M7120平面磨床的PLC改造

1、M7120平面磨床的PLC改造王 驰 1、 PLC的背景 在制造工业（以改变几何形状和机械性能为特征）和过程工业（以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征）中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。随着产品机型的更新换代，生产线承担的加工对象也随之改变，这就需要改变控制程序，使生产线的机械设备按新的工艺过程运行，而继电接触器控制系统是采用固定接线的，很难适应这个要求。大型自动生产线的控制系统使用的继电器数量很多，这种有触点的电器工作频率较低，在频繁动作的情况下寿命较短，

2、从而造成系统故障，使生产的运行可靠性降低。 现在，PLC的出现解决了这一问题。PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力比之大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。二、课题方案的设计及介绍 （一）方案的设计 M7120型平面磨床的控制系统由于采用早期的继电器-接触器控制和二极管组成的距阵控制，电气元件多，且可靠性差，电气故障频繁。故采用PLC进行控制改造。用可编程控制器改造旧机床电气系统，现有企业里是非常现实技术改造方案，具有投资省、见效快特点。使用PLC改造该系统后，使线路大大简化，由于PLC的高可靠性，输入输出部分

3、还有信号指示，不仅使电气故障大大减少，而且还给判断电气故障和发生部位带来方便。 （二）方案的介绍 可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触电和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。可编程控制器（PLC）从上半世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统。起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统，随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大的增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有

4、逻辑控制功能、还具有过程控制的功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。在国内已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，课题内容主要叙述可编程控制器对平面磨床的改造，以及系统的编程原理。 （三）流程图 流程图如图1所示。三、软件的设计（一）梯形图 X0是总开关，X0得电，为电机启动做准备，X0不得电，电机都不能启动。X1是急停按钮，按下X1，所有电机都停止运行，同时急停指示灯L1亮，当系统得电以

5、后指示灯会熄灭。如图所示。 图1 M7120平面磨床改造流程图 启停程序X2是砂轮启动按钮。按下SB3，X2得电，KM1得电，砂轮启动，同时冷却泵启动，按下SB4，X11断开，砂轮和冷却泵同时停止运行。如图所示。图 砂轮启停程序砂轮升降原理是一样，就砂轮上升说明下，按下开关SB4，输入X3得电，输出Y2得电，KM3得电，即砂轮电机升降电机上升，松开SB5上升停止，采用开关点动控制。如图所示。图 砂轮升降程序 工作台循环程序如图所示。 按下SB6，X5得电，Y4得电， KM5得电，工作台图 工作台循环程序开始向左运动，同时定时器T0开始计时，0.5秒以后，定时器T0得电，Y4断电，KM5断电，工

6、作台停止运动，同时定时器T1开始计时。0.5秒以后，T1得电，Y5得电，KM6得电，工作台向右运动，同时，定时器T2开始计时，0.5秒以后，T2得电，Y5断电，KM6断电，工作台停止运动，定时器T3开始计时，0.5秒以后，T3得电，工作台又开始向左运动，如此循环。按下SB7，X6得电，循环停止。 按下SB8，X7得电，Y6得电，KM7得电电磁吸盘开始充磁，按下SB9，X10断开，KM7断电。电磁吸盘开始去磁。如图所示。（二）PLC输入，输出口的分配 输入输出口见表1。图6 充去磁程序 （二）PLC输入输出口分配 PLC输入输出口分配见表1。表1 系统I/O分配表输入信号输入端子号功能SB1X0

7、启动按钮SB2X1急停按钮SB3X2砂轮启动按钮SB4X3砂轮电机上升按钮SB5X4砂轮电机下降按钮SB6X5工作台循环启动按钮SB7X6工作台循环停止按钮SB8X7电磁吸盘充磁按钮SB9X10电磁吸盘去磁按钮SB10X11砂轮停止按钮KM1Y0砂轮电机接触器KM2Y1冷却泵电机接触器KM3Y2砂轮电机上升接触器KM4Y3砂轮电机下降接触器KM5Y4工作台左移接触器KM6Y5工作台右移接触器KM7Y6电磁吸盘接触器L1Y7急停指示灯L2Y10砂轮指示灯L3Y11电磁吸盘指示灯 （三）I/O接线图 平面磨床I/O接线图如图所示。图 平面磨床I/O接线图 四、硬件的设计（一）M7120平面磨床的结

8、构及功能 M7120型平面磨床主要由它由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。平面磨床是用砂轮磨削加工各种零件平面的机床，M7120型平面磨床是平面磨床中使用较为普遍的一种，它的磨削精度高和表面较光洁，操作方便，适于磨削精密零件和各种工具，M7120型平面磨床共有四台电动机，即砂轮电动机、砂轮升降电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机。砂轮电动机直接带动砂轮旋转，对工件进行磨削加工，在M7120型平面磨床中，砂轮并不要求调速，所以通常采用笼型异步电动机来拖动，这是平面磨床的主运动；砂轮升降电动机使砂轮在立柱导轨上作垂直运动，用以调整砂轮与工件位置。工作台和砂轮的往复运动是靠液压泵电

9、动机进行液压传动的，液压传动较平稳，能实现无级调速，换向时惯性小，换向平稳。M7120型平面磨床工作台的往返运动采用液压传动，能保证加工精度。由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的往复运动。冷却泵电动机带动冷却泵供给砂轮和工件冷却液，同时利用冷却液带走磨削下来铁屑。 （二）M7120平面磨床的电气特点l 采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱的快速移动单由一台快速移动电动机M3拖动。 l 主电动机MI不但有正、反向运转，还有单向低速点动的调整控制，MI正反向停车时均具有反接制动停车控制。 l 设有检测主电动机工作电流的环节。 l 具有完善的保护和联锁功能：主电动机MI正反转之间有互锁

10、。熔断器FU1FU6可实现各电路的短路保护；热继电器FR1、FR2实现M1、M2的过载保护；接触器KM1、KM2、KM4采用按钮与自锁环节，对M1、M2实现欠电压与零电压保护。五、课题主要工作本文首先回顾平面磨床的发展过程，说明了平面磨床的PLC控制的重要性和必然性。然后，讲述了可编程程序控制器的应用，通过论述可编程程序控制器的优点对可控制编程器对平面磨床的控制有一点总体的认识。综合平面磨床的控制系统的要求，进行了外部电路的连接和PLC程序设计，从部件的选择，流程的分析，程序顺序控制的设计等方面，完成了本次的设计任务。最后，通过对程序控制系统的程序调试，检测，在进行对系统的更正，使控制系统更加

11、完善，确保系统能顺利运行。6、 实物图实物图如图所示。图实物图七、结束语转眼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，回顾整个毕业设计过程，虽然做的挺苦挺累，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是否扎实，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，为我们踏上社会奠定扎实的基础。学校安排我们做这次毕业设计，首先是让我们了解到做毕业设计的格式与要求情况。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

12、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，可以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巩固，将没有学过的知识进行系统的自学，在这次的毕业设计中也使我进一步了解到三菱FX3U系列PLC的知识，这使我们清楚的明白社会在不断的进步，产品在不断的更新，我们要跟上社会发展潮流，必须不停的给自己“充电”，活到老学到老，这样才不会被社会所淘汰、抛弃，而且在以后的社会工作及生活中，遇到类似等的问题我们就会对它充满自信，并且顺利地去解决它。参考文献1 潘康俊，陈素明.可编程控制器编程及应用 M. 北京：科学出版社，2013.2 董燕，张自强，李健.电气控制与PLC技术M.北京：电子工业出版社，2011.3 姜建芳.西门子S7