M7120磨床PLC控制改造

M7120磨床PLC控制改造摘要M7120S7-200PLCM7120PLCM7120关键词：控制系统；分析与改造；平面磨床；PLC控制AbstractAbstract：DuetotheM7120surfacegrindingmachineage,anditsworkhasbeenwellbelowtheneedsofmodernproduction。thecontentofthisgraduationdesignismainlyOntheM7120surfacegrindingmachinecontrolcircuitusestheS7-200seriesPLCautomationtransformation，tosolvethetraditionalrelay-contactorelectricallinesexistinacomplexcontrolsystem,faultdiagnosisandruleoutthedifficultySuchproblems。BecausePLChighreliability,extremelyrichsetofinstructions,easycontrol, convenient operation, rich built-in integrated function, realize characteristic,therefore,theM7120planegrindingmachineatthecompletionoftheoriginalfeatures,butalsohastheKeywords：controlsystem；Analysisandimprovement;grinder;PLCcontrol目录— 、 绪论..........................................................................................................................................................................2二、M7120磨床概述 6机床的型号含义 6M7120型磨床结构M7120型磨床的运动形式M7120型磨床电气控制线路分析三、S7-200系列PLC概述S7-200CPU的类型S7-200CPU22X系列技术性能S7-200PLC元件功能四、PLC控制与继电器控制比较4.1 基于PLC控制系统优点4.1 PLC控制电路相对于继电器控制电路的优点五、硬件设计PLC的选型电气元件的计算PLCI/O分配PLC外部接线图六、软件设计软件功能介绍梯形图设计语句表设计程序仿真总结致谢一、绪论在注重改变零部件外部几何形态和机械性能的制造工业和通过各种变化将故障，大大降低生产运行的可靠性。现代生产工艺中，PLC的出现解决了这一问题。PLC在数字运算能力、处理DCS）世界平面磨床发展趋势据不完全统计，不久前在美国芝加哥举行的国际制造技术展览会（IMTS）上有20多家平磨专业生产厂的60主要特点有：200mm以高精度的精度等级，相对小规格机床，精度容易做得很高；在国际市场上，中、小规格平磨的潜在需求很大。400ELB、BLM公司以平磨为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可实现非平面型复杂曲面的磨削；Unison、Trutech公司的柔性磨削系统，可实现成形、无心、外圆、工具、轮廓Parker公司等的快速抖动磨等，反映出平磨是磨床类机床中演变潜力最大的一种机型。发展呈现四大变化：高速、复合、高精度、高刚性仍是金切机床的发展主调，但又有新的变化。复合，已从原来的为复合而复合转为从实用高效考虑为主，如车、铣复合，车、铣、钻的复合，铣床和电火花的复合；从功能上看，复合型机床的针对性很强，针对某类零件考虑；从精度上看，定位精度＜2μm，重复定位精度≤±1μm的机床已比比皆是；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min，13kw达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。系列、跨系列的模块化设计，在展品中体现得淋漓尽致。10台以上的加工中心和车削中心，采用真正意义的多关节串联式机器人，来实现工件的上、下料，包括完工零切削液处理机系统的展出，亦同时反映现代制造业对环保越来越高的要求。未来平磨发展的根本在于设计创新：平磨是磨床类机床中发展潜力最大的机床，在完成传统的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、台面、磨头等大件为基础，可以演变成外圆、曲线、工具、无心等磨床。我国应在完成平磨规格系列的完善后，跳出传统的平面磨削自己特色的技术和产品。都要求我们在今后产品的开发设计中，切实做好模块化设计工作。PLC应用现状我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%用潜力远没有得到充分发挥。我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大以提高企业的经济效益和竞争实力。中国加入WTO后越来越多的国际公司把其制造基地转移到中国。同时，域控制系统的首选。制造企业为提高劳动生产率和产品质量，必然会大量采用PLC，从而为PLC的应用提供广阔的应用前景。自2001年以来，作为基础工业之一的机械工业成为我国工业发展新的增长20%PLC成为其控制产品的首选。机械行业的高PLC应用提供了巨大的市场空间。我国在“十五”规划中已明确提出了“用信息化带动工业化”PLC的应用提供巨大的发展空间。PLC市场高速增长的时期。基于上述原因和中国经济高速增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将PLC市场主要PLC总量为30~40币(15~20%。PLC动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展PLC业务，使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。PLCSiemensMitsubishiOmronRockwell、SchneiderGE-Fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司PLCPLC略。大型PLC的目标用户在选用PLC时一般不会把价格作为首要考虑因素，而日本产品滞后一段时间。对中、小型PLC的目标用户而言，市场上主要厂商的PLC产品均能满足其SiemensPLCS7200后其价格与日本产品相PLC(MitsubishiOmron)PLC领域取得了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的PLCPLC领域发展势头十分强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。目前，中国PLC市场的95%以上被国外产品占领。国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。值得欣慰的是，国内已有具有较强实力PLCPLC德维森公司、安控公司。二、M7120磨床概述机床的型号含义M7120——M：磨床；7：平面；1：卧轴柜台式；20：工作台工作面宽200mmM7120型磨床结构驱动工作台手轮、垂直进给手轮、横向进给手轮等组成，其外形结构见下图.1、砂轮架——安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。2、滑座——安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。3、立柱——支承滑座及砂轮架。4、工作台——安装工件并由液压系统驱动作往复直线运动，有效工作面积630×200T很高，是安装工件或夹具的重要基面，应小心使用和加以保护。5、床身——支承工作台、安装其它部件，用以安装立柱、工作台、液压系统、电气元件和其它操纵机构。6、冷却液系统——向磨削区提供冷却液（皂化油。7、液压传动系统——其组成有：动力元件——为油泵，供给液压传动系统压力油；执行元件——为油缸，带动工作台等部件运动；控制元件——为各种阀，控制压力、速度、方向等；辅助元件——如油箱、压力表等。适用于多品种的机械加工车间、修理车间和工具车间等。M7120型磨床的运动形式M7120型平面磨床共有四台电动机。平面磨床的主要运动是砂轮的旋转运30～50m/s精度，冷却泵电动机供给砂轮和工件加工时所需的冷却液。M7120型磨床电气控制线路分析工作概况平面磨床靠电磁吸盘YH通电后产生的电磁吸力将铁磁性工件吸牢在吸盘上。液压泵电机M1M2带动M1M2M1.M3供给砂轮磨削工件时所需的冷却液，M3M2XS1M4M3均不能启动。（1）当电磁吸盘不工作或发生故障时，M1M2M3均不能启动。M1M2；M2M1启动后自由启/停；只要M1停M2一定停。M2停止状态下，砂轮点动下降才有效。电气控制电路概述16KV电吸合，7KVM1M2做好准备。YHSB7、SB8、SB9控制其充磁停磁和去磁。工件在YH上放好后，按下充磁按钮SB7，接触器KM5通入直流电进行SB8，KM5断电释放，YHSB9KM6通YHSB9的按下时间不能YH会被反向充磁。YHM1KM1M1M1SB1时，M1停止运转。M1启动后，当按下M2的启动按钮SB4时，接触器KM2得电吸合并自锁，M2启动运转；当按下M2的停止按钮SB3时，M2停止运转。M3是通过接插件XS2的插入和拔出控制其运行和停止的。M4由SB5和SB6点动控制其正转和反转的。21～28，ELTC24V，由手动开关SATC6VHL1M1M2；HL4M4；HL5三、S7-200系列PLC概述PLCPLC制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器ProgrammableLogicController,PLPC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。S7-200S7-200PLC是德国西门子公司设计和生产的一类小型PLCPLC的水平、体积小、价格低廉等很多优点。因此，S7-200PLC一经推出就受到广大技术人员的关注和亲睐。、S7-200CPU的类型CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200PLC发展至今，大致经历了两代：第一代产品，其CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种CPU单元：CPUCPUCPUCPU22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的 CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226和CPU226XM，除CPU221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。、S7-200CPU22X系列技术性能CPU22X主机的技术指标项目名称用户程序区数据存储区主机数字量输入/输出点数模拟量输入/项目名称用户程序区数据存储区主机数字量输入/输出点数模拟量输入/输出点数扫描时间/1条指令最大输入/输出点数位存储区定时器计数器块块时钟功能数字量输入滤波模拟量输入滤波高速计数器脉冲输出通信口CPU226CPU221CPU222CPU224CPU226XM4KB4KB8KB8KB16KB2KB2KB5KB5KBlOKB6/48/614/1024/1624/16无16/1632/3232/3232/320.37μs0.37μs0.37μs0.37μs0.37μs256256256256256256256256256256256256256256256256256256256256无2模块7模块7模块7模块无2模块7模块7模块7模块可选可选内置内置内置标准标准标准标准标准无标准标准标准标准4个4个6个6个6个30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz2个2个2个2个2个20KHz20KHz20KHz20KHZ20KHz1xRS481xRS4812xRS482xRS4855xRS485 55由表2-155xRS485 55CPU221：用户程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数处理能力，适合用于点数少的控制系统。CPU222：和CPU221相比，它可以进行一定模拟量的控制，可以连接2个扩展模块，应用更为广泛。CPU224：和前两者相比，存储容量扩大了一倍，有内置时钟，它有更强的模拟量和高速计数的处理能力，使用很普遍。CPU226：和CPU224相比，增加了通信口的数量，通信能力大大增强，可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。CPU226XM：它是西门子公司推出的一款增强型主机，主要在用户程序和数据存储容量上进行了扩展，其他指标和CPU226相同。S7-200的工作方式S7-200的工作过程：S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任务循环的操作：（Ⅰ）读输入：S7-200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。（Ⅱ）执行程序：CPU根据这些输入信号控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。（Ⅲ）处理通讯请求：S7-200执行通讯处理。（Ⅳ）执行CPU自诊断：S7-200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常（Ⅴ）存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载S7-200CPULED状态灯可以显示当前的操作模式。在停止模式下，S7--200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。在运行模式下，S7-200将运行程序。S7-200提供一个方式开关来改变操作模式。您可以用方式开关（位于S7-200前盖下面）TERM（终端（暂态）模式，允许通过编程软件来切换U的工作模式，即停止模式或运行模式。如果方式开关打在STOP或者TERM模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。如果方式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。S7-200PLC元件功能号，是专设的输入过程映像寄存器。、输出继电器（QPLC的输出信号传递给负载，是专设的输出过程映像寄存器。变量存储区：用户可以用变量存储区存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。、位存储区、特殊标志位（SM）特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过SM通知系统。、定时器区（T0PLC中，定时器作用相当于时间继电器，可用于时间增量的累计。其分辨率分为三种：1ms、10ms、100ms。、计数器区C0U中，计数器用于累计从输入端或内部元件送来的脉冲数。它有增计数器、减计数器及增/减计数器3种类型。行计数，高速计数器使用主机上的专用端子接收这些高速信号。、累加器C：累加器是用来暂存数据的寄存器，可以同子程序之间传递参数，以及存储计算结果的中间值。、局部变量存储区L：局部变量存储器与变量存储器很类似，主要区别在于局部变量存储器是局部有效的，变量存储器则是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序（如主程序，中断程序或子程序）存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。)、顺序控制继电器存储区：顺序控制继电器又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。、模拟量输入(A1)：S7-200将模拟量值（如温度或电压）转换成1个字长（16位）(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值。、模拟量输出(AQ)：S7-200将1个字长（16位）数字值按比例转换为电流或电压。可以用区域标识符A、数据长度W）这些值。四、PLC控制与继电器比较PLC控制系统优点实时性由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。锁保护。更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。高可靠性I/O部电路之间电气上隔离。R-C10~20ms。各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的元器件进行严格的筛选。有效措施，以防止故障扩大。CPUCPU构成表决系统以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。系统配置简单灵活控制器产品种类繁多，规模可分大、中、小等。I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。I/O卡件,I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。控制系统采用模块化结构采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU组合。价格优势质优价廉，性价比高。安装简单，维修方便PLCI/O了解运行情况和查找故障。使系统迅速恢复运行。PLC控制电路相对于继电器控制电路的优点1、控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而plc软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。2、工作方式上看：电器控制并行工作，而plc串行工作，不受制约。3、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而plc通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。4、定时、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；plc时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。5、可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠、维护性能差；plc无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。五、硬件设计PLC的选型S7-200PLCCPUCPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM五种模块，最多可扩展7个模块，系统集成方便，能实现复杂的控制功能。PLCM71206S7-200CPU224PLCCPU224120.5mm×80mm×62mm1410，DC24V660mA。电气元件的计算电动机的参数分别为液压泵电动机JO32-4/2 1KW 1420转/分 砂轮电动机 装入式 3KW 2880转/分 380V;冷却泵电动机 JCB-220.125KW 2790转/;砂轮升降电动机JCB-22 0.125KW 2790转1.电动机的线电流IN=P/(

*U *cos)=P/(1.732*U *0.85) 功率因数3N N3cos=0.85根据公式可以分别计算出各个电动机的线电流液I=P/(3*U*cos)=1.79A液NI =P/(3*U*cos)=5.37A砂轮 NI =P/(3*U*cos)=0.23A冷却 NNI砂轮升=P/(3*U*cos)=0.23A2.接触器N对于吸引线圈的额定电压为UKN的接触器.

U UCN

=220V380V

KMN

=(0.95-1.05)IN热继电器通过的电流必须在（0.95-1.05）IN的范围内IKMNIN1.79AIKMNIN5.37IKMNIN0.23A升降砂轮电机热继电器的额定电流：IKMNIN0.23A熔断器（1）.负载较平稳，无尖峰电流，如照明电路、信号电路、电阻炉电路等。熔体额定电流IFUNIed(电动机额定电流).（2）.负载出现尖峰电流，如笼型异步电动机的启动电流为4～7倍Ied。（3）.单台频繁启动、长期工作的电动机：IFUN3~32.5Ied4）.IFUN5~5IemaxIed5、按钮的选择：电压进行选择。（a）（b）启动必须是绿色，（c）启动和停止交替动作的必须是黑色根据以上资料和参考资料书，现在列式M7120平面磨床的控制电器清单。名称型号规格数量砂轮电动机装入式3KW，2880转/分，380V1冷却泵电动机JCB-220.125KW，2790转/分，380V1液压泵电动机JO32-4/21KW，1420转/分，380V1砂轮升降电动机JCB-220.125KW，2790转/分，380V1主线路组合开关HZ1-25/33相，25A1主线路熔断器RL1-60A25A3控制线路熔断器RL1-15A5A2照明灯熔断器3RL1.5A1硅整流器熔断器4RL1A1砂轮电机接触器JI252380V，10A1液压泵电机接触器JI250380V，10A1给磁接触器JZ7-44380V1退磁接触器JZ7-44380V1砂轮电机热继电器JR10-106A1冷却泵电机热继电器JR10-100.43A1液压泵电机热继电器JR10-100.35A1照明灯变压器BK-50380/36，6.3V，50W1照明灯开关1照明灯K-224V，40W1水银开关1总停止按钮LA2红色1液压泵停止按钮LA2红色1砂轮启动按钮LA2绿色1液压泵启动按钮LA2绿色1直流串联继电器直流110V，0.75A1硅整流器开关LK8-2380V，5A1退磁按钮LA2红色1给磁按钮LA2绿色1时间继电器JST-1380V，0.4-0.6秒1硅整流变压器380/127V，150W1硅整流器0.75A，150V1退磁电阻GZH-0.75/150GF-20T10001电磁吸盘1熄弧电阻GF-251500Ω，25W1退磁插座1信号灯ZSD-O（绿）6.3V，2W1液压泵插销1电磁吸盘插销CY0-36二级15.3 PLCI/O分配输入信号输出信号名称代号名称代号输出点电压继电器KVKVI0.0液压泵电机接触器KM1Q0.0总停按钮SB0SB0I0.1砂轮电机接触器KM2Q0.1液压泵电机M1停止SB1SB1I0.2砂轮上升接触器KM3Q0.2液压泵电机M1启动按钮SB2SB2I0.3砂轮下降接触器KM4Q0.3砂轮电机M2停止按钮SB3SB3I0.4电磁吸盘充磁接触器KM5Q0.4砂轮电机M2启动按钮SB4SB4I0.5电磁吸盘去磁接触器KM6Q0.5砂轮升降电机M4上升按钮SB5SB5I0.6砂轮升降电机M4下降按钮SB6SB6I0.7电磁吸盘充磁按钮SB7SB7I1.0电磁吸盘停止充磁按钮SB8SB8I1.1电磁吸盘去磁按钮 SB95.4PLC外部接线图

I1.2六、软件设计软件功能介绍S7-200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。STEP7-Micro/WIN32WindowsSTEP7-Micro/WIN了良好的编程环境。基本功能STEP7-Micro/WINWindowsSIMATICS7-200PLC件，简单、易学，能够解决复杂的自动化任务。适用于所有SIMATICS7-200IL、LAD、FBD具有密码保护功能。STEP7-Micro/WIN提供软件工具帮助我们调试和测试我们S7-200S7-200PID内置脉冲串输出(PTO)和脉宽调制(PWM)TD20