畢業設計課題M7120平面磨床電氣控制系統的PLC改造學生姓名學號專業機電一體化班級院（系）機械與電子信息工程分院指導教師職稱二○一四年十二月二十日附件2：畢業設計真實性承諾及指導教師聲明學生畢業設計真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的畢業設計是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本設計不含其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。如被發現設計中存在抄襲、造假等學術不端行為，本人愿承擔相應的法律責任和一切后果。學生（簽名）： 日期：指導教師關于學生畢業設計真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經對學生畢業設計所涉及的內容進行嚴格審核，確定其成果均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。指導教師（簽名）： 日期： 注：此聲明由指導教師和學生本人親筆簽名。第一章引言改變零部件外部幾何形態和機械性能的制造工業在通過各種變化將原材料轉化成產品為目的的過程工業中，大量的開關量順序控制功能，外部邏輯條件進行順序動作，按照邏輯關系控制連鎖保護動作，大量離散量生產數據的采集。傳統意義上，生產廠家都是通過氣動和電氣控制來實現這些順序控制及數據采集功能的。隨著產品機型的更新換代，車間生產線對產品的質量監管越來越高，這就需要改變控制程序，使生產線的機械制造設備按照新的工藝要求進行加工，傳統的繼電接觸器控制系統是固定接線式控制器，難以適應隨時市場的生產工藝要求。大型自動生產線的控制系統使用過多的繼電器，這種觸點式電器工作頻率較低，在頻繁生產的生產情況下壽命較短，從而容易引發系統故障，大大降低生產運行的可靠性，不利于企業可持續發展壯大?，F代生產工藝中，PLC的出現解決了這一問題。PLC在數字運算能力、處理模擬數據量能力、人機接口能力和網絡連接能力等方面較大幅度的提高了生產要求，產品的質量生產率得到了質的飛躍，PLC逐漸進入過程控制領域，在很多生產領域應用中取代了在過程控制領域處于主導地位的DCS系統。第二章M7120型平面磨床的電氣原理圖與元件明細表2.1M7120型平面磨床的電氣控制原理圖2.2M7120型平面磨床的電氣控制原理圖明細表序號元件名稱型號規格單位數量備注1電動機JW-6134180W只42交流接觸器CJX1-1210A110V只63熱繼電器JR36B-20/31.5A只34按鈕LAY8-11綠只25按鈕LAY8-11紅只36按鈕LAY8-11黃只27按鈕LAY8-11黑只38急停按鈕LAY8-11/S紅只19整流橋4X2CZ11C20A只110中間繼電器直流DC110VJZ7-44只211熔斷器RT18-32/3N熔體10A只112熔斷器RT18-32/2N熔體2A只113熔斷器RT18-32/N2A只614漏電保護器DZ47-63C10只115電壓表85L17450V只116電源插板只217故障考核套件只118變壓器BK-150380/110V.24V.6V只119電阻300Ω/30W只120電容250V5μF只121指示燈LD11-22/25D-6V紅只122指示燈LD11-22/25D-6V綠只223指示燈LD11-22/25D-6V黃只124指示燈LD11-22/25D-6V白只125指示燈LD11-22/25D-24V綠只1代照明燈26接線端子TB2504L只127接線端子TB2503L只428導軌卡座429實驗桌SL136130實驗屏SL1361第三章M7120型平面磨床的型號含義與基本概述3.1M7120型平面磨床的原理磨床是用砂輪的周邊或端面進行機械加工的精密機床。根據用途不同，磨床可分外圓磨床、內圓磨床，平面磨床、無心磨床以及一些專用磨床，如螺紋磨床。球面磨床、齒輪磨床、導軌磨床等。砂輪作為磨床上的主切削工具，一般不需要調速，都采用三相異步電動機拖動。磨床的加工形式是磨削加工，砂輪的旋轉是主運動。輔助運動為砂輪架的上下移動，砂輪架的橫向（前后）進給和工作臺縱向（左右）進給。平面磨是用砂輪磨削加工各種零件的平面。M7120型平面磨床是平面磨床中使用較為普遍的一種，它的磨削精度和光潔度都比較高，操作方便，適于磨削精密零件和各種工具，并可作鏡面磨削。型號意義M7120磨床類工作臺的工作面寬200mm平面磨床組臥軸矩臺式3.2主要結構和運動形式M7120型平面磨床的基本結構如圖所示：它由1—床身、2—工作臺、3—電磁吸盤、4—砂輪箱、5—砂輪箱橫向移動手輪、6—滑座、7—立柱、8—工作臺換向撞塊、9—工作臺往復運動換向手柄、10—活塞桿、11—砂輪箱垂直進刀手輪3.3M7120型平面磨床的主要結構及作用1、砂輪架—安裝砂輪并帶動砂輪作高速旋轉。2、滑座—安裝砂輪架帶動砂輪架沿立柱導軌作上下垂直運動。3、立柱—支承滑座砂輪架。4、工作臺—是安裝工件或夾具的重要基面。5、床身—支承工作臺、安裝其它結構部件，用以安裝立柱、工作臺、液壓系統、電氣元件和其它操作結構。6、冷卻液系統—向磨削區提供冷卻液（皂化油）。7、液壓傳動系統—能傳動平穩，擁有過載保護，可以在較大范圍實現無級調速的優點。第四章M7120型平面磨床的電氣控制線路分析M7120型平面磨床電氣控制線路由主電路、控制電路、電磁吸盤控制電路和輔助電路四部分組成。4.1主電路分析主電路中共有4臺電動機。其中M1為液壓泵電動機，用來拖動工作臺和砂輪的往復運動，由KM1主觸點控制；M2為砂輪電動機，用來帶動砂輪做高速旋轉；M3為冷卻泵電動機，用以供給砂輪和磨削工件冷卻液，同時帶走磨削屑，保證磨削環境，同由KM2的主觸點控制；M4為砂輪箱升降電動機，控制砂輪做上下垂直運動，由KM3、KM4的主觸點分別控制。FU1對4臺電動機和控制電路進行短路保護，FR1、FR2、FR3分別對M1、M2、M3進行過載保護。砂輪升降電動機因運轉時間很短，所以不設置過載保護。4.2控制電路分析當電源正常時，合上電源總開關QS1，電壓繼電器KV的常開觸點閉合，可進行操作。4.2.1液壓泵電動機M1控制液壓泵電動機M1的控制：合上總開關QS1后，整流變壓器一個副邊輸出110伏交流電壓，經橋式整流器VC整流后得到直流電壓，使電壓繼電路KA獲電動作，其常開觸頭（155-156）閉合，為啟動電機做好準備。如果KA不能可靠動作，各電機均無法運行。因為平面磨床的工件靠直流電磁吸盤的吸力將工件吸牢在工作臺上，只有具備可靠的直流電壓后，才允許啟動砂輪和液壓系統，以保證安全。當KA吸合后，按下啟動按鈕SB3，接觸器KM1通電吸合并自鎖，液壓油泵電機M1啟動運轉，HL1燈亮。若按下停止按鈕SB2，接觸器KM1線圈斷電釋放，電動機M1斷停轉。4.2.2砂輪電動機M2的控制按下啟動按鈕SB5，接觸器KM2線圈獲電動作，砂輪電動機M2啟動運轉。4.2.3冷卻泵電動機M3控制由于冷卻泵電動機M3通過接插器X1和M2聯動控制，所以M3與M2同時啟動運轉。當不需要冷卻時，可將插頭拉出。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。兩臺電動機的熱斷電路FR2和FR3的常閉觸頭都串聯在KM2電路中，只要有一臺電動機過載，變使KM2失電。因冷卻液循環使用，經常混有污垢雜質，很容易引起電動機M3過載，故用熱繼電器FR3進行過載保護。4.2.4砂輪電動機M4控制1.砂輪升降電動機只有在調整工件和砂輪之間位置時使用，所以用點動控制。當按下點動按鈕SB6，接觸器KM3線圈獲電吸合，電動機M4啟動正轉，砂輪上升。達到所需位置時，松開SB6，KM3圈獲斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止上升。2.按下點動按鈕SB7，接觸器KM4線圈獲電吸合，電動機M4啟動反轉，砂輪下降，當到達所需位置時，松開SB7，KM4線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止下降。3.升降機繼電器控制系統的優點(1)所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。系統的保養、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。多年來我國一直生產這類升降機，技術成熟，己形成系列化產品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。4.升降機繼電器控制系統存在的問題(1)系統觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。普通控制電器及硬件接線方法難以實現較復雜的控制功能，使系統的控制功能不易增加，技術水平難以提高。電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統控制精度難以提高。(4)系統結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。4.3電磁吸盤控制電路分析電磁吸盤是固定加工工件的一種夾具。利用通電導體在鐵心中產生磁場吸牢鐵磁材料的工件，以便加工。它與機械夾具比較，具有夾緊迅速，不損傷工件，一次能吸牢若干小工件，以及工件發熱可以自由伸縮等優點。因而電磁吸盤在平面磨床上用得十分廣泛。電磁吸盤外殼是鋼制箱體，中部的芯體上繞有線圈，吸盤的蓋板用鋼板制成，鋼制蓋板用鋼板制成，鋼制蓋板用非磁性材料如鉛錫合金隔離成若干小塊。當線圈通上直流電以后，吸盤的芯體被磁化，產生磁場，磁通便以芯體和工件作回路，工件被牢牢吸住。電磁吸盤的控制電路包括整流裝置、控制裝置和保護裝置三個部分。整流裝置由變壓器TC和單相橋式全波整流器VC組成，供給110伏直流電源?？刂蒲b置由按鈕SB8、SB9、SB10和接觸器KM5、KM6等組成。充磁過程如下：按下充磁按鈕SB8，接觸器KM5線圈獲電吸合，KM5主觸頭（183-186）（185-188）閉合，電磁吸盤YH線圈獲電，工作臺充磁吸住工件。同時其自鎖觸頭閉合，聯鎖觸頭斷開。磨削加工完畢，在取下加工好的工件時，先按SB9，切斷電磁吸盤YH的直流電源，由于吸盤和工件都有剩磁，所以需要對吸盤和工件進行去磁。去磁過程如下：按下點按鈕SB10，接觸器KM6線圈獲電吸合，KM6的兩付主觸頭（183-188）（185-186）閉合，電磁吸盤通入反向直流電，使工作臺和工件去磁。去磁時，為防止因時間過長使工作臺反向磁化再次吸住工件，因而接觸器KM6采用點動控制。保護裝置由放電電阻R和電容C以及零壓繼電器KA組成。電阻R和電容C的作用是：電磁吸盤是一個大電感，在充磁吸工件時，存貯有大量磁場能量。當它脫離電源時的一瞬間，吸盤YH的兩端產生較大的自感電動勢，會使線圈和其他電器損壞，故用電阻和電容組成放電回路。利用電容C兩端的電壓不能突變的特點，使電磁吸盤線圈兩端電壓變化趨于緩慢，利用電阻R消耗電磁能量。如果參數選配得當，此時R—L—C電路可以組成一個衰減振蕩電路，對去磁將是十分有利的。零壓斷電器KA的作用是：在加工過程中，若電源電壓不足，則電磁吸盤將吸不牢工件，會導致工件被砂輪打出，造成嚴重事故。因此，在電路中設置了零壓繼電器KA，將其線圈并聯在直流電源上，其常開觸頭（155-156）串聯在液壓泵電機和砂輪電機的控制電路中，若電磁吸盤吸不牢工件，KA就會釋放，使液壓泵電機和砂輪電機停轉，保證了安全。4.4輔助電路分析M7120型平面磨床的電氣控制原理圖中HL為照明燈，其工作電壓為24伏，由變壓器TC供給。SA1為照明負荷隔離開關。HL、HL1、HL2、HL3和HL4為指示燈，其工作電壓為6伏，也由變壓器TC供給。五個指示燈的作用是：HL亮表示控制電路的電源正常；不亮，表示電源有故障。HL1亮表示液壓泵電動機M1處于運動狀態，工作臺正在進行往復運動；不亮表示M1停轉。HL2亮表示冷卻泵電動機M3及砂輪電動機M2處于運轉狀態；不亮表示M2、M3停轉。HL3亮，表示砂輪升降電動機M4處于工作狀態；不亮，表示M4停轉。HL4亮，表示電磁吸盤YH處于工作狀態（充磁或去磁）；不亮，表示電磁吸盤未工作。第五章電氣控制系統的設計改造5.1PLC控制的I/O分配表輸入信號輸出信號電壓繼電器KVI0.0液壓泵電機接觸器KM1Q0.0總停按鈕SB1I0.1砂輪電機接觸器+冷卻液電動機KM2Q0.1液壓泵電機M1啟動按鈕SB3I0.2砂輪上升接觸器KM3Q0.2液壓泵電機M1停止按鈕SB2I0.3砂輪下降接觸器KM4Q0.3砂輪電機M2啟動按鈕SB5I0.4電磁吸盤充磁接觸器KM5Q0.4砂輪電機M2停止按鈕SB4I0.5電磁吸盤去磁接觸器KM6Q0.5升降砂輪電機M4上升按鈕SB6I0.6升降砂輪電機M4下降按鈕SB7I0.7電磁吸盤充磁按鈕SB9I1.0電磁吸盤停止充磁按鈕SB8I1.1電磁吸盤去磁按鈕SB10I1.2液壓泵電機M1熱繼電器FR1I1.3砂輪電機M2熱繼電器、冷卻泵電機M3熱繼電器FR2、FR3I1.45.2PLC控制的I/O接線圖首先對控制任務進行分析，把I/O點找出來，有開關量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點的性質。輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統設計的基礎。對軟件設計來說，I/O地址分配以后才可以進行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據線路圖和安裝圖安裝控制柜。分配輸出點地址時，要注意負載類型的問題。在進行I/O地址分配時最好把I/O點的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫。5.3PLC控制的梯形圖設計總結在這次分析改造過程中我對M7120型平面磨床的結構及工作原理有了更深一步的認識，同時對利用可編程控制器PLC進行工業機械控制的設計有了更加深刻的認識，控制系統的設計、開發是一項復雜的系統工程，必須嚴格按照系統分析，系統設計，系統實施，系統運行與調試的過程來進行。從中提高了我的思考判斷能力和網絡編程能力。畢業設計也暴露出自己專業基礎的很多不足之處。缺乏綜合應用專業知識的能力，對實際應用設備的不了解等等。雖然即將畢業，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，將自己所學習的專業知識運用到實際生產運行中，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人。