1、分類號 編號 磨床的電氣控制申請學位： 工學學士學位 院 系： 計算機 專 業： 自動化 學生姓名： 學 號：指導老師 2011 年 6 月 7 日 申請學士學位論文 磨床的電氣控制申請人： 導 師: 2011年 6 月 7日煙臺大學畢業論文（設計）任務書院（系）：計算機學院姓名學號畢業屆別2011專業自動化畢業論文（設計）題目指導教師胡鳳燕學歷職稱所學專業具體要求(主要內容、基本要求、主要參考資料等)：內容與要求：實現磨床的電氣控制與plc控制：主要參考資料：工廠供電（機械工業出版社 劉介才 編著），工廠電氣控制設備（機械工業出版社 趙明 許寥 編）進度安排：教學第七周：收集磨床資料； 教學

2、第八周：了解磨床原理并初步設計圖紙； 教學第九周：去工廠車間實習并了解車床實際操作中的問題并思考，提出改善意見； 教學第十周：完善磨床的電氣控制； 教學第十一周：完成plc編程并調試； 教學第十二周：在試驗臺上完成仿真實驗并不斷思考自己的設計； 教學第十三周：完成畢業設計報告。指導教師簽字：年 月 日附注：摘要 本次設計的內容主要是利用plc對m7120平面磨床的控制部分進行改造。首先對對此次設計的總體思路進行了整理和分析，了解m1720平面磨床的基本結構、運動情況、工工藝等要求。平面磨床的電氣控制主要有開門斷電功能、主軸電動機的正反轉控制功能、刀架的快速移動功能、冷卻泵電動機控制。根據電氣控

3、制電路的線路圖，編譯plc的梯形圖，編譯完成后通過plc實驗臺進行實驗仿真。關鍵詞 plc改造，電氣控制，m1720磨床abstract: the design is focused on the use of plc for control of surface grinding machine m7120 part of transformation. first of all pairs of the general concept of this design were collated and analyzed to understand the basic structure of

4、 surface grinding machine m1720, movement, work process and other requirements. the electrical control surface grinder to open the door off the main function of the spindle motor reversing control, fast-moving tool carrier features, cooling pump motor control. according to the circuit diagram of ele

5、ctrical control circuits, plcs ladder compile, compile, test-bed after the experiment through the plc simulation.key words:plc transformation; electric control ; m7120 grinder 目 錄1 緒 論11.1 本課題的研究意義及必要性11.2 相關領域國內外應用的現狀及發展趨勢22 系統分析32.1 系統功能要求32.2 系統可行性分析32.3 開發工具介紹43 原理結構53.1 m7130平面磨床的主要結構53.2 m7130

6、平面磨床的原理64 電氣設計74.1 電氣控制原理74.2 主電路分析74.3電動機控制電路分析74.4 plc74.4.1 使用三菱plc編程器的的i/0表74.4.2 m7130平面磨床電氣控制線路的i/o接線圖如下所示84.4.3 m7130平面磨床電氣控制線路的程序設計9結 束 語10附錄a 部分代碼131 緒 論1.1 本課題的研究意義及必要性磨床是用砂輪周邊或端面進行機械加工的精密機床。它不但能加工一般金屬材料，而且能加工一般金屬刀具難以加工的硬材（如淬火鋼，硬質合金等）。利用磨削可獲得較高加工精度和光潔度，而且加工余量較其他加工方法小的多。所以磨床廣泛用于零件加工。由于精密鑄造和

7、精密鍛造工藝的進步，使得零件不經其他切削加工而直接磨削成成品。隨著高速磨削和強力磨削工藝的發展，進一步提高了磨削的效率。因此磨床的使用范圍日益擴大，在金屬切削機床中所占比重不斷上升，在工業發達國家占金屬切削機床的13%-27%。磨床種類很多，按其工藝分為外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床以及一些專用磨床，如螺紋磨床、齒輪磨床、球面磨床、花鍵磨床、導軌磨床與無心磨床等。其中以平面磨床最為普通。圖1.1 m7120磨床此次設計主要是以m7120平面磨床為對象。由于工廠企業中很多磨床年代久遠，其工作已遠遠達不到現代生產的要求。因此有必要對舊式的常規電動機控制系統進行技術改造，以可編程序控制器取代

8、常規的繼電器，以達到磨床的自動化控制。本文介紹了用可編程序控制器來對平面磨床控制系統進行現代化改造，簡要敘述了老式成型平面磨床的工作原理及用plc進行改造設計的方法和設計步驟，并給出plc編程程序梯形圖。改造后的磨床工作安全可靠，系統運行情況良好，磨削精度更高；利用plc控制磨床運行，實現了磨床啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式，可根據運行要求靈活切換磨床的控制方式；提供過載，輕載，斷相和電壓不平衡保護；現場顯示運行狀態，實現智能化監控。并因所吸工件的不同靈活調節電磁吸盤的電流，并且顯示數值大小。從而實現了磨床運行的自動化。plc控制的特點使原機床控制大

9、大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節省大量的繼電器元件,使機床的工作效率更高。該項技術還可推廣應用于其他輔機設備或其他領域的自動化控制改造中。1.2 相關領域國內外應用的現狀及發展趨勢磨床是金屬切削機床中的一個大類，以精度高、品種多著稱，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業精密加工必備的設備之一。隨市場經濟體制的建立和不斷完善，以及企業制度改革的深化，磨床制造企業和其它企業一樣，不斷加強適應市場的能力。在“以中國的裝備裝備中國”政策的激勵下，磨床生產與市場的需求情況發生很大的變化。近幾年來，市場對磨床的需求量不斷增長，磨床的產量與銷售量也在逐年增長。中國加入wto后，中國磨床市場將進一步對國

10、外開放，國外產品進入中國市場的步伐在加快，國外企業家會紛紛來中國投資、辦企業，在中國生產磨床以降低成本，國內磨床市場的競爭將會更激烈。機遇與挑戰是并存的，由於中國進入wto，國外磨床市場也對中國開放，中國磨床也有出口競爭的機遇中國產品有更多機會進入國際市場，國外產品也會以更大的增長幅度進入中國磨床市場，中國磨床的高新技術含量和數控化率會在市場競爭得到提高和發展。相信中國磨床市場的發展空間會更大，磨床市場的競爭也會更激烈。磨削技術經過近幾年的快速發展，已進入了一個成熟化、精細化、實用化的平穩發展階段。在展會上，雖未發現全新的概念性的機型，但幾年前一些國際頂級磨床制造商引領的磨削新理念已得到了世界

11、磨床制造領域的廣泛認同。首先能夠實現多種磨削工藝的數控復合磨床（包括臥式和立式）受到了大多數國際知名磨床制造商的認同和追捧。例如：studer 公司的 s31、s33、s120,勇克（junker）公司的 quickpoint 3000，達諾巴特（danobat）公司的 hg-71和克林貝格（ kellenberger ）公司的rs125/430。此類機床普遍采用數控轉塔式砂輪架。我國在磨床技術水平與世界前沿水平還存在很大差距，總之，許多在幾年前的前沿性的、概念性的磨削技術當今已得到了廣泛的應用。我國的磨床企業既不能不加選擇的盲目照搬和跟隨，也決的觀望和抵觸。只有立足于充分的市場調研和認真分析

12、用戶零件工藝的基礎上，虛心學習并吸收先進的技術，扎扎實實的發展自己的產品，才能跟上世界機床技術的發展潮流。同時，應大力鼓勵前沿性、原創性的研究。2 系統分析2.1 系統功能要求此次實驗是通過plc仿真出磨床電氣控制，通過plc控制電機，模擬斷電保護功能、主軸電動機的正反轉控制功能、刀架的快速移動功能、冷卻泵電動機控制功能等。2.2 系統可行性分析此次系統設計是通過三菱plc，進行開關邏輯器件的控制，在工業環境中適應性強，可以使用數字或模擬輸入/輸出。plc與傳統的繼電器相比，有自己很大的優勢。首先，在控制邏輯上，繼電器控制系統控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器觸點的串聯或者并聯等組合成控制邏輯，

13、使得它的連線復雜，體積大，功能消耗大，系統成型后，很難再做改動或者擴展。而用plc控制后，由于它是采用計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式儲存在寄存器中，只需要改變控制程序就可以實現新的控制功能。并且plc外部接線簡單，體積相對來說小，因此功耗低。其次，在工作方式上，繼電器控制系統中，采用并行的工作方式，當電源接通時，所有的觸點都處于被控制狀態，這樣的結果是，由于系統的老化，或者控制功能的不完善以及其他原因，很容易導致該吸合的觸點不吸合，該斷開的觸點不斷開，造成控制失靈或者其他的危險事故。plc采用串行式周期掃描的工作方式，很好的克服了繼電器控制的弊端。最后，在控制速度以及其他方面，plc比繼

14、電器占更大的優勢。在具體的plc選擇上面，本系統將采用s 700系列plccpu226作為控制器。s7系列plc是西門子公司推出的功能強，性價比高的可編程控制器。三菱plc具有以下優點： 結構靈活不受環境的限制，有電即可組建網絡，同時可以靈活擴展接入端口數量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與wlan媲美。 傳輸質量高、速度快、帶寬穩定最新的電力線標準homeplug av傳輸速度已經達到了200mbps；為了確保qos，homeplug av采用了時分多路訪問（tdma）與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問（csma）協議，兩者結合，能夠很好地傳輸流媒體。 范圍廣無所不在的電力線網絡也

15、是這種技術的優勢。雖然無線網絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設n多個ap才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區的存在。而電力線是最基礎的網絡，它的規模之大，是其他任何網絡無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網絡接入服務滲透到每一處有電力線的地方。這一技術一旦全面進入商業化階段，將給互聯網普及帶來極大的發展空間。 低成本充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施，無需任何布線，節約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節省了人力。相對傳統的組網技術，plc成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。目前國內已開通電力寬帶上網的地方，其包月使用費用一

16、般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的adsl包月相持平。 適用面廣plc作為利用電力線組網的一種接入技術，提供寬帶網絡“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區，酒店，辦公區，監控安防等領域。它是利用電力線作為通信載體，使得plc具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.545mbps的高速網絡接入，來瀏覽網頁撥打電話，和觀看在線電影，從而實現集數據、語音、視頻，以及電力于一體的“四網合一”。2.3 開發工具介紹plc（programmable logic controller）可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設

17、計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。該設計使用梯形圖進行編程，梯形圖具有自己的編程規則。1）每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點。2）梯形圖中的觸點可以任意串聯或并聯，但繼電器線圈只能并聯而不能串聯。3）觸點的使用次數不受限制。4）一般情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為

18、“雙線圈輸出”。對于“雙線圈輸出”，有些plc將其視為語法錯誤，絕對不允許；有些plc則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出有效；而有些plc，在含有跳轉指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。5）對于不可編程梯形圖必須難過等效變換，變成可編程梯形圖。6）有幾個串聯電路相并聯時，應將串聯觸點多的回路放在上方。在有幾個并聯電路相串聯時，應將并聯觸點多的回路放在左方。這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。另外，在設計梯形圖時輸入繼電器的觸點狀態最好按輸入設備全部為常開進行設計更為合適，不易出錯。建議用戶盡可能用輸入設備的常開觸點與plc輸入端連接，如果某些信號只能用常閉輸入，可先按輸入設備為常開來

19、設計，然后將梯形圖中對應的輸入繼電器觸點取反（常開改成常閉、常閉改成常開）。3 原理結構3.1 m7130平面磨床的主要結構m7230 是臥軸圓臺平面磨床:適用于磨削圓形薄片工件,并可利用工作臺傾斜磨出厚薄不等的環形工件。臥軸矩臺平面磨床，國家標為m71系列平面磨床，即帶有臥式磨頭主軸，矩形工作臺的平面磨床。主要功能是用砂輪的周邊磨削工件的平面，也可以用砂輪的端面磨削工件的槽和凸緣的側面，磨削精度和光潔度都較高。適宜于磨削各種精密零件和工模具，可供機械加工車間、機修車間和工具車間作精密加工使用。中國傳統的臥軸矩臺平面磨床是從原蘇聯引進并消化改進的m71系列，特點是磨床主軸側掛，主軸采用軸瓦支承

20、，適合粗加工重切削。近年來歐美國家更流行是十字鞍座結構的臥軸矩臺平面磨床，主軸采用精密精珠軸承支承，更適合于精密磨削。m7130具有以下特點：（1）機床布局采用立柱右置，磨頭、拖板與立柱的結構有新的突破，整機剛性更好。 （2）磨頭采用國際通行的滾動軸承結構形式。 （3）機床的垂直、橫向進給運動采用滾珠絲杠副，進給靈敏度高。 （4）工作臺縱向運動由葉片泵驅動，運動平穩，噪聲小。油池配有冷卻裝置，溫升低，熱變形小。 （5）磨頭垂直運動有快速升降裝置，操作方便，橫向運動由變頻電機驅動，可無級調速。 （6）機床的垂直、橫向進給部分留有伺服電機安裝位置，根據需要可配置數控系統成為數控機床。m7130臥軸

21、矩臺平面磨床主要由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、立柱、操作手柄等構成，外形結構如圖3.1所示。圖3.1 臥軸平面磨床外形結構圖 1立柱；2滑座；3砂輪箱；4電磁吸盤；5工作臺；6床身3.2 m7130平面磨床的原理工作臺上裝有電磁吸盤，用以吸持工件。工作臺在床身導軌上作往復運動（縱向運動）。固定在床身上的立柱上帶有導軌，滑座在立柱導軌上作垂直運動；而砂輪箱在滑座的導軌上作水平運動（橫向運動），砂輪箱內裝有電動機，電動機帶動砂輪作旋轉運動。平面磨床在加工工件過程中，砂輪的旋轉運動是主運動，工作臺往復運動為縱向進給運動，滑座帶動砂輪箱沿立柱導軌的運動為垂直進給運動，砂輪箱沿滑座導軌的運動為橫向進

22、給運動。工作時，砂輪旋轉，同時工作臺帶動工件右移（如圖3.2所示），工件被磨削。然后工作臺帶動工件快速左移，砂輪向前作進給運動，工作臺再次右移，工件上新的部位被磨削。這樣不斷重復，直至整個待加工平面都被磨削。圖2 矩形工作臺平面磨床工作圖1砂輪；2主運動；3縱向進給運動；4工作臺；5橫向進給運動；6垂直進給運動4 電氣設計4.1 電氣控制原理圖4.3 為m7130型平面磨床電氣控制線路圖。圖4.3 m7130型平面磨床電氣控制電路圖4.2 主電路分析主電路有三臺電動機，m1為砂輪電動機，m2為冷卻泵電動機，m3為液壓泵電動機。m1由接觸器km1控制。插上插銷x1后，m2將與m1同時啟動和停止；

23、不用冷卻液時，可將插銷x1拔掉。m3由接觸器km2控制。三臺電動機共用熔斷器fu1作短路保護，m1和m2用熱繼電器fr1作長期過載保護，m3用熱繼電器fr2作長期過載保護。4.3電動機控制電路分析控制電路可分為電動機控制電路和電磁吸盤控制電路兩部分。由控制按鈕sb1、sb2與接觸器km1構成砂輪電動機m1的單向旋轉直接啟動控制電路；由控制按鈕sb3、sb4與km2構成液壓泵電動機單向旋轉直接啟動控制電路。這兩臺電動機的啟動和停止都可獨立進行。但想要啟動電動機，只要在轉換開關sa2的觸點sa2（68）閉合，或欠電流繼電器ka的常閉觸點ka（68）閉合的條件下方可實現。4.4 plc4.4.1 使

24、用三菱plc編程器的的i/0表表4.1i/o接口表輸入（input）輸出（output）功能電路元件plc地址功能電路元件plc地址砂輪啟動按鈕sb1x1砂輪電機m1控制km1y0砂輪停止按鈕sb2x2液壓泵電機m3控制km2y1液壓泵啟動按鈕sb3x3液壓泵電機m2控制km3y2液壓泵停止按鈕sb4x4電磁吸盤充磁控制km4y3冷卻泵啟動按鈕sb5x5電磁吸盤退磁控制km5y4冷卻泵停止按鈕sb6x6照明燈ely5電磁吸盤充磁按鍵sb7x7電磁吸盤退磁按鍵sb8x10照明燈控制sax11欠電流繼電器ka輸入kax04.4.2 m7130平面磨床電氣控制線路的i/o接線圖如下所示4.4.3 m7130平面磨床電氣控制線路的程序設計結 束 語從開始接到論文題目到系統的實現，再到論文文章的完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰，在由老師的細心指導和嚴格要求下順利畫上句號。衷心感謝指導老師由，本畢業設計是在她的悉心關懷和精心指導下完成的。畢業設計中的許多思想和方法得益于指導老師的指導和啟發，從設計選題到論文寫作都傾注了指導老師的巨大心血。本設計能順利的完成也歸功與各位老師的認真負責，使我們能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得一體現。雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段代碼，都有我的勞動。當