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1、 山东建筑大学课 程 设 计 说 明 书题 目：电气控制与PLC课程设计课 程：M7120型平面磨床的PLC改造院 （部）：信息与电气工程学院专 业：建筑电气与智能化 目 录 摘要 一、M7120磨床的基本结构及控制要求 1 1.1 M7120磨床结构1 1.2控制要求 2 二、M7120磨床电路设计及分析制图2 2.1 砂轮电动机分析设计2 2.2液压泵电动机分析设计 3 2.3 砂轮升降电动机分析设计 4 2.4 电磁吸盘电路分析设计52.5照明和指示灯电路6三、PLC机型选择8 3.1PLC的特点 83.2PLC机型的选择 93.3PLC的外部接线图9四、硬件系统设计 9 4.1断路器的
2、选择 9 4.2熔断器的选择 9 4.3交流接触器的选择 10 4.4热继电器的选择 10 4.5按钮的选择10 4.6元件明细表11五、系统软件设计11 5.1 PLC控制程序要求分析 11 5.2 程序梯形图 12 5.3程序列表 13总结与致谢 14参考文献 15 摘 要 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。 目前我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动
3、化技术时可以应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度，用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。随着可编程控制器技术的发展,传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替,对于日益复杂的控制功能传统控制柜显得无能为力。而可编程控制器具有可编程序的特点运行时可以根据要求自动选择控制算法，且适应性强。 本次课程设计就是对M7120型平面
4、磨床进行PLC改造，使改造后的平面磨床具有单循环自动控制功能,能点动对刀，自动运行停车.而且有必要的指示性显示灯。 关键词： 电气控制、平面磨床的PLC改造一、 M7120磨床的基本结构及控制要求1.1 M7120磨床结构平面磨床的结构如图所示，由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。 1. 床身：其中装有液压传动装置，以使矩形工作台做往复运动（纵向）2. 工作台：表面是T形槽,用来安装电磁吸盘以吸持工件或直接安装大型工件。3. 电磁吸盘：夹紧工件4. 砂轮箱：沿滑座水平导轨作横向运动5. 滑座：可在立柱导轨上作上下移动1.2控制要求根据磨床的结构可知它的几种运动形式，主运动是
5、砂轮的旋转运动。垂直进给，即滑座在立柱上的上下运动；槽向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。平面磨床采用电动机拖动，所需电动机有砂轮电动机、工作台电动机、冷却泵电动机、砂轮升降电动机,其拖动控制要求如下：（1）砂轮、冷却泵3台电动机都只要求单方向旋转。砂轮升降电动机、工作台电机需双向旋转。（2）启动一次可以自动完成一个加工的单循环。（3）单循环工序：按下启动按钮，首先充磁，经过一段时间后，砂轮旋转，砂轮架下降，到位后，冷却泵启动，工作台左移，开始加工，加工完成后，工作台自动右移回到初始位置，停止。冷却泵停止，砂轮架抬起，到位后，停止，砂轮旋转停止，然后充磁结束
6、。（4）取工件之前先点动退磁：退磁控制设计为点动方式。（5）可以点动对刀：刀架上升和下降除了自动控制外，还可以点动控制方便对刀，即调节加工量。（6）工作台还可以点动操作左移或右移：根据加工工件的尺寸不同，加工前可点动移动工作台，以确定工作台的加工范围，来调整行程开关的位置。（7）砂轮可以手动启动和停止以方便对刀。二、M7120磨床电路设计及分析制图2.1 砂轮电动机分析设计（1）电动机配置情况及其控制主电路有2台电动机。其中M1为砂轮电动机，带动砂轮转动来完成磨削加工工作；M2是冷却泵电动机，M1和M2同由接触器KM1的主触头控制，单向旋转。其中热继电器FR1、FR2对电路进行过载保护，熔断器
7、FU对其作短路保护。（2）控制电路按下启动按钮SB2，接触器KM1得电吸合并自锁，M1和M2同时启动运转。按下停止按钮SB1，KM1失电释放，M1和M2同时失电停止。注：若加工中不需要冷却液，则可单独关断冷却泵电动机。2.2液压泵电动机分析设计（1）电动机配置情况及其控制主电路有一台电动机。M为液压泵电动机，实现工作台的往复运动，由接触器KM1的主触头控制，单向转动。其中热继电器FR对电路进行过载保护，熔断器FU对其作短路保护。（2）控制电路按下启动按钮SB2，接触器KM1得电吸合并自锁，液压泵电动机M启动运转。按下停止按钮SB1，KM1失电释放，M失电停转。电路控制图如图2.2.1所示： 图
8、2.2.1 液压泵电动机的控制电路2.3 砂轮升降电动机分析设计（1）电动机配置情况及其控制主电路有一台电动机。M为砂轮升降电动机，用于在磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置，有接触器KM1和KM2的主触头控制，双向转动。其中熔断器FU对其作短路保护。砂轮升降电动机是短期工作的，因此不设过载保护。（2）控制电路砂轮升降电动机只有在调整工件和砂轮之间的位置时才使用，因此用点动控制。按下点动按钮SB1时，接触器KM1得电吸合，电动机M启动正转，砂轮上升。按下点动按钮SB2时，接触器KM2得电吸合，电动机M启动反转，砂轮下降。砂轮达到所需位置时，松开SB1或SB2，KM1或KM2失电释放，电动机停转，
9、砂轮停止上升或下降。电路控制图如图2.2.1所示： 图2.2.1 砂轮升降电动机的控制电路2.4 电磁吸盘电路分析设计2.4.1砂轮与液压泵电动机控制电路和电磁吸盘电路根据控制要求，我们在砂轮电动机与冷却泵电动机的控制电路中添加了动合触头KV，该触头为欠压继电器KV的动合触头。电磁吸盘控制电路通过欠电压继电器KV进行联系，当电源电压过低时，电磁吸盘吸力不足，会导致加工过程中工件飞离吸盘的事故，因此，吸盘线圈并接有欠电压继电器KV。当电源电压过低时，KV不吸合，串接在KM1、KM2线圈控制电路中的动合触头KV断开，切断KM1、KM2线圈电路，是砂轮电动机和液压泵电动机停止工作，确保安全生产。电路
10、控制图如2.4.1（1）所示2.4.2.电磁吸盘电路（1）充磁过程按下充磁按钮SB8，接触器KM3得电吸合并自锁，其主触头闭合，电磁吸盘YH线圈得电，工作台充磁吸住工件，同时KM5辅助动断触头断开，使KM6不能得电，实现互锁。磨削加工完毕，在取下加工好的工件时，先按下SB7，切断电磁吸盘YH上的直流电源。由于吸盘和工件都有剩磁，因此需对吸盘和工件进行去磁。（2）去磁过程按下点动按钮SB9，接触器KM6得电吸合，其两副主触头闭合，电磁吸盘通入反向直流电，使工作台和工件去磁。去磁时，为防止因时间过长而使工作台反向磁化，再次吸住工件，因而接触器KM6采用点动控制。保护装置由放电电阻R和电容C以及欠电
11、压继电器KV组成，电阻R和电容C的作用是，电磁吸盘是一个大电感，在充磁吸工件时，存储了大量的磁场能量，在脱离电源的一瞬间，吸盘YH的两端产生较大的自感电动势，使线圈和其他电器元件损坏，因此用电阻和电容组成放电回路利用电容C两边的电压不能突变的特点，使电磁吸盘线圈两端电压变化趋于缓慢，利用电阻消耗电磁能量。欠电压继电器KV的作用是，在加工过程中，若电源电压不足，则电磁吸盘不能吸牢工件，导致工件被砂轮打出，造成严重事故。因此，在电路中设置了欠电压继电器KV，将其线圈并联在直流电源上，其动合触头串联在液压泵电动机与砂轮电动机的控制电路中，若电磁吸盘不能吸紧工件，KV就会释放使液压泵电动机和砂轮电动机停转，保证了安全。电路控制图如2.4.1（2）所示2.5照明和指示灯电路HL为照明灯，其工作电压为24V，由变压器TC供电。SA为照明负荷隔离开关。HL1HL5为指示灯，工作电压均为6V，也由变压器TC供电。其中，
