毕业设计说明书万能外圆磨床电气控制系统的PLC改造

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1、M1432型摘要本次设计的内容是M1432型万能外圆磨床电气控制系统的设计。M1432A 型万能外圆磨床用于磨削圆柱形和圆锥形零件的外圆和内孔。机床的外磨砂轮、内磨砂轮、工件、油泵及冷却，均以单独的电机驱动。本次设计重点是将M1432型万能外圆磨床电气控制电路改造成PLC控制系统以及编译PLC梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真，最后用MCGS组态软件模拟动画效果。关键词：外圆磨床；电气控制系统；PLC控制；MCGSPLC Reformation In Electrical Control System Of M1432 Type Universal Cylindrical Gri

2、nderABSTRACTThe content of this design is the designing of M1432 type universal cylindrical grinder electrical control system. M1432A type universal cylindrical grinder is used to grind outer circle and inner hole of cylindrical and conical parts. The external grinding wheel,internal grinding wheel,

3、 workpiece, oil pump and cooling are driven respectively by a single motor. The design focuses on the transformation of electrical control circuit of M1432 type universal cylindrical grinder into PLC control system and compiling PLC ladder diagram, when compiling is done, using PLC test bench for ex

4、perimental simulation and eventually using MCGS software to simulate the animation effects.Keywords: Cylindrical grinder; The electrical control system; PLC control; MCGS;目 录第一章 前 言11.1 可编程序控制器(PLC)的现状与发展趋势1第二章 M1432A万能外圆磨床结构及其电气控制分析42.1 M1432A万能外圆磨床的概述42.1.1 M1432A万能外圆磨床的概述42.1.2机床的机械传动系统42.1.3主要部件

5、结构52.1.4传动控制的特点以及要求62.2 M1432A万能外圆磨床的电气控制系统分析72.2.1 主电路分析72.2.2 控制电路7第三章 PLC控制系统的介绍103.1可编程控制器概况103.2PLC结构及其基本配置103.3 PLC改造M1432A电气控制系统的现实意义133.3.1PLC的特点133.3.2继电器控制系统和PLC控制系统的比较143.4 FX系列产品的PLC简介15第四章 M1432A万能外圆磨床的PLC控制系统改造164.1 PLC型号的选择164.2 采用三菱系列PLC编程174.3 PLC指令程序19第五章 用MCGS组态软件模拟动画效果205.1 MCGS软

6、件简介205.2 用MCGS组态软件模拟动画20第六章 结 论26参考文献27致 谢28第一章 前 言1.1 可编程序控制器(PLC)的现状与发展趋势工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成 为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序

7、的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。一、 我国工业控制计算机的发展20世纪40年代末50年代初，我国的流程工业规模很小，设备陈旧，必要的调节主要靠最

8、简单的测量仪表由人工操作运行。50年代末60年代初，我国研制生产的传感器、变送器、调节器、执行器等，基本上能显示过程状态，实现调节意图，最终命令执行器完成对工艺流程的调节要求。70年代初，我国自行研制的工控机开始应用于工业过程控制，它部分地取代了原来控制室内的仪表。但由于受当时电子器件性能的限制，工控机本身的可靠性远不如现在，工控机带来的控制集中引起“危险”集中。70年代末，分散型控制系统(DCS)进入工控领域，解决了“危险”集中的问题，还解决了一些复杂的控制。DCS可建立通信网络，为大工厂生产带来许多方便，但其价格一直居高不下。80年代初，适应性较强的总线型工控机(STD)应运而生，STD总

9、线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。二、工业可编程序控制器(PLC)发展趋势PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%， PLC 将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表

10、现为以下几个方面：1、微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米而功能却有所增强，使 PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院 手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。2、集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，PLC向集成化方向发展，使 PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC 集成，即

11、将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC 能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。3、向开放性转变PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致， 使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了 IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOW

12、S平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。三、PLC主要厂家及产品介绍在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。从西门子公司的SIMATICS7-400的性能可对PLC窥见一斑：我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产；中型PLC已有产品；大型PLC已开始研

13、制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%，主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异,各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC 也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与 DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。PLC在工业自动化控制特别是顺

14、序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。第二章 M1432A万能外圆磨床结构及其电气控制分析2.1 M1432A万能外圆磨床的概述2.1.1 M1432A万能外圆磨床的概述图2.1 M1432机床简图用途：M1432型万能外圆磨床可以用来加工外圆柱面及外圆锥面，利用磨床上配备的内圆磨具还可以磨削内圆柱面和内圆锥面，也能磨削阶梯轴的轴肩和端平面。此电路采用五台电动机拖动工作。几种典型加工方法： a）纵磨法磨外圆； b）偏转工作台磨小锥度长圆锥面； c）转动砂轮架，切入磨法磨大锥度圆锥面； d）转动头架，用内磨装置纵磨法磨内锥孔。2.1.2机床的机械传动系统除工作台的纵向移动、砂轮架的快速进

15、退与尾架顶尖套筒的缩回为液压传动其余运动为机械传动。 机床的主要运动有：1、主运动：砂轮的旋转运动，头架带动工件的旋转运动，工作台的纵向进给运动，砂轮架的横向进给运动。2、辅助运动：砂轮架的快速移动，尾架套筒的快速退回。2.1.3主要部件结构（1）砂轮架：用于支承砂轮主轴并传动砂轮高速转动，主要由体壳、滑鞍、主轴及其轴承、传动装置等组成，壳体装于滑鞍上，并可绕销转动，转角大小可从刻度盘读出。主轴短而粗，抗弯、扭刚度高。用短三瓦动压滑动轴承（提高旋转精度，刚度）使主轴平稳准确地运转。（2）内圆磨具：内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件（独立的）装在支架孔中，以便更换（备有几套尺寸与极限工作转速不同的内圆磨具）与砂轮架以铰链安装，可翻上（不加工）也有固定在砂轮架后，使用时将砂轮架往下翻，也有装卸式的。机床上设电气联锁装置，内磨装置工作时，压下开关发出电信号，使砂轮架不能前后快速移动，并在此时才能起动内磨具电机。（3）头架：用于安装工件并使其转动，由壳体、主轴及其轴承，传动装置，底座等组成，安装在工作台上，壳体可绕轴销相对底座旋转。主轴：磨内圆：主轴转动，此时用卡盘装夹工件（由穿过主轴中心孔的拉杆锁紧，并通过拔盘，拔销传动卡盘和主轴一起转，必须将