plc在m7475b型平面磨床电气控制中的应用.doc

目 录 内容摘要1关键词11.引言12.M7475B型平面磨床的主要运动形式1 3.M7475B型平面磨床电气控制的特点和要求 1 4.M7475B平面磨床原电气控制线路及工作原理分析2 4.1主电路分析3 4.2控制电路分析3 4.2.1零压保护3 4.2.2砂轮电动机M1的控制3 4.2.3工作台转动电动机M2的控制 4 4.2.4工作台移动电动机M3的控制 4 4.2.5磨头升降电动机M4的控制4 4.2.6冷却泵电动机M5的控制54.3电磁吸盘的控制分析54.4指示电路控制分析55.可用PLC改造的控制线路及功能 66.PLC改造方案6 6.1选择PLC设备6 6.2 PLC改造方案6 6.2.1供电和输入/输出元件的连接图6 6.2.2输入/输出(I/O)地址分配表8 6.2.3梯形图和指令表9 7.结论11参考文献128.致谢12 1PLC在M7475B型平面磨床电气控制中的应用农业电气化与自动化 摘要:对M7475B型平面磨床的电气控制进行PLC改造，可以优化普通磨床的控制功能，延长控制线路的使用寿命，提高生产的效益和工件质量。本文从对M7475B型平面磨床原电气控制工作原理分析入手，判断出可用PLC改造的电气控制功能，排出PLC改造方案，最后对M7475B型平面磨床的电气控制进行了具体的改造。关键词:平面磨床 电器控制 PLC 改造1引言 可编程序控制器简称PLC，是现代工业控制的基础部件，是工厂自动化的支柱之一。它是自动控制技术、计算机技术与通讯技术三者有机结合的产品，即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软件实现），又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力（适应工业控制的各种恶劣的工作环境）。可编程序控制器还具有很强的连网能力和很高的可靠性，不仅可以单机使用，而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。即可编程序控制器聚集了结构简单、编程简单、可靠性高、性能价格比高、抗干扰能力强、通用灵活、体积小等一系列优点，使其在工业生产过程的自动化控制领域得到了越来越广泛的应用。本文试对M7475B型平面磨床的电气控制进行PLC改造，以图优化普通磨床的控制功能，延长控制线路的使用寿命，提高生产的效益和工件质量。2M7475B型平面磨床的主要运动形式M7475B型平面磨床的主运动是砂轮电动机M1带动砂轮的旋转运动。进给运动是工作台转动电动机M2拖动圆工作台转动。辅助运动是工作台移动电动机M3带动工作台的左右移动和磨头升降电动机M4带动砂轮架沿立柱导轨的上下移动。3M7475B型平面磨床电气控制的特点和要求1 磨床的砂轮和工作台分别由单独的电动机拖动，上述4台电动机和冷却泵电动机M5都选用交流异步电动机，并用继电器、接触器控制，属于纯电气控制。 砂轮电动机M1只要求单方向旋转。由于容量较大，采用Y-降压启动以限制启动电流。 工作台转动电动机M2选用双速异步电动机来实现工作台的高速和低速旋转，以简化传动机构。工作台低速转动时，电动机定子绕组接成形。工作台高速旋转时，电动机定子绕组接成Y形。 电磁吸盘的励磁、退磁采用电子线路控制，为了加工后能将工件取下。要求圆工作台的电磁吸盘在停止励磁后自动退磁。 为保证磨床安全和电源不会被短路，该磨床在工作台转动与磨头下降、工作台快转与慢转、工作台左移与右移、磨头上升与下降的控制线路中都设有电气联锁，且在工作台的左、右移动和磨头上升控制中设有限位保护。4M7475B平面磨床原电气控制线路及工作原理分析图1为M7475B平面磨床电气控制线路：该电路由两个部分组成，主电路和控制电路，主电路由4台可逆运行的电机和1台单向运行的电机组成,控制电路由控制变压器TCl、3个双按钮、4个单按钮、3个手动转换开关、9个交流接触器、2个中间继电器、1个通电延时时间继电器、1盏照明灯、5盏指示灯和电磁吸盘控制电路组成。 图1 M7475型平面磨床接触器继电器控制电路原理图 电气控制线路分析 M7475B型平面磨床的电路如图1所示。线路分为主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和照明与指示电路四部分。4.1主电路分析 M7475B型平面磨床的三相交流电源由低压断路器QF引入，主电路中共有5台电动机。M1砂轮电动机由接触器KM1、KM2控制实现Y降压启动，并由低压断路器QF兼做短路保护。M2是工作台转动电动机，由KM3和KM4控制其低速和高速运转，由熔断器FUl实现短路保护。M3是工作台移动电动机，由KM5、KM6控制其正反转，实现工作台的左右移动。M4是磨头升降电动机，由KM7、KM8控制其正反转。冷却泵电动机M5的启动和停止由插接器X和接触器KM9控制。5台电动机均用热继电器作过载保护。M3、M4和M5共用熔断器FU2作短路保护。4.2控制电路分析 控制电路由控制变压器TCl的一组抽头提供 220V的交流电压，由熔断器FU3作短路保护。4.2.1零压保护 磨床中工作台转动电动机M2和冷却泵电动机M5的启动和停止采用无自动复位功能的开关操作，当电源电压消失后开关仍保持原状。为防止电压恢复时M2、M5自行启动，线路中设置了零压保护环节。在启动各电动机之前，必须先按下SB2(14区)，零压保护继电器KAl得电自锁，其自锁常开触头接通控制电路电源。电路断电时，KAl释放；当再恢复供电时，KAl不会自行得电，从而实现零压保护。4.2.2砂轮电动机M1的控制 合上电源开关QF(1区)，将工作台高、低速转换开关SAI(2325区)置于零位，按下SB2使KA1通电吸合后，再按下启动按钮SB3(16区)， KT和KMl同时得电动作，KMl的常闭辅助触头(19区)断开对KM2联锁，KMl的常开辅助触头(20区)闭合自锁，其主触头(2区)闭合使电动机M1的定子绕组接成Y形启动。经过延时，时间继电器KT延时断开的常闭触头(20区)断开，KMI断电释放，M1失电作惯性运转。KMl的常闭辅助触头(19区)闭合为KM2得电作准备。同时KT延时闭合的常开触头(21区)闭合，接触器KM2得电动作并自锁，其主触头(4区)闭合使 M1的定子绕组按成形；而KM2的另一对常开辅助触头(22区)闭合，KMl重新得电动怍，将电动机MI电源接通，使电动机定子绕组接成形进入正常运行状态。该控制线路在电动机MI的定子绕组y转换的过程中，要求KMl先断电释放，然后KM2得电吸合，接着KMl再得电吸合。其原因是接触器KM2的触头容量(40A)比KM1(75A)小，且线路中用KM2的常闭辅助触头将电动机M1的定子绕组接成Y形，而辅助触头的断流能力又远小于主触头。因此首先使KMl释放，切断电源，使KM2在触头没有通过电流的情况下动作，将电动机定子绕组接成形，再使KM1动作，重新接通电动机电源。如果KMl不先断电释放而直接使KM2动作则KM2的辅助触头要断开大电流。这可能会将触头烧坏。更严重的是，由于在断开大电流时要产生强烈的电弧，而辅助触头的灭弧能力又差，到KM2的主触头闭合时，它的辅助触头间的电弧可能尚未熄灭，从而将产生电源短路事故。停车时，按下停止按钮SB4(20区)，接触器KMl、KM2和时间继电器KT断电释放砂轮电动机M1失电停转。4.2.3工作台转动电动机M2的控制 工作台转动电动机M2由转换开关SA1控制分高速和低速两种旋转速度。将SA1扳到低速位置，接触器KM3得电吸合，M2定子绕组接成形低速运转，带动工作台低速转动。将SAl扳到高速位置，接触器KM4得电吸合，使定子绕组接成双Y形，带动工作台高速转动。将SA1扳到中间位置，KM3和KM4均失电M2停上运转。4.2.4工作台移动电动机M3的控制 工作台移动电动机采用点动控制，分别由按钮SB5(26区)、SB6(27区)控制其正反转。按下SB5，KM5得电吸合，M3正转，带动工件向左移动；按下SB6，KM6吸合，M3反转带动工作台向右移动。工作台的左移和右移动用位置开关SQ1和SQ2作限位保护。当工作台移动到极限位置时，压动位置开关SQ1或SQ2，断开KM5或KM6线圈电路，使M3失电停转，工作台停止移动。4.2.5磨头升降电动机M4的控制 磨头升降电动机也采用点动控制。按下上升按钮SB7(28区)，接触器KM7吸合，M4得电正转，拖动磨头向上运动。按下下降按钮SB8（29区），接触器KM8吸合，M4反转，拖动磨头向下运动。磨头的上升限位保护由位置开关SQ3实现。 在磨头的下降过程中，不允许工作台转动，否则将发生机械事故。因此，在工作台旋转控制线路中，串接磨头下降接触器KM8的常闭辅助触头(24区)，当KM8吸合磨头下降时，切断工作台转动控制电路。而在工作台转动时，不允许磨头下降，因此在磨头下降控制电路中串接了KM3和KM4的常闭触头(29区)，使工作台转动时切断磨头下降的控制线路，实现电气联锁。4.2.6冷却泵电动机M5的控制 冷却泵电动机M5由接插器X(12区)和接触器KM9控制。当加工过程中需要冷却液时，将接插器插好，然后将开关SA2(30区)接通，KM9通电吸合M5启动运转。断开SA2，KM9断电释放，M5停转。4.3电磁吸盘的控制分析 如图2所示，电磁吸盘控制电路：M7475型立轴圆台平面磨床电磁吸盘控制电路由触发脉冲输出电路、比较电路、给定电压电路、多谐振荡器电路组成。按下励磁按钮SB9（31区），使电磁吸盘具有磁性。按下励磁停止按钮SB10（31区），即可完成退磁过程。图2 M7475B型平面磨床电磁吸盘的控制电路图 4.4指示电路控制分析 指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、EL分别由KA1常开辅助触头、KM1常开辅助触头、KM1常闭辅助触头、KA2常开辅助触头、KA2常闭辅助触头、SA3进行控制，分别指示电源接通、砂轮启动、砂轮停止、工作台充磁、工作台退磁及照明灯是否开启。5可用PLC改造的控制线路及功能（1）砂轮电动机M1单方向旋转及Y降压启动；（2）工作台转动动机M2双速异步电动的高速和低速控制；（3）工作台移动电动机正反转控制；（4）磨头升降电动机M4的正反转控制；（5）磨床工作台与磨头下降，工作台快转与慢转，工作台左移与右移，磨头上升与下降之间的电气联锁；工作台的左、右移动和磨头上升控制中的限位保护。（6）五台电动机的过载保护（7）电磁吸盘励磁起动和关闭；（8）零压保护指示灯，砂轮电动机M1、工作台转动M2、工作台移动电动机M3、磨头升降电动机M4、冷却泵电动机M5的指示灯。6PLC改造方案6.1选择PLC设备： 选择OMRON（欧姆龙）公司的CPM1A-40EDR型CPU和CPM1A-20EDT1型I/O扩展单元。6.2 PLC改造方案图1所示的主电路保持不变，控制回路由PLC代替，图2所示的励磁电路由CPM1A-20EDT1型I/O扩展单元代替。6.2.1供电和输入/输出元件的连接图供电和输入/输出元件的连接如图3所示： 图3中，按钮SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、转换开关SA1、SA2、SA3和热继电器FR辅助触头一端分别接到输入PLC的输入端模块上的端子0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11，另一端经24V直流电源接输入公共端COM。在输出模块中，相线L经220V交流电源和熔断器FU3接输出公共端COM，接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8线圈作为负载1分别接输出端子10.00、10.01、10.02、10.03、10.04、10.05、10.06、10.07，另一端经220V交流电源和熔断器接输入公共端COM；接触器线圈KM9、指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、EL作为负载2分别接输出端子11.00、11.01、11.02、11.03、11.04、11.05、11.06，另一端经220V交流电源和熔断器接输入公共端COM；三极管V1、V2和整流二极管V30V33及电位器RP1作为负载3分别接输出端子10.00、10.01、10.02、10.03，另一端经-10V+10V交流电源和熔断器接输入公共端COM。 图3 PLC供电和输入/输出元件连接图76.2.2输入/输出(I/O)地址分配表 为了方便接线和编程，建立I/O地址分配表，如表1：表1 输入/输出（I/O）地址分配表输入/输出（I/O）地址分配表元件名称代号输入点元件名称代号输出点停止按钮SB10.00 砂轮电动机Y启动接触器KM110.00控制线路启动按钮SB20.01 砂轮电动机运行接触器KM210.01 砂轮电动机启动按钮SB30.02工作台慢转接触器KM310.02 砂轮电动机停止按钮SB40.03 工作台快转接触器KM410.03 工作台左行按钮SB50.04工作台左行接触器KM510.04 工作台右行按钮SB60.05 工作台右行接触器KM610.05 磨头上升按钮SB70.06磨头上升接触器KM710.06 磨头下降按钮SB80.07 磨头下降接触器KM810.07 电磁吸盘充磁按钮SB90.08冷却泵工作接触器KM911.00 电磁吸盘退磁按钮SB100.09 电源指示灯HL111.01 工作台转速转换开关低速位SA1-11.00砂轮电动机启动指示灯HL211.02工作台转速转换开关高速位SA1-21.01砂轮电动机停止指示灯HL311.03冷却泵开关SA21.02 工作台充磁指示灯HL411.04 电源指示灯开关SA31.03 工作台退磁指示灯HL511.05 热继电器1FR11.04 照明灯EL11.06 热继电器2FR21.05 三极管1V1 12.00 热继电器3FR31.06 三极管2V2 12.01 热继电器4FR41.07整流二极管V30V3312.02热继电器5FR51.08 电位器1RP1 12.03 工作台左移限位开关SQ11.09 工作台右移限位开关SQ21.10 磨头上升限位开关SQ31.11 6.2.3梯形图和指令表： 指令表 1 LD 0.01 8 LD 0.06 OR 200.00 ADN NOT 1.11 ADN NOT 0.00 ADN NOT 10.07 ADN NOT 1.04 OUT 10.06 ADN NOT 1.05 9 LD 0.07 ADN NOT 1.06 ADN NOT 10.02 ADN NOT 1.07 ADN NOT 10.03 ADN NOT 1.08 ADN NOT 10.06 OUT 200.00 OUT 10.07 2 LD 10.01 10 LD 1.02 OR LD 0.02 OUT 11.00 OR 10.00 11 LD 0.08 ADN NOT TIM001 OR 200.01 AND 200.00 ADN NOT 0.09 ADN NOT 0.03 ADN NOT 200.02 OUT 10.00 OUT 200.01 OUT TIM001 12 LD 1.033 LD TIM001 OUT 11.06 OR 10.01 13 LD 200.00 ADN NOT 0.02 OUT 11.01 ADN NOT 0.03 14 LD 10.00 ADN NOT 10.00 OUT 11.02 OUT 10.01 15 LD 10.00 4 LD 1.00 OUT 11.03 ADN NOT 10.03 16 LD 200.01 ADN NOT 10.07 OUT 11.04 OUT 10.02 17 LD 200.01 5 LD 1.01 OUT 11.05 ADN NOT 10.02 18 LD 200.01 ADN NOT 10.07 OUT 200.02 OUT 10.03 19 LD 200.026 LD 0.04 OUT 12.00 ADN NOT 1.09 20 LD 200.02 ADN NOT 10.05 OUT 12.01 OUT 10.04 21 LD 200.02 7 LD 0.05 OUT 11.02 ADN NOT 1.10 22 LD 200.02 ADN NOT 10.04 OUT 11.03 OUT 10.05 梯形图 图4 PLC改造梯形图7结论 使用PLC改造M7475B平面磨床电气系统后，控制电路减少了磨床电路中的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修更方便。同时，由于PLC具有可靠性高，输入输出有信号指示，可以使电气故障大大减少，而且还为准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。用可编程控制器改造旧机床电气系统，具有投资省、见效快的特点，在一些中小企业里具有非常现实的意义。本案例具有一定的代表性，可借鉴到的其他机床电气控制的改造，举一反三。但本次改造由于经验不足和对PLC相关知识掌握得不是很全面，对电磁吸盘内部电路没有进行改造 ，对PLC设备的选择可能也存在不一定很恰当等问题。 【参考文献】1刘 涳.常用低压电器可编程控制器第二版M.西安电子科技大学出版社，2014.3 2李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练第三版M. 中国劳动社会保障出版社，2001.73李显平.维修电工M.中国劳动社会保障出版社，2001.124 戴一平.可编程序控制器逻辑控制案例M.高等教育出版社，2007.75戴一平.可编程序控制器M.高等教育出版社，2009.16庄建源，李伟 ，陈惠群，王建. 维修电工 M.石油大学出版社，2001.127何焕山. 工厂电气控制设备M.高等教育出版社，2001.18邹星云.M7475型立轴圆台平面磨床PLC电气控制改造设计E.9高安邦，智淑亚，徐建俊.新编机床电气与PLC控制技术M.机械工业出版社.2008.210徐世许，王美兴，程利荣，胡玉景.电气控制技术与PLCM.东南大学出版社.2013.7 致谢本文从选题、研究、撰写到完成的整个过程中，得到康志亮、许丽佳老师的悉心指导，并且为我提出了许多宝贵的意见和建议，老师严谨求学的治学态度、诲人不倦的敬业精神、以及渊博的学识让我在这次论文的写作中受益匪浅。在此，我谨向我的指导老师致以深深地敬意和感谢!感谢浙江机电学院老师们在我到学院培训时曾经给予的指导和帮助!与此同时，在本论文的写作中，也得到了同事们的指点、同学们的默默支持。是你们的鼓励，让我敢于不断地探索和前进，在此我也衷心的向所有关心过我的人表示感谢! 目 录第一章 概 论11.1项目名称11.2项目地点11.3区域特点11.4建设规模11.5可行性研究范围21.6项目估算总投资额3第二章 项目市场分析32.1#县经济发展趋势分析32.2#县房地产发展概况42.3区域市场分析102.4项目利弊分析11第三章 项目定位及销售预测123.1项目定位123.2销售情况预测143.3销售价格预测14第四章 项目的工程技术方案154.1总平面及建筑方案154.2结构164.3供配电工程164.4给排水工程164.5人防174.6弱电工程174.7主要设备设施174.8交通与停车174.9环境保护17第五章 项目管理与建设进度计划195.1项目运作模式195.2招投标管理195.3工程监理195.4物业管理195.5建设进度计划195.6销售计划20第六章 项目营销和招商方案216.1销售、租赁比例216.2运营策略216.3招商策略22第七章 投资估算和资金筹措257.1投资估算257.2资金筹措277.3资金平衡计划：见下表28第八章 效益分析298.1销售收入、销售税金及附加估算298.2经营成本及费用估算30第九章 项目风险及防范措施319.1市场风险319.2筹资风险319.3销售不确定性风险319.4项目开发的风险329.5成本控制的风险32第十章 结论及建议3310.1结论3310.2建议3315