1、課程設(shè)計說明書M7475B型平面磨床電氣控制設(shè)計學(xué) 院：機電工程學(xué)院專 業(yè)：電氣化及自動化姓 名：指導(dǎo)教師： 設(shè)計完成日期： 年 月目錄：一、 設(shè)計概況1、設(shè)計要求12、設(shè)計方案概況.2二、主電路設(shè)計.2三、輔助電路設(shè)計.3四、電氣控制板的制作與安裝1、 器件選擇.52、 器件安裝.53、 器件布置.54、 導(dǎo)線連接.55、 電氣控制板控制說明.56、 電氣控制板控制功能及介紹.6五、調(diào)試情況1、故障現(xiàn)象.72、故障原因.73、解決辦法.7六、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1、I/O分析.72、PLC選擇.73、I/O分配表.84、程序的編制及調(diào)試.8七、設(shè)計小結(jié)13八、參考文獻14Eee12一、 設(shè)計概

2、況1、 設(shè)計要求磨床是用砂輪對工件的表面進行磨削加工的一種精密機床。其結(jié)構(gòu)主要由床身、圓工作臺、電磁吸盤、砂輪架、滑座和立柱等部分組成。它采用立式磨頭，用砂輪的端面進行磨削加工，用電磁吸盤固定工件。其結(jié)構(gòu)簡圖如下：由此可見，M7475B型平面磨床主要由六臺電動機組成，分別是：砂輪電動機M1、工作臺轉(zhuǎn)動電動機M2、工作臺移動電動機M3、砂輪升降電動機M4、冷卻泵電動機M5。控制設(shè)計要求：1、 M1采用星三角啟動，能耗制動；2、 M2為雙速電動機；3、 M3具有正反轉(zhuǎn)控制及行程控制；4、 M4具有點動正反轉(zhuǎn)及行程控制；5、 M5采用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制；6、 機床具有照明燈，照明電路電壓為36V，通過控制

3、變壓器TC變換；7、 五臺電動機均具有過載保護功能。2、設(shè)計方案概況由上述設(shè)計要求可知，幾個電動機都是相互獨立工作的，沒有一臺電機的工作需要建立在另一臺電機工作的基礎(chǔ)上。另外對于電機的控制所涉及到的方法，諸如正反轉(zhuǎn)、星三角啟動、點長動控制等，在平時的學(xué)習(xí)都已經(jīng)掌握。所以此次課程設(shè)計組隊隊員可以模塊化分別設(shè)計。為了減輕電路設(shè)計負擔，指導(dǎo)教師只讓在電路連接設(shè)計方面完成上述要求的第1、2、3以及7即可。設(shè)計方案如下：1）電機M1跟電機M3控制回路的接線較為復(fù)雜，由付易負責電機M1控制回路的設(shè)計以及接線；陳思遠負責電機M3控制回路的設(shè)計以及接線；劉偉負責各個電氣器件的檢測以及導(dǎo)線的修剪。電機M2由三人

4、共同負責。2）在連線之前，首先排查器件是否故障；連線過程中要注意導(dǎo)線的棱角，布線盡量整齊美觀，有不懂的地方互相探討，對于控制回路為了后續(xù)的故障排查，導(dǎo)線予以標號；連線完畢先測試各個器件之間是否連接正常，然后再進行整體功能測試。3） 時間大體分配如下：7月4號請教指導(dǎo)教師我們設(shè)計的電路是否有問題，若有該如何改進；同時選擇好電器元件以及控制板；7月5號先進行控制回路的連接以及調(diào)試，在連接過程中對源電路進行改進，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；7月6號進行主回路連接，同時進行主電路以及輔助電路CAD畫圖；7月7號進行電路板調(diào)試以及后續(xù)的美化，PLC程序開始編寫；7月8號驗收控制板，調(diào)試PLC程序。二、主電路設(shè)計

5、依據(jù)課題要求，設(shè)計主電路部分如下。五個電機相互獨立工作，并沒有先后啟動的關(guān)系。1、 M1采用星三角啟動，能耗制動；2、 M2為雙速電動機；3、 M3具有正反轉(zhuǎn)控制及行程控制；4、 M4具有點動正反轉(zhuǎn)及行程控制；5、 M5采用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制；6、 照明電路詳細位置可見主電路圖。三、輔助電路設(shè)計依據(jù)設(shè)計要求的7個要點，分別進行如下設(shè)計：1、 M1電路采用星三角啟動，能耗制動SB1啟動，SBP1斷開。需要注意的是星三角啟動的延時問題，這里延時6s；能耗制動在M1停止時啟動提供反勵磁讓電機迅速停下。2、 M2電機采用雙速控制SB3啟動M電機低速運轉(zhuǎn)，SB4啟動其高速運轉(zhuǎn)，SBP2斷開。這里主要注意的是磁

6、極對數(shù)如何通過接線來改變。下圖解釋變極對數(shù)變速原理。3、 M3電機具有正反轉(zhuǎn)及行程控制SB4啟動電機M3，SBP3停止。由于M3是工作臺移動電機，所以通過行程開關(guān)控制其往復(fù)運動。正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換需要停止后切換。4、 M4電機電動正反轉(zhuǎn)以及行程控制SB6實現(xiàn)電機M4正轉(zhuǎn)點動，SB7實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)點動。由于是點動，不需要添加自鎖，行程開關(guān)避免其“超車”。5、 M5電機采用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制SA1啟動、停止電機M5。四、 電氣控制板的制作與安裝1、 器件選擇由于只需要在電氣控制板上體現(xiàn)要求1、2、3、7。所以綜合考慮設(shè)計要求，器件選擇如下：接觸器8個、時間繼電器1個、熱繼電器3個、按鈕8個、行程開關(guān)2個、熔斷器1

7、個、電氣控制板一個、導(dǎo)線若干、拆修工具若干。2、 器件安裝在安裝前首先測試各個器件是否正常，比如按鈕的常開常閉觸點是否正常、繼電器的常開常閉觸點是否正常，線圈能否吸合等。安裝時候使用工具箱自帶的螺絲刀進行安裝。3、 器件布置為了追求美觀，器件的安裝遵循模塊化，即同電機M1相關(guān)繼電器放在一起、電機M2相關(guān)放在一起、電機M3相關(guān)放在一起。盡量使設(shè)計輕薄化、小型化，熱繼電器緊挨著相關(guān)電機的控制線圈。按鈕設(shè)計均為綠色代表啟動、黃色代表轉(zhuǎn)換、紅色代表停止。4、 導(dǎo)線連接導(dǎo)線連接遵循有棱有角、條理清楚，不是為了連接而連接，而是布局合理，層次分明。5、 電氣控制板控制說明電氣控制板我們在其上面固定了兩個支柱

8、用于安裝器件，同時鉆些許小孔便于導(dǎo)線布線。6、 電氣控制板控制功能及介紹安裝完畢后如圖所示，完全遵循上述準則。功能代號功能代號M1啟動按鈕SB1M1“Y”接法接觸器KMYM1停止按鈕SBP1M1“”接法KMM2低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SB2M2低速接觸器KM3M2高速轉(zhuǎn)換開關(guān)SB3M2高速接觸器KM4M2停止按鈕SBP2M3正轉(zhuǎn)接觸器KMR1M3正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB4M3反轉(zhuǎn)接觸器KMF1M3反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB5M3正轉(zhuǎn)限位SQ1M1接通電源接觸器KM1M3反轉(zhuǎn)限位SQ2M1星三角延時6sKTM2高速接觸器KM5過載保護FR1FR3短路保護FU1）SB1用于啟動電機M1，首先以星接方式啟動，延時6s后改為角接，

9、SBP1用于停止電機M1；2）SB2用于啟動電機M2的低速運轉(zhuǎn)功能，SB3切換為告訴運轉(zhuǎn)模式，SBP2停止電機M2；3）SB4用于啟動電機正轉(zhuǎn)，通過行程開關(guān)SQ1和SQ2實現(xiàn)往復(fù)運動，切換為反轉(zhuǎn)時得先按SBP3停止電機M3,操作方法在同上。五、 調(diào)試情況1、 故障現(xiàn)象1）按鈕無法無法實現(xiàn)接通關(guān)閉；2）固定螺絲無法擰緊；3）一個端口無法接入多根導(dǎo)線；4）接觸器線圈無法吸合。2、 故障原因1） 按鈕下方螺絲松動，導(dǎo)致導(dǎo)線沒有連接緊密；2） 螺絲刀豁口；3） 導(dǎo)線粗細不一致；4） 接觸器線圈進入了雜物。3、解決辦法1）使用螺絲刀用力擰緊；2）更換螺絲刀；3）將多根導(dǎo)線的橫放改為縱放，一起壓緊；4）拆

10、開接觸器，清理雜物。六、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1、I/O分析 五個電機的控制回路工作均由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)控制開啟與停止，主回路上由接觸器線圈控制。由此確定輸入有15個，輸出有12個。 2、 PLC選擇依據(jù)I/O口的分析，確定選擇OMRON CPM1A-30CDR-D型號PLC。3、I/O分配表 輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號M1啟動按鈕SB100001M1接通電源接觸器KM101000M1停止按鈕SBP100000M1“Y”接法接觸器KMY01001M2低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SB200003M1“”接法KM01002M2高速轉(zhuǎn)換開關(guān)SB300004M1能耗制動KM201003M

11、2停止按鈕SBP200002M2低速接觸器KM301004M3正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB400006M2高速接觸器1KM401005M3反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB500009M2高速接觸器2KM501006M3正轉(zhuǎn)限位SQ100007M3正轉(zhuǎn)接觸器KMR101007M3反轉(zhuǎn)限位SQ200008M3反轉(zhuǎn)接觸器KMF101008M3停止按鈕SBP300005M4正轉(zhuǎn)接觸器KMR201009M4正轉(zhuǎn)限位SQ300012M4反轉(zhuǎn)接觸器KMF201010M4反轉(zhuǎn)限位SQ400013M5控制接觸器KM901011M4正轉(zhuǎn)點動按鈕SB700010M4反轉(zhuǎn)點動按鈕SB800011M5控制開關(guān)SA1000144、程序的編制及調(diào)試

12、五個電機都是獨立工作的，在此分別予以調(diào)試：1）電機M1電機M1初始狀態(tài) 電機M1啟動后按下0.01以星接啟動電機M1，同時啟動時間繼電器延時6s，0.00停止M1。 電機M1星三角變換后能耗制動2）電機M2 電機M2初始狀態(tài) 電機M2高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)M2低速運轉(zhuǎn)同理M2低速告訴運轉(zhuǎn)狀態(tài)可以直接通過0.03和0.04切換，0.02予以停止。3）電機M3 電機M3初始狀態(tài) 電機M3正轉(zhuǎn)并且限位M3反轉(zhuǎn)限位同理按下0.06實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)，在行程開關(guān)0.07跟0.08作用下做往復(fù)運動；若是想一開始就反轉(zhuǎn)，則得先按下0.05進行停車，按下0.09進行反轉(zhuǎn)，之后也是往復(fù)運動。4）電機M4 電機M4初始狀態(tài) 電機

13、M4正轉(zhuǎn)點動同時限位 反轉(zhuǎn)情況同理按下0.10電機正轉(zhuǎn)點動，松手即停，行程開關(guān)0.13,0.14保證安全；反轉(zhuǎn)點動同理。5）電機M5 電機M5初始狀態(tài) 電機M5運行狀態(tài)直接通過開關(guān)0.12控制電機M5的開啟與停止。6） 程序源代碼LD 0.01OR 10.00ANDNOT 0.00OUT 10.00TIM 000 #50ANDNOT 10.02ANDNOT TIM000OUT 10.01LD TIM000OR 200.00ANDNOT TIM001OUT 200.00LD 200.00ANDNOT 10.01OUT 10.02LD 0.00AND 200.00OR 10.03TIM 001 #

14、50ANDNOT TIM001OUT 10.03LD 0.03OR 10.04ANDNOT 0.02ANDNOT 10.05ANDNOT 10.06ANDNOT 0.04OUT 10.04LD 10.05AND 10.06OR 0.04ANDNOT 0.02ANDNOT 10.04ANDNOT 0.03OUT 10.05OUT 10.06LD 0.06OR 10.07OR 0.08ANDNOT 0.05ANDNOT 10.08ANDNOT 0.07OUT 10.07LD 0.09OR 10.08OR 0.07ANDNOT 0.05ANDNOT 10.07ANDNOT 0.08OUT 10.08

15、LD 0.10ANDNOT 10.10ANDNOT 0.13OUT 10.09LD 0.11ANDNOT 10.09ANDNOT 0.14OUT 10.10LD 0.12OUT 10.117） PLC外圍接線 外圍接線如下： 七、 設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計可謂收獲眾多，課堂上學(xué)的基本理論知識在此次課程設(shè)計里面幾乎都有體現(xiàn)，諸如基本的點動、長動控制電路，星三角啟動電路，正反轉(zhuǎn)電路，能耗制動電路，行程控制電路等，均派上用場。課堂上我一直以為電氣控制器件不宜出故障，尤其是接觸器線圈無法吸合問題，沒想到這次困擾我們的就是這個故障。也在此呼吁相關(guān)制作廠商，能否改進接觸器結(jié)構(gòu)，別讓灰塵雜物這么容易進入線圈！另外，諸如工業(yè)設(shè)計、團隊協(xié)作、時間分配等課堂上學(xué)不到的東西，通過這次課程設(shè)計也了解了不少。當今世界上各類暢銷產(chǎn)品無一不是具有優(yōu)良的工業(yè)設(shè)計，所以我們在電路布線的時候也追求美觀，能被人看到的地方，我們力求布線整齊，就算背面人們看不到的，也遵循美觀原則。團隊分工