機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題: 一臺平面磨床的PLC控制系統(tǒng) 姓 名: 寒冰色收 學(xué) 院: 專 業(yè): 11機(jī)制 班 級: 學(xué) 號: 日 期 2014年6月16日2014年6月22日 指導(dǎo)教師: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院電氣工程系1設(shè)計(jì)要求 32部件選用4控制電路制定5用PLC代替控制電路.6磨床控制電路圖7用PLC對電路進(jìn)行控制5 3.3 PLC的I/O端口分配表7 3.4 PLC的I/O電氣接線圖的設(shè)計(jì)8 3.5低壓電器的選擇8 3.6電器位置圖和安裝接線圖的設(shè)計(jì)9PLC控制電路接線圖計(jì)9PLC 梯形圖程序設(shè)計(jì)10零件明細(xì)表11結(jié)論12致謝12參考文獻(xiàn)13附錄A 梯形圖程序14 附錄B 語

2、句指令表程序15附錄C 元器件明細(xì)表16附錄D 磨床的電器位置圖16基于平面磨床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一. 摘要：本設(shè)計(jì)是基于學(xué)習(xí)任務(wù)要求，旨在用PLC控制系統(tǒng)的方式對一臺平面磨床進(jìn)行控制，讓我們了解用邏輯電路模仿機(jī)床的控制電路對平面磨床進(jìn)行控制，由于PLC的體積小，操作方便，成本低。對于控制電路的大體積、高成本所以研究PLC有利于節(jié)約機(jī)床的生產(chǎn)成本，降低能耗，減小機(jī)床的體積有一定的作用。二. 設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)機(jī)床工作的實(shí)際情況，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、控制線路簡單的基本要求。選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器；分配I/O點(diǎn)，繪制I/O接線圖；設(shè)計(jì)控制程序；制定電器元件明細(xì)表；最后寫出設(shè)計(jì)報(bào)告

3、，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三.設(shè)計(jì)依據(jù) 主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和拖動控制要求： 1.砂輪電動機(jī)7.5KW，正轉(zhuǎn)。 2.砂輪可以由電動機(jī)拖動上下移動。 3.切削時(shí)提供冷卻液。 4.要求電磁吸盤起作用。四.設(shè)計(jì)任務(wù) 要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成下列工作量； 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容包括； （1）.分析控制要求。 （2）.選擇用戶輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，執(zhí)行電器。 （3）.PLC的選擇 （4）.分配I/O點(diǎn)，繪制I/O點(diǎn) （5）.設(shè)計(jì)控制程序。 （6）.繪制電器位置圖，電器接線圖。 （7）.制定電器元件明細(xì)表設(shè)計(jì)正文一.分析機(jī)床的運(yùn)動及機(jī)床主部件的選用 平面磨床主要有立柱、砂輪架、床身和工作臺組成的主電動機(jī)帶動砂輪做切削運(yùn)動，砂輪架可以做

4、縱向進(jìn)給運(yùn)動工作臺可以做橫向左右前后進(jìn)給運(yùn)動，切削時(shí)會產(chǎn)生大量的熱需要釋放出來，故需要一個(gè)冷卻泵提供冷卻液為了使工件緊密的固定在工作臺上故需要一個(gè)電磁吸盤來固定工件基于上述磨床的工作性質(zhì)和加工精度要求，對電力拖動控制方案提出如下要求：1），為保證精度磨床的橫縱向進(jìn)給及上下進(jìn)給需要有一個(gè)電動機(jī)直接拖動由于平面磨床的要求精度很高，故磨床的進(jìn)給量需要嚴(yán)格的控制，因此電動機(jī)必須要裝有制動及正反控制，以此來實(shí)現(xiàn)工作臺的橫縱向進(jìn)給和左右往復(fù)運(yùn)動2）為了簡化磨床的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，采用多電動機(jī)單獨(dú)拖動。平面磨床采用三臺電動機(jī)拖動，砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由裝入式電動機(jī)直接拖動。進(jìn)給電動機(jī)由一個(gè)電動機(jī)單獨(dú)拖動，以實(shí)現(xiàn)工作臺

5、的進(jìn)給，為避免超程現(xiàn)象電動機(jī)要求小功率小轉(zhuǎn)數(shù)的電動機(jī)，砂輪架的快速橫向移動以及工作臺導(dǎo)軌的潤滑等。拖動冷卻泵的電動機(jī)為磨削加工提供冷卻液。3）為了提高磨削質(zhì)量，要求砂輪有較高轉(zhuǎn)速，通常采用兩極（理想空載轉(zhuǎn)速為3000r/min50Hz）的籠型異步電動機(jī)拖,從而提高了磨床的加工精度。4）平面磨削加工中，由于磨削溫度高，為減少工件的熱變形，必須使工件得到充分的冷卻，同時(shí)冷卻液能沖走磨屑和砂粒，以保證磨削精度,所以需提供一個(gè)冷卻泵電動機(jī)。5）平面磨床常用電磁吸盤，利用電磁吸力很方便地安裝和加工小工件，且工件在加工過程中由于發(fā)熱變形，電磁吸盤允許工件有自由伸縮余地，從而保證加工精度。為了滿足上述電力拖

6、動控制方案的要求，平面磨床的電力拖動控制系統(tǒng)提出以下幾點(diǎn)要求：1）砂輪電動機(jī)、進(jìn)給電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)三臺電動機(jī)。2）冷卻泵電動機(jī)應(yīng)隨砂輪電動機(jī)的開動而開動，若加工中不需要冷卻液時(shí)，可單獨(dú)斷開冷卻泵電動機(jī)。3）在正常加工中，若電磁吸盤吸力不足或消失時(shí)，砂輪電動機(jī)與液壓泵電動機(jī)應(yīng)立即停止工作，以防止工件被砂輪切身力打飛而發(fā)生人身和設(shè)備事故。不加工時(shí)，即電磁吸盤不工作的情況下，允許砂輪電動機(jī)與液壓泵電動機(jī)開支，機(jī)床作調(diào)整運(yùn)動。4）電磁吸盤勵磁線圈具有吸牢工件的正向勵磁、松開工件的斷開勵磁、以及為抵消剩磁便于取下工件的反勵磁控制環(huán)節(jié)。5）具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)。各電路的短路保護(hù)，各電動機(jī)的長期過載保護(hù)，

7、零壓、欠壓保護(hù)，電磁吸力不足的欠電流保護(hù)，以及線圈斷開時(shí)產(chǎn)生高電壓，而危及電路中其它電器設(shè)備的過壓保護(hù)等等。6）機(jī)床照明電路與工件去磁的控制環(huán)節(jié)。二.平面磨床電氣控制電路的確定（1）電動機(jī)控制電路1.主電路 由電源引入開關(guān)QS控制整機(jī)電源的接通與斷開。主電機(jī)要求單向旋轉(zhuǎn)，M1主電機(jī)即砂輪電動機(jī)，由KM1控制。M2進(jìn)給電動機(jī)由于要控制往復(fù)進(jìn)給故需要正反轉(zhuǎn)，同時(shí)由接觸器KM2和KM4控制，M3液壓泵電動機(jī)由接觸器KM3控制。此外電動機(jī)需要有FU1、FU2、FU3三個(gè)熔斷器作短路保護(hù)，和FR1、FR2、FR3三個(gè)熱繼電器作過載保護(hù)。2.控制電路 有電源的一條引入交流電在FU短路保護(hù)的情況下，通入交流

8、電由條件知知道主電動機(jī)作單向正轉(zhuǎn)，進(jìn)給電動機(jī)具有換向作用，所以進(jìn)給電動機(jī)作雙向轉(zhuǎn)動，故需要KM2和KM4控制，為防止過載故需要用熱繼電器FR2來保護(hù)電動機(jī)，冷卻泵電動機(jī)的負(fù)載最小，由于冷卻泵的泵出的冷卻液是單方向的故需要電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，及需要一個(gè)過載保護(hù)；為防止電動機(jī)，線路等因一些意外原因?qū)е露搪?，對電動機(jī)等造成損害因此需要一個(gè)短路保護(hù)FU1，F(xiàn)U2，F(xiàn)U3，控制電路的邏輯順序如圖所示（其中SQ是轉(zhuǎn)換開關(guān)，電路的另一端接地）：主電路與控制電路由熔斷器FU1、FU2分別實(shí)現(xiàn)適中保護(hù)。砂輪與液壓泵電動機(jī)利用熱繼電器KR1、KR2實(shí)現(xiàn)長期過載保護(hù)。為了保護(hù)工件與砂輪的安全，當(dāng)有一臺電動機(jī)過載停機(jī)時(shí)，

9、另一臺電動機(jī)也應(yīng)停止。因此，應(yīng)將KR1、KR2常閉觸點(diǎn)串接在總控制電路中。（2）電磁吸盤控制電路電磁吸盤又稱為電磁工作臺，它也是安裝工件的一種夾具。具有夾緊迅速、不損傷工件、且一次能吸牢若干個(gè)工件，工作效率高，加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。但它的夾緊程度不可調(diào)整，電磁吸盤要用直流電源，且不能用于加工非磁性材料的工件。（3）照明電路與去磁器照明電路由照明變壓器T1，將380V電壓降為24V，并由開關(guān)SA2控制照明燈EL，照明變壓器二次側(cè)裝有熔斷器FU3作為短路保護(hù)。其一次側(cè)短路可由熔斷器FU2實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在平面磨床上加工的零件可能存在有剩磁，若零件對剩磁有嚴(yán)格要求，應(yīng)在電磁吸盤取下工件后進(jìn)行去磁處理。交流去磁

10、器是平面磨床的一個(gè)附件。使用時(shí)，將交流去磁器插頭插在床身的X2插座上，再將工件放在去磁器上處理即可去磁三.用PLC對控制電路進(jìn)行控制 1）分析被控對象并提出控制要求 在設(shè)計(jì)繼電器-接觸器的時(shí)候我們已經(jīng)對平面磨床的控制電路進(jìn)行了的分析，確定了其控制方案并擬訂了任務(wù)書。2）確定輸入/輸出設(shè)備 根據(jù)控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 輸入設(shè)備：開關(guān)SB1，SB2，SB3，SB4等 輸出設(shè)備：電動機(jī)M1,M2,M3 3）選擇可編程控制器 選擇可編程控制器包括對可編程器的機(jī)型，容量，輸入/輸出模塊，電源等的選擇。為此我們選擇了S7-200 4）分配輸入/輸出點(diǎn)并設(shè)計(jì)可編程控制器的外圍硬件線

11、路 分配輸入/輸出點(diǎn)：畫出可編程控制器的輸入/輸出點(diǎn)與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，畫出可編程控制器硬件接線圖。 其程序如下圖：名稱外接器件地址機(jī)床停止按鈕SB1I0.0主電機(jī)起動按鈕SB2I0.1冷卻液電機(jī)停止按鈕SB3I0.2冷卻液電機(jī)起動按鈕SB4I0.3冷卻液電機(jī)停止按鈕SB5I0.4正反向停止按鈕SB6I0.5反向進(jìn)給停止按鈕SB7I0.6反向進(jìn)給按鈕SB8I0.7正向進(jìn)給停止按鈕SB9I1.1正向進(jìn)給按鈕SB10I1.2轉(zhuǎn)換開關(guān)SQ1I1.3轉(zhuǎn)換開關(guān)SQ2I1.4轉(zhuǎn)換開關(guān)SQ3I1.5轉(zhuǎn)換開關(guān)SQ4I1.6主電機(jī)開關(guān)KM1Q0.0進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)KM2Q0.1冷卻液電機(jī)開關(guān)K

12、M3Q0.2進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)KM4Q0.3元器件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格用途數(shù)量M1三相異步電動機(jī)Y132S-4 5.5KW 驅(qū)動主軸1M2三相異步電動機(jī)Y90S-2 1.5KW驅(qū)動進(jìn)給1M3三相異步電動機(jī)Y80M1-4 0.55KW驅(qū)動冷卻泵1M6三相異步電動機(jī)Y100L2-4 3KW驅(qū)動小車左行右行1KM1交流接觸器CJ0-20A線圈電壓110V接通、切斷主軸電動機(jī)電源1KM2交流接觸器CJ0-10A線圈電壓110V接通、切斷液壓泵電動機(jī)電源1KM3交流接觸器CJ0-10A線圈電壓110V接通、切斷冷卻泵電動機(jī)電源1KM4交流接觸器CJ0-10A線圈電壓110V上料升降電動機(jī)的正轉(zhuǎn)控制1SQ

13、1行程開關(guān)LX-028A左進(jìn)給電動機(jī)的限位保護(hù)1SQ2行程開關(guān)LX-028A右進(jìn)給電動機(jī)的限位保護(hù)1SQ3行程開關(guān)LX-028A上進(jìn)給電動機(jī)的限位保護(hù)SQ4行程開關(guān)LX-028A下進(jìn)給電動機(jī)的限位保護(hù)1SB1按鈕LA19-11J機(jī)床停止1SB2按鈕LA19-11A主軸電動機(jī)啟動1SB3按鈕LA19-11A主電動機(jī)停止1SB4按鈕LA19-11A冷卻液電動機(jī)起動1SB5按鈕LA19-11A冷卻液電動機(jī)關(guān)閉1SB6按鈕LA19-11A進(jìn)給電動機(jī)關(guān)閉1SB7按鈕LA19-11A坐進(jìn)給電動機(jī)關(guān)閉1SB8按鈕LA19-11A左進(jìn)給電動機(jī)起動1FR1熱繼電器JR16B-20/3主軸電動機(jī)的過載保護(hù)1FR2

14、熱繼電器JR16B-20/3液壓泵電動機(jī)的過載保護(hù)1FR3熱繼電器JR16B-20/3 冷卻泵電動機(jī)的過載保護(hù) 1TC控制變壓器BK-150 380/110-24-6.3控制照明及指示電路1FU1熔斷器RL1-15主軸電動機(jī)的短路保護(hù)3FU2熔斷器RL1-15液壓泵電動機(jī)的短路保護(hù)3FU3熔斷器RL1-15小車升降、左右電機(jī)的短路保護(hù)3FU4熔斷器RL1-15PLC設(shè)備的短路保護(hù)2EL照明燈24V供照明用1PLC可編程控制器FX2N-40MR取代傳統(tǒng)繼電接觸式控制系統(tǒng)1結(jié) 論 本課題采用PLC自動控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對G607型圓鋸床的半自動控制，從而提高了機(jī)床的

15、工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且還大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，改善了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)率。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對PLC技術(shù)及應(yīng)用和機(jī)床電氣控制技術(shù)方面的知識有了更加深刻的理解和掌握，為今后走上工作崗位從事相關(guān)工作奠定了良好的基礎(chǔ)；另一方面，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中讓我感受頗深是：對于所研究的課題或者項(xiàng)目，僅僅憑借一個(gè)人現(xiàn)階段所掌握的知識往往很難予以完成，為此要求我們必須通過查閱大量的技術(shù)資料、借助互聯(lián)網(wǎng)這一平臺以及團(tuán)隊(duì)的力量才能夠加以解決，無疑這些為我未來三年研究生階段的學(xué)習(xí)提供了借鑒；最后，我也深知此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)存在很多不足，如PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未涉及到液壓進(jìn)給系統(tǒng)方面的內(nèi)容，雖然減輕了設(shè)計(jì)的難度，但卻使得設(shè)計(jì)的水平較低，層次較淺。這些不足將不斷地激勵我在以后的學(xué)習(xí)、工作中努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，強(qiáng)化培養(yǎng)專業(yè)技能，拓展專業(yè)綜合能力素質(zhì)，以便更好地適應(yīng)未來工作的需要！致 謝本論文是在馬德貴老師的悉心指導(dǎo)下完