M7163型平面磨床電氣原理設(shè)計(jì)

1、西南林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文（2016 屆）題目：M7163型平面磨床電氣原理設(shè)計(jì)教學(xué)院系機(jī)械與交通學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名馮志超指導(dǎo)教師李瑋（教授）評(píng)閱人2016年3月24日M7163型平面磨床電氣原理設(shè)計(jì)馮志超(西南林業(yè)大學(xué) 機(jī)械與交通學(xué)院 云南昆明650224)摘要；磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷 發(fā)展和機(jī)械零件加工精度及其表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工技術(shù)作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)在生活中占有重要地位。據(jù)歐洲機(jī)床展覽會(huì)(E MO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明,磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá) 42%是制造工業(yè)中最主要的加工技術(shù)之一：因此， 在對(duì)制造技術(shù)中

2、數(shù)控磨削的研究升級(jí)等是必不可少的。本論文主要討論了 M7163型平面磨床電氣原理設(shè)計(jì)的升級(jí)，本機(jī)床采用砂輪周 邊磨削工件平面的機(jī)床，亦可用砂輪的端面適當(dāng)?shù)膸スぜ拇怪泵?。在磨床原?的動(dòng)作基礎(chǔ)上對(duì)磨床工藝要求和電氣原理的改造，使磨床的磨削工件時(shí)機(jī)床的整體 性能更加穩(wěn)定、人性化、一人多機(jī)操作、多模式轉(zhuǎn)換下保持位置精度等。關(guān)鍵詞：磨床；電氣原理；加工工藝1Electrical principle design of M7163 type plane grinderFeng Zhichao(College of mechanical and transport Yunnan Southwest F

3、orestry University Kunming 650224)Abstract : Grinder is using abrasive grinding machine tool on the workpiece surface, with the scie nee and tech no logy of the continu ous developme nt and mecha ni cal parts mach ining accuracy and surface degree in creas ing, the grinding tech no logy as a kind of

4、 adva need manu facturi ng tech no logy in life occupies an importa nt positi on. Accord ing to the Europea n Mach ine Tool Exhibiti on (e Mo) survey data show, grin der in en terprises accounted for machine tools proportion reaches as high as 42% is the manufacturing in dustry in the mai n process

5、ing tech no logy of therefore, is esse ntial in the research upgrades of manu facturi ng tech no logy in NC grinding.This paper mainly discussesthe upgrade of the electrical principle design of the M7163 type plane grinder. This machine adopts the grinding wheel peripheral grinding mach ine tool, al

6、so can use the end face of the grinding wheel to wear the vertical surface of the workpiece. In the orig inal grinding action based on grinding process requireme nts and the principle of electrical transformation, the grinding machine workpiece in the overall performanee of the machine more stable,

7、humanization, a multi machine operati on, multi mode conv ersi on to maintain positi on precisi on.key word : Grinding mach ine; electric prin ciple; process ing tech no logy目錄1 緒論 11.1概述11.2現(xiàn)有磨床工藝及類型 11.2.1 現(xiàn)有磨床的工藝特點(diǎn)1122現(xiàn)有磨床的類型 21.2.3磨床的發(fā)展趨勢(shì) 21.3 PLC、人機(jī)界面的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 31.3.1 PLC發(fā)展現(xiàn)狀31.3.2 人機(jī)界面的簡(jiǎn)介31.3.3

8、PLC、人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì) 41.4課題研究的意義及任務(wù) 51.4.1M7163磨床課題的研究意義 51.4.2M7163磨床課題的任務(wù) 52 磨床改造的整體設(shè)計(jì) 62.1原有磨床整體結(jié)構(gòu) 62.1.1原有磨床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 62.1.2原有磨床面板操作 72.1.3原有磨床缺陷82.2升級(jí)磨床的整體結(jié)構(gòu) 82.1.1升級(jí)磨床的優(yōu)點(diǎn)82.1.2升級(jí)磨床操作面板 93 PLC、人機(jī)界面選型 113.1 PLC 選型 113.1.1 PLC的選型原則 113.1.2 I/O 分配表 113.1.3 CPU 單元選型 153.1.4 CP1H 的優(yōu)點(diǎn) 163.2 HMI 選型163.2.1人機(jī)界面產(chǎn)品的

9、基本功能及選型指標(biāo) 163.2.2 HMI 的選型174 原有磨床控制系統(tǒng)的電氣原理 184.1 原有磨床工藝 184.2原有磨床的部分電氣原理圖說(shuō)明 185 磨床控制系統(tǒng)的電氣原理設(shè)計(jì) 215.1 M7163磨床改造后工藝特點(diǎn) 215.2主回路215.3控制電源235.4 Y軸與Z軸伺服電氣原理圖 245.4.1伺服概論245.4.2 丫軸伺服接線圖 245.5 PLC 電源265.6. PLC輸入、相應(yīng)輸入按鈕對(duì)應(yīng)的面板 275.6.1 PLC 模塊 A1 輸入 1 275.6.1相應(yīng)輸入按鈕對(duì)應(yīng)面板說(shuō)明 295.7. PLC 輸岀 326總結(jié)與展望 346.1論文設(shè)計(jì)總結(jié) 346.2展望

10、34參考文獻(xiàn) 35指導(dǎo)老師簡(jiǎn)介36致謝 37附錄383緒論1.1概述磨床是利用磨具或磨料對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。磨具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng), 即磨床啟動(dòng)時(shí)磨具的旋轉(zhuǎn)方向，工件或磨具的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；磨床具有加工精 度高、加工零件的表面粗糙度小等優(yōu)點(diǎn)， 因此，磨床在制造業(yè)中被廣泛用于對(duì)工 件的初加工和精加工?，F(xiàn)代制造業(yè)正從降低勞動(dòng)力成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)企 業(yè)整體生產(chǎn)效率的競(jìng)爭(zhēng)中出發(fā)，在發(fā)展到全面滿足顧客需求、積極開發(fā)新產(chǎn)品、 造自動(dòng)化技術(shù)的緊密結(jié)合。但是隨著知識(shí)、技術(shù)、產(chǎn)品的升級(jí)周期越來(lái)越短，產(chǎn) 品批量越來(lái)越小，顧客對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高；同時(shí)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制 造、能源的節(jié)約加強(qiáng)等；磨床的

11、各項(xiàng)創(chuàng)新和研發(fā)在先進(jìn)的制造技術(shù)將會(huì)成為企業(yè) 贏得競(jìng)爭(zhēng)的重要途徑。1.2現(xiàn)有磨床工藝及類型1.2.1現(xiàn)有磨床的工藝特點(diǎn)現(xiàn)有磨床具有的工藝特點(diǎn)有以下幾點(diǎn):(1) 磨頭的切削工具是由無(wú)數(shù)細(xì)小、堅(jiān)硬、鋒利的金屬磨粒結(jié)合而成的多刃工 具，并且做高速旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)。(2) 萬(wàn)能型強(qiáng)，適應(yīng)性廣，它能加工其他普通機(jī)床不能加工的材料和零件，尤 其適用于加工硬度很高的淬火鋼件或其他高硬度材料。(3) 磨床范圍廣，由于高速磨削和強(qiáng)力磨削的發(fā)展，磨床已經(jīng)擴(kuò)展到零件的粗 加工領(lǐng)域和精密毛坯制造領(lǐng)域，很多零件可以不必經(jīng)過(guò)其他加工而直接由 磨床加工成品。(4) 磨削加工余量小，生產(chǎn)效率較高，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化，可廣泛

12、 用于流水線和自動(dòng)線加工。(5) 磨削精度高，表面質(zhì)量好，可進(jìn)行一般普通精度磨削，也可以進(jìn)行精密磨 削和高精度磨削加工。122現(xiàn)有磨床的類型磨床的的種類很多，按用途和工藝方法的不同可以分為以下幾類：（1）內(nèi)圓磨床，有內(nèi)圓磨床、無(wú)心內(nèi)圓磨床及行星內(nèi)圓磨床。（2）外圓磨床，主要磨削回轉(zhuǎn)表面，有萬(wàn)能外圓磨床、外圓磨床及無(wú)心 外圓磨床分為普通外圓磨床等。（3）平面磨床，用于磨削各種平面，有臥軸矩臺(tái)平面磨床、立軸矩臺(tái)平 面磨床、臥軸圓臺(tái)平面磨床等。（4） 刀具磨床，用于磨削各種工具，如樣板或卡板等。有工具曲線磨床、 鉆頭溝槽磨床、卡板磨床等（5）刀具、刀刃磨床，用于磨削各種切削刀具，有拉刀刃磨床及滾刀刃

13、磨床等。（6）專門磨床，專門用于磨削一類零件，有曲軸磨床、凸輪軸磨床等。（7）研磨機(jī)，以研磨劑為切割工具，用于對(duì)工件進(jìn)行光整加工，以獲得 很高的精度和很小的表面粗糙度。（8）其他磨床，有拋光機(jī)、超精加工機(jī)床及砂輪機(jī)等。本論文課題研究的磨床 M7163屬于臥軸矩臺(tái)平面磨床。1.2.3磨床的發(fā)展趨勢(shì)制造業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)，古代的馬車和各種工具等都是機(jī)械制造的范圍， 隨著社會(huì)的發(fā)展逐漸進(jìn)步，制造業(yè)的自動(dòng)化、智能化的成度也越來(lái)越高。近代制 造業(yè)興起于十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬 硬后的精度加工，德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床， 這些磨床是 利用當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床

14、如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的。由于這些磨床磨 削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)而無(wú)法磨削出精度高的工件表面，后來(lái)研發(fā)出了液壓傳動(dòng)磨床， 這對(duì)磨床的發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。 隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展， 各 種不同類型的磨床相繼問(wèn)世，如凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床、 鏡面磨 削的高精度外圓磨等的出現(xiàn)。平面磨床相對(duì)于車床，銑床等采用數(shù)控系統(tǒng)較晚，是因?yàn)樗鼘?duì)數(shù)控系統(tǒng)的特 殊要求。平面磨床的許多問(wèn)題還沒有得到更好的解決， 如砂輪的連續(xù)修整、自動(dòng) 補(bǔ)償、自動(dòng)交換砂輪等些都是攻克難點(diǎn)； 隨著近些年的不斷努力，這下難點(diǎn)度在 一一的得到解決，在多工作臺(tái)、自動(dòng)傳送和裝夾工件等操作功能得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)在平面磨

15、床上的逐步普及。數(shù)控磨床個(gè)制造也中已占大多數(shù)，全功能的數(shù)控 平面磨床已經(jīng)成為主流。1.3 PLC、人機(jī)界面的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 PLC發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展PLC已十分成熟與完善，在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、 石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂 等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用情況大致可歸納為如下幾類：（1） 開關(guān)量的邏輯控制，這是可編程序控制器最基本和最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的 控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。（2）模擬量控制，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、 流量、液位和速度

16、等都是模擬量。（3） 運(yùn)動(dòng)控制，可編程序控制器可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。能,廣 泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（4）過(guò)程控制，過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。1.3.2 人機(jī)界面的簡(jiǎn)介人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、 輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品性能的高低，是人機(jī)界面的核心單元，根據(jù) HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別 選用8位、16位、32位的處理系統(tǒng)。人機(jī)界面軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于 HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。使用著都必 須先使用HMI的畫

17、面組態(tài)軟件制作“工程文件”，在通過(guò)PC機(jī)和HMI產(chǎn)品的串口通訊，把編制好的“工程文件”下載到 HMI的處理器中運(yùn)行人機(jī)界面是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界 面所說(shuō)人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟 觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸， 還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作 用空間。人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人 機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)， 并過(guò)安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué) 以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交

18、流的領(lǐng)域都存在著 人機(jī)界面。133 PLC、人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì)(1) PLC發(fā)展趨勢(shì)PLC發(fā)展至今已有近40年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技 術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，PLC亦一樣，隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越來(lái)越 高。及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越來(lái)越高。目前PLC推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商PLC所有編程 的語(yǔ)言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編程語(yǔ)言，難度較大。PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用 也是PLC

19、程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用普通的方法對(duì)它們編程時(shí)，需要熟悉有關(guān)的特殊 存儲(chǔ)器的意義，在編程時(shí)對(duì)它們賦值，運(yùn)行時(shí)通過(guò)訪問(wèn)它們來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。 這些程序往往還與中斷有關(guān)，編程的過(guò)程既繁瑣又容易出錯(cuò)，阻礙了 PLC的進(jìn)一 步推廣應(yīng)用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡(jiǎn)化對(duì)復(fù)雜任務(wù)的編程，在這一點(diǎn)上西門 子就充當(dāng)了先行者，西門子 S7-200的編程軟件設(shè)計(jì)了大量的編程向?qū)В恍枰?在對(duì)話框中輸入一些參數(shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序， 大大 方便了用戶的使用。(2) 人機(jī)界面發(fā)展趨勢(shì)3磨床改造的整體設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，一些原本不用人機(jī)界面的行業(yè)，現(xiàn)在也開始使用人 機(jī)界面了，這說(shuō)明人機(jī)界面已經(jīng)成為

20、客戶體驗(yàn)的不可缺少的一部分， 人機(jī)界面的 用戶界面能更好地反映出設(shè)備和流程的狀態(tài)， 并通過(guò)視覺和觸摸的效果，帶給客 戶更直觀的感受。有些機(jī)械行業(yè)，比如說(shuō)機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展有幾十年的 歷史了，相對(duì)來(lái)說(shuō)屬于比較成熟的行業(yè)， 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這些行業(yè)還存在著設(shè)備升級(jí) 換代的需求。在這個(gè)升級(jí)換代的過(guò)程中，確實(shí)會(huì)有一些小的、一直使用比較低端 產(chǎn)品的廠家被淘汰掉，但也有很多企業(yè)在設(shè)備更新過(guò)程中， 將需求重新定位，去 尋找那些能夠符合他們發(fā)展計(jì)劃，幫助他們提高自身生產(chǎn)力的設(shè)備供應(yīng)商。1.4課題研究的意義及任務(wù)1.4.1M7163磨床課題的研究意義M7163平面磨床的研究意義在于把原有的磨床的全手

21、動(dòng)式操作、模式選擇的單一性、一名工人只能操作一臺(tái)機(jī)床、 磨削工件時(shí)的不穩(wěn)定、企業(yè)的生產(chǎn)效率得 不到提升，勞動(dòng)力得不到合理的利用等的原因下對(duì) M7163進(jìn)行工藝要求及電氣原 理設(shè)計(jì)的改造。例如原有磨床的 Z軸、丫軸原有的普通三相電機(jī)改為伺服電機(jī)， 并可以使丫軸、Z軸快速移動(dòng)的功能，保留原有的 X軸的液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度調(diào) 節(jié)適用床身工作臺(tái)下方。為磨床增加全自動(dòng)的數(shù)控模式，達(dá)到一人操控多臺(tái)機(jī)床 的，有效保滿足當(dāng)前社會(huì)及工業(yè)要求的合理使用勞動(dòng)力；磨床還保留原有平面磨床的手動(dòng)操作，使M7163磨床可以對(duì)一些要求特殊磨削的工件進(jìn)行加工。同時(shí)， 磨床的電氣原理采用了 PLG PLC模擬量的輸入輸出、伺服等達(dá)

22、到更加精確的控 制。1.4.2M7163磨床課題的任務(wù)（1）原有磨床的磨削加工動(dòng)作及電氣原理的認(rèn)識(shí)（2）原有磨床的存在的優(yōu)缺點(diǎn)及加工工藝（3）怎樣改進(jìn)磨床的缺點(diǎn)（4）設(shè)計(jì)改進(jìn)后的磨床電氣原理圖2 磨床改造的整體設(shè)計(jì)2.1原有磨床整體結(jié)構(gòu)2.1.1原有磨床的機(jī)械結(jié)構(gòu)M7163磨床采用砂輪周邊磨削工件平面的機(jī)床，亦可用砂輪的端面適當(dāng)?shù)膸スぜ拇怪泵?。機(jī)床加工范圍寬 800mm，長(zhǎng)1600 mm,高600 mm。磨削工 件時(shí)，按工件的不同可將其吸牢在電磁吸盤上， 或直接固定在工作臺(tái)上，亦可用 其它夾具夾持磨削。+Y圖2-1 M7163 磨床整體圖磨床裝置3軸，分別為縱向X軸、垂直丫軸、橫向Z軸；工

23、作臺(tái)縱向（X 軸）運(yùn)動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)配置了獨(dú)立液壓站， 獨(dú)立液壓站消除了機(jī) 床由于液壓油的溫升引起的機(jī)床變形， 控制夾持工件加工平面的左右移動(dòng)。 磨頭 在拖板上的橫向（Z軸）運(yùn)動(dòng)為滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)，亦可手動(dòng)，并有自動(dòng)互鎖裝置。拖 板（連同磨頭）安裝在立柱矩形導(dǎo)軌上，上、下垂直 （丫軸）運(yùn)動(dòng)具有手動(dòng)進(jìn)給和 機(jī)動(dòng)（快速升降）功能，并有互鎖裝置，并配置平衡重錘。2.1.2原有磨床面板操作圖2-2操作面板圖（1）磨削工件放在磨削工作臺(tái)時(shí)，打開平面磨床電源總開關(guān)，當(dāng)面板的電 源指示等亮?xí)r表示面板電源接通。（2）把電磁吸盤開關(guān)撥到“開”時(shí)吸盤充磁電源接通。（3）把吸盤充磁三擋開光打到“吸盤充磁”擋

24、時(shí)開始給工件充磁，當(dāng)充磁 指示燈亮?xí)r表示充磁完成。如果充磁指示燈不亮，則表示沒有完成充磁，垂直方 向的磨頭則不能上、下移動(dòng)。（4）按下面板上的“油泵啟動(dòng)”按鈕時(shí)可以通過(guò)手輪來(lái)調(diào)節(jié)工作臺(tái)的進(jìn)給（5）把面板上的照明燈開關(guān)打到“開”，用于加工工件時(shí)的照明。（6）按下“砂輪啟動(dòng)”按鈕砂輪開始旋轉(zhuǎn)，則可以根據(jù)加工工件的位置形狀來(lái)等選擇“磨頭移動(dòng)速度調(diào)節(jié)”、“連續(xù)”、“斷續(xù)”來(lái)選擇磨頭移動(dòng)速度。（7）通過(guò)“磨頭向前“磨頭快速上升”、“魔頭快速下降”即可完成對(duì)魔頭位置的移動(dòng)（8）調(diào)整磨頭到適合工件磨削位置時(shí)按下 “冷卻泵啟動(dòng)”，當(dāng)冷卻液澆在砂 輪上時(shí)，磨削加工的前期準(zhǔn)備已經(jīng)就緒，可以進(jìn)行工件的磨削。2.1.

25、3原有磨床缺陷原有平面磨床M7163隨著制造業(yè)和計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，工業(yè)上很多控制系 統(tǒng)融入了可編程控制技術(shù)和人機(jī)界面技術(shù)，原有磨床已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求， 不能更好的提高企業(yè)的工作效率。原有的 M7163磨床是一臺(tái)傳統(tǒng)的磨削機(jī)床， 磨床的操作模式單一、加工操作要求高、加工精度低等；而卻一名工人只能操作 一臺(tái)機(jī)床，這就使的工作效率得不到提升，不能達(dá)到“一人多機(jī)操作”的理念。 原有磨床M7163的缺陷有：（1）磨頭走刀量大、速度快，使磨頭在磨削對(duì)刀時(shí)容易損壞磨頭或者工件。（2）操作模式單一，即只能工人手動(dòng)操作，加工時(shí)得有工人一直在手磨床 動(dòng)操作，這就使得生產(chǎn)效率降低。（3）磨床的丫軸、Z軸為普通三

26、相電機(jī)，不能提高對(duì)工件的加工精度。（4）磨床為傳統(tǒng)機(jī)床，磨床的操作面板復(fù)雜卻不易操作，不能滿足現(xiàn)代工 業(yè)中的人性化與智能化等。（5）磨床程序?qū)?yīng)的工件加工相對(duì)單一，不能更好的解決一些加工中的實(shí)際問(wèn)題。2.2升級(jí)磨床的整體結(jié)構(gòu)2.1.1升級(jí)磨床的優(yōu)點(diǎn)升級(jí)后的M7163磨床基于原有機(jī)床的動(dòng)作基礎(chǔ)上，升級(jí)改進(jìn)的是磨床的程 序控制的升級(jí)。升級(jí)后的磨床更加的適應(yīng)于現(xiàn)代化制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到很大的提升，對(duì)于磨床的加工精也得到提高，升級(jí)后的M7163的特點(diǎn)有：（1）保留原有X軸的液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度調(diào)節(jié)適用床身工作臺(tái)下方，手動(dòng)保留，獨(dú)立液壓站消除了機(jī)床由于液壓油的溫升引起的機(jī)床變形，床身內(nèi)部

27、油池中僅為潤(rùn)滑回油，與導(dǎo)軌摩擦升溫平衡，有效的減小了機(jī)床的熱變形。（2）把磨床原有的丫軸、Z軸使用伺服電機(jī)，這樣就可以使磨削對(duì)刀等的 速度穩(wěn)定、定位精確。（3）多模式轉(zhuǎn)換下保持位置精度和不易丟失。（4）模式選擇，升級(jí)后的M7163把數(shù)控和手動(dòng)操作相結(jié)合，為方便磨床的 磨削不同工件時(shí)進(jìn)行適當(dāng)選擇磨削操作。（5）在操作面板上增加人機(jī)界面，這使得面板的操作更加的人性化和智能 化。（6） 面板上增加“模式選擇”多檔開關(guān)，其中新增“回零”、“手動(dòng)”、“手 輪”、“補(bǔ)刀”，保留原來(lái)的“連續(xù)”、“斷續(xù)”。2.1.2升級(jí)磨床操作面板升級(jí)后后的面板如圖2-3所示，操作面板改成數(shù)控系統(tǒng)磨床的面板，比起原 來(lái)的操作

28、面板除了基本操作外，加了模式選擇控制，多了回零、手動(dòng)、手輪、修 刀等模式。還加了一個(gè)7寸的觸摸屏，可柔性編程，參數(shù)可設(shè)，時(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)位 置，操作更方便，更人性化。9圖2-3升級(jí)操作面板PLC、人機(jī)界面選型3 PLC、人機(jī)界面選型3.1 PLC選型3.1.1 PLC 的選型原則在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選 型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則 選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng) 硬件、軟件配臵及功能應(yīng)與裝臵規(guī)模

29、和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、 功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和 動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。3.1.2 I/O 分配表根據(jù)具體控制要求PLC的I/O分配表如表3-1所示名稱類型IO地址注釋X1_SV1YZXBOOL0.00Y軸Z相X1_SV2ZZXBOOL0.01Z軸Z相X1_SV1RdyBOOL0.02Y軸準(zhǔn)備好X1_SV1ALMBOOL0.03Y軸伺服報(bào)

30、警X1_SV2RdyBOOL0.04Z軸準(zhǔn)備好X1_SV2ALMBOOL0.05Z軸伺服報(bào)警X1 SQY+BOOL0.06Y軸+正限PLC、人機(jī)界面選型X1_SQY-BOOL0.07Y軸-負(fù)限X1_HW_HABOOL0.08手脈A相信號(hào)X1_HW_HBBOOL0.09手脈B相信號(hào)X1_SQY0BOOL0.10Y軸0限位X1_SQZ+BOOL0.11Z軸+限位X1_SQZ-BOOL1.00Z軸-限位X1_SQZ0BOOL1.01Z軸0限位X1_SB10BOOL1.02液壓?jiǎn)?dòng)X1_SB11BOOL1.03液壓停止X1_SB12BOOL1.04充磁X1_SB13BOOL1.05機(jī)床照明rVt. -

31、XAX1_SB14BOOL1.06磁盤天X1_SB15BOOL1.07磁盤開X1_SB16BOOL1.08冷卻啟動(dòng)X1_SB17BOOL1.09冷卻停止X1_SB18BOOL1.10退磁X1_SB20BOOL1.11Z軸-X1_SB21BOOL2.00Y軸+X1_SB22BOOL2.01快速X1_SB23BOOL2.02Y軸-X1_SB24BOOL2.03Z軸+X1_SB30BOOL2.04磨頭啟動(dòng)19X1_SB31BOOL2.05磨頭停止X1_SB32BOOL2.06坐標(biāo)清零X1_ST0BOOL2.07急停X1_SB1BOOL2.08報(bào)警復(fù)位X1_SA1ABOOL2.09模式選擇X1_SA1

32、BBOOL2.10模式選擇X1_SA1CBOOL2.11模式選擇X1_SB2BOOL3.00循環(huán)啟動(dòng)X1_SB3BOOL3.01循環(huán)暫停X1_QMALMBOOL3.02空開報(bào)警X1_SB11BOOL3.03欠磁保護(hù)X1_SL1BOOL3.04潤(rùn)滑低位X1_SL2BOOL3.05潤(rùn)滑高位X1_HM_YBOOL3.06手脈Y軸X1_HM_ZBOOL3.07手脈Z軸X1_HM_X10BOOL3.08手脈X10X1_HM_X100BOOL3.09手脈X100X1_SQABOOL3.10換向檢測(cè)X1_SQBBOOL3.11X軸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)名稱類型DO地址注釋Y1_SV1_DirBOOL100.00伺服1方向

33、脈沖0Y1_SV1_PulsBOOL100.01伺服1脈沖脈沖0Y1_SV2_DirBOOL100.02伺服2方向脈沖1Y1_SV2_PulsBOOL100.03伺服2脈沖脈沖1Y1_SV_RstBOOL100.04Y/Z軸復(fù)位Y1_SV1_EnBOOL100.05丫軸使能Y1_SV2_EnBOOL100.06Z軸使能Y1_HL10BOOL100.07液壓?jiǎn)?dòng)HL10Y1_HL12BOOL101.00充磁指示HL12Y1_HL13BOOL101.01機(jī)床照明HL13Y1_HL15BOOL101.02磁盤開指示HL15Y1_HL16BOOL101.03冷卻啟動(dòng)HL16Y1_HL18BOOL101

34、.04退磁指示HL18Y1_HL22BOOL101.05快速指示HL22Y1_HL30BOOL101.06磨頭啟動(dòng)指示HL30Y1_HL1BOOL101.07報(bào)警指示HL1Y1_HL2BOOL102.00循環(huán)啟動(dòng)HL2Y1_KA1BOOL102.01照明中繼Y1_KMX_8BOOL102.02充磁Y1_KMX_7BOOL102.03退磁Y1_HL4BOOL102.04三色燈-紅Y1_HL5BOOL102.05三色燈-黃Y1_HL6BOOL102.06三色燈-綠BOOL102.07備用Y1_KM1ABOOL103.1磨頭啟動(dòng)Y1_KM1BBOOL103.2磨頭星形Y1_KM1CBOOL103.3

35、磨頭三角型Y1_KM2BOOL103.4油泵電機(jī)Y1_KM3BOOL103.5潤(rùn)滑電機(jī)Y1KM4BOOL103.6潤(rùn)滑抽油電機(jī)Y1KM5BOOL103.7冷卻液電機(jī)表3-1 I/O 表3.1.3 CPU單元選型由表3-1 I/O 分配表可知，M7163磨床系統(tǒng)有31個(gè)輸入，48個(gè)輸出，2路脈沖，選擇 CP1H并擴(kuò)充一個(gè)CP1W的 IO 單元沖，下圖3-1所示cpu 元CPU類覽黑也母式w:電凍AM*悄 曲SMtVt 曲V)"沖.DC電.1IK電.件打?yàn)殍鞒鰠^(qū)歩MBMKi KkKi 4ttII. IMMfalMDiikH.-LjrtKHkllUtt inMAWWSi 權(quán)曲扎：4A 穆2

36、gL由療番 m牢IWfcJHl!珊ISA24.6.M 6Im占H-AtCPinH-KaflDft-4CP1iH-KjSDOT-OCP1H-X1DDT1I DCPiH-XA4iX)R-AC?tH-：A40DT-DCPIH-XA40DT1-DCPH-V2P0T-D圖3-1 PLC型號(hào)表3.1.4 CP1H的優(yōu)點(diǎn)CP1H的優(yōu)點(diǎn)：(1) 脈沖輸出功能，標(biāo)配4軸，高精度定位控制威力盡顯(2) 高速計(jì)數(shù)器功能，標(biāo)配相位差4軸，一臺(tái)即可輕松實(shí)現(xiàn)多軸控制(3) 中斷輸入功能，最多內(nèi)置8點(diǎn)，憑借指令的高速處理，有助于整個(gè)裝置 的高速化(4) 串行通信功能，可根據(jù)選項(xiàng)板任意選擇 2個(gè)端口、RS-232G RS-4

37、85(5) Ethernet通信功能(利用選項(xiàng)板實(shí)現(xiàn))通過(guò)Ethernet與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行 通信(6) 內(nèi)置4點(diǎn)輸入、2點(diǎn)輸出的模擬輸入輸出功能(僅限CP1H-X型)(7) 標(biāo)配US外設(shè)端口(8) 也可利用結(jié)構(gòu)化文本(ST)語(yǔ)言簡(jiǎn)單運(yùn)行運(yùn)算功能(9) 可使用CP1V系列、CJ系列的單元，擴(kuò)展性超群(10) 可利用LCD顯示設(shè)定功能輕松維護(hù)和調(diào)試(利用選項(xiàng)板實(shí)現(xiàn))3.2 HMI選型3.2.1人機(jī)界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)(1) 基本功能：設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線 等；數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；簡(jiǎn)單 的邏輯和值運(yùn)算；可連接多種工業(yè)控制

38、設(shè)備組網(wǎng)。(2) 選型指標(biāo)：顯示屏尺寸及色彩，分辨率；HMI的處理器速度性能；輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；畫面存貯容量，注意廠商標(biāo)注的容量單位是字節(jié) (byte )、還是位(bit )；通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能。322 HMI的選型市場(chǎng)上有很多廠商很多系列的人機(jī)界面，首先要考慮的是要能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的 控制，另外性價(jià)比要高，功能足夠，還有組態(tài)的時(shí)候簡(jiǎn)單易學(xué)，制作界面要便于 人工操作。我選擇的是威倫通 KT6070IP的觸摸屏。組態(tài)軟件是威倫通 EB8000原有磨床控制系統(tǒng)的電氣原理4 原有磨床控制系統(tǒng)的電氣原理4.1 原有磨床工藝原有磨床M716裝置3軸，分別為縱向X軸、垂直刑由、橫向Z

39、軸，X軸為液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)，縱向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)配置了獨(dú)立液壓站，獨(dú)立液壓站消除了機(jī)床 由于液壓油的溫升引起的機(jī)床變形，床身內(nèi)部油池中僅為潤(rùn)滑回油，與導(dǎo)軌 摩擦升溫平衡，有效的減小了機(jī)床的熱變形。Y軸和Z軸為普通電機(jī)，Z軸還采用變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)磨頭在橫向可以快速移動(dòng)。磨床的走刀量過(guò)大，會(huì)帶動(dòng)磨削 工件，從而使磨削的精度降低。原有磨床的工藝特點(diǎn)：(1) 主軸電機(jī)采用的是直接啟動(dòng)(2) 磨床采用全手動(dòng)控制(3) 一人只能操作一臺(tái)磨床，因?yàn)槟ゴ矠槭謩?dòng)磨削，在磨削零件時(shí)必 須有操作人員進(jìn)行操作。(4) 操作方式單一，可以直接從面板按鈕對(duì)磨床進(jìn)行操作。(5) 磨頭的切削工具由堅(jiān)硬、鋒利的金屬磨粒結(jié)合而成的多刃工具，并

40、 且做高速旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)。(6) 適應(yīng)性廣，磨床能加工其他普通機(jī)床不能加工的材料和零件，尤其 適用于加工硬度很高的淬火鋼件或其他高硬度材料。(7) 磨床加工范圍廣，由于高速磨削和強(qiáng)力磨削的發(fā)展，磨床已經(jīng)擴(kuò)展到零件的粗加工領(lǐng)域和精密毛坯制造領(lǐng)域，很多零件可以不必經(jīng)過(guò) 其他加工而直接由磨床加工成品。(8) 磨削精度高，表面質(zhì)量好，可進(jìn)行一般普通精度磨削，也可以進(jìn) 行精密磨削和高精度磨削加工。4.2原有磨床的部分電氣原理圖說(shuō)明如圖4-1動(dòng)力主回路所示，圖上從左到右電源供電供給的分別是：電源及保護(hù)電路、主軸電機(jī)、油泵電機(jī)、主軸快速上升、主軸快速下降。電氣主回路中總開關(guān)QSO為保護(hù)空開，當(dāng)機(jī)床通電后機(jī)床線

41、路發(fā)生過(guò)載、短路、欠壓的情況下進(jìn)原有磨床控制系統(tǒng)的電氣原理行可靠的保護(hù)。QM卜QM5空開選用電動(dòng)機(jī)專用保護(hù)空開，分別對(duì)各電機(jī)進(jìn)行相應(yīng) 保護(hù)。原有平面磨床的主軸電機(jī)選用2.2KW的電機(jī)，主軸電機(jī)的啟動(dòng)采用直接啟 動(dòng)，主軸電機(jī)的丫軸選用0.55KW勺電機(jī)，通過(guò)觸點(diǎn)KM4A KM4B使電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反 轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到主軸電機(jī)在丫軸的上下運(yùn)動(dòng)。C四南林業(yè)人學(xué)嚴(yán)期£1 1 0it VI.）詁曲h 1圖4-1動(dòng)力主電路圖4-2CPU模塊輸入回路中是主回路上升到位、砂輪向前進(jìn)/向后退限位的限 位開關(guān)輸入到CPU單元的各個(gè)輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)01是對(duì)磁盤電流是否正常的一個(gè) 檢測(cè)輸入。SB11、SB12對(duì)應(yīng)面板上的“

42、水泵啟動(dòng)”、“水泵停止”按鈕，當(dāng)按 下水泵啟動(dòng)按鈕時(shí)開關(guān)SB11閉合，這是有一個(gè)水泵啟動(dòng)的信號(hào)輸入到 CPU單元 中，經(jīng)過(guò)CPU單元處理將輸出水泵啟動(dòng)的指令給電機(jī)。輸入點(diǎn) 11表示的是砂輪 斷點(diǎn)進(jìn)刀接近開關(guān)。23原有磨床控制系統(tǒng)的電氣原理 丄j 9 JIP 7西南林業(yè)人學(xué)KtftuttafiiiM<2 VJEutS引£.1蟲帕k謁事越¥昭“ 】口It帝iiwm ir*|fi |i ) X圖4-2 CPU模塊輸入回路在圖4-3砂輪變頻器中，線號(hào)為 L11、L21、L31為變頻器提供電源，同時(shí) 也是通過(guò)變頻器提供給砂輪快速進(jìn)給電機(jī)的電源。 S1、S2、S7是與PLC連接,

43、 當(dāng)PLC輸出電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)指令時(shí)變頻器做出相應(yīng)的動(dòng)作指令。k 1i2rji+i31117iaiflI10Afirm1咖網(wǎng)A南林業(yè)人學(xué)FMl暫：1餉，.II猜巾;闔I艸 耳二三甲»l】j|卜1或1Hnr：M圖4-3砂輪變頻器磨床控制系統(tǒng)的電氣原理設(shè)計(jì)5 磨床控制系統(tǒng)的電氣原理設(shè)計(jì)5.1 M7163磨床改造后工藝特點(diǎn)M7163磨床改造后工藝特點(diǎn)（1）主軸電機(jī)的在直接啟動(dòng)的基礎(chǔ)上添加“星三角啟動(dòng)”，使主軸電機(jī)的 啟動(dòng)更加的平穩(wěn)、降低啟動(dòng)電流、減少耗損、磨頭磨損等。（2）使用伺服驅(qū)動(dòng)器，使磨頭在磨削過(guò)程中減少磨損并提高磨削過(guò)程中的 穩(wěn)定性和加工精度。（3）選用的PLC為CPU單元C

44、P1H,具有脈沖輸出、高精度定位控制等功能。（4）多模式轉(zhuǎn)換下保持位置精度和不易丟失。（5）自動(dòng)化加工和手動(dòng)操作相結(jié)合，為方便磨床的磨削不同工件時(shí)進(jìn)行適當(dāng) 選擇磨削操作或者大批量磨削工件。（6）在操作面板上增加人機(jī)界面，這使得面板的操作更加的人性化和智能化。（7）人多機(jī)操作操作。5.2主回路如圖5-1主回路所示，圖上從左到右電源供電供給的分別是： 總空開、主軸 電機(jī)、油泵電機(jī)、潤(rùn)滑電機(jī)、抽油電機(jī)、冷卻電機(jī)。電氣主回路中總開關(guān)QF保護(hù)空開，當(dāng)機(jī)床通電后機(jī)床線路發(fā)生過(guò)載、短路、欠壓的情況下進(jìn)行可靠的保護(hù)； QM1QM空開選用電動(dòng)機(jī)專用保護(hù)空開,分別對(duì)各電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。平面磨床 的主軸電機(jī)選用11

45、KW專速1750r/min并且用“星三角”啟動(dòng)，采用“星三角啟 動(dòng)”降低電機(jī)的啟動(dòng)電流，減小電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流， 減小電機(jī)啟動(dòng)所造 成的能耗損失和發(fā)熱量。在機(jī)械方面主電機(jī)啟動(dòng)時(shí)有異響，采用“星三角啟動(dòng)” 后可以有效地改善該缺點(diǎn)；同時(shí)，也可以減少主軸頭的磨損，保證機(jī)械性能。"4 M叮緯衛(wèi)JRTL'U-U.MI圖5-1主回路在主回路中的電機(jī)的主觸點(diǎn)的控制線圈由圖5-2 10 模塊A2輸出控制，KM1AI觸器主觸點(diǎn)由圖5-2 I0模塊A2輸出控制，當(dāng)103.00輸出信號(hào)時(shí)線圈KMIA 得電接觸器KM1A吸合，主軸電機(jī)電源接通電機(jī)就直接啟動(dòng)；主軸電機(jī)的“三角 型啟動(dòng)”的主觸點(diǎn)K

46、M1B圖5-2 IO模塊A2輸出的103.01輸出信號(hào)，線圈KM1B 得電接觸器KM1B吸合，主軸電機(jī)為三角形啟動(dòng)；主軸電機(jī)的“星型啟動(dòng)”的主 觸點(diǎn)KM1C圖5-2 IO模塊A2輸出的103.02輸出信號(hào)，線圈KM1C得電接觸器 KM1C吸合，主軸電機(jī)為星形啟動(dòng)。在主回路中的油泵電機(jī)、潤(rùn)滑電機(jī)、抽油電 機(jī)、冷卻電機(jī)都是由圖5-2IO模塊A2輸出中輸出信號(hào)，使線圈得電來(lái)控制電機(jī) 的啟動(dòng)。27呻M 嗎血Mr rr 卯E »JIL” H M¥帕審” irtf. »出| 贛CHIOJfflwniIE IF3I0W5I103M IS2D7 imiDioan hs4XAE K

47、JIffi 10JJjr0 0©JBl0e e eJBl0e00 0 0I,林業(yè)人甞SI于IlJAMlIE 鹿r ftft -I JI It占H V.''Ffi/JI収* I圖5-2 IO模塊A2輸出在圖5-2 PLC模塊A2輸出中，10單元CP1W輸出點(diǎn)102.02、102.03分別輸入 到吸盤控制電路的7和8處，當(dāng)按下面板操作的“充磁”、“退磁”按鈕就可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)工件的充磁與退磁。102.01輸出信號(hào)時(shí)線圈KA1得電，在圖4-2控制電源 中機(jī)床照明燈的觸點(diǎn)KA1吸合機(jī)床照明燈亮。5.3控制電源在M7163磨床電源供電設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)進(jìn)線電壓為 380VAC由于在后面的

48、元件 PLC伺服等中應(yīng)用到多種不同電壓，中間設(shè)計(jì)了多個(gè)變壓器以供工藝需求，例 如電源供電為24V直流電源，380V勺交流電源等。在圖4-3控制電源中380v的電壓經(jīng)過(guò)變壓后降為220v為2軸、Ytt的伺服提供 輸入電壓，QF側(cè)為伺服電源的總開關(guān)。在圖中采用兩個(gè)單獨(dú)的變壓為24v直流電 源是不讓機(jī)床照明燈出現(xiàn)故障時(shí)是 PLC俞錯(cuò)信號(hào)而產(chǎn)生不必要的報(bào)警，變壓的兩 個(gè)24v直流電源分別為機(jī)床照明和PLC及其擴(kuò)展模塊提供電源輸入。磨床控制系統(tǒng)的電氣原理設(shè)計(jì)圖5-3控制電源5.4 Y軸與Z軸伺服電氣原理圖5.4.1伺服概論伺服系統(tǒng)用來(lái)控制被控對(duì)象的轉(zhuǎn)角（或位移），使其能自動(dòng)地、連續(xù)地、精確 地輸入指令的

49、變化規(guī)律。它通常是具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)， 有的場(chǎng)合也可以 用開環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。在實(shí)際應(yīng)用中一般以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的 自動(dòng)控制系統(tǒng)。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 較大等特點(diǎn)，這類專用的電機(jī)稱為伺服電機(jī)。其工作原理是在開環(huán)控 制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號(hào)通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動(dòng)器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過(guò)這3 個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對(duì)設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時(shí)間響應(yīng)特性都提高很多。 伺服系統(tǒng)是個(gè)動(dòng)態(tài)的隨動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動(dòng)態(tài)的平衡。5.4.2 丫軸伺服接線圖M716平面磨床的Z

50、軸、丫軸把原來(lái)的普通電機(jī)改換為了伺服電機(jī)，因?yàn)樵谠ゴ部刂葡到y(tǒng)的電氣原理設(shè)計(jì)來(lái)的磨床上Ytt為普通電機(jī)并且為全手動(dòng)操作，當(dāng)對(duì)工件磨削時(shí)在向下對(duì)刀時(shí)可 能因?yàn)樗俣冗^(guò)快把工件打飛，大力的碰撞也會(huì)使砂輪磨損并飛濺， 采用伺服系統(tǒng) 后就能有效地改善磨頭在對(duì)刀時(shí)速度過(guò)快的缺陷，達(dá)到速度更加穩(wěn)定及磨床在磨削工件時(shí)響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閅tt、Ztt采用的伺服接線原理相同，所以在論文中就不在一一介紹，只 給出Ytt、Z軸的接線原理圖，下面是對(duì)YW伺服的部分介紹。在圖5-4 ¥軸伺服中 可以看出伺服的電源是由圖5-3提供給伺服本身并且通過(guò)伺服提供給 Y軸主軸電 機(jī)，在圖中的3000與400

51、0的線號(hào)是24v直流電源給伺服公共端提供的電源。在標(biāo) 有線號(hào)為3101表示的是伺服輸出一個(gè)準(zhǔn)備好的信號(hào)給 PLC 3100線號(hào)表示的是伺 服對(duì)本身的一個(gè)報(bào)警檢測(cè)，當(dāng)伺服內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)輸出給PLC線號(hào)4106與4104是PLC合伺服的指令輸入，如對(duì)Y軸的復(fù)位等。線號(hào)4100與4101分別表示伺服的正 向脈沖和負(fù)向脈沖。-SvY 0 SAT?HirnTSVl 虛-HH劭書卜r(X乂Iit.fl?!N£ Jaso jc-i+j-wn1叭巾IBWTWi/rii W*曲南林一業(yè)人悄ft ill|plK1H'iv：sJ巫! Ci s rm i35圖5-4 Y軸伺服.-B?IVS-YI1托

52、乜1巾CxZxrxsfilimi i迥 w 3：fr !rn : V, Mm 射 mwi圖5-5 Z軸伺服5.5 PLC電源在圖PLCt源中PLC選用歐姆龍CP單元CP1H-XA40DT型號(hào)，其有24個(gè)輸入點(diǎn) 15個(gè)輸出；根據(jù)I/O表增加10單元CPIW CP1V有24個(gè)輸入16個(gè)輸出，同時(shí)CP1達(dá) 到脈沖輸出功能，高精度定位控制威力盡顯，高速計(jì)數(shù)器功能，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸 控制。同時(shí)，利用歐姆龍CP單元自帶模擬量輸入來(lái)控制砂輪的進(jìn)給速度。圖5-6 PLC電源56 PLC輸入、相應(yīng)輸入按鈕對(duì)應(yīng)的面板5.6.1 PLC 模塊A1輸入1PLC的輸入主要是采集外部的開關(guān)量信號(hào)，以及外部的報(bào)警信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)磨床磨削動(dòng)作及故障的更好控制。外部信號(hào)采集進(jìn)來(lái)以后經(jīng)過(guò)PLC運(yùn)算后輸出來(lái)控制外圍的一切動(dòng)作。如圖5-7所示，主要采集伺服驅(qū)動(dòng)器的使能信號(hào)和報(bào)警信號(hào)， 0.08和0.09配置了兩路高速計(jì)數(shù)器采集電子首輪的脈沖；“SQY+ ”與“SQ-Y-” 為限位開關(guān)，檢測(cè)磨頭在垂直方向距離磨頭初始中