M7120磨床的PLC改造設計

1、目 錄第一章 緒論11.1課題簡介11.2設計要求11.3改造方案2第二章 M7120平面磨床簡介32.1M7120磨床的主要結構32.2 M7120型平面磨床的工作特點32.3 M7120型平面磨床的電氣控制4第三章 M7120磨床的PLC改造73.1 PLC型號的選擇73.2 I/O設備的選擇73.3 PLC改造的硬件設計83.4 PLC改造的軟件設計10第四章 運行調試12第五章 小結13附錄141.M7120磨床主電路圖142.M7120磨床電氣控制圖153.PLC外部接線圖164.元器件清單175.完整梯形圖186.參考書19第一章 緒論1.1課題簡介隨著工業(yè)技術的不斷完善，各種新型

2、技術在工業(yè)生產中廣泛應用，使勞動人員從勞動條件差、任務繁重、單一、重復、高溫、危險等工作中得以解脫，并且提高工作效率。傳統(tǒng)的鏜床控制系統(tǒng)采用繼電接觸器控制系統(tǒng),不但接觸觸點多而且接線復雜 ,而且經常出現(xiàn)故障 ,可靠性較差，因此許多工廠應用PLC可編程控制器對現(xiàn)有的機械加工設備的電氣控制系統(tǒng)進行改造。本設計利用三菱公司FX系列PLC對T68型臥式鏜床的改造, 其改造過程包括可編程控制器的機型選擇、輸入輸出地址分配、輸入輸出端接線圖及可編程控制器梯形圖程序設計，分析了用可編程序控制器控制鏜床的工作過程。運用其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質量輕、功能強和價格低廉

3、等特點，將機械加工設備的功能、效率、柔性提高到一個新的水平 ,改善產品的加工質量 ,降低設備故障率 ,提高生產效率 ,其經濟效率顯著。1.2設計要求1.對M7120平面磨床原電氣控制系統(tǒng)進行了解，能分析出M7120平面磨床的工作原理。2.對PLC改造系統(tǒng)進行硬件設計，具體包括PLC的選型和外部接線設計。3.對PLC改造系統(tǒng)進行軟件設計，根據原繼電接觸器控制圖和PLC外部接線圖編寫出程序梯形圖。1.3改造方案改造前后原車床的工藝加工方法不變；盡量保留主電路的原有電氣元件，也不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法；電氣控制系統(tǒng)的控制元件包括：按鈕、行程開關、熱繼電器和接觸器等，作用與原電氣線路相同；主軸和進

4、給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變；把原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實現(xiàn)。第二章 M7120平面磨床簡介2.1M7120磨床的主要結構M7120型平面磨床主要由它由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成，具體結構如圖2-1所示。圖2-1 M7120型平面磨床的結構2.2 M7120型平面磨床的工作特點M7120型平面磨床采用分散拖動，共有四臺電動機，分別是砂輪電動機、砂輪升降電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機。在M7120型磨床中，砂輪電動機直接帶動砂輪旋轉，對工件進行磨削加工，砂輪并不要求調速，所以通常采用三相籠型異步電動機來拖動，這是平面磨床的主運動，

5、線速度為3050m/s；砂輪升降電動機使砂輪在立柱導軌上作垂直運動，用以調整砂輪與工件位置；工作臺和砂輪的往復運動是靠液壓泵電動機進行液壓傳動的，液壓傳動較平穩(wěn)，能實現(xiàn)無級調速，換向時慣性小，換向平穩(wěn)。液壓電動機拖動液壓泵，經液壓傳動裝置實現(xiàn)工作臺的往復運動，能保證加工精度。冷卻泵電動機帶動冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時利用冷卻液帶走磨削下來的鐵屑。2.3 M7120型平面磨床的電氣控制M7120磨床的電氣控制電路圖如圖2-2所示，根據圖2-2分析它的工作原理：圖2-2 M7120磨床的電氣控制電路圖1主電路分析主電路中有四臺電動機，分別是液壓泵電動機M1，砂輪電動機M2，冷卻泵電動機M3，

6、砂輪升降電動機M4。四臺電動機的工作要求是：M1、M2和M3只需正轉控制，M4需要正反轉控制，冷卻泵電動機M3需要在M2運轉后才能運轉。四臺電動機的短路保護由熔斷器FU1執(zhí)行；欠壓和失壓保護由接觸器KM1、KM、KM3和KM4來實現(xiàn)；除M4之外，其余三臺電動機分別由熱繼電器FR1、FR2和FR3進行過載保護。2控制電路分析控制線路設有電壓繼電器KV閉合啟東和總停止按鈕SB1。M7120的具體控制過程如下：（1）液壓泵電動機M1的控制當按下液壓泵電動機M1的啟動按鈕SB2時，接觸器KM1通電閉合并自鎖，液壓泵電動機M1啟動運轉，同時液壓信號燈HL2亮；當按下液壓泵電動機M1的停止按鈕SB3時，接

7、觸器KM1失電斷開，液壓泵電動機M1停止運轉，同時液壓信號燈HL2熄滅。（2）砂輪電動機M2及冷卻泵電動機M3的控制按下砂輪電動機M2起動按扭SB4，接觸器KM2線圈得電吸合并自鎖，砂輪電動機M2起動運轉，同時砂輪信號燈HL3亮。冷卻泵電動機M3的控制是在砂輪電動機M2起動后通過接插器XP的插入和拔出控制其運行和停止的，所以M3與M2同時起動運轉。當按下停止按鈕SB5時，接觸器KM2線圈斷電釋放，M2與M3同時斷電停轉，同時砂輪信號燈HL3熄滅。（3）砂輪升降電動機M4的控制因為砂輪升降是短時運轉，所以采用點動控制。當按下點動按鈕SB6，接觸器KM3線圈得電吸合，電動機M4起動正轉，同時砂輪升

8、降信號燈HL4亮，砂輪上升，上升到所需的位置，松開SB6，KM3線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止上升，砂輪升降信號燈HL4熄滅；按下點動按鈕SB7，接觸器KM4線圈得電吸合，電動機M4起動反轉，同時砂輪升降信號燈HL4亮，砂輪下降，當砂輪下降到所需位置，松開SB7，KM4線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止下降，砂輪升降信號燈HL4熄滅。為了防止電動機M4的正反轉線路同時接通，故在控制電路中采用接觸器聯(lián)鎖設置。（4）電磁吸盤YH控制按下按鈕SB8，接觸器KM5得電閉合，電磁吸盤YH充磁，同時指示燈HL5亮；按下按鈕SB9，電磁吸盤YH停止充磁；按下按鈕SB10，接觸器KM6得電閉合，電

9、磁吸盤YH點動去磁。第三章 M7120磨床的PLC改造3.1 PLC型號的選擇根據控制電路能得到I/O點數(shù)，包括16輸入點，分別是12個鈕、3個熱繼電器、1個電壓繼電器；還有由7個接觸器組成的7個輸出點。根據確定的I/O點數(shù)考慮留有一定余量，選擇三菱公司的FX2N48MR型PLC，該PLC分別有24個輸入點和輸出點，為繼電器輸出，使用電源為交流100240V。3.2 I/O設備的選擇（1）開關的選擇目前一般有自動空氣斷路器；刀開關和熔斷器的組合；組合開關三種。根據電動機的容量(主軸電動機20KW、快速移動電動機0.75KW、冷卻泵電動機0.125KW)，選用組合開關HZ1025 P/3型作機床

10、電源的引入開關。（2）控制變壓器的選擇在機床的控制電路中需要用到不同的電壓，例如：PLC的外電路及電器元件，機床上的照明電路所需電壓，接觸器的電壓等。它們需要不同的電壓等級，提高系統(tǒng)的安全性。選用控制變壓器的型號為JBK300 380/220。（3）熔斷器的選擇熔斷器是一種用于過載與短路保護的電器，當超出限定值的電流通過熔斷器的熔體時將其熔化而分開電路。本次改造選用的熔斷器型號為RL160和RL115型。（4）熱繼電器的選擇熱繼電器的作用是過載保護。根據主軸電動機和快速移動電動機的工作情況和技術參數(shù)，所選熱機電器的型號為JR3620。（5）導線的選擇主回路中導線截面積較大，不用考慮機械強度而只

11、按允許載流量選擇。機床上電源和主電動機使用BVR10軟線，快速移動電動機使用BVR2.5軟線，其它的控制線路均采用BVR2.5軟線。元器件的具體選擇情況見表3-1。表3-1元器件選擇表序號名稱符號型號規(guī)格數(shù)量單位1可變程控制器PLCFX2N48MR1臺2組合開關QSHZ1025 P/31只3熔斷器FURL160+RL1156只4接觸器KM3TB43 7只5熱繼電器FRJR36203只6電壓繼電器KV1只7控制變壓器TMJBK300 380/2201只8按鈕SBLA43H12只9指示燈HL6只10銅導線BVR若干米3.3 PLC改造的硬件設計1I/O分配表根據原有控制電路，得到PLC的I/O分配

12、表，見表3-2。表3-2 I/O分配表輸入信號輸出信號名稱輸入點名稱輸出點電壓繼電器KVX0M1接觸器KM1Y0總停止按鈕SB1X1M2接觸器KM2Y1M1啟動按鈕SB2X2砂輪上升接觸器KM3Y2M1停止按鈕SB3X3砂輪下降接觸器KM4Y3M2啟動按鈕SB4X4電磁吸盤充磁接觸KM5Y4M2停止按鈕SB5X5電磁吸盤去磁接觸KM6Y5M4上升按鈕SB6X6冷卻泵電動機接觸KM7Y6M4下降按鈕SB7X7YH充磁按鈕SB8X10YH充磁停止按鈕SB9X11YH去磁按鈕SB10X12M3啟動按鈕SB11X13M3停止按鈕SB12X14M1熱繼電器KH1X15M2熱繼電器KH2X16M3熱繼電器

13、KH3X17這樣，在對M7120磨床進行PLC改造控制的同時，也改進了冷卻泵電動機M3的控制。2PLC外部接線圖M7120磨床經改造后，原電氣控制電路變?yōu)镻LC控制，其外部接線圖如圖3-1所示。圖3-1 PLC外部接線圖3.4 PLC改造的軟件設計根據繼電器控制系統(tǒng)工作原理，結合PLC編程的特點，編制PLC控制梯形圖，具體設計如下：（1）電壓繼電器控制輸入點X0接通后，輔助繼點MO得電，電壓繼電器觸電閉合，控制線路得電。其梯形圖如圖3-2所示。圖3-2電壓繼電器控制梯形圖（2）液壓泵電動機M1控制M0接通控制線路得電，按下停止按鈕SB1，X1斷開控制線路停止工作。按下啟動按鈕SB2，X2接通，

14、Y0得電自鎖，M1運轉；按下停止按鈕SB3，X3斷開，Y0失電，M1停止工作；繼電器KH1斷開，會使X15斷開，Y0失電，M1停止工作，實現(xiàn)液壓泵電動機的斷路保護。其梯形圖如圖3-3所示。圖3-3液壓泵電動機控制梯形圖（3）砂輪電動機M2控制按下啟動按鈕SB4，X4接通，Y1得電自鎖，M2運轉；按下停止按鈕SB5，X5斷開，Y1失電，M2停止工作；繼電器KH2或KH3斷開，會使X16或X17斷開，Y1失電，M2停止工作，實現(xiàn)砂輪電動機的斷路保護。其梯形圖如圖3-4所示。圖3-4砂輪電動機控制梯形圖（4）砂輪升降電動機M4控制按下上升按鈕SB6，X6接通，Y2得電，M4正轉做上升運動，松開SB6

15、，停止運動；按下下降按鈕SB7，X7接通，Y3得電，M4反做下降運動，松開SB7，停止運動。其梯形圖如圖3-5所示。圖3-5砂輪升降電動機控制梯形圖（5）電磁吸盤的充磁和去磁控制按下開始按鈕SB8，X10接通，Y4得電自鎖，電磁吸盤開始充磁；按下停止按鈕SB9，X11斷開，Y4失電，電磁吸盤停止充磁；按下開始按鈕SB10，X12接通，Y5得電，電磁吸盤點動去磁；松開SB10，停止去磁。其梯形圖如圖3-6所示。圖3-6電磁吸盤的充磁和去磁控制梯形圖（6）冷卻泵電動機M3控制按下啟動按鈕SB11，X13接通，Y6得電自鎖，M3運轉；按下停止按鈕SB12，X14斷開，Y6失電，M3停止工作；繼電器K

16、H2或KH3斷開，會使X16或X17斷開，Y6失電，M3停止工作，實現(xiàn)冷卻泵電動機的斷路保護。其梯形圖如圖3-7所示。圖3-7冷卻泵電動機控制梯形圖第四章 運行調試1打開MELSOFT系列三菱編程軟件，新建工程，設置PLC型號為FX2N系列，程序類型為梯形圖，具體設置如圖4-1。圖4-1 新建工程文件設置圖2編寫完梯形圖后進行變換。3在線PLC寫入程序。4把PLC相應的I/O點和模擬模塊連接調試，具體調試步驟如下：（1）接通電源，觀察電源燈HL1和照明燈EL是否亮起。（2）按下啟動按鈕SB2，觀察M1是否運轉，并且HL2應該亮起；按下停止按鈕SB3，M1應停止工作，同時HL2熄滅。（3）按下啟

17、動按鈕SB4，M2應運轉，同時HL3亮起；按下停止按鈕SB5， M2停止工作。同時HL3熄滅。（4）按下上升按鈕SB6，M4正轉做上升運動，HL4亮，松開SB6，停止運動且HL4滅；按下下降按鈕SB7，M4反做下降運動，HL4亮，松開SB7，停止運動且HL4熄滅。（5）按下開始按鈕SB8，電磁吸盤開始充磁，同時HL5亮；按下停止按鈕SB9，電磁吸盤停止充磁且HL5熄滅；按下開始按鈕SB10，電磁吸盤點動去磁，HL5亮；松開SB10，停止去磁且HL5熄滅。（6）按下啟動按鈕SB11，M3運轉；按下停止按鈕SB12，M3停止工作。（7）按下停止按鈕SB1，控制電路停止工作。第五章 小結經過兩個星期

18、的專業(yè)綜合設計與實踐，讓我收貨頗多。起初是對M7120平面磨床一點也不了解，為了能夠較好的完成本次設計，去圖書館查閱了多本書籍，并且利用網絡資源，對M7120磨床的結構、用途和工作原理有了一定的了解。因為只有了解了該磨床的工作原理，才能設計出相應的PLC改造。系統(tǒng)的分析與設計過程也是對學習的總結過程，更是進一步學習和探索的過程。在設計中體會到理論必須和實踐相結合。雖然收集了大量的資料，但在實際應用中卻有很多的差異，出現(xiàn)了很多意想不到的問題。許多問題在書本上可行，而在實際運用中卻會遇到很多問題，在經過多次分析修改后，才能設計出達到控制要求的系統(tǒng)。通過這次實踐，讓我學會了如何通過多重途徑更有效的收集資料，鞏固了自己已學的專業(yè)知識，并鍛煉了了自己用CAD和Visio畫圖的能力，為自己的畢業(yè)設計打下基礎。附錄1.M7120磨床主電路圖2.M7120磨床電氣控制圖3.PLC外部接線圖4.元器件清單序號名稱符號型號規(guī)格數(shù)量單位1可變程控制器PLCFX2N48MR1臺2組合開關QSHZ1025 P/31只3熔斷器FURL160+RL1156只4接觸器KM3TB437只5熱繼電器FRJR36203只6電壓繼電器KV1只7控制變壓器TMJBK300 380/2201只8按鈕SBLA43H12只9指示燈HL6只10銅導線BVR若干米5.完整梯形圖6.參考書1王