 M7120平面磨床PLC指令語句20總結.21參考文獻.22摘要本次設計的內容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）對M7120平面磨床的控制部分進行改造。我先對本次的設計進行了總體的思考和分析，使自己對M7120平面磨床的基本結構、運動情況、加工工藝要求等有一定的了解。M7120平面磨床主要有車身、主軸變速箱、尾座進給箱、絲杠、光杠、刀架和溜板箱等組成。對M7120平面磨床電氣控制部分進行分析得出它需要完成開門斷電功能、主軸電動機的正反轉

3、控制功能、刀架的快速移動功能、冷卻泵電動機的控制。然后根據電氣控制電路的線路圖，編譯PLC的梯形圖，編譯通過后，利用PLC實驗臺進行實驗仿真。由于PLC極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握 ，便捷的操作，豐富的內置集成功能 ，實時特性。因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特點外，還具有安裝簡便、穩定性好、易于維修、擴展能力強等特點。關鍵詞 PLC控制 電氣控制原理 M7120平面磨床23AbstractThis design's content is mainly (Programmable Logic Controller) makes the transformation u

4、sing 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 o

5、n 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

6、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, translat

7、es 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.

8、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 control Electric control M7120 grinder前

9、言在制造工業（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業（以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征）中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。隨著產品機型的更新換代，生產線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產線的機械設備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統是采用固定接線的，很難適應這個要求。大型自動生產線的控制系統使用的繼電器數量很多，這種有觸點的電器工作頻率較低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統故障，使生產的運行可靠性降低。現在，PLC的

10、出現解決了這一問題.PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力比之大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統.在我國應用的PLC系統中，I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點256點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。在我國應用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現八國聯軍的態勢，但從行業上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統采用歐美PLC居多，小型控制系統、機床、設備單體自動化及OEM產品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網絡和軟件方面具有優勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優勢。我國的P

11、LC供應渠道，主要有制造商、分銷商（代理商）、系統集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統集成商達到最終用戶的。1、人機界面更加友好PLC制造商紛紛通過收購或聯合軟件企業、或發展軟件產業，大大提高了其軟件水平，多數PLC品牌擁有與之相應的開發平臺和組態軟件，軟件和硬件的結合，提高了系統的性能，同時，為用戶的開發和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統，目前，PLC網絡IPCCRT的模式被廣泛應用。2、網絡通訊能力大大加強PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技

12、術發展很快，用戶對開放性要求很強烈，現場總線技術及以太網技術也同步發展。如羅克韋爾AB公司主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。3、開放性和互操作性大大發展PLC在發展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據的局面，各自發展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協與競爭的過程，并且這一過程還在繼續。開放的進程，可以從以下方面反映：（1）IEC形成了現場總線標準，這一標準包含8種標準，雖

13、然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經過困難的爭論與妥協的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產品適應這些標準，或者開發與之相應的新產品。（2）IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）五種編程語言。這是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發系統，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌的產品。（3）OPC基金會推出了OPC（OLE for Process Control）標準

14、，這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測試的產品，可以實現方便的和無縫隙數據交換。目前，多數PLC軟件產品和相當一部分儀表、執行機構及其它設備具有了OPC功能。OPC與現場總線技術的結合，是未來控制系統向FCS技術發展的趨勢。（4）PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC的網絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統計，除石化過程等個別領域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）DCS（過程控制）的模式變成PLCIPC模式。（5）工業以太網

15、的發展對PLC有重要影響。以太網應用非常廣泛，與工業網絡相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網引進控制領域。目前的挑戰在于硬件上如合適應工業惡劣環境；通訊機制如何提高其可靠。以太網能否順利進入工控領域，還存在爭論。但以太網在工控系統的應用卻日益增多，適應這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應以太網的產品或中間產品。 M7120型平面磨床是一種中型磨床，能夠完成外圓.孔.平面以及齒輪.螺紋等成形表面的精加工，也可刃磨各種切削刀具。目前采用傳統的繼電器控制的普通車床在中小型企業仍量使用，由于繼電器系統接線復雜，故障診斷與排除困難，并存在：觸點易被電弧燒壞而導致接觸不良， 機械方式實現的觸點控制反

16、映速度慢，繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、靈活性差等缺點，從而影響正常生產。因此，選用一種較為合理，經濟耐用的器件來開發、改造，才能使我們的這次設計有意義。PLC的性能比較穩定些，它的搞干擾能力比較突出，可以用在環境比較惡劣的工作環境中。但，PLC與單片機比起來價格要高一點，PLC不像單片機那樣，可以根據工程的需要，靈活的開發。PLC是一個成品，只能使用，而單片機可以靈活改動。但單片機的程序設計沒有PLC那么簡單易學。因此我們選用PLC作為本次設計的控制器。第一章M7120平面磨床簡介1.1 M7120平面磨床控制原理圖圖1.1 M7120型平面磨床控制電路原理圖1.2 M7120平

17、面磨床結構及功能M7120型平面磨床主要由它由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成。平面磨床是用砂輪磨削加工各種零件平面的機床，M7120型平面磨床是平面磨床中使用較為普遍的一種，它的磨削精度高和表面較光潔，操作方便，適于磨削精密零件和各種工具，     M7120型平面磨床共有四臺電動機，即砂輪電動機、砂輪升降電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機。砂輪電動機直接帶動砂輪旋轉，對工件進行磨削加工，在M7120型平面磨床中，砂輪并不要求調速，所以通常采用籠型異步電動機來拖動，這是平面磨床的主運動；砂輪升降電動機使砂輪在立柱導軌上作垂直運動，用

18、以調整砂輪與工件位置。工作臺和砂輪的往復運動是靠液壓泵電動機進行液壓傳動的，液壓傳動較平穩，能實現無級調速，換向時慣性小，換向平穩。M7120型平面磨床工作臺的往返運動采用液壓傳動，能保證加工精度。由液壓電動機拖動液壓泵，經液壓傳動裝置實現工作臺的往復運動。冷卻泵電動機帶動冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時利用冷卻液帶走磨削下來的鐵屑。M7120平面磨床的運動形式分為： 主運動：砂輪的旋轉運動。 縱向進給：工作臺左右往返運動。 橫向進給：砂輪在床身導軌上的前后運動。 垂直進給：砂輪箱在立柱導軌上的上下運動。 工作臺每完成一次縱向進給，砂輪自動做一次橫向進給。當加工完整個平面后，手動砂輪箱作垂直進

19、給。M7120型平面磨床電器配置：代號元件名稱件數用途M1液壓泵電動機1液壓泵傳動M2砂輪電動機1砂輪傳動M3冷卻泵電動機1供給澮液M4砂輪升降電動機1砂輪升降傳動QS1開關1總開關FU1熔斷器1電源保險FU2熔斷器1FU3熔斷器1FU4熔斷器1FU5熔斷器1FU6熔斷器1FR熱繼電器3電機過載保護TC變壓器1整流、降壓、照明電源KM1接觸器1控制液壓泵電動機M1KM2接觸器1控制砂輪電動機M2KM3接觸器1點動控制砂輪升降電動機（上升）KM4接觸器1點動控制砂輪升降電動機（下降)KM5接觸器1控制電磁吸盤充磁KM6接觸器1點動控制電磁閥去磁VC硅整流器1整流KV欠電壓繼電器1欠電壓保護FR1

20、熱繼電器1M1過載保護FR2熱繼電器1M2過載保護FR3熱繼電器1M3過載保護SB1按鈕1總停主要技術參數：1、輸入電源：AC380V±%（三相四線）50HZ2、故障考核13項3、工作環境：溫度-100C±400C1.3 M7120平面磨床的電氣控制分析M7120型平面磨床的電氣控制線路分為主電路、控制電路、電磁工作臺控制電路及照明與指示燈電路四部分。如圖1.1。1.主電路分析主電路中共有四臺電動機，其中M1是液壓泵電動機，實現工作臺的往復運動；M2是砂輪電動機，帶動砂輪旋轉磨削加工工件；M3是冷卻泵電動機，為砂輪磨削工件時輸送冷卻液;M4是砂輪升降電動機，用以調整砂輪與工

21、件的位置。其中砂輪M4可正反轉。  四臺電動機的工作要求是：M1、M2和M3只需正轉控制；M4需要正反轉控制，冷卻泵電動機M3卻需要在M2運轉后才能運轉.  四臺電動機具有短路、欠電壓和失電壓保護，分別由熔斷器和接觸器KM1、KM、KM3和KM4來執行，除M4之外，其余三臺電動機分別由熱繼電器FR1、FR2和FR3進行過載保護。2 .控制電路分析（1）液壓泵電動機M1的控制合上電源總開關QS，電壓繼電器線圈KV通電閉合，接通控制電路的電源。當按下液壓泵電動機M1的啟動按鈕SB3時，接觸器KM1通電閉合并自鎖，液壓泵電動機M1啟動運轉；當按下液壓泵電動機M

22、1的停止按鈕SB2時，液壓泵電動機M1停止運轉。（2）砂輪電動機M2及冷卻泵電動機M3的控制按下砂輪電動機M2起動按扭SB5，接觸器KM2線圈獲電吸合并自鎖，砂輪電動機M2起動運轉。由于冷卻泵電動機M3通過接插器XP和M2聯動控制，所以M3與M2同時起動運轉。當按下停止按鈕SB4時，接觸器KM2線圈斷電釋放，M2與M3同時斷電停轉。熱繼電器FR2和FR3分別為電動機M2和M3的過載保護。（3）砂輪升降電動機M4的控制因為砂輪升降是短時運轉，所以采用點動控制。當按下點動按鈕SB6，接觸器KM3線圈獲電吸合，電動機M4起動正轉，砂輪上升，上升到所需的位置，松開SB6，KM3線圈斷電釋放，電動機M4

23、停轉，砂輪停止上升.按下點動按鈕SB7，接觸器KM4線圈獲電吸合，電動機M4起動反轉，砂輪下降，當砂輪下降到所需位置，松開SB7，KM4線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪下降。為了防止電動機M4的正反轉線路同時接通，故在控制電路中采用接觸器聯鎖。第二章 PLC簡介2.1 PLC的發展 工業（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業（以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征）中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。20世紀60年代末期,在技術改造的浪潮的沖擊下，為使汽

24、車結構及外型不斷改進，品種不斷增加,需要經常變更生產工藝.1969年,美國數字設備公司(DEC)首先研制出第一臺符合要求的控制器,即可編程控制器,并在美國GE公司的汽車上試用成功.我國從1976年開始研制，1977年應用于工業控制.上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，主要應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業。第三章 硬件設計3.1 PLC的物理結構PLC采用典型的計算機結構，它的硬件電路由中央處理單元C

25、PU，存儲器（RAM，ROM，EEPROM，EPROM等）、基本I/O接口、外設接口、電源等五大部分組成.1.中央處理器（CPU）CPU是可編程控制器的控制中樞，在系統監控下工作，承擔著將外部輸入信號的狀態寫入映像寄存器區域，然后將結果送到輸出映像寄存器區域。CPU常用的微處理器有通用型微處理器，單片機和位片式計算機等。小型PLC的CPU多采用單片機或CPU。大型PLC的CPU多用位片式結構，具有高速數據處理能力。2.存儲器（Memory）可編程控制器的存儲器由只讀儲存器ROM和隨機存儲器RAM兩大部分構成，只讀存儲器ROM用以存放系統程序，中間運算數據存放在隨機存儲器RAM中，用戶程序也放在

26、RAM中，掉電時，保存在只讀存儲器EEPROM或由高能電池支持的RAM中。3.基本I/O接口電路（1）輸入接口單元。PLC內部輸入電路作用是將PLC外部電路（如行程開關、按鈕、傳感器等）提供的、符合PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至PLC內部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應時間一般在0.1-15ms之間。多數PLC的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，另一種是交流輸入。（2）輸出接口單元。PLC輸出電路用來將CPU運算的結果變換成一定的形式的功率輸出，驅動被控負載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。PLC輸出電路結構形式分為繼電器式

27、、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。晶閘管輸出型CPU通過光耦電路的驅動，使雙向晶閘管通斷，可以驅動交流負載；晶體管輸出型CPU通過光耦電路的驅動，使晶體管通斷，驅動直流負載；在繼電器式輸出中，CPU可以根據程序執行的結果，使PLC內設繼電器線圈通電，帶動觸點閉合，通過繼電器閉合的觸點，由外部電源驅動交、直流負載。本設計選用繼電器式輸XXX學校綜合課程設計出，它的優點是過載能力強，交、直流負載皆宜。4. 接口電路PLC接口電路分為I/O擴展接口電路和外設通信接口電路兩大類。1）I/O擴展接口電路I/O擴展接口電路用于連接I/O擴展單元，可以用來擴充開關量I/O點數和增加模擬量的I/O端子。I/O擴

28、展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。2）外設通信接口電路通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC的控制網絡。PLC通過PC/PPI電纜線或使用MPI卡通過RS-485接口和電纜與計算機連接，可以實現編程、監控、聯網等功能。5.電源PLC內部配有一個專用開關式穩壓電源，將交流、直流供電電源轉化為PLC內部電路需要的工作電源（5V直流）。當輸入端子為非干接點結構時，為外部輸入元件提供24V直流電源（僅供輸入端點）第四章M7120平面磨床的PLC控制4.1 M7120平面磨床PLC輸入/輸出點分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號欠電壓

29、繼電器KVI0.0液壓泵電動機M1接觸器KM1Q0.0總停車按鈕SB1I0.1砂輪電動機M2接觸器+冷卻泵電動機接觸器KM2Q0.1液壓泵電動機M1停止按鈕SB2I0.2砂輪上升接觸器KM3Q0.2液壓泵電動機M1啟動按鈕SB3I0.3砂輪下降接觸器KM4Q0.3砂輪電動機M2停止+冷卻泵電動機M3停止按鈕SB4I0.4電磁吸盤通磁接觸器KM5Q0.4砂輪電動機M2啟動+冷卻泵電動機M3啟動按鈕SB5I0.5電磁吸盤退磁接觸器KM6Q0.5砂輪升降機M4上升按鈕SB6I0.6電磁吸盤KM6Q0.6砂輪升降機M4下降按鈕SB7I0.7電磁吸盤YH通磁按鈕SB8I1.0電磁吸盤SB9I1.1電磁吸

30、盤YH退磁按鈕SB10I1.2液壓泵電動機M1熱繼電器KR1I1.3砂輪電動機M2熱繼電器+冷卻泵電動機M3熱繼電器FR2+FR3I1.4總開關QSI1.54.2 M7120平面磨床PLC控制接線圖M7120平面磨床PLC控制接線圖4.3 M7120平面磨床PLC流程圖M7120平面磨床PLC流程圖4.4 M7120平面磨床梯形圖M7120平面磨床梯形4.5 M7120平面磨床在s7200中的仿真說明: 合上電源總開關QS，電壓繼電器線圈KV通電閉合，接通控制電路的電源。當按下液壓泵電動機M1的啟動按鈕SB3時，接觸器KM1通電閉合并自鎖，液壓泵電動機M1啟動運轉；當按下液壓泵電動機M1的停止按鈕SB2時，液壓泵電動機M1停止運轉。說明：按下砂輪電動機M2起動按扭SB5，接觸器KM2線圈獲電吸合并自鎖，砂輪電動機M2起動運轉。由于冷卻泵電動機M3通過接插器XP和M2聯動控制，所以M3與M2同時起動運轉。當按下停止按鈕SB4時，接觸器KM2線圈斷電釋放，M2與M3同時斷電停轉。說明：當按下點動按鈕SB6，接觸器KM3線圈獲電吸合，電動機M4起動正轉，砂輪上升，上升到所需的位置，松開SB6，KM3線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止上升.按下點動按鈕SB7，接觸器KM4線圈獲電吸合，電動機M4起動反轉，砂輪下降，當砂輪下降到所需位置，松開SB7，KM4