M7130磨床PLC改造要點

1、專業(yè)綜合設(shè)計與實踐報告書2012 /2013 第2學期專業(yè) 電氣工程及其自動化班 級09 電一學號09020239姓名惲鑫目錄第一章 M7130 磨床簡介1第二章 M7130 磨床工作原理22.1 主運動22.2 進給運動22.3 輔助運動3第三章 M7130 磨床的電路分析43.1 主回路分析43.2 控制電路分析5第四章M7130 磨床的 PLC選型64.1 PLC的基本概念64.2 三菱 PLC的主要特點64.3 PLC的選型7第五章M7130 電氣控制線路的PLC改造95.1 輸入輸出的設(shè)計95.2 程序流程框圖105.3 M7130 磨床的 PLC改造梯形圖11第六章仿真與調(diào)試13第

2、六章總結(jié)15參考文獻16第一章 M7130 磨床簡介磨削技術(shù)經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，已進入了一個成熟化、精細化、 實用化的平穩(wěn)發(fā)展階段。在展會上， 雖未發(fā)現(xiàn)全新的概念性的機型，但幾年前一些國際頂級磨床制造商引領(lǐng)的磨削新理念已得到了世界磨床制造領(lǐng)域的廣泛認同。磨床是金屬切削機床中的一個大類，以精度高、品種多著稱，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設(shè)備之一。隨市場經(jīng)濟體制的建立和不斷完善，以及企業(yè)制度改革的深化， 磨床制造企業(yè)和其它企業(yè)一樣，不斷加強適應市場的能力。近幾年來， 市場對磨床的需求量不斷增長，磨床的產(chǎn)量與銷售量也在逐年增長。以下簡單的介紹下M7130 磨床部位結(jié)構(gòu)及其功能

3、：主軸：安裝砂輪前須確定主軸為順時針方向旋轉(zhuǎn)。開機時，須先開主軸后開沖水。液壓裝置：平面磨床使用粘度為46 號液壓油?；窘Y(jié)構(gòu)：新機在使用三個月后需更換液壓油，以后則每年更換一次，同時須清潔油箱。每天檢查液壓油油位，油位應保證在最低與最高線之間。液壓馬達啟動前，須確定流量調(diào)速桿在關(guān)閉位置。左右機構(gòu)：禁止在工作臺運動時調(diào)整左右行程。當工作臺鋼索松動時，應立即做調(diào)整。（本條適用手動機型）沖水及吸塵裝置：吸塵箱過濾網(wǎng)每兩周須清潔一次。冷缺水箱每一個月須清洗一次。1第二章 M7130 磨床工作原理工作臺上裝有電磁吸盤， 用以吸持工件。 工作臺在床身導軌上作往復運動 （縱向運動）。固定在床身上的立柱上帶

4、有導軌， 滑座在立柱導軌上作垂直運動； 而砂輪箱在滑座的導軌上作水平運動（橫向運動） ，砂輪箱內(nèi)裝有電動機，電動機帶動砂輪作旋轉(zhuǎn)運動。平面磨床在加工工件過程中，砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，工作臺往復運動為縱向進給運動，滑座帶動砂輪箱沿立柱導軌的運動為垂直進給運動， 砂輪箱沿滑座導軌的運動為橫向進給運動。工作時，砂輪旋轉(zhuǎn)， 同時工作臺帶動工件右移，工件被磨削。 然后工作臺帶動工件快速左移，砂輪向前作進給運動，工作臺再次右移，工件上新的部位被磨削。這樣不斷重復，直至整個待加工平面都被磨削。砂輪電動機M1、冷卻泵電動機M2 、液壓泵電動機M3。其中M1、 M2 由接觸器KM1控制電動機M3 由接觸器KM

5、2 控制。三臺電動機共用熔斷器FU1 作短路保護M1、 M2 有熱繼電器 FR1 作長期過載保護、M3 分別由熱繼電器FR2作長期過載保護。M7130 平面磨床采用多電機拖動 ,由砂輪電動機、液壓泵電動機、冷卻泵電動機分別拖動,且只需單方向旋轉(zhuǎn)。無論電磁吸盤工作與否 ,均可開動各電動機 ,以便進行磨床的調(diào)整運動 ,還具有欠磁保護環(huán)節(jié)和照明電路。各部分的作用如下 :1. 砂輪電動機拖動砂輪旋轉(zhuǎn)。2. 冷卻泵電動機拖動冷卻泵 ,供給磨削加工時需要的冷卻液。冷卻液是為了減小工件在磨削加工中的熱變形,并沖走磨屑 ,以保證加工精度時使用的。3. 液壓電動機驅(qū)動液壓泵 , 供出壓力油 ,經(jīng)液壓傳動機構(gòu)來完

6、成工作臺往復縱向運動并實現(xiàn)砂輪的橫向自動進給,并承擔工作臺導軌的潤滑4. 為適應磨削小工件需要,也為工件在磨削過程中受熱能自由伸縮,采用電磁吸盤來吸持工作。2.1 主運動主運動指的是砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，其控制要求有三點：為保證磨削加工質(zhì)量，要求砂輪有較高的轉(zhuǎn)速，通常采用兩極籠型異步電動機。為提高主軸的剛度，簡化機械結(jié)構(gòu)，采用裝入式電動機，將砂輪直接裝到電動機軸上。砂輪電動機只要求單向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動，無調(diào)速和制動要求。2.2 進給運動進給運動有三種運動形式：工作臺的往復運動（縱向進給）、砂輪架的橫向（前后）進給、砂輪架的升降運動（垂直進給）。各自的控制要求如下：工作臺的往復運動（縱向進給）：（1）

7、液壓傳動，因液壓傳動換向平穩(wěn)，易于實現(xiàn)無級調(diào)速。液壓泵電動機M3 拖動液壓泵，2工作臺在液壓作用下作縱向運動。（ 2）由裝在工作臺前側(cè)的換向擋鐵碰撞床身上的液壓換向開關(guān)控制工作臺進給方向。砂輪架的橫向（前后）進給：（ 1）在磨削的過程中，工作臺換向時，砂輪架就橫向進給一次。（ 2）在修正砂輪或調(diào)整砂輪的前后位置時，可連續(xù)橫向移動。（ 3）砂輪架的橫向進給運動可由液壓傳動，也可用手輪來操作。砂輪架的升降運動（垂直進給） ：（ 1）滑座沿立柱的導軌垂直上下移動，以調(diào)整砂輪架的上下位置，或使砂輪磨入工件，以控制磨削平面時工件的尺寸。（ 2）垂直進給運動是通過操作手輪由機械傳動裝置實現(xiàn)的。2.3 輔助

8、運動輔助運動主要有工件的夾緊、工件的冷卻。各自的控制與要求：工件的夾緊：（ 1）工件可以用螺釘和壓板直接固定在工作臺上。（ 2）在工作臺上也可以裝電磁吸盤，將工件吸附在電磁吸盤上。因此，要有充磁和退磁控制環(huán)節(jié)。為保證安全，電磁吸盤與三臺電動機M1 、M2 、 M3 之間有電氣聯(lián)鎖裝置，即電磁吸盤吸合后，電動機才能啟動。電磁吸盤不工作或發(fā)生故障時，三臺電動機均不能啟動。工件的冷卻：（ 1）冷卻泵電動機 M2 拖動冷卻泵旋轉(zhuǎn)供給冷卻液。（ 2）要求砂輪電動機 M1 和冷卻泵電動機要實現(xiàn)順序控3第三章 M7130 磨床的電路分析M7130 型平面磨床電氣控制線路圖:M7130 磨床電路圖3.1 主回

9、路分析主電路是電源由砂輪電動機,冷卻泵電動機、液壓泵電動機組成,主電路的檢測操作如下1. 將電源插頭插入電源插座內(nèi),合上空氣開關(guān)Q,合上控制電路中的SA1 然后按下按鈕 SB1,觀察接觸器 KM1 是否吸合 ,如果吸合 ,用萬用表電壓檔交流 700V 檔 ,檢查接線端子U1、 V1、W1 之間是否有三相平衡的380V 電源 ,或分別測試 U1、 V1、W1 對 N 之間是否有220V 的相電壓。用同樣的方法測試U2、V2、 W2 之間是否有三相平衡的電源,如果都沒有問題 ,則按下SB2 停止按鈕 ,接觸器 KM1 斷開。2. 如果是三相電源不平衡 ,則表示有缺相應檢查對應電路的連接 ,如熔斷器

10、 FU1及各部分之間的連接線,建議斷電情況下用萬用表的電阻檔,帶蜂鳴器檔來檢查各部分之間的電路是否導通。3. 按下按鈕 SB3 觀察接觸器 KM2 是否吸合 ,如果吸合,用萬用表電壓檔交流700V 檔,檢查接線端子U3、V3、W3 之間是否有三相平衡的380V 電源,或分別測試U3、 V3、W3 對 N 之間是否有220V 的相電壓。如果沒有問題則按下SB4 停止按鈕接觸器KM2 斷開。 4.如果是三相電源不平衡 ,則表示有缺相 ,應檢查對應電路的連接 ,如熔斷器 FU1 及各部分之間的連接線,建議斷電情況下用萬用表的電阻檔,帶蜂鳴器檔來檢查各部分之間的電路是否導通。43.2 控制電路分析控制

11、電路由砂輪電動機、 冷卻泵電動機和液壓泵電動機的控制部分床頭照明燈、 電磁驅(qū)動和保護部分組成。 控制部分的檢測操作如下 1. 控制電路的電源保障 220V,由三相電源經(jīng)過空氣開關(guān) Q、熔斷器 FU 中間 V 相、熔斷器 FU2 和零線 N 提供保障。 2 在控制電源已經(jīng)提供電源的前提下合上 SA2 開關(guān) ,觀察照明燈是否亮 ,如果照明燈亮說明變壓器照明部分工作正常 ,如果照明燈不亮 ,則檢查變壓器 T1、FU3、開關(guān) SA2、燈口及整體線路連接是否正常。各部分的檢測方法如下 :1、變壓器 T1 用萬用表 700V 檔檢測 T1 原邊 ,即一次側(cè)電壓是否為 220V,如果不是 220V 需要檢查

12、一次側(cè)是否被提供了 220V 電源 ,如果沒有 220V 的電壓 ,應檢查其連線是否正確。 FU2 FR1-T1原邊是否相通也即是相等點零線 ,KM1/A2、 KM2/A2 及 T1/ 零點與 Q 的零線是否相通。若 T1 的一次側(cè)有 220V 則檢查二次側(cè)是否有24V 電源 ,如果二次側(cè)沒有24V 電源則T1 有問題。2、在保障 T1 二次側(cè)有 24V 電壓時 ,照明燈如果還不亮 ,這時檢查熔斷器FU3,檢查方法用萬用表檢測與 FU3 相連的兩個連接點是否連通 ,如連通則其電阻為零。3、SA2 的檢查 ,如果 T1 正常工作 ,FU3 正常工作 ,燈仍不亮 ,此時需要 SA2,檢查方法 ,用

13、萬用表電阻檔 ,把表筆的一頭放在熔斷器FU3 上表筆的另一頭放在燈芯上,并將 SA2閉合一次 ,觀察是否有阻值 ,如果無阻值則正確 ,如果阻值不正確 ,則需要檢查 SA2及其連線 ,打開開關(guān)外盒檢查開關(guān)及其連線是否正確。4、燈口檢查 ,在保障 T1、 FU3、 SA2 正常工作時 ,此時燈仍舊不亮 ,這時檢查燈口 ,檢查方法:A、檢查燈口至變壓器二次線圈點的電阻是否為零,為零則正常 ,否則為不正常。 B、用萬用表電阻檔檢查燈口至 FU3 的一側(cè)是否阻值為零 ,為零則正常 ,否則為不正常。 C、排除 A、B 后燈仍不亮 ,此時檢查燈芯螺釘是否太低,如果太低用螺絲刀把其升高些。5第四章M7130

14、磨床的 PLC選型4.1 PLC 的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。 隨著技術(shù)的發(fā)展， 這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（ Personal Computer ）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC,PLC自 1969 年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（ DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。PLC的應用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)廣泛

15、應用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC 在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應用也得到了迅速的發(fā)展。PLC扔然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強，更為開放， 它不但是單機自動化中應用最廣泛的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地。PLC的應用之廣、普及程度之高，是其他計算機控制設(shè)備無法比擬的。國際電工委員會 （ IEC）在 1985 年的 PLC標準草案第3 稿中， 對 PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種中數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可編程序的儲存器， 用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算、順序控制、 定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通

16、過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器即其有關(guān)設(shè)備，都應按易于是工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！睆纳鲜龆x可以看出， PLC 是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，出能完成各種各樣的控制功能外，還有與其它計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。4.2 三菱 PLC 的主要特點三菱 FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當FX 系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625 點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點 :-系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡單；-備

17、有可自由選擇，豐富的品種；-令人放心的高性能；-高速運算；-使用于多種特殊用途；-外部機器通訊簡單化；-共同的外部設(shè)備。產(chǎn)品說明：FX 系列PLC 擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點；FX2N是從 16 路到 256 路輸入 / 輸出的多種應用的選擇方案；6FX2N系列是小型化， 高速度， 高性能和所有方便都是相當于 FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出 16-25 點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16-256 點的靈活輸入輸出組合?？?/p>

18、選用 16/32/48/64/80/128 點的主機， 可以采用最小 8 點的擴展模塊進行擴展。 可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800 步 RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K 步。豐富的軟元件應用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、 輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16 位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取， 7 段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運算、平方根、浮點小數(shù)運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制， PID 控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行

19、數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷， HEX ASCII變換，校驗碼等。時計控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。4.3 PLC 的選型PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：a、電源:PLC使用 AC220V 電源或 DC24V 電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型 PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V 電源，驅(qū)動 PLC負載的直流電源一般由用戶提供。b、中央處理單元(CPU)： CPU模塊簡稱CPU。 CPU 模塊主要有微處理器和存儲器組成。在 PLC控制系統(tǒng)中， CPU模塊想到那個魚人的大腦

20、和心臟， 他不斷的采集輸入信號， 執(zhí)行用戶程序，舒心系統(tǒng)的輸出；存儲器雍闿儲存程序和數(shù)據(jù)。c、I/O 模塊： 輸入和輸出模塊簡稱為 I/O 模塊，他們相當于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和 CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接受和采集輸入信號， 開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、 選擇開關(guān)、 數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、 電磁鐵、指示燈、 數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CP

21、U 模塊的工作電壓一般是5V 而 PLC 外部的輸入 / 輸出電路的電源電壓較高，例如DC24V 和 AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O 模塊中用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O 電路。 I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。d、編程器： 編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。 手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫指令編程器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型 PLC編程，或者用于現(xiàn)場

22、調(diào)試與維護。使用編程軟件可以在計算機屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)7不同編程語言之間的轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以錯判或打印，通過網(wǎng)絡或電話線，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。本次課設(shè)選用FX2N48MR 型號的 PLC，如下圖：8第五章M7130 電氣控制線路的PLC改造5.1 輸入輸出的設(shè)計根據(jù)其控制要求我們將PLC進行輸入輸出做出下如的分配：輸入（ INPUT）輸出 (OUTPUT)功能電路PLC地址功能電路PLC地址元件元件砂輪啟動按鈕SB1X1砂輪電動機 M1 控制KM1Y0砂輪停止按鈕SB2X2液壓泵電動機 M3控制K

23、M2Y1液壓泵啟動按鈕SB3X3冷卻泵電動機 M2控制KM3Y2液壓泵停止按鈕SB4X4電磁吸盤充磁控制KM4Y3冷卻泵啟動按鈕SB5X5電磁吸盤充磁控制KM5Y4冷卻泵停止按鈕SB6X6照明燈ELY5電磁吸盤充磁按鈕SB7X7電磁吸盤退磁按鈕SB8X10照明燈控制SAX11欠電流繼電器 KA 輸入KAX0三菱 PLC（ FX2N48MR） I/O 分配表95.2 程序流程框圖開始啟動 SB7Y003 得電， M0 得電啟動 SB1Y000 工作啟動 SB2Y000 停止工作結(jié)束啟動 SB3Y001 工作啟動 SB4Y001 停止工作105.3 M7130磨床的 PLC 改造梯形圖1112第六章仿真與調(diào)試在總開關(guān)閉合的情況下（KA 得電常開閉合）按下 SB7（ X007）時， Y003 得電自鎖并充磁。M0 得電，電磁吸盤充磁且工件吸牢，M0 常開閉合。此時按下 SB1（ X001）砂輪啟