M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì).

1、M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)第一章M7120型磨床的構(gòu)成及工作原理一、M7120型磨床的構(gòu)成1. M7120型磨床的型號(hào)及含義型號(hào)：M7120含義：M7120磨床平面磨床臥軸矩臺(tái)式工作臺(tái)的工作面寬200mm2. M7120型磨床的主要結(jié)構(gòu)M7120型平面磨床主要由床身、工作臺(tái)、電磁吸盤、砂輪架（又 稱磨頭）、滑座、立柱等部分組成。它的外型如圖所示：臥軸矩臺(tái)平面磨床磨床的主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輔助運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的左右往返 運(yùn)動(dòng)和砂輪架的前后上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)的往返運(yùn)動(dòng)采用液壓傳 動(dòng)，能保證加工精度。砂輪升降電動(dòng)機(jī)使砂輪在立柱導(dǎo)軌上作垂直運(yùn) 動(dòng)，用以調(diào)整砂輪與工件位置。3. 控制要求（1）

2、砂輪的旋轉(zhuǎn)用一臺(tái)三相異步電機(jī)拖動(dòng)，要求單向連續(xù)運(yùn)行。（2）砂輪電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)都只要求單向旋轉(zhuǎn)。（3）砂輪升降電動(dòng)機(jī)要求能正反轉(zhuǎn)控制。（4）冷卻泵電動(dòng)機(jī)只有在砂輪電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才能起動(dòng)。（5）電磁吸盤應(yīng)有充磁和去磁控制環(huán)節(jié)。二、M7120型磨床的工作原理1. M7120型磨床電氣控制線路圖見(jiàn)附圖2. 主電路工作原理主電路中有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別為液壓泵電動(dòng)機(jī) M1砂輪電動(dòng)機(jī)M2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3和砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4,它們的短路保護(hù)均由熔斷器 FU1實(shí)現(xiàn)。熱繼電器FR1、FR2 FR3分別為Ml M2 M3的過(guò)載保護(hù)。 液壓泵電動(dòng)機(jī)M1只需要單向旋轉(zhuǎn)，由接觸器 KM1控制。由于冷卻泵

3、 電動(dòng)機(jī)M3必須在砂輪電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)后才能起動(dòng)，所以由同一個(gè)接觸 器KM2空制。砂輪升降電動(dòng)機(jī) M4由接觸器KM3和KM4控制，要求能 正反轉(zhuǎn)，由于M4是點(diǎn)動(dòng)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。3. 控制電路工作原理（1） 液壓泵電動(dòng)機(jī)M1的控制若電源電壓正常，由變壓器TC副繞組提供135V交流電壓，經(jīng)橋式整流器VC整流后得到110V直流電壓， 使欠電壓繼電器KV線圈得電吸合，其常開(kāi)觸頭KV閉合，為電動(dòng)機(jī)的 起動(dòng)作好準(zhǔn)備。若電源電壓偏低，KV不能可靠工作，則四臺(tái)電動(dòng)機(jī)均不能起動(dòng)。當(dāng)KV吸合后，再按下啟動(dòng)按鈕 SB3接觸器KM1線圈得電并自 鎖，其主觸頭KM1閉合，M1起動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕 SB2

4、, M1 失電停轉(zhuǎn)。（2）砂輪電動(dòng)機(jī)M2及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3的控制 KV 吸合后，按下 起動(dòng)按鈕SB5接觸器KM2線圈得電并自鎖，其主觸頭 KM1閉合，M2 起動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，按下停止按鈕 SB4, KM2線圈失電，M2停轉(zhuǎn)。M3在 插上插頭X1后，與M2同時(shí)起動(dòng)、停止。如果不需要冷卻液，拔下插 頭X1即可。（3） 砂輪升降電動(dòng)機(jī)M4的控制由于砂輪升降時(shí)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故采 用點(diǎn)動(dòng)控制。按下起動(dòng)按鈕 SB6接觸器KM；線圈得電吸合，其主電 路中的主觸頭KM3閉合，M4起動(dòng)并正轉(zhuǎn)，砂輪上升。當(dāng)砂輪上升到 所需位置時(shí)，松開(kāi)SB6 KM3線圈失電，M4停轉(zhuǎn)，砂輪停止上升。按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB7 KM4線圈得電吸合

5、，M4起動(dòng)并反轉(zhuǎn)，砂輪下 降，當(dāng)砂輪下降到所需位置時(shí)，松開(kāi) SB7 M4停轉(zhuǎn)，砂輪停止下降。 為了防止接觸器KM3 KM4同時(shí)得電吸合，控制電路中分別串聯(lián)對(duì)方 的常閉聯(lián)鎖觸頭，以免造成短路故障。（4） 電磁吸盤YH控制電路電磁吸盤的控制電路包括整流裝置、 控制裝置和保護(hù)裝置3個(gè)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110V直流電源。控制裝置由按鈕 SB8 SB9 SB10和接觸器KM5 KM6等組成。充磁時(shí)，按下充磁按鈕SB8接觸器KM5線圈得電吸合并自鎖， KM5主觸頭閉合，電磁吸盤 YH線圈得電，工作臺(tái)充磁吸住工件。同 時(shí)去磁控制電路中的KM5聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)

6、接觸器 KM6的聯(lián)鎖。工件加工結(jié)束后，先按下停止按鈕 SB9接觸器KM5線圈失電， 切斷充磁電路。由于吸盤和工件都有剩磁，工件不容易取下，此時(shí)必 須對(duì)吸盤和工件進(jìn)行去磁。去磁時(shí)，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1Q接觸器KM6線圈得電吸合，KM6主 觸頭閉合，YH線圈反向通入直流電，產(chǎn)生反向磁通抵消吸盤和工件 的剩磁，達(dá)到去磁的目的。應(yīng)注意去磁時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則使工作臺(tái) 反向磁化，因此SB10采用點(diǎn)動(dòng)控制。保護(hù)裝置由放電電阻 R、放電電容C及欠壓繼電器KV組成。電 磁吸盤線圈在充磁過(guò)程中，儲(chǔ)存了大量磁場(chǎng)能量，當(dāng)電磁吸盤脫離電 源瞬間，線圈兩端產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，會(huì)損壞線圈和其他電器， 因此在線圈兩端并接 R

7、C放電支路，在電磁吸盤線圈斷電時(shí)，通過(guò) R 和C放電，消耗電感的磁場(chǎng)能量。欠壓繼電器 KV的作用是防止電源 電壓下降或消失時(shí)，電磁吸盤吸力不足或無(wú)吸力而導(dǎo)致工件被拋出，造成事故。三、M7120型磨床的主要硬件1. 電磁吸盤的結(jié)構(gòu)電磁吸盤是一種固定加工工件的夾具， 主要由非磁性材料、工作 臺(tái)、芯體、線圈以及蓋板等幾個(gè)部分組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：2. 電磁吸盤的工作原理電磁吸盤的外殼和蓋板是鋼制箱體，箱內(nèi)安裝多個(gè)套上電磁線圈 的芯體，鋼蓋板用非磁性材料隔成多個(gè)小塊。當(dāng)線圈通入直流電后， 凸起的芯體和隔離的鋼條被磁化而形成磁極。當(dāng)工件放在磁極中間， 磁通以芯體和工件作為回路，磁路就構(gòu)成閉合回路，將工

8、件牢牢吸住。3. 電磁吸盤的優(yōu)缺點(diǎn)電磁吸盤與機(jī)械夾緊裝置相比，優(yōu)點(diǎn)是操作快捷，不損傷工件并 能同時(shí)吸牢多個(gè)小工件，在加工過(guò)程中發(fā)熱工件可以自由伸縮。 存在 的主要問(wèn)題是必須使用直流電源和不能吸牢非磁性材料小件。4M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)第二章 M7120型磨床電氣控制系統(tǒng)硬件部 分的改造由于機(jī)床的電氣線路復(fù)雜，控制系統(tǒng)更加復(fù)雜，使它的維修和保 養(yǎng)難度較大，而且繼電器使用繁瑣，較容易出現(xiàn)故障，所以本次課題 用PLC對(duì)M7120型磨床進(jìn)行改造，使其簡(jiǎn)單化，更使原機(jī)床控制大大 的簡(jiǎn)單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省大量的繼電器元件，使機(jī)床 的工作效率更高。一、欠壓繼電器的介紹及作用它是當(dāng)電

9、路中電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)而動(dòng)作的繼電器。其結(jié)構(gòu)與電流 繼電器基本相同，只是電磁鐵線圈的匝數(shù)很多，而且使用時(shí)要與電源 并聯(lián)。它廣泛應(yīng)用于失壓（電壓為零）和欠壓（電壓?。┍Ｗo(hù)中。所 謂失壓和欠壓保護(hù)就是當(dāng)由于某種原因電源電壓降低過(guò)多或暫時(shí)停 電時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自動(dòng)與電源斷開(kāi)；當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如不重按起動(dòng) 按鈕，則電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。如果不是采用繼電器控制，而是直接 用閘刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制，由于在停電時(shí)未及時(shí)拉開(kāi)開(kāi)關(guān)，當(dāng)電源電 壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自行起動(dòng)，可能造成事故。另外還有過(guò)電壓繼電 器，它是當(dāng)電路電壓超過(guò)一定值時(shí)，因電磁鐵吸力而切斷電源的繼電 器，它用于過(guò)電壓保護(hù)（如保護(hù)硅管和可控硅元件）。二、PL

10、C的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理1. PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微 處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)， 所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都 大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU存儲(chǔ)器RAM和 ROM輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備 接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。PLC控制系統(tǒng)由輸入量一PLC輸出量組成，外部的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬 信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部 輸入端子，作為PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見(jiàn)， PLC的基本結(jié)構(gòu)由控制部分輸入和輸出組成。 其中P

11、LC各部分的作用 如下：（1）中央處理器CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元， 它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì) 算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和 執(zhí)行指令。它的重要功能如下：1）診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。2） 采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。3）按用戶程序存儲(chǔ)器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解 釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。4）將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。5）應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分：1）系統(tǒng)存儲(chǔ)

12、器，用來(lái)存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部 數(shù)據(jù)。2）用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。（3）輸入輸出接口電路PLC通過(guò)輸入輸出（I/O ）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸 入接口通過(guò)PLC的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。電源PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓 等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路 工作所需要的直流電源電路或電源模塊。（5）輸入輸出I/O擴(kuò)展接口若主機(jī)單元的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過(guò)此 接口用扁平電纜線將I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。2.

13、PLC的基本工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序， CPU從第一條指 令開(kāi)始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描， 如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指 令，則從則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序， 直至遇到結(jié)束 符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一 個(gè)掃描周期。三、PLC的選型及特點(diǎn)1. PLC的選型傳統(tǒng)的M7120磨床的電氣控制部分使用的是接觸器，接觸器在日 常的生產(chǎn)過(guò)程中較容易出現(xiàn)問(wèn)題，所以這次改造選用PLC對(duì)磨床進(jìn)行 控制。M7120型磨床的電氣控制系統(tǒng)需要10個(gè)輸入口和6個(gè)輸出口， PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點(diǎn)數(shù)10，PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大

14、于所需輸出點(diǎn)數(shù)6，所以本次改造選用的是三菱FX1S-30MR可編程控制器。2. PLC的特點(diǎn)可編程控制器屬于存儲(chǔ)程序控制方式，其控制功能是通過(guò)存放在 存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能做必要的修改，只需改變 軟件指令即可，實(shí)現(xiàn)了硬件控制的軟件化。其主要特點(diǎn)為：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（2）豐富的I/O接口模塊（3）編程簡(jiǎn)單（4）安裝簡(jiǎn)單、維修方便（5）配套齊全、功能完善（6）體積小、重量輕、能耗低（7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短四、PLC的I/O分配表根據(jù)M7120磨床的電氣控制要求，定義 PLC的I/O分配，如下:輸入信號(hào)輸入端子號(hào)功能SB1X1急停按鈕SB2X2電動(dòng)機(jī)M1停止按鈕SB3X

15、3電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB4X4電動(dòng)機(jī)M2停止按鈕SB5X5電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)按鈕SB6X6砂輪電機(jī)M4上升按鈕SB7X7砂輪電機(jī)M4下降按鈕SB8X10電磁吸盤充磁按鈕SB9X11電磁吸盤充去磁總停按鈕SB10X12電磁吸盤去磁按鈕輸入信號(hào)端口分配表輸出信號(hào)輸出端子號(hào)功能KM1Y0液壓泵電機(jī)接觸器KM2Y1砂輪電機(jī)接觸器KM3Y2冷卻泵電機(jī)接觸器KM4Y3砂輪電機(jī)升降接觸器KM5Y4電磁吸盤的充磁接觸器KM6Y5電磁吸盤的去磁接觸器輸出信號(hào)端口分配表9M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)10M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)五、PLC的接線圖SB1SB2SB10SB4SB5SB6SB7SB8L24+

16、NCOMCOMCOMO-X1Y1 -X2COMI -X3PLCY2 -X4FX1S-30MR:0 Fv 2 -X5Y3 -X6Y4 -X7Y5 -X10Y6 -X11X12KM1KM2KM4| Kh45KM6六、改造后的優(yōu)點(diǎn)(1) 節(jié)省資金，減少投資額。(2) 性能穩(wěn)定可靠，減少故障率。(3) 更有利于使用和維護(hù)。(4) 可以采用最新的控制技術(shù)，提高生產(chǎn)效率。11M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)第三章 M7120型磨床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的改造一、PLC梯形程序的設(shè)計(jì)1.X0為KV欠電壓繼電器的常開(kāi)觸頭，KV得電為電機(jī)啟動(dòng)作好準(zhǔn)備， KV不得電，四臺(tái)電機(jī)都不能工作。按下 SB3輸入X3得電，

17、KM1得電 并自鎖，液壓泵電機(jī)啟動(dòng)。按下 SB2液壓泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。12M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)2.KV吸合，按下SB5輸入X5得電，輸出Y2得電并自鎖，KM2得電, 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，砂輪電機(jī)得電。同時(shí) M3冷卻電機(jī)得電。XQQQXOD»#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)mlT卜3. 砂輪升降原理是一樣，就砂輪上升說(shuō)明下，按下開(kāi)關(guān)SB6,輸入X6得電，輸出Y3得電，KM3得電，即砂輪電機(jī)升降電機(jī)上升，松 開(kāi)SB6上升停止，采用開(kāi)關(guān)點(diǎn)動(dòng)控制。X00?YOOS 卄Y004#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)按下SB8輸入X10得電，輸出Y5得電，

18、KM5得電，電磁吸盤得電， 工作臺(tái)充磁吸住工件。當(dāng)工件加工結(jié)束后，先按下停止按鈕SB9 KM5 失電，切斷充磁電路。去磁時(shí)，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB1Q輸入X12,輸出 Y6得電，電磁吸盤反向通入直流電，從而去磁。#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)13M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)、M7120型磨床電氣控制系統(tǒng)梯形圖7454Y001Y002Y003YO04Y006Y006END#M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)總結(jié)轉(zhuǎn)眼之間一個(gè)月時(shí)間就過(guò)去了，在老師的精心指導(dǎo)下，我的畢業(yè) 設(shè)計(jì)完成了，回顧整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然做的挺苦挺累

19、，但從畢業(yè) 設(shè)計(jì)中我學(xué)到了好多東西，真是讓我受益匪淺！畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)校迎接的最后一次培訓(xùn)，也是最后一次考驗(yàn) 我們?cè)谛W(xué)的理論知識(shí)是否扎實(shí)，從中提高我們的設(shè)計(jì)、掌握技術(shù)知 識(shí)的能力，為我們以前學(xué)的知識(shí)一次升華，一次總結(jié)。讓我們對(duì)自己 的專業(yè)有了更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，為我們踏上社會(huì)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)校安排我們做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先是讓我們了解到做畢業(yè)設(shè)計(jì) 的格式與要求情況。剛開(kāi)始我們拿到設(shè)計(jì)課題時(shí)不知如何下手，但在老師精心的指導(dǎo)下，我們慢慢地一步一步完成設(shè)計(jì)內(nèi)容， 其次讓我們 知道做畢業(yè)設(shè)計(jì)光靠我們所學(xué)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 還需要我們?nèi)D 書(shū)館查找更多的資料，在做設(shè)計(jì)的同時(shí)，可以使我們對(duì)以前學(xué)過(guò)的知 識(shí)進(jìn)行再一次的復(fù)習(xí)，對(duì)其中把沒(méi)掌握好的知識(shí)加以鞏固， 將沒(méi)有學(xué) 過(guò)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的自學(xué)，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我進(jìn)一步了解到 三菱FX1S系列PLC的知識(shí)，這使我們清楚的明白社會(huì)在不斷的進(jìn)步， 產(chǎn)品在不斷的更新，我們要跟上社會(huì)發(fā)展潮流，必須不停的給自己“充 電”活到老學(xué)到老，這樣才不會(huì)被社會(huì)所淘汰、拋棄，而且在以后 的社會(huì)工作及生活中，遇到類似等的問(wèn)題我們就會(huì)對(duì)它充滿自信，并且順利地去解決它。14M7120平面磨床的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)致謝在尊敬的導(dǎo)師蔣老師的悉心指導(dǎo)下我完成了本次畢業(yè)課題的設(shè) 計(jì)。蔣老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，誨人不倦，