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1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY专业综合设计与实践题目：M7120磨床的PLC改造设计二级学院直属学部： 延陵学院 专业：电气工程及其自动化班级： 09电Y3 学生：*： 09121131 指导教师： 史建平 职称： 副教授 2013年 3月15日工学院专业综合设计与实践任务书二级学院：延陵学院 专业：电气工程及其自动化 班级：09电Y3学生夏友伟指导教师史建平职 称副教授 课题名称M7120磨床的PLC改造设计课题工作容 将M7120磨床由机电控制改造成由PLC接触器控制的智能机床。具体工作容如下:1、 选择PLC型号2、 元器件选择3、 PLC外部I/O接
2、线图的绘制4、 绘制机床工作流程图和控制梯形图5、 调试指标要求 做出的改造方案，以及新的工作原理要使得在控制器控制的机床比原先机电控制的机床工作得更加简单快捷和平安可靠。进程安排第一天：下达任务、理解课题要求、收集和消化相关资料； 第二天：制定改造方案和方案论证、制定； 第三五天：硬件局部的实现； 第六八天：软件设计、调试； 第九天：根据设计容，撰写设计报告； 第十天：实际测试、辩论考核；主要参文献PLC应用开发实用子程序 贾德胜人民邮电 机电一体化原理及应用 伯威 吕强 国防工业PLC应用技术 钱悦 徐峰希望电子PLC分析与设计应用 周万珍、高鸿斌 电子工业 现代电气控制PLC应用技术 王
3、永华 航空航天大学电气控制与可编程控制器技术 史国生化学工业 电气控制与PLC应用 永胜、王岷中国电力 可编程序控制器及应用 晓琴工程大学地点秋白楼起止日期2013.3.4-3.15目 录第一章 绪论11.1课题简介11.2设计要求11.3改造方案2第二章 M7120平面磨床简介32.1M7120磨床的主要构造32.2 M7120型平面磨床的工作特点42.3 M7120型平面磨床的电气控制5第三章 M7120磨床的PLC改造83.1 PLC型号的选择83.2 I/O设备的选择83.3 PLC改造的硬件设计103.4 PLC改造的软件设计11第四章 运行调试13第五章 小结15附录16第一章 绪
4、论1.1课题简介由于工业生产要求的不断提高，用继电接触器控制的M7120平面磨床，存在较多问题，不仅工作频率低，而且使用寿命短，容易造成系统故障，使生产的运行可靠性降低。所以使用继电器控制的M7120平面磨床已不能满足企业生产的需求。通过使用PLC改造M7120平面磨床系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器，顺序控制二极管及电阻，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入、输出局部还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。1.2设计要求1.对M7120平面磨床原电气控制系统进展了解，能分析出M7120平面磨床的工作原理。2.对PLC改
5、造系统进展硬件设计，具体包括PLC的选型和外部接线设计。3.对PLC改造系统进展软件设计，根据原继电接触器控制图和PLC外部接线图编写出程序梯形图。1.3改造方案改造前后原车床的工艺加工方法不变；尽量保存主电路的原有电气元件，也不改变原控制系统电气操作方法；电气控制系统的控制元件包括：按钮、行程开关、热继电器和接触器等，作用与原电气线路一样；主轴和进给起动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变；把原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现。第二章 M7120平面磨床简介2.1M7120磨床的主要构造M7120型平面磨床主要由它由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等局部组成，具体构
6、造如图2-1所示。平面磨床是用砂轮磨削加工各种零件平面的机床，M7120型平面磨床是平面磨床中使用较为普遍的一种，它的磨削精度高和外表较光洁，操作方便，适于磨削精细零件和各种工具。图2-1 M7120型平面磨床的构造1、砂轮架安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。 2、滑座安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。 3、立柱支承滑座及砂轮架。 4、工作台安装工件并由液压系统驱动作往复直线运动，有效工作面积为630200毫米。工作面及中央T型槽侧面经过精细的磨削，其精度和光洁度很高，是安装工件或夹具的重要基面，应小心使用和加以保护。 5、床身支承工作
7、台、安装其它部件，用以安装立柱、工作台、液压系统、电气元件和其它操纵机构。 6、冷却液系统向磨削区提供冷却液皂化油。 7、液压传动系统其组成有： 1动力元件为油泵，供应液压传动系统压力油； 2执行元件为油缸，带开工作台等部件运动； 3控制元件为各种阀，控制压力、速度、方向等； 4辅助元件如油箱、压力表等。液压传动与机械传动相比具有传动平稳，能过载保护，可以在较大围实现无级调速等优点。2.2 M7120型平面磨床的工作特点M7120型平面磨床共有四台电动机，即砂轮电动机、砂轮升降电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机。各电机在工作是的作用及特性分别为：(1) 砂轮电动机的主运动：砂轮的旋转运动就是M
8、7120型平面磨床的主运动，线速度为3050m/s。砂轮电动机直接带动砂轮旋转，对工件进展磨削加工，在M7120型平面磨床中，砂轮并不要求调速，所以通常采用笼型异步电动机来拖动；(2) 砂轮升降电机的垂直运动：砂轮升降电动机使砂轮在立柱导轨上作垂直运动，用以调整砂轮与工件位置；(3) 液压泵电动机往复运动：工作台在床身导轨上的直线往复运动和砂轮的往复运动是靠液压泵电动机进展液压传动的，液压传动较平稳，能实现无级调速，换向时惯性小，换向平稳。M7120型平面磨床工作台的往返运动采用液压传动，能保证加工精度。由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的往复运动。(4) 冷却泵电动机带动冷却泵
9、供应砂轮和工件冷却液，同时利用冷却液带走磨削下来的铁屑。2.3 M7120型平面磨床的电气控制M7120磨床的电气控制电路图如图2-2所示，根据图2-2分析它的工作原理：图2-2 M7120磨床的电气控制电路图1 主电路分析主电路共有四台电动机，其中M1液压泵电动机实现工作台的往复远动；M2是砂轮电动机，带动砂轮旋转磨削加工工件；M3是冷却电动机，为砂轮磨削工件时输送冷却液；M4是砂轮升降电动机，用以调整砂轮与工件的位置。其中砂轮M4可以正反转。四台电动机的工作要：M1、M2和M3只需正转控制；M4需要正反转控制；冷却泵电动机M3却需在M2正转后才能运转四台电动机的具有短路、 电压和失电压保护
10、，分别由熔断器FUI和接触器KM1、km3、和km4来执行除M4外，其余三台电动机分别由热继电器FR1、FR2和FR3进展过载保护2控制电路分析控制线路设有电压继电器KV闭合启东和总停顿按钮SB1。M7120的具体控制过程如下：1液压电动机的控制 合上电源总开关QS,18压继电器KVT通电闭合，7区电压继电器KV常开触点闭合接通控制电路的电源当按下液压泵M1启动按钮SB2时接触器KM1通电闭合并自锁，液压电动机KM1启动运转；当按下液压泵电动机M1的停顿按钮SB1时，液压泵电动机M1停转2砂轮电动机M2的控制 当按下砂轮电动机M2启动按钮SB4时，接触器KM2通电闭合并自锁，砂轮电动机M2启动
11、运转；当按下砂轮电动机M2停顿按钮sb3时，砂轮电机M2停顿运转3冷却泵电动机M3的控制 冷却泵电动机M3的控制是在砂轮M2启动运行后，通过插件*S2的插入和拔出控制其运行停顿的。4砂轮升降机的控制 砂轮升降电动机M4由按钮SB5和SB1电动控制其正反转。5电磁吸盘YH的控制 电磁吸盘YH按钮SB7.SB8.SB9控制其充磁和去磁，按下按钮SB8，接触器KM5闭合。电磁吸盘YH充磁。按下按钮SB7电磁吸盘YH停顿吸磁，按下按钮SB9。接触器KM6闭合，电磁吸盘YH点动去磁。3. 辅助电路分析辅助电路主要是信号指示和局部照明电路，位于图中1925区。其中，EL为局部照明灯，由变压器TC供电，工作
12、电压为36V，由手动开关QS2控制。其信号灯也由TC供电，工作电压为6.3V。HL为电源指示灯；HL1为M1运转指示灯；HL2为M2运转指示灯；HL3为M4运转指示灯；HL4为电磁吸盘工作指示灯。4 M7120型平面磨床电气控制特点(1)采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱的快速移动单由一台快速移动电动机M3拖动。(2)主电动机MI不但有正、反向运转，还有单向低速点动的调整控制，MI正反向停车时均具有反接制动停车控制。(3) 设有检测主电动机工作电流的环节。(4) 具有完善的保护和联锁功能：主电动机MI正反转之间有互锁。熔断器FU1FU6可实现各电路的短路保护；热继电器FR1、FR2实现M1、
13、M2的过载保护；接触器KM1、KM2、KM4采用按钮与自锁环节，对M1、M2实现欠电零电压保护。第三章 M7120磨床的PLC改造3.1 PLC型号的选择 西门子SIMATIC S7-200PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的根本型号与8种CPU可供选择使用。三菱F*PLC的特点是系统配置即固定又灵活；编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。根据控制电路能得到I/O
