1、M7120平面磨床电气自动化设计M7120平面磨床的电气自动化设计第一章 M7120 型磨床的组成及工作原理一、 M7120 型磨床的组成1. M7120型磨床的型号及含义型号：M7120含义：M 磨床7 平面磨床1 卧轴矩台式20 工作台的工作面宽 200mm型磨床的主要结构M7120型平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架又称磨头、滑座、立柱等局部组成。它的外型以以下图：磨床的主运动是砂轮的旋转运动， 辅助运动是工作台的左右往返1M7120平面磨床的电气自动化设计运动和砂轮架的前后上下进给运动。工作台的往返运动采用液压传动，能保证加工精度。 砂轮起落电动机使砂轮在立柱导轨上作垂直运动
2、，用以调整砂轮与工件地址。3. 控制要求1 砂 轮的旋转用一台三相异步电机拖动，要求单向连续运转。2 砂 轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单向旋转。3 砂 轮起落电动机要求能正反转控制。4 冷 却泵电动机只有在砂轮电动机起动后才能起动。5 电 磁吸盘应有充磁和去磁控制环节。二、M7120型磨床的工作原理型磨床电气控制线路图见附图2. 主电路工作原理主电路中有四台电动机， 分别为液压泵电动机 M 1、砂轮电动机 M 2、冷却泵电动机 M3和砂轮起落电动机 M 4，它们的短路保护均由熔断器FU1实现。热继电器 FR1、FR2、FR3分别为 M 1、M 2、M 3的过载保护。液压泵电动机
3、 M1只要要单向旋转，由接触器 KM1控制。由于冷却泵电动机 M3必定在砂轮电动机 M2运转后才能起动， 因此由同一个接触器 KM2控制。砂轮起落电动机 M4由接触器 KM3和 KM4控制，要求能正反转，由于 M4是点动短时运转，故未设过载保护。3. 控制电路工作原理1液压泵电动机 M1的控制 假设电源电压正常， 由变压器 TC副绕组供应 135V交流电压，经桥式整流器 VC整流后获取 110V直流电压，使欠电压继电器 KV线圈得电吸合， 其常开触头 KV闭合，为电动机的起动作好准备。假设电源电压偏低， KV 不能够可靠工作，那么四台电动机均不能够起动。当 KV吸合后，再按下启动按钮 SB3，
4、接触器 KM1线圈得电并自锁，其主触头 KM1闭合，M1起动并连续运转。按下停止按钮 SB2，M1失电停转。2砂轮电动机 M2及冷却泵电动机 M 3的控制 KV 吸合后，按下起动按钮 SB5，接触器 KM2线圈得电并自锁，其主触头 KM1闭合，M22M7120平面磨床的电气自动化设计起动并连续运转，按下停止按钮 SB4，KM2线圈失电，M 2停转。M 3在插上插头 X1后，与 M 2同时起动、停止。若是不需要冷却液，拔下插头 X1即可。3砂轮起落电动机 M4的控制 由于砂轮起落时短时运转， 故采用点动控制。按下起动按钮 SB6，接触器 KM3线圈得电吸合，其主电路中的主触头 KM3闭合，M4起
5、动并正转，砂轮上升。当砂轮上升到所需地址时，松开 SB6，KM3线圈失电， M 4停转，砂轮停止上升。按下点动按钮 SB7，KM4线圈得电吸合， M4起动并反转，砂轮下降，当砂轮下降到所需地址时，松开 SB7，M4停转，砂轮停止下降。为了防范接触器 KM3、KM4同时得电吸合，控制电路中分别串通对方的常闭联锁触头，省得造成短路故障。4电磁吸盘 YH控制电路 电磁吸盘的控制电路包括整流装置、控制装置和保护装置 3 个局部。整流装置由变压器 TC和单相桥式全波整流器 VC组成，供应 110V直流电源。控制装置由按钮 SB8、SB9、SB10和接触器 KM5、KM6等组成。充磁时，按下充磁按钮 SB
6、8，接触器 KM5线圈得电吸合并自锁，KM5主触头闭合，电磁吸盘 YH线圈得电，工作台充磁吸住工件。同时去磁控制电路中的 KM5联锁触头断开，实现对接触器 KM6的联锁。工件加工结束后，先按下停止按钮 SB9，接触器 KM5线圈失电，切断充磁电路。由于吸盘和工件都有剩磁，工件不简单取下，此时必须对吸盘和工件进行去磁。去磁时，按下点动按钮 SB10，接触器 KM6线圈得电吸合， KM6主触头闭合， YH 线圈反向通入直流电，产生反向磁通抵消吸盘和工件的剩磁，到达去磁的目的。应注意去磁时间不能够过长，否那么使工作台反向磁化，因此 SB10采用点动控制。保护装置由放电电阻 R、放电电容 C及欠压继电
7、器 KV组成。电磁吸盘线圈在充磁过程中， 储蓄了大量磁场能量， 当电磁吸盘走开电源刹时，线圈两端产生很大的自感电动势，会损坏线圈和其他电器，因此在线圈两端并接 RC放电支路，在电磁吸盘线圈断电时，经过 R和 C放电，耗资电感的磁场能量。欠压继电器 KV的作用是防范电源电压下降或消失时，电磁吸盘吸力缺乏或无吸力而以致工件被抛出，3M7120平面磨床的电气自动化设计造成事故。三、M7120型磨床的主要硬件1. 电磁吸盘的结构电磁吸盘是一种固定加工工件的夹具， 主要由非磁性资料、 工作台、芯体、线圈以及盖板等几个局部组成。其结构表示图以下：2. 电磁吸盘的工作原理电磁吸盘的外壳和盖板是钢制箱体， 箱
8、内安装多个套上电磁线圈的芯体，钢盖板用非磁性资料隔成多个小块。当线圈通入直流电后，突出的芯体和隔断的钢条被磁化而形成磁极。当工件放在磁极中间，磁通以芯体和工件作为回路， 磁路就组成闭合回路， 将工件牢牢吸住。3. 电磁吸盘的优缺点电磁吸盘与机械夹紧装置对照， 优点是操作快捷， 不伤害工件并能同时吸牢多个小工件， 在加工过程中发热工件能够自由伸缩。 存在的主要问题是必定使用直流电源和不能够吸牢非磁性资料小件。4M7120平面磨床的电气自动化设计第二章 M7120 型磨床电气控制系统硬件部分的改造由于机床的电气线路复杂， 控制系统更加复杂， 使它的维修和保养难度较大，而且继电器使用繁琐，较简单出现
9、故障，因此本次课题用 PLC对 M7120型磨床进行改造， 使其简单化， 更使原机床控制大大的简单化 , 而且维修方便 , 易于检查，节约大量的继电器元件 , 使机床的工作效率更高。一 、欠压继电器的介绍及作用它是当电路中电压到达预定值时而动作的继电器。其结构与电流继电器根真相同， 可是电磁铁线圈的匝数好多， 而且使用时要与电源并联。它广泛应用于失压电压为零和欠压电压小保护中。所谓失压和欠压保护就是当由于某种原因电源电压降低过多或暂时停电时，电动机即自动与电源断开；当电源电压恢复时，如不重按起动按钮，那么电动机不能够自行起动。若是不是采用继电器控制，而是直接用闸刀开关进行手动控制， 由于在停电
10、时未及时拉开开关， 当电源电压恢复时，电动机即自行起动，可能造成事故。别的还有过电压继电器，它是当电路电压高出必然值时， 因电磁铁吸力而切断电源的继电器，它用于过电压保护如保护硅管和可控硅元件 。二、PLC的系统结构及工作原理1.PLC 的系统结构目前 PLC种类众多， 功能和指令系统也都各不一样样， 但都是以微办理器为核心用做工业控制的专用计算机， 因此其结构和工作原理都大体相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央办理单元 CPU、储藏器 RAM和 ROM、输入输出接口电路、电源、 I/O 扩展接口、外面设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。 PLC控制系统由输入量 PLC
11、输出量组成，外面的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为 PLC的输入量， 它们经 PLC外面输入端子，作为 PLC的输出量对外面设备进行各种控制。因此可知，PLC的根本结构由控制局部输入和输出组成。 其中 PLC 各局部的作用以下：(1) 中央办理器5M7120平面磨床的电气自动化设计CPU是由控制器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。 控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作， 它的根本功能是从内存中取指令和执行指令。它的重要功能以下：1诊断 PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。2采集由现场输入装置送来的状
12、态或数据， 并送入 PLC的存放器中。3按用户程序储藏器中存放的先后序次逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作。4将存于存放器中的办理结果送至输出端。5应各种外面设备的工作央求。(2) 储藏器PLC的储藏器分为两全局部：1系统储藏器，用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。2用户储藏器，包括用户程序储藏区及工作数据储藏区。(3) 输入输出接口电路PLC 经过输入输出 I/O 接口电路实现与外面设备的连接。输入接口经过 PLC的输入端子接受现场输入设备的控制信号， 并将这些信号变换成 CPU所能接受和办理的数字信号。(4) 电源PLC 的电源是指将外面输入的交流
13、电经过整流、滤波、稳压等办理后变换成满足 PLC的 CPU、储藏器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。(5) 输入输出 I/O 扩展接口假设主机单元的 I/O 点数不能够满足输入输出点数需要时， 可经过此接口用扁平电缆线将 I/O 扩展单元与主机单元相连接。2. PLC 的根本工作原理PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序， CPU从第一条指令开始执行， 按指令步序号做周期性的程序循环扫描， 若是无跳转指令，那么从那么从第一条指令开始逐条序次执行用户程序， 直至遇到结束符后又返回第一条指令， 这样周而复始不停循环， 每一个循环称为一6M7120平面磨床的电气自动化设
14、计个扫描周期。三、PLC的选型及特点1.PLC 的选型传统的 M7120磨床的电气控制局部使用的是接触器， 接触器在日常的生产过程中较简单出现问题， 因此此次改造采用 PLC对磨床进行控制。M7120型磨床的电气控制系统需要 10 个输入口和 6 个输出口，PLC的实质输入点数应等于或大于所需输入点数 10，PLC的实质输出点数应等于或大于所需输出点数 6，因此本次改造采用的是三菱FX1S-30MR可编程控制器。2.PLC 的特点可编程控制器属于储藏程序控制方式， 其控制功能是经过存放在储藏器内的程序来实现的， 假设要对控制功能做必要的更正， 只要改变软件指令即可，实现了硬件控制的软件化。其主
15、要特点为：1可靠性高，抗搅乱能力强2丰富的 I/O 接口模块3编程简单4安装简单、维修方便5配套齐全、功能完满6体积小、重量轻、能耗低7系统设计、调试周期短四、PLC的 I/O 分配表依照 M7120磨床的电气控制要求，定义 PLC的 I/O 分配，以下：输入信号 输入端子号 功能SB1 X1 急停按钮SB2 X2 电动机 M1停止按钮SB3 X3 电动机 M1启动按钮SB4 X4 电动机 M2停止按钮7M7120平面磨床的电气自动化设计SB5 X5 电动机 M2启动按钮SB6 X6 砂轮电机 M4上升按钮SB7 X7 砂轮电机 M4下降按钮SB8 X10 电磁吸盘充磁按钮SB9 X11 电磁
16、吸盘充去磁总停按钮SB10 X12 电磁吸盘去磁按钮输入信号端口分配表输出信号 输出端子号 功能KM1 Y0 液压泵电机接触器KM2 Y1 砂轮电机接触器KM3 Y2 冷却泵电机接触器KM4 Y3 砂轮电机起落接触器KM5 Y4 电磁吸盘的充磁接触器KM6 Y5 电磁吸盘的去磁接触器输出信号端口分配表8M7120平面磨床的电气自动化设计五、PLC的接线图六、改造后的优点1节约资本，减少投资额。2性能坚固可靠，减少故障率。3更有利于使用和保护。4能够采用最新的控制技术，提高生产效率。9M7120平面磨床的电气自动化设计第三章 M7120 型磨床电气控制系统软件部分的改造一、PLC梯形程序的设计1
17、.X0 为 KV欠电压继电器的常开触头， KV得电为电机启动作好准备，KV不得电，四台电机都不能够工作。按下 SB3输入 X3得电，KM1得电并自锁，液压泵电机启动。按下 SB2液压泵电机停转。2.KV 吸合，按下 SB5输入 X5得电，输出 Y2得电并自锁， KM2得电，常开触点闭合，砂轮电机得电。同时 M 3冷却电机得电。3. 砂轮起落原理是相同，就砂轮上升说明下，按下开关 SB6，输入X6 得电，输出 Y3 得电，KM3 得电，即砂轮电机起落电机上升，松开 SB6 上升停止，采用开关点动控制。4. 按下 SB8，输入 X10得电，输出 Y5得电，KM5得电，电磁吸盘得电，工作台充磁吸住工
18、件。 当工件加工结束后， 先按下停止按钮 SB9，KM5失电，切断充磁电路。去磁时，按下点动按钮 SB10，输入 X12，输出Y6得电，电磁吸盘反向通入直流电，从而去磁。10M7120平面磨床的电气自动化设计二、M7120型磨床电气控制系统梯形图11M7120平面磨床的电气自动化设计总结片刻之间一个月时间就过去了， 在老师的精心指导下， 我的毕业设计完成了，回忆整个毕业设计过程，诚然做的挺苦挺累，但从毕业设计中我学到了好多东西，真是让我受益匪浅！毕业设计是我们在学校迎接的最后一次培训， 也是最后一次考验我们在校学的理论知识可否扎实， 从中提高我们的设计、 掌握技术知识的能力，为我们以前学的知识
19、一次升华，一次总结。让我们对自己的专业有了更系统的认识，为我们踏上社会确定扎实的基础。学校安排我们做此次毕业设计， 第一是让我们认识到做毕业设计的格式与要讨情况。 刚开始我们拿到设计课题时不知如何下手， 但在老师精心的指导下， 我们慢慢地一步一步完成设计内容， 其次让我们知道做毕业设计光靠我们所学的知识是远远不够的， 还需要我们去图书馆查找更多的资料， 在做设计的同时， 能够使我们对以前学过的知识进行再一次的复习， 对其中把没掌握好的知识加以坚固， 将没有学过的知识进行系统的自学， 在此次的毕业设计中也使我进一步认识到三菱 FX1S系列 PLC的知识，这使我们清楚的理解社会在不停的进步，产品在
20、不停的更新， 我们要跟上社会睁开潮流， 必定不停的给自己 “充电，活到老学到老，这样才不会被社会所裁汰、抛弃，而且在今后的社会工作及生活中， 遇到近似等的问题我们就会对它充满自信， 并且顺利地去解决它。12M7120平面磨床的电气自动化设计致谢在尊敬的导师蒋老师的悉心指导下我完成了本次毕业课题的设计。蒋老师治学慎重，不胜其烦，他的言传身教使我受益匪浅，而且掌握了较为扎实的基础理论， 特别重要的是提高了我独立解决问题的能力，培养了我们的团队合作精神，蒋老师对我们平易可亲的态度、体谅入微的关心深深感染了我， 使我学会了学习的方法， 懂得了做人的道理，这些受益对我今后无论在工作中，还是在学习上，都将
21、产生深远的影响，在此我对蒋老师的帮助表示衷心的感谢。同时，若是没有其他同学的帮助也没这么快就能完成的， 他们在我的一些程序设计上与我一起解析总结， 而且都提出了可贵的更正意见，使我能顺利完成，在此我对我的好多同学表示感谢。最后，我感谢我的母校常州技师学院给我这么多学习的机会和良好的学习环境，感谢我的父亲母亲在我的学习和生活上的恩赐的众多支持！13M7120平面磨床的电气自动化设计参照文件1. 王国海主编 . ?可编程控制器及其应用? 第二版 . 中国劳动社会保障初版社.20072. 沈蓬主编. ?常用机床控制线路检修技术? . 常州技师学院 . 20053. 路林吉. 江龙康等编写 .?可编程序控制器原理及应用? . 清华大学初版社 .20024. 齐占庆. ?机床电气自动控制? . 机械工业初版社 .19875. 夏国伟. ?机床电气与维修? . 陕西科学技术初版社 .19806. 侯玉秀. ?用 PLC改造磨床的电气控制系统? . 长春理工大学学报 20047. 曹辉. ?可编程序控制器系统原理及应用? . 电子工业初版社 .20038. 于雷声、方宗达 . ?电气控制与 PLC运用?. 机械工业初版社 .199614M7120平面磨床的电气自动化设计
