【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳動(dòng)。 M7120 平面磨床采用了四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，全部為三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。四臺(tái)電機(jī)分別為：液壓泵電動(dòng)機(jī)、砂輪電動(dòng)機(jī)、冷卻電動(dòng)機(jī)、砂輪箱升降 電動(dòng)機(jī)。其中液壓泵電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)液壓泵供出液壓油，經(jīng)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；砂輪電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)磨削工件；冷卻電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)冷卻泵，冷卻砂輪磨削加工時(shí)產(chǎn)生的熱量。 M7120 磨床控制特點(diǎn) 砂輪電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)及冷卻電動(dòng)機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn)，且全部采取直接啟動(dòng)方式。冷卻電動(dòng)機(jī)與砂輪電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)采取點(diǎn)動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)升降互鎖。在電磁吸盤上裝有欠壓繼電器且與液壓泵電動(dòng)機(jī)互鎖，當(dāng)電磁吸盤的輸入電壓低于一定值時(shí)欠壓繼電器的鐵芯釋放，以防在吸力不夠時(shí)工作臺(tái)開始運(yùn)動(dòng)。電磁 吸盤采用自動(dòng)充磁電路結(jié)構(gòu)，在退磁方面避免電磁吸盤反向充磁采用電動(dòng)消磁方式。在磨床上的各電機(jī)都配有信號(hào)提示燈和照明系統(tǒng)。磨床采用完善的保護(hù)環(huán)節(jié)，在各電動(dòng)機(jī)上安有短路保護(hù)、過載保護(hù)等。 M7120 平面磨床的電氣控制 M7120 平面的電氣控制電路主要有主電路、控制電路、電磁吸盤控制電路和機(jī)床照明電路四部分組成。 主電路中共有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，如圖 22 所示。其中 :M1 為液壓泵電動(dòng)機(jī)； M2 為砂輪電動(dòng)機(jī)； M3 為冷卻電動(dòng)機(jī)； M4 為砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī) M1 由接觸器 KM1 的主觸點(diǎn)控制；電動(dòng)機(jī) M2和電動(dòng)機(jī) M3同時(shí)由接 觸器 KM2的主觸點(diǎn)控制，控制砂輪升降的電動(dòng)機(jī) M4由 KMKM4 控制其正反轉(zhuǎn)。 四臺(tái)電動(dòng)機(jī)共同使用熔斷器 FU1 做為短路保護(hù)，液壓電動(dòng)機(jī) M1 由熱繼電器 FR1 作為長(zhǎng)期的過載保護(hù)，電動(dòng)機(jī) M2 和電動(dòng)機(jī) M3 分別由熱繼電器 FR FR3 作為其長(zhǎng)期的過載保護(hù)。 M7120 控制電路由繼電器、接觸器、整流器、小型變壓器、常開按鈕、常閉按鈕等傳統(tǒng)電氣元件經(jīng)過自鎖、互鎖等邏輯組合進(jìn)行控制。并配有機(jī)床的照明系統(tǒng)和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工作指示燈。 磨床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 圖 22 M7120 平面磨床主電路圖 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 磨床 PLC 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案說明 油泵電動(dòng)機(jī)、砂輪電動(dòng)機(jī)、冷卻電動(dòng)機(jī)、砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)分別由電動(dòng)機(jī) M MM M4 拖動(dòng)。液壓泵電動(dòng)機(jī) M砂輪電動(dòng)機(jī) M2 和冷卻電動(dòng)機(jī) M3 都采用直接啟動(dòng)、直接停止，單向旋轉(zhuǎn)控制。砂輪電動(dòng)機(jī) M2 和冷卻電動(dòng)機(jī) M3 采用同步運(yùn)行控制方法。砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)、并能夠正反轉(zhuǎn)控制。砂輪箱位置調(diào)整，為使砂輪升降準(zhǔn)確采用點(diǎn)動(dòng)控制。電磁吸盤采用直流充磁和退磁方式，為避免反向充磁采用點(diǎn)動(dòng)消磁。上下極限位置應(yīng)有位置保護(hù)，在磨削加工中應(yīng)保證砂輪架不能升降移動(dòng)。采用熱繼電器 實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，用以完成各個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。主電路用斷路器，各負(fù)載回路和控制回路以及 PLC 控制回路采用熔斷器，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù) PLC 應(yīng)選用繼電器輸出型。在外接負(fù)載時(shí)應(yīng)加相應(yīng)電壓等級(jí)的電源，實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)的電氣元件控制。由于電機(jī)運(yùn)行指示燈功率較小，采用 PLC 輸出電流控制。 電氣元件分析 在 M7120 平面磨床的 PLC 改造時(shí)，其控制系統(tǒng)中用于保護(hù)、控制、照明等的電氣元件如表 31 所示。 其中接觸器是一種能夠頻繁地接通或斷開交、直流主電路和大容量控制電路，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制的電器。主要應(yīng)用于控制電動(dòng)機(jī) 、電熱設(shè)備、電容器組等。并且具有低壓釋放保護(hù)功能等。接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置組成。線圈串聯(lián)在電路中，當(dāng)流過線圈的電流達(dá)到一定值時(shí)接觸器的觸頭動(dòng)作，改變其狀態(tài)。在 M7120 平面磨床的 PLC控制中，接觸器的線圈安裝在 PLC 的輸出口，用于控制電動(dòng)機(jī)和電磁吸盤的工作狀態(tài)。 熔斷器是一種利用熱效應(yīng)原理工作的電流保護(hù)器，串聯(lián)在電路中。當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，通過熔斷器內(nèi)的電流使熔體發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到其熔體熔化的溫度時(shí)就會(huì)自行熔斷，這期間會(huì)伴隨著燃弧和熄弧的過程，隨之切斷故障電路起到保護(hù)作用。當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體在額定電流下不應(yīng)熔斷，故熔斷器主要用于短路保護(hù)。在 M7120 平面磨床的 PLC 控制系統(tǒng)中，安裝在三相電路和 PLC 輸出電路的主回路上。 熱繼電器是利用測(cè)量元件被加熱到一定程度而動(dòng)作的一種繼電器，熱繼電器的測(cè)量元件是雙金屬片，雙金屬片受熱彎曲，當(dāng)彎曲到一定程度時(shí)通過動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動(dòng)作。熱繼電器主要用作三相電機(jī)的過載保護(hù)。在 M7120 平面磨床的 PLC 控制系統(tǒng)中，將熱繼電器分磨床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 別安裝在液壓泵電動(dòng)機(jī) M砂輪電動(dòng)機(jī) M冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 上，將輔助觸頭安裝在 PLC的輸入端用于邏輯控制。由于砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)采用點(diǎn)動(dòng)控制且工 作時(shí)間較短，故無需熱繼電器保護(hù)。 欠壓繼電器是電磁式繼電器的一種，用來反映電壓信號(hào)。欠壓繼電器的線圈應(yīng)和電壓源并聯(lián)，當(dāng)線圈兩端的電壓高于某一值時(shí)，鐵芯才能吸合使電路通電。在 M7120 平面磨床PLC 控制系統(tǒng)中，采用的是直流欠壓繼電器，將其并聯(lián)在電磁吸盤的兩端，保證電磁吸力足夠大時(shí)才能使工作臺(tái)和砂輪電機(jī)運(yùn)行，其觸頭連接在 PLC 的輸入端用于邏輯控制。 表 31 M7120 平面磨床 PLC控制系統(tǒng)電氣元件目錄表 符號(hào) 名稱 規(guī)格 件數(shù) QS1 電源總開關(guān) HZ125/3 25A 1 KM1~KM6 接觸器 CJ010A 線圈電壓 220V 6 M1 液壓泵電動(dòng)機(jī) Y90S4 ，1410r/min 1 M2 砂輪電動(dòng)機(jī) Y100S2 3kW, 2860r/min 1 M3 冷卻泵電動(dòng)機(jī) PB25A ，3000r/min 1 M4 砂輪升降電動(dòng)機(jī) Y80S4 , 1410/min 1 FR1 熱繼電器 JR1010 整定電流 1 FR2 熱繼電器 JR1010 整定電流 1 FR3 熱繼電器 JR1010 整定電 流 1 FU1 熔斷器 RL160/25 3 FU2~FU4 熔斷器 RL115/2 4 T1 變壓器 BK200 380V/135 1 T2 變壓器 380V/36V/ 1 SB0~SB9 按鈕 LA2 10 YH 電磁吸盤 HDXP 127V、 1 VC 整流器 2CZ11C 4 KV 欠電壓繼電器 1 R 電阻 GF 型 5Ω、 50W 1 C 電容 5Mf/300V 1 HL0~HL4 指示燈 XD1 型、 6V 5 EL 工作照明燈 K1 36V、 40W 1 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 QS2 臺(tái)燈開關(guān) 1 XS XP1 接插件 CY03三極 1 XS XP2 接插件 CY03二極 1 表中 T1 為整流變壓器，將 380V 線電壓降至 135V 后再進(jìn)行整流； T2 為照明和指示燈變壓器。 SB0、 SB SB SB7 為常閉按鈕， SB SB SB SB SB SB9 為常開按鈕。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 的選型 由 PLC改造的 M7120平面磨床控制系統(tǒng)中 其各種按鈕、操作開關(guān)、欠壓繼電器、熱繼電器等，需占用 14個(gè)輸人端點(diǎn)。輸出控 制接觸器線圈、運(yùn)行指示燈等執(zhí)行元件 10個(gè)，需占用10個(gè)輸出端點(diǎn) .為滿足系統(tǒng)控制要求且降低系統(tǒng)成本，選擇歐姆龍 CP1H系列的可編程序控制器，即可滿足 M7120型平面磨床的電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求。 CP1H 系列可編程控制器，是 歐姆龍公司于 2021 年推出，該系列屬于小型 PLC，擁有眾多功能。它的主機(jī)上配備了兩個(gè)七段數(shù)碼管、 USB 端口、模擬電位器、外部模擬設(shè)定輸入、電池、存儲(chǔ)盒等。其特點(diǎn)是： （ 1）處理速度快 CPU運(yùn)行速度是小型機(jī) CPM2A的數(shù)倍，系統(tǒng)管理、 I/O刷新時(shí)間和外設(shè)服務(wù)所需時(shí)間也大幅減少。 （ 2） 程序容量與 I/O容量大 其中 程序容量： 20K 步 ； 數(shù)據(jù)容量： 32K 字 。 （ 3）整體式結(jié)構(gòu) CP1H PLC采用整體式結(jié)構(gòu)，體積小，功能強(qiáng)，空間利用率大 （ 4）軟硬件兼容性好 （ 5）系統(tǒng)擴(kuò)展性好 CP1H PLC可以處理的最大 I/O點(diǎn)數(shù)為 320點(diǎn)。 （ 6）高速性能強(qiáng) （ 7）功能塊編程語言簡(jiǎn)便 用戶可根據(jù)需求自己創(chuàng)建功能塊，需要時(shí)就可以進(jìn)行反復(fù)調(diào)用。 （ 8）程序組織模式結(jié)構(gòu)化 CP1H PLC可將程序劃分為最多 32個(gè)實(shí)現(xiàn)不同控制功能的循環(huán)任務(wù)段，另外提供了電源斷開中斷、定時(shí)中斷、 I/O中斷和外部 I/O中斷等 4類 256個(gè)中斷任務(wù)。 （ 9）串行通信功能強(qiáng) CP1H PLC的串行通信口最多可以裝兩個(gè)（ RS232C或 RS422A/485選件板可供選擇），磨床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 可 以方便地實(shí)現(xiàn)與可編程終端（簡(jiǎn)稱 PT）、變頻器、溫度控制器、智能傳感器及 PLC之間的各種連接。 （ 10） USB通信方式簡(jiǎn)便 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)分配 輸入 /輸出接口是可編程控制器與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC 提供的信號(hào)，如操作按鈕、限位開關(guān)、行程開關(guān)、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量信號(hào)等。通過輸 入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠接收和處理的信號(hào)。在輸出接口電路中將中央處理器送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)，