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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文）题 目： 磨床 PLC 控制系统设计 姓 名： 学 号： 学 院： 电气工程与自动化学院 专 业： 电气工程与自动化（电气方向） 年 级： 指导教师： （签名）20XX 年 6 月 1 日精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业磨床 PLC 控制系统设计摘 要磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。普通磨床的电气系统由液压系统、砂轮、冷却泵和电磁吸盘以及照明电路部分组成。随着在现代化工业生效率的不断提升，磨床在加工精度、自动化程度、加工的集约性等方面的要求不断提高，传统磨床难以满足现代化的加工工艺要求。
2、传统磨床在控制方面采用继电器接触器电气控制系统过于复杂繁琐，且由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。可编程控制器 PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。利用 PLC 控制磨床运行，使线路得到简化，可靠性提高，响应速度明显加快，精确度更准确；实现了磨床启动、停止、故障停止、紧急停止的功能，可根据运行要求灵活切换磨床的控制方式；提供过载，轻载，断相和电压不平衡保护；现场显示运行状态，实现智能化监控。节省大量的继电器元件,使机床的工作效率更高。本
3、文以 M7120 平面磨床为例，主要介绍对磨床控制系统的 PLC 改造。关键词：平面磨床，PLC，控制系统精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Grinding Machine PLC Control System DesignABSTRACTThe grinder is the use of abrasive on the workpiece surface grinding machine tool. Plain grinding machine electrical system from the hydraulic system, the grinding heel, coolin
4、g pump and electromagnetic sucker and lighting circuit part. In modern industrial production efficiency with rising, grinder in the processing precision, automation, such as processing intensive requirements continue to increase, the traditional grinding machine can not meet the requirements of mode
5、rn processing technology. In traditional grinding in control using a relay - contactor electrical control system is too complicated, and because the contact number, high failure rate, low reliability, large volume and other shortcomings, are gradually being phased out.PLC is the computer technology
6、and traditional relay contact control technology combined with the product, it has overcome the relay contact control system in mechanical contact of the complex wiring, low reliability, high power consumption, universality and flexibility of the shortcomings of the poor, make full use of the advant
7、ages of a microprocessor. Use of PLC control grinding machine running, so the circuit is simplified, improved reliability, response speed to be accelerated apparently, the accuracy is more accurate; the grinder start, stop, failure to stop, emergency stop function, be under the operational requireme
8、nts of the control switch grinder flexible; with light load, overload, open phase and voltage unbalance protection; field display running state, intelligent monitoring and save a lot of relay components. The machine has higher working efficiency. Based on the M7120plane grinding machine as an exampl
9、e, introduces the grinding machine control system s PLC transformation.Key words: surface grinding machine，PLC，control system精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第 1 章 绪论1.1 课题的背景及其意义在十八世纪初，为了适应自行车、钟表、枪械和缝纫机等零件淬硬后的加工，美国、英国和德国分别研制出了使用天然磨料作为砂轮的磨床。这些磨床是在当时已有的机床如刨床、车床等上面加装磨头改制而成的，这些磨床结构简单，刚度较低，磨削
10、时容易产生振动，操作时要求工人要有很高的技艺才能磨出较为精密的工件。在 1876 年的巴黎博览会上展出了由美国布朗夏普公司制造的万能外圆磨床，这是首台具有现代磨床基本特征的磨床。它的工件头架和尾座安装在往复运动的工作台上，采用箱形床身提高了机床刚度，并且带有内圆磨削附件。在 1883 年，这家公司研制出把磨头装在立柱上并且工作台能够作往复运动的平面磨床。在 1900 年前后，由于液压传动的应用和人造磨料的发展，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业尤其是汽车工业的发展，各种不同功能、类型的磨床相继问世。先后研制出加工气缸体的内圆磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。到 19
11、08 年自动测量装置开始在磨床上得到运用。到了 1920 年前后，双端面磨床、无心磨床、导轨磨床、轧辊磨床，超精加工机床和珩磨机等先后制成使用；50 年代出现了高精度的外圆磨床；60 年代末又出现了砂轮线速度可达 6080m/s 的高速磨床和缓进给、大切深磨削的平面磨床；70 年代，采用微处理机的适应控制和数字控制等先进技术在磨床上得到了广泛应用。随着机械产品精度、强度、可靠性和寿命等要求的不断提高以及新型材料的广泛使用，磨削加工技术正朝着超精细、超硬度磨削发展，开发精密高刚度的自动化数控磨床的成发展趋势。1.2 课题研究的现状及发展趋势当今磨床的数控化率不断的提升，平面磨床的发展趋势是转向台
12、阶、成形、切入、快速抖动和三维空间曲线表面磨削加工。平面磨床是磨床类机床中演变潜力最大的一种机型。我国平面磨床制造企业正跳出传统的平面磨削思维，转向曲线或轮廓等非平面磨削加工的思路上发展，以形成我们自己特色的技术和产品。1.2.1 平面磨床发展现状精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 (1)从规格上看，目前平面磨床以小型平磨为主。台面宽度在 200mm 以下的占近 50%，小规格机床在运输和布展都较为方便；国外的平面磨床并没有普通、精密和高精度的精度等级之分，相对于小规格机床来说，精度容易做得很高；随着工业发展水平的提高，在国际市场上，中、小规格的平面磨床有很大的潜在需求。(2)从控制上
13、看，目前 70%以上的平面磨床为数控型，分为单轴、双轴及三轴数控，最多可达五轴控制，特别是 400mm 以上的大规格机型，全部为数控型。随着技术水平的发展，磨床的功能也发生变化，平磨已从传统的平磨向成形磨转变，常规控制方法已难以实现功能的要求。数控型平面磨床已形成一个市场的潮流。(3)从功能上看，50%以上的平面磨床不仅仅用于水平平面的加工，而且转向台阶、成形、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加工，在国际上如 BLM、ELB 公司以平面磨床为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可以实现复杂曲面的磨削；Trutech、Unison 公司研发的柔性磨削系统，可以实现成形、外圆、无心、工具、轮廓等
14、磨削工艺；还有 Parker、裕福公司等的快速抖动平面磨床等，都反映出平面磨床是磨床类机床中最具演变潜力的一种机型。1.2.2 发展呈现三大变化(1) 复合、高速、高刚性、高精度仍是金切机床发展的主要方向，但又有新的变化。复合，已从原来的为复合而复合转为目前从实用高效考虑为主，如车、铣复合，铣、车、钻的复合，电火花和铣床的复合等；从功能上看，复合型机床的针对性很强，一般都是针对某类零件考虑；从精度上看，定位精度2m，重复定位精度1m 的机床已较为普遍；从主轴转速来看，8.2kW 的主轴可达 60000 转/分钟，13kW 的主轴可达 42000 转/分钟，主轴高速旋转已不是小功率机床的专有特征
15、；从刚性上看，目前已经出现可加工60HRC 硬度材料的加工中心。(2)模块化设计在机床制造中已应用得十分熟练。横向系列、纵向系列、跨系列、全系列的模块化设计，无论是牧野、大隈等为代表的日本机床，还是 Cincinnati、Haas 等为代表的美国机床，在外形上看似乎完全一样，不同公司生产的机床功能则完全不同，但所构成的各模块很多则是通用的。(3)全自动控制的概念已发生变化。传统的全自动机床是采用一只液动或气动的机械手来实现工件的自动上、下料，而现在是通过采用真正意义上的多关节串联式机器人，来实现工件的上、下料，包括对已加工完成零件的堆放。控制范围的加大，组线灵活性的加强，同时辅助配套的机械大大
16、减少。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第 2 章 M7120 平面磨床的结构及功能2.1 平面磨床的主要结构及运动方式2.1.1 M7120 平面磨床的主要结构M7120 型平面磨床是卧轴矩形工作台，主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、滑座等部分组成，如图 2-1 所示。磨床工作时采用砂轮周边磨削工件，砂轮由砂轮电动机带动旋转。在床身中装有液压传动装置，以使工作台在床身的水平导轨上做往复运动，为使运动时能够平稳且容易调节运动速度，采用液压传动将电机的转速转变为直线运动。而工作台的往复运动换向是通过撞块碰撞床身上的液压换向手柄改变油路来实现的。在工作台上安装有电磁吸盘是用于固定
17、被加工工件的夹具。立柱可在床身的横向导轨上作横向给进运动，这一运动可由液压传动，也可用手轮操作。砂轮箱在立柱上作垂直运动，以实现砂轮箱的垂直进给。图 2-1 M7120 平面磨床外形结构示意图2.1.2 M7120 平面磨床的运动形式平面磨床的主要运动是指砂轮的的旋转运动，磨削时砂轮的外圆线速度大致在3050m/s 的范围内。砂轮的旋转只要求单方向旋转，且无调速要求。平面磨床的进给运动有垂直进给既滑座沿立柱上的垂直导轨移动；横向的进给既砂轮箱在滑座上的水平移精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业动；纵向进给既工作台沿床身的往复运动。2.2 M7120 平面磨床的电力拖动特点及控制特点2.2
18、.1 电力拖动特点平面磨床 M7120 是一种精密的机床，为保证其加工精度、使平稳运行，确保工作台往复运动换向时的惯性最小且无冲击力，对工作台往复运动和砂轮箱横向进给采用液压传动。M7120 平面磨床采用了四台电动机拖动，全部为三相鼠笼型异步电动机。四台电机分别为：液压泵电动机、砂轮电动机、冷却电动机、砂轮箱升降电动机。其中液压泵电动机用于拖动液压泵供出液压油，经液压传动机构来完成工作台的往复运动；砂轮电动机用于拖动砂轮旋转磨削工件；冷却电动机用于拖动冷却泵，冷却砂轮磨削加工时产生的热量。2.2.2 M7120 磨床控制特点砂轮电动机、液压泵电动机及冷却电动机只需单方向旋转，且全部采取直接启动
19、方式。冷却电动机与砂轮电动机同步运行。砂轮箱升降电动机采取点动控制，并实现升降互锁。在电磁吸盘上装有欠压继电器且与液压泵电动机互锁，当电磁吸盘的输入电压低于一定值时欠压继电器的铁芯释放，以防在吸力不够时工作台开始运动。电磁吸盘采用自动充磁电路结构，在退磁方面避免电磁吸盘反向充磁采用电动消磁方式。在磨床上的各电机都配有信号提示灯和照明系统。磨床采用完善的保护环节，在各电动机上安有短路保护、过载保护等。2.3 M7120 平面磨床的电气控制M7120 平面的电气控制电路主要有主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和机床照明电路四部分组成。主电路中共有四台电动机，如图 2-2 所示。其中:M1 为液压泵
20、电动机；M2 为砂轮电动机；M3 为冷却电动机；M4 为砂轮箱升降电动机。电动机 M1 由接触器 KM1 的主触点控制；电动机 M2 和电动机 M3 同时由接触器 KM2 的主触点控制，控制砂轮升降的电动机 M4由 KM3、KM4 控制其正反转。四台电动机共同使用熔断器 FU1 做为短路保护，液压电动机 M1 由热继电器 FR1 作为长期的过载保护，电动机 M2 和电动机 M3 分别由热继电器 FR2、FR3 作为其长期的过载保护。M7120 控制电路由继电器、接触器、整流器、小型变压器、常开按钮、常闭按钮等传精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业统电气元件经过自锁、互锁等逻辑组合进行控制
21、。并配有机床的照明系统和电机的运转工作指示灯。图 2-2 M7120 平面磨床主电路图 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第 3 章 磨床 PLC 电气控制系统设计3.1 总体设计方案说明 油泵电动机、砂轮电动机、冷却电动机、砂轮箱升降电动机分别由电动机M1、M2、M3、M4 拖动。液压泵电动机 M1、砂轮电动机 M2 和冷却电动机 M3 都采用直接启动、直接停止，单向旋转控制。砂轮电动机 M2 和冷却电动机 M3 采用同步运行控制方法。砂轮箱升降电动机采用直接启动、并能够正反转控制。砂轮箱位置调整，为使砂轮升降准确采用点动控制。电磁吸盘采用直流充磁和退磁方式，为避免反向充磁采用点动消
22、磁。上下极限位置应有位置保护，在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及 PLC 控制回路采用熔断器，实现短路保护PLC 应选用继电器输出型。在外接负载时应加相应电压等级的电源，实现不同电压等级的电气元件控制。由于电机运行指示灯功率较小，采用 PLC 输出电流控制。3.2 电气元件分析在 M7120 平面磨床的 PLC 改造时，其控制系统中用于保护、控制、照明等的电气元件如表 3-1 所示。其中接触器是一种能够频繁地接通或断开交、直流主电路和大容量控制电路，能实现远距离自动控制的电器。主要应用于控制
23、电动机、电热设备、电容器组等。并且具有低压释放保护功能等。接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置组成。线圈串联在电路中，当流过线圈的电流达到一定值时接触器的触头动作，改变其状态。在 M7120 平面磨床的 PLC 控制中，接触器的线圈安装在 PLC 的输出口，用于控制电动机和电磁吸盘的工作状态。熔断器是一种利用热效应原理工作的电流保护器，串联在电路中。当电路发生短路故障时，通过熔断器内的电流使熔体发热，当达到其熔体熔化的温度时就会自行熔断，这期间会伴随着燃弧和熄弧的过程，随之切断故障电路起到保护作用。当电路正常工作时，熔体在额定电流下不应熔断，故熔断器主要用于短路保护。在 M7120 平面磨
24、床的 PLC控制系统中，安装在三相电路和 PLC 输出电路的主回路上。热继电器是利用测量元件被加热到一定程度而动作的一种继电器，热继电器的测量元件是双金属片，双金属片受热弯曲，当弯曲到一定程度时通过动作机构使触点动作。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业热继电器主要用作三相电机的过载保护。在 M7120 平面磨床的 PLC 控制系统中，将热继电器分别安装在液压泵电动机 M1、砂轮电动机 M2、冷却泵电动机 M3 上，将辅助触头安装在 PLC 的输入端用于逻辑控制。由于砂轮箱升降电动机采用点动控制且工作时间较短，故无需热继电器保护。欠压继电器是电磁式继电器的一种，用来反映电压信号。欠压继电
25、器的线圈应和电压源并联，当线圈两端的电压高于某一值时，铁芯才能吸合使电路通电。在 M7120 平面磨床 PLC 控制系统中，采用的是直流欠压继电器，将其并联在电磁吸盘的两端，保证电磁吸力足够大时才能使工作台和砂轮电机运行，其触头连接在 PLC 的输入端用于逻辑控制。表 3-1 M7120 平面磨床 PLC 控制系统电气元件目录表符号名称规格件数QS1电源总开关HZ1-25/3 25A1KM1KM6接触器CJ0-10A 线圈电压 220V6M1液压泵电动机Y90S-4 1.1kW，1410r/min1M2砂轮电动机Y100S-2 3kW, 2860r/min1M3冷却泵电动机PB-25A 0.1
26、2kW，3000r/min1M4砂轮升降电动机Y80S-4 0.75kW, 1410/min1FR1热继电器JR10-10 整定电流 2.71A1FR2热继电器JR10-10 整定电流 6.18A1FR3热继电器JR10-10 整定电流 0.47A1FU1熔断器RL1-60/253FU2FU4熔断器RL1-15/24T1变压器BK-200 380V/1351T2变压器380V/36V/6.3V1SB0SB9按钮LA210YH电磁吸盘HDXP 127V、1.45A1VC整流器2CZ11C4KV欠电压继电器1R电阻GF 型 5、50W1C电容5Mf/300V1精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-
27、专业HL0HL4指示灯XD1 型、6V5EL工作照明灯K-1 36V、40W1QS2台灯开关1XS1、XP1接插件CY0-36、三极1XS2、XP2接插件CY0-36、二极1表中 T1 为整流变压器，将 380V 线电压降至 135V 后再进行整流；T2 为照明和指示灯变压器。SB0、SB1、SB3、SB7 为常闭按钮，SB2、SB4、SB5、SB6、SB8、SB9 为常开按钮。3.3 PLC 控制系统设计3.3.1 PLC 的选型 由PLC改造的M7120平面磨床控制系统中其各种按钮、操作开关、欠压继电器、热继电器等，需占用14个输人端点。输出控制接触器线圈、运行指示灯等执行元件10个，需占
28、用10个输出端点.为满足系统控制要求且降低系统成本，选择欧姆龙CP1H系列的可编程序控制器，即可满足M7120型平面磨床的电气控制系统的各项控制要求。CP1H 系列可编程控制器，是欧姆龙公司于 2005 年推出，该系列属于小型 PLC，拥有众多功能。它的主机上配备了两个七段数码管、USB 端口、模拟电位器、外部模拟设定输入、电池、存储盒等。其特点是：（1）处理速度快CPU运行速度是小型机CPM2A的数倍，系统管理、I/O刷新时间和外设服务所需时间也大幅减少。（2）程序容量与I/O容量大其中程序容量：20K 步 ；数据容量：32K 字。（3）整体式结构 CP1H PLC采用整体式结构，体积小，功
29、能强，空间利用率大 （4）软硬件兼容性好 （5）系统扩展性好 CP1H PLC可以处理的最大I/O点数为320点。（6）高速性能强（7）功能块编程语言简便用户可根据需求自己创建功能块，需要时就可以进行反复调用。（8）程序组织模式结构化 CP1H PLC可将程序划分为最多32个实现不同控制功能的循环任务段，另外提供了电精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业源断开中断、定时中断、I/O中断和外部I/O中断等4类256个中断任务。 （9）串行通信功能强CP1H PLC的串行通信口最多可以装两个（RS-232C或RS-422A/485选件板可供选择） ，可 以方便地实现与可编程终端（简称PT） 、
30、变频器、温度控制器、智能传感器及PLC之间的各种连接。 （10）USB通信方式简便3.3.2 PLC 控制系统的 I/O 点分配输入/输出接口是可编程控制器与外部设备相互联系的窗口。输入单元接收现场设备向 PLC 提供的信号，如操作按钮、限位开关、行程开关、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量信号等。通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理器能够接收和处理的信号。在输出接口电路中将中央处理器送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号，来驱动各种执行元件，如电磁阀、接触器、电磁铁、调节阀、调速装置等设备。如表 3-2 和表 3-3 所示分别为 M7120 型平面磨床控制系统的 PLC
31、输入输出接口功能表。表 3-2 平面磨床电气控制系统 PLC 输入接口功能表序号名称符号输入口1PLC 系统总停按钮SB0000002液压泵电动机停止按钮SB1000013液压泵电动机启动按钮SB2000024砂轮电动机停止按钮SB3000035砂轮电动机启动按钮SB4000046砂轮箱电动机上升按钮SB5000057砂轮箱电动机下降按钮SB6000068电磁吸盘断电按钮SB7000079电磁吸盘充磁按钮SB80000810电磁吸盘工件消磁按钮SB90000911液压泵电动机热继电器FR0001012砂轮电动机热继电器FR0001113冷却泵电动机热继电器FR0001214欠压继电器KV000
32、13精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业表 3-3 平面磨床电气控制系统 PLC 输出接口功能表序号名称符号输出口1液压泵电动机接触器KM1100002液压泵电动机运行指示灯HL1100013砂轮电动机接触器KM2100024砂轮电动机运行指示灯HL2100035砂轮箱升降电动机正转接触器KM3100046砂轮箱升降电动机反转接触器KM4100057砂轮箱电动机运行指示灯HL3100068电磁吸盘充磁接触器KM5100079电磁吸盘消磁接触器KM61000810充磁与退磁指示灯HL4100093.3.3 PLC 控制系统的电源设定PLC 内部的电源部件将交流电转化成 PLC 的中央处理器
33、、储存器等电路工作所需的直流电源，使其正常工作，并能向外部提供 24V 的直流电源，给输入单元所连接的外部开关、传感器等设备供电。在 PLC 的输入回路中，信号电源由 PLC 内部的 24V 直流电源提供，所有输入回路在 COM 端短接后接入 PLC 电源 DC24V 的（）端，无需外接电源。在输出回路中，PLC 采用了继电器输出，由于输出控制的电气元件电压等级的不同，需要在外部接入不同电压源，其中用于控制液压泵电动机 M1、砂轮电动机 M2、冷却电动机 M3、砂轮箱升降电动 M4 的接触器采用交流 380V 电压；用于控制电磁吸盘的充磁与消磁的接触器，采用了直流 135V 电压；用于控制电动
34、机与电磁吸盘工作状态的指示灯采用了交流 6.3V 电压。所有电源电压等级相同的输出回路需接在同一个 COM 上。3.3.4 PLC 控制系统的外部接线图根据上述硬件选型和工艺要求，绘制 PLC 控制电路。图 3-1 为 M7120 平面磨床 PLC控制系统外部接线图。图中液压泵电动机 M1 的热继电器 FR1 的辅助触头、砂轮电动机M2 的热继电器 FR2 的辅助触头及冷却泵电动机 M3 的热继电器 FR3 的辅助触头都为常闭状态，接入在 PLC 的输入端，当电动机过载时辅助触头跳开，改变输入信号进而使电动机停止运行；欠压继电器 KA 的辅助触头为常开状态，接入到 PLC 输入端，当欠压继电器
35、线圈两端的电压达到一定值时，常开触头闭合，改变输入信号，使 PLC 内部逻辑发生变化，输出相应信号。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-1 为 M7120 平面磨床 PLC 控制系统外部接线图。3.3.5 M7120 平面磨床 PLC 控制流程图如图 3-2 所示为平面磨床的控制流程图，当电源通电后，欠压继电器得电，判断是否达到动作电压值，若到达动作电压值，对电磁吸盘进行充磁，否则不动作。之后点动砂轮箱升降电动机至预定位置，后依次启动液压泵电动机、砂轮电动机和冷却电动机。完成平面加工后依次停止液压泵电动机、砂轮电动机和冷却电动机并将砂轮箱升至指定位 置，之后对电磁吸盘点动消磁，完
36、成后断开电源。完成一次加工流程。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业点动砂轮箱下降到预定位置，为磨削工作准备启动液压泵电动机，砂轮电动机，及冷却电动机平面加工完成？位置1点动砂轮箱上升到位置 2停止液压泵电动机，砂轮砂轮电动机，及冷却电动机退磁充磁？欠电压继电器铁芯吸合接通电源断开电源NY Y NNYYYN结束图 3-2M7120 平面磨床 PLC 控制流程图3.3.6 PLC 控制程序设计任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品的质量。在 M7120 平面磨床的 PLC 程序设计中,充分考虑控制对象的参数和逻辑
37、关系，对各个被控对象设计程序如下：（1） 液压泵电动机 M1 的控制液压泵电动机的控制梯形图如图 3-3 所示，当欠压继电器线圈吸合，常开触点 00013由 OFF 变 ON。按下 SB2 启动按钮，00002 由 OFF 变 ON，此时继电器 10000 接通，常开触点 10000 闭合形成自锁，KM1 得电，液压泵电动机正常启动运行；同时继电器10001 接通，运行指示灯 HL1 亮。当按下 SB1 按钮时，00001 由 ON 变 OFF，整体电路失电，电动机停止运行、指示灯灭。当电机运行过程中出现过载时，常闭触点 00010 由ON 变 OFF 电路同样停止运行。图 3-3 液压泵电动
38、机控制梯形图（2） 砂轮电动机 M2 和冷却电动机 M3 的控制 砂轮电动机和冷却电动机的控制梯形图如图 3-4 所示，当欠压继电器线圈吸合，常开触点 00013 由 OFF 变 ON。此时按下 SB4 启动按钮，触点 00004 由 OFF 变 ON，此时继电器 10002 得电接通，常开触点 10002 闭合形成自锁，接触器 KM2 得电，砂轮电动机和冷却电动机正常启动运行；同时继电器 10003 接通，运行指示灯亮。当按下 SB3 按钮时，00003 由 ON 变 OFF，整体电路失电，电动机停止运行、指示灯灭。当砂轮电动机和冷却电动机中有一个电机出现过载时，便会使常闭触点 00011
39、或 00012 由 ON 变 OFF 使电路停止运行。0001000001000020001310000100001000010001KM1HL1000110000300004000131000210002100021000300012KM2HL2精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-4 砂轮电动机和冷却电动机控制梯形图（3） 砂轮箱升降电动机 M4 的控制 砂轮箱升降电动机的控制梯形图如图 3-5 所示，其电动机采用点动控制。并在电机正转和反转中设置了互锁，确保电机安全运行。当按下按钮 SB5 时，触点 00005 由OFF 变 ON，继电器 10004 接通，接触器 KM3 闭
40、合，电动机正向运行。松开按钮 SB5，电路失电，继电器 10004 断开，接触器 KM4 失电电机停止运行，运行指示灯灭。同样，当按下按钮 SB6 时，触点 00006 由 OFF 变 ON，继电器 10005 接通，接触器 KM4 闭合，电动机反向运行。松开按钮 SB6 后，电路失电，继电器 10005 断开，接触器 KM5 失电电机停止运行，运行指示灯灭。图 3-5 砂轮箱升降电动机控制梯形图（4） 电磁吸盘的控制 对电磁吸盘充磁与消磁的控制梯形图如图 3-6 所示，为保证电磁吸盘的磁性稳定，充磁时采用自锁控制使吸盘一直处于励磁状态；为能确保退磁时不反向充磁，在消磁过00005100051
41、0004000061000410005100041000510006KM3KM4HL30000700008100070000910007100081000710008100091000810007KM5KM6HL4精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业程图 3-6 电磁吸盘控制梯形图用使用点动方式进行消磁此功能由 SB9 和 KM6 实现。并在充磁与消磁过程中采用逻辑互锁确保电路安全稳定运行。当按下常开按钮 SB8 时，触点 00008 由 OFF 变 ON,继电器10007 接通，并使 10007 常开触点闭合，常闭触点接通，形成自锁和互锁，接触器 KM5得电，对电磁吸盘进行充电；同时电
42、磁吸盘运行指示灯 HL4 亮。当按下常闭按钮 SB7 时，使继电器 10007 失电电路停止运行同时运行指示灯 HL4 灭。在对电磁吸盘进行消磁时，按下常开按钮 SB9，此时继电器 10008 接通，接触器 KM6 得电动作，电磁吸盘消磁同时运行指示灯 HL4 亮。松开 SB9 后继电器 10008 失电，停止消磁工作同时运行指示灯灭。不断重复上述消磁过程直至电磁吸盘完全退磁。在 PLC 程序设计过程中，严格按照可编程控制器的编程规则。在最大程度的满足控制目标前提下，尽量的使程序的整体线条层次清晰、结构简单、功能模块化。并在设计过程中不断的对程序进行调试，直到满足设计要求为止。在 M7120
43、平面磨床的 PLC 控制系统中先对各个功能模块进行设计，然后不断的修改和调试最后综合各模块程序得出最终完整的程序。具体程序表和梯形图如表 3-4 和图 3-7 所示。表 3-4 M7120 平面磨床 PLC 控制语句表1.LD NOT0000029.OUT100042.AND0000130.LD NOT000003.LD0000231.AND000064.OR1000032.AND NOT100045.AND LD33.OUT100056.LD NOT0001034.LD NOT000007.AND0001335.LD100048.AND LD36.OR100059.OUT1000037.AN
44、D LD10.LD NOT0000038.OUT1000611.AND1000039.LD NOT0000012.OUT1000140.AND NOT0000713.LD NOT0000041.LD0000814.AND NOT0000342.OR1000715.LD0000443.AND LD16.OR1000244.LD NOT1000817.AND LD45.OUT1000718.LD NOT0001146.LD NOT0000019.AND NOT0001247.AND NOT00007精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业20.OUT0001348.AND0000921.AND
45、LD49.AND NOT1000722.OUT1000250.OUT1000823.LD NOT0000051.LD NOT0000024.AND1000252.LD1000725.OUT1000353.OR1000826.LD NOT0000054.AND LD27.AND0000555.OUT1000828.AND NOT10005精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-7 M7120 平面磨床 PLC 控制梯形图第 4 章 M7120 平面磨床 PLC 控制系统的仿真在本课题设计过程中，对 M7120 型平面磨床的 PLC 控制系统的仿真采用了 CX-Programmer 软件
46、和 EL- PLC-II-可编程控制器实验系统.CX-Programmer 是欧姆龙公司开发、用于对 C 系列 PLC 建立、测试和维护程序的计算机图形化编程软件，可以实现梯形图或语句表编程，检查编译程序，下载程序和设置 PLC的特定区等功能。本次使用的是 CX-Programmer7.3 免费版，安装在计算机上，通过 RS-232 接口与 PLC 连接。课题中仿真运行所用的实验设备是北京精仪达盛科技有限公司生产的 EL-PLC-II-可编程控制器实验系统，该系统由 PLC、实验箱、计算机软件等三部分组成。PLC 选用的是欧姆龙 CP1H 系列，实验箱包括控制电路、执行机构、接口电路、信号发生
47、器、PLC 固定架、三个可选配的实物小模型等。在 CX-Programmer 的工作窗口编写好程序，然后按要求接好各输入输出电路，在仿真图 4-1 PLC 控制系统仿真实验过程中输入口同样接常开按钮和常闭按钮，将热继电器的辅助触头和欠压的辅助触头用精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业常闭按钮替代；将输出口接到实验箱的指示灯上，通过指示灯的工作状态来反映接触器的的通断情况进而反映出各电机和电磁吸盘的运行状态。然后经过编译和在线测试后烧入 PLC 中，实验现象如图 4-1 所示。实验过程中，经过不断的程序修改和调试，使最后各实验现象均符合最初的设计要求。结论本文以 M7120 型平面磨床为例
48、对其控制系统进行 PLC 改造。通过分析传统磨床的结构和控制要点设计出一套基于 PLC 的控制系统。M7120 型平面磨床的主要控制对象由液压泵电动机、砂轮电动机、冷却泵电动机、砂轮箱升降电动机和电磁吸盘组成。其中液压泵电动机、砂轮电动机和冷却泵电动机采用直接启动且是单方向旋转；砂轮箱升降电动机要求正反转且点动控制；电磁吸盘的控制要求能够其自动充磁和点动消磁。在设计过程中充分考虑到了各个电机的保护、自锁和互锁功能。在 PLC 改造过程中总共用到 14 个输入端点和 10 个输出端点，采用了由欧姆龙生产的 CP1H 系列可编程控制器。在外接电源方面，输入回路采用 PLC 内部供给的直流电源，输出
49、回路充分考虑了不同电气元件的电压等级问题采用了交流 380V、6.3V 和直流 135V 作为 PLC 输出的外设电源。根据各被控对象的控制要求，分别设计各功能模块的控制梯形图，并在 EL- PLC-II-可编程控制器实验系统上进行仿真实验，最终结果使各项性能均达到最初的设计要求。利用可编程控制器 PLC 对磨床控制系统进行改造，它克服了继电-接触器控制系统中的机械触点多、接线复杂、功耗高、可靠性低、通用性和灵活性差的缺点。利用 PLC 控制磨床运行，使线路得到简化，可靠性提高，响应速度明显加快，精确度更准确；实现了磨床启动、停止、故障停止、紧急停止等功能，并实现智能化监控。随着生产工艺水平要
50、求的不断提高，未来的磨床必将往高自动化程度、高加工精度、高加工集约性发展。在基于 PLC 控制系统的特点上，磨床将以 PLC 为控制核心结合人机交互的自动化电气控制和多种加工功能结合在同一台机床上，形成效率更高、操作更方便的复合机床。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业参考文献1 罗华耐，李斌开放式数控系统中的软件PLC技术研究J.组合机床与自动化加工技术，2003，(2)：38432 欧阳三泰，周琴，欧阳希软件PLC控制技术综述J电气传动，2005(9)：53553 王江卫,皇甫海燕.用 PLC 实现电动机的顺序控制J.新疆师范大学学报，2011,30(3)4 肖俊数控机床可靠性技术的