M7475B型平面磨床電氣控制設(shè)計(jì)(包含PLC設(shè)計(jì))

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書M7475B型平面磨床電氣控制設(shè)計(jì)學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：電氣化及自動(dòng)化姓 名：指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)完成日期： 年 月目錄：一、 設(shè)計(jì)概況1、設(shè)計(jì)要求12、設(shè)計(jì)方案概況.2二、主電路設(shè)計(jì).2三、輔助電路設(shè)計(jì).3四、電氣控制板的制作與安裝1、 器件選擇.52、 器件安裝.53、 器件布置.54、 導(dǎo)線連接.55、 電氣控制板控制說(shuō)明.56、 電氣控制板控制功能及介紹.6五、調(diào)試情況1、故障現(xiàn)象.72、故障原因.73、解決辦法.7六、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、I/O分析.72、PLC選擇.73、I/O分配表.84、程序的編制及調(diào)試.8七、設(shè)計(jì)小結(jié)13八、參考文獻(xiàn)14Eee12一、 設(shè)計(jì)概

2、況1、 設(shè)計(jì)要求磨床是用砂輪對(duì)工件的表面進(jìn)行磨削加工的一種精密機(jī)床。其結(jié)構(gòu)主要由床身、圓工作臺(tái)、電磁吸盤、砂輪架、滑座和立柱等部分組成。它采用立式磨頭，用砂輪的端面進(jìn)行磨削加工，用電磁吸盤固定工件。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：由此可見(jiàn)，M7475B型平面磨床主要由六臺(tái)電動(dòng)機(jī)組成，分別是：砂輪電動(dòng)機(jī)M1、工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2、工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3、砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5?？刂圃O(shè)計(jì)要求：1、 M1采用星三角啟動(dòng)，能耗制動(dòng)；2、 M2為雙速電動(dòng)機(jī)；3、 M3具有正反轉(zhuǎn)控制及行程控制；4、 M4具有點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)及行程控制；5、 M5采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制；6、 機(jī)床具有照明燈，照明電路電壓為36V，通過(guò)控制

3、變壓器TC變換；7、 五臺(tái)電動(dòng)機(jī)均具有過(guò)載保護(hù)功能。2、設(shè)計(jì)方案概況由上述設(shè)計(jì)要求可知，幾個(gè)電動(dòng)機(jī)都是相互獨(dú)立工作的，沒(méi)有一臺(tái)電機(jī)的工作需要建立在另一臺(tái)電機(jī)工作的基礎(chǔ)上。另外對(duì)于電機(jī)的控制所涉及到的方法，諸如正反轉(zhuǎn)、星三角啟動(dòng)、點(diǎn)長(zhǎng)動(dòng)控制等，在平時(shí)的學(xué)習(xí)都已經(jīng)掌握。所以此次課程設(shè)計(jì)組隊(duì)隊(duì)員可以模塊化分別設(shè)計(jì)。為了減輕電路設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，指導(dǎo)教師只讓在電路連接設(shè)計(jì)方面完成上述要求的第1、2、3以及7即可。設(shè)計(jì)方案如下：1）電機(jī)M1跟電機(jī)M3控制回路的接線較為復(fù)雜，由付易負(fù)責(zé)電機(jī)M1控制回路的設(shè)計(jì)以及接線；陳思遠(yuǎn)負(fù)責(zé)電機(jī)M3控制回路的設(shè)計(jì)以及接線；劉偉負(fù)責(zé)各個(gè)電氣器件的檢測(cè)以及導(dǎo)線的修剪。電機(jī)M2由三人

4、共同負(fù)責(zé)。2）在連線之前，首先排查器件是否故障；連線過(guò)程中要注意導(dǎo)線的棱角，布線盡量整齊美觀，有不懂的地方互相探討，對(duì)于控制回路為了后續(xù)的故障排查，導(dǎo)線予以標(biāo)號(hào)；連線完畢先測(cè)試各個(gè)器件之間是否連接正常，然后再進(jìn)行整體功能測(cè)試。3） 時(shí)間大體分配如下：7月4號(hào)請(qǐng)教指導(dǎo)教師我們?cè)O(shè)計(jì)的電路是否有問(wèn)題，若有該如何改進(jìn)；同時(shí)選擇好電器元件以及控制板；7月5號(hào)先進(jìn)行控制回路的連接以及調(diào)試，在連接過(guò)程中對(duì)源電路進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題；7月6號(hào)進(jìn)行主回路連接，同時(shí)進(jìn)行主電路以及輔助電路CAD畫圖；7月7號(hào)進(jìn)行電路板調(diào)試以及后續(xù)的美化，PLC程序開(kāi)始編寫；7月8號(hào)驗(yàn)收控制板，調(diào)試PLC程序。二、主電路設(shè)計(jì)

5、依據(jù)課題要求，設(shè)計(jì)主電路部分如下。五個(gè)電機(jī)相互獨(dú)立工作，并沒(méi)有先后啟動(dòng)的關(guān)系。1、 M1采用星三角啟動(dòng)，能耗制動(dòng)；2、 M2為雙速電動(dòng)機(jī)；3、 M3具有正反轉(zhuǎn)控制及行程控制；4、 M4具有點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)及行程控制；5、 M5采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制；6、 照明電路詳細(xì)位置可見(jiàn)主電路圖。三、輔助電路設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)要求的7個(gè)要點(diǎn)，分別進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：1、 M1電路采用星三角啟動(dòng)，能耗制動(dòng)SB1啟動(dòng)，SBP1斷開(kāi)。需要注意的是星三角啟動(dòng)的延時(shí)問(wèn)題，這里延時(shí)6s；能耗制動(dòng)在M1停止時(shí)啟動(dòng)提供反勵(lì)磁讓電機(jī)迅速停下。2、 M2電機(jī)采用雙速控制SB3啟動(dòng)M電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，SB4啟動(dòng)其高速運(yùn)轉(zhuǎn)，SBP2斷開(kāi)。這里主要注意的是磁

6、極對(duì)數(shù)如何通過(guò)接線來(lái)改變。下圖解釋變極對(duì)數(shù)變速原理。3、 M3電機(jī)具有正反轉(zhuǎn)及行程控制SB4啟動(dòng)電機(jī)M3，SBP3停止。由于M3是工作臺(tái)移動(dòng)電機(jī)，所以通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制其往復(fù)運(yùn)動(dòng)。正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換需要停止后切換。4、 M4電機(jī)電動(dòng)正反轉(zhuǎn)以及行程控制SB6實(shí)現(xiàn)電機(jī)M4正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，SB7實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)。由于是點(diǎn)動(dòng)，不需要添加自鎖，行程開(kāi)關(guān)避免其“超車”。5、 M5電機(jī)采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制SA1啟動(dòng)、停止電機(jī)M5。四、 電氣控制板的制作與安裝1、 器件選擇由于只需要在電氣控制板上體現(xiàn)要求1、2、3、7。所以綜合考慮設(shè)計(jì)要求，器件選擇如下：接觸器8個(gè)、時(shí)間繼電器1個(gè)、熱繼電器3個(gè)、按鈕8個(gè)、行程開(kāi)關(guān)2個(gè)、熔斷器1

7、個(gè)、電氣控制板一個(gè)、導(dǎo)線若干、拆修工具若干。2、 器件安裝在安裝前首先測(cè)試各個(gè)器件是否正常，比如按鈕的常開(kāi)常閉觸點(diǎn)是否正常、繼電器的常開(kāi)常閉觸點(diǎn)是否正常，線圈能否吸合等。安裝時(shí)候使用工具箱自帶的螺絲刀進(jìn)行安裝。3、 器件布置為了追求美觀，器件的安裝遵循模塊化，即同電機(jī)M1相關(guān)繼電器放在一起、電機(jī)M2相關(guān)放在一起、電機(jī)M3相關(guān)放在一起。盡量使設(shè)計(jì)輕薄化、小型化，熱繼電器緊挨著相關(guān)電機(jī)的控制線圈。按鈕設(shè)計(jì)均為綠色代表啟動(dòng)、黃色代表轉(zhuǎn)換、紅色代表停止。4、 導(dǎo)線連接導(dǎo)線連接遵循有棱有角、條理清楚，不是為了連接而連接，而是布局合理，層次分明。5、 電氣控制板控制說(shuō)明電氣控制板我們?cè)谄渖厦婀潭藘蓚€(gè)支柱

8、用于安裝器件，同時(shí)鉆些許小孔便于導(dǎo)線布線。6、 電氣控制板控制功能及介紹安裝完畢后如圖所示，完全遵循上述準(zhǔn)則。功能代號(hào)功能代號(hào)M1啟動(dòng)按鈕SB1M1“Y”接法接觸器KMYM1停止按鈕SBP1M1“”接法KMM2低速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SB2M2低速接觸器KM3M2高速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SB3M2高速接觸器KM4M2停止按鈕SBP2M3正轉(zhuǎn)接觸器KMR1M3正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB4M3反轉(zhuǎn)接觸器KMF1M3反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB5M3正轉(zhuǎn)限位SQ1M1接通電源接觸器KM1M3反轉(zhuǎn)限位SQ2M1星三角延時(shí)6sKTM2高速接觸器KM5過(guò)載保護(hù)FR1FR3短路保護(hù)FU1）SB1用于啟動(dòng)電機(jī)M1，首先以星接方式啟動(dòng)，延時(shí)6s后改為角接，

9、SBP1用于停止電機(jī)M1；2）SB2用于啟動(dòng)電機(jī)M2的低速運(yùn)轉(zhuǎn)功能，SB3切換為告訴運(yùn)轉(zhuǎn)模式，SBP2停止電機(jī)M2；3）SB4用于啟動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)SQ1和SQ2實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切換為反轉(zhuǎn)時(shí)得先按SBP3停止電機(jī)M3,操作方法在同上。五、 調(diào)試情況1、 故障現(xiàn)象1）按鈕無(wú)法無(wú)法實(shí)現(xiàn)接通關(guān)閉；2）固定螺絲無(wú)法擰緊；3）一個(gè)端口無(wú)法接入多根導(dǎo)線；4）接觸器線圈無(wú)法吸合。2、 故障原因1） 按鈕下方螺絲松動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)線沒(méi)有連接緊密；2） 螺絲刀豁口；3） 導(dǎo)線粗細(xì)不一致；4） 接觸器線圈進(jìn)入了雜物。3、解決辦法1）使用螺絲刀用力擰緊；2）更換螺絲刀；3）將多根導(dǎo)線的橫放改為縱放，一起壓緊；4）拆

10、開(kāi)接觸器，清理雜物。六、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、I/O分析 五個(gè)電機(jī)的控制回路工作均由按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)控制開(kāi)啟與停止，主回路上由接觸器線圈控制。由此確定輸入有15個(gè)，輸出有12個(gè)。 2、 PLC選擇依據(jù)I/O口的分析，確定選擇OMRON CPM1A-30CDR-D型號(hào)PLC。3、I/O分配表 輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)M1啟動(dòng)按鈕SB100001M1接通電源接觸器KM101000M1停止按鈕SBP100000M1“Y”接法接觸器KMY01001M2低速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SB200003M1“”接法KM01002M2高速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SB300004M1能耗制動(dòng)KM201003M

11、2停止按鈕SBP200002M2低速接觸器KM301004M3正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB400006M2高速接觸器1KM401005M3反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB500009M2高速接觸器2KM501006M3正轉(zhuǎn)限位SQ100007M3正轉(zhuǎn)接觸器KMR101007M3反轉(zhuǎn)限位SQ200008M3反轉(zhuǎn)接觸器KMF101008M3停止按鈕SBP300005M4正轉(zhuǎn)接觸器KMR201009M4正轉(zhuǎn)限位SQ300012M4反轉(zhuǎn)接觸器KMF201010M4反轉(zhuǎn)限位SQ400013M5控制接觸器KM901011M4正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB700010M4反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB800011M5控制開(kāi)關(guān)SA1000144、程序的編制及調(diào)試

12、五個(gè)電機(jī)都是獨(dú)立工作的，在此分別予以調(diào)試：1）電機(jī)M1電機(jī)M1初始狀態(tài) 電機(jī)M1啟動(dòng)后按下0.01以星接啟動(dòng)電機(jī)M1，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí)6s，0.00停止M1。 電機(jī)M1星三角變換后能耗制動(dòng)2）電機(jī)M2 電機(jī)M2初始狀態(tài) 電機(jī)M2高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)M2低速運(yùn)轉(zhuǎn)同理M2低速告訴運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以直接通過(guò)0.03和0.04切換，0.02予以停止。3）電機(jī)M3 電機(jī)M3初始狀態(tài) 電機(jī)M3正轉(zhuǎn)并且限位M3反轉(zhuǎn)限位同理按下0.06實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，在行程開(kāi)關(guān)0.07跟0.08作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；若是想一開(kāi)始就反轉(zhuǎn)，則得先按下0.05進(jìn)行停車，按下0.09進(jìn)行反轉(zhuǎn)，之后也是往復(fù)運(yùn)動(dòng)。4）電機(jī)M4 電機(jī)M4初始狀態(tài) 電機(jī)

13、M4正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)同時(shí)限位 反轉(zhuǎn)情況同理按下0.10電機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，松手即停，行程開(kāi)關(guān)0.13,0.14保證安全；反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)同理。5）電機(jī)M5 電機(jī)M5初始狀態(tài) 電機(jī)M5運(yùn)行狀態(tài)直接通過(guò)開(kāi)關(guān)0.12控制電機(jī)M5的開(kāi)啟與停止。6） 程序源代碼LD 0.01OR 10.00ANDNOT 0.00OUT 10.00TIM 000 #50ANDNOT 10.02ANDNOT TIM000OUT 10.01LD TIM000OR 200.00ANDNOT TIM001OUT 200.00LD 200.00ANDNOT 10.01OUT 10.02LD 0.00AND 200.00OR 10.03TIM 001 #

14、50ANDNOT TIM001OUT 10.03LD 0.03OR 10.04ANDNOT 0.02ANDNOT 10.05ANDNOT 10.06ANDNOT 0.04OUT 10.04LD 10.05AND 10.06OR 0.04ANDNOT 0.02ANDNOT 10.04ANDNOT 0.03OUT 10.05OUT 10.06LD 0.06OR 10.07OR 0.08ANDNOT 0.05ANDNOT 10.08ANDNOT 0.07OUT 10.07LD 0.09OR 10.08OR 0.07ANDNOT 0.05ANDNOT 10.07ANDNOT 0.08OUT 10.08

15、LD 0.10ANDNOT 10.10ANDNOT 0.13OUT 10.09LD 0.11ANDNOT 10.09ANDNOT 0.14OUT 10.10LD 0.12OUT 10.117） PLC外圍接線 外圍接線如下： 七、 設(shè)計(jì)小結(jié)這次課程設(shè)計(jì)可謂收獲眾多，課堂上學(xué)的基本理論知識(shí)在此次課程設(shè)計(jì)里面幾乎都有體現(xiàn)，諸如基本的點(diǎn)動(dòng)、長(zhǎng)動(dòng)控制電路，星三角啟動(dòng)電路，正反轉(zhuǎn)電路，能耗制動(dòng)電路，行程控制電路等，均派上用場(chǎng)。課堂上我一直以為電氣控制器件不宜出故障，尤其是接觸器線圈無(wú)法吸合問(wèn)題，沒(méi)想到這次困擾我們的就是這個(gè)故障。也在此呼吁相關(guān)制作廠商，能否改進(jìn)接觸器結(jié)構(gòu)，別讓灰塵雜物這么容易進(jìn)入線圈！另外，諸如工業(yè)設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、時(shí)間分配等課堂上學(xué)不到的東西，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)也了解了不少。當(dāng)今世界上各類暢銷產(chǎn)品無(wú)一不是具有優(yōu)良的工業(yè)設(shè)計(jì)，所以我們?cè)陔娐凡季€的時(shí)候也追求美觀，能被人看到的地方，我們力求布線整齊，就算背面人們看不到的，也遵循美觀原則。團(tuán)隊(duì)分工