【正文】 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程與自動(dòng)化（電氣方向） 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： （簽名） 20XX 年 6 月 1 日 I 磨床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。 普通磨床的電氣系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、砂輪、冷卻泵和電磁吸盤(pán)以及照明電路部分組成。傳統(tǒng)磨床在控制方面采用繼電器 — 接觸器電氣控制系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜繁瑣，且由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。 利用 PLC 控制磨床運(yùn)行， 使線(xiàn)路得到簡(jiǎn)化，可靠性提高，響應(yīng)速度明顯加快，精確度更準(zhǔn)確 ； 實(shí)現(xiàn)了磨床啟動(dòng)、停止、故障停止、緊急停止的功能，可根據(jù)運(yùn)行要求靈活切換磨床的控制方式；提供過(guò)載，輕載，斷相和電壓不平衡保護(hù)；現(xiàn)場(chǎng)顯示運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。 本文以 M7120 平面磨床為例，主要介紹對(duì)磨床控制系統(tǒng)的 PLC 改造。 the grinder start, stop, failure to stop, emergency stop function, be under the operational requirements of the control switch grinder flexible。 field display running state, intelligent monitoring and save a lot of relay ponents. The machine has higher working efficiency. Based on the M7120plane grinding machine as an example, introduces the grinding machine control system 39。這些磨床是在當(dāng)時(shí)已有的機(jī)床如刨床、車(chē)床等上面加裝磨頭改制而成的，這些磨床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度較低，磨削時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，操作時(shí)要求工人要有很高的技藝才能磨出較為精密的工件。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)上，采用箱形床身提高了機(jī)床剛度，并且?guī)в袃?nèi)圓磨削附件。 在 1900 年前后，由于液壓傳動(dòng)的應(yīng)用和人造磨料的發(fā)展，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。先后研制出加工氣缸體的內(nèi)圓磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床和帶電磁吸盤(pán)的活塞環(huán)磨床等。到了 1920 年前后，雙端面磨床、無(wú)心磨床、導(dǎo)軌磨床、軋輥磨床，超精加工機(jī)床和珩磨機(jī)等先后制成使用； 50 年代出現(xiàn)了高精度的外圓磨床； 60 年代末又出現(xiàn)了砂輪線(xiàn)速度可達(dá) 60～ 80m/s 的高速磨床和緩進(jìn)給、大切深磨削的平面磨床； 70 年代，采用微處理機(jī)的適應(yīng)控制和數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)在磨床上得到了廣泛應(yīng)用。 課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今磨床的數(shù)控化率不斷 的提升，平面磨床的發(fā)展趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向臺(tái)階、成形、切入、快速抖動(dòng)和三維空間曲線(xiàn)表面磨削加工。我國(guó)平面磨床制造企業(yè)正跳出傳統(tǒng)的平面磨削思維，轉(zhuǎn)向曲線(xiàn)或輪廓等非平面磨削加工的思路上發(fā)展，以形成我們自己特色的技術(shù)和產(chǎn)品。臺(tái)面寬度在 200mm 以下的占近 50%，福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 小規(guī)格機(jī)床在運(yùn)輸和布展都較為方便；國(guó)外的平面磨床并沒(méi)有普通、精密和高精度的精度等級(jí)之分，相對(duì)于小規(guī)格機(jī)床來(lái)說(shuō)，精度容易做得很高；隨 著工業(yè)發(fā)展水平的提高，在國(guó)際市場(chǎng)上，中、小規(guī)格的平面磨床有很大的潛在需求。隨著技術(shù)水平的發(fā)展，磨床的功能也發(fā)生變化，平磨已從傳統(tǒng)的平磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制方法已難以實(shí)現(xiàn)功能的要求。 (3)從功能上看， 50%以上的平面磨床不僅僅用于水平平面的加工，而且轉(zhuǎn)向臺(tái)階、成形、切入、快速抖動(dòng)、三維空間曲線(xiàn)等表面磨削加工，在國(guó)際上如 BLM、 ELB 公司以平面磨床為基礎(chǔ)變化而成的五軸聯(lián)動(dòng)磨削中心，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的磨削； Trutech、 Unison公司研發(fā)的柔性磨削系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)成形、外圓、無(wú)心、工具、輪廓等磨削工藝；還有 Parker、裕福公司等的快速抖動(dòng)平面磨床等，都反映出平面磨床是磨床類(lèi)機(jī)床中最具演變潛力的一種機(jī)型。復(fù)合，已從原來(lái)的為復(fù)合而復(fù)合轉(zhuǎn)為目前從實(shí)用高效考慮為主，如車(chē)、銑復(fù)合，銑、車(chē)、鉆的復(fù)合，電火花和銑床的復(fù)合等；從功能上看 ，復(fù)合型機(jī)床的針對(duì)性很強(qiáng)，一般都是針對(duì)某類(lèi)零件考慮；從精度上看，定位精度＜ 2μ m，重復(fù)定位精度≤177。 (2)模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)床制造中已應(yīng)用得十分熟練。 (3)全自動(dòng)控制的概念已發(fā)生變化?？刂品秶募哟?，組線(xiàn)靈活性的加強(qiáng)，同時(shí)輔助配套的機(jī)械大大減少。磨床工作時(shí)采用砂輪周邊磨削工件，砂輪由砂輪電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。而工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)換向是通過(guò)撞塊碰撞床身上的液壓換向手柄改變油路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。立柱可在床身的橫向?qū)к壣献鳈M向給進(jìn)運(yùn)動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)可由液壓傳動(dòng)，也可用手輪操作。 圖 21 M7120 平面磨床外形結(jié)構(gòu)示意圖 M7120 平面磨床的運(yùn)動(dòng)形式 平面磨床的主要運(yùn)動(dòng)是指砂輪的的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，磨削時(shí)砂輪的外圓線(xiàn)速度大致在30~50m/s 的范圍內(nèi)。平面磨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有垂直進(jìn)給既滑座沿立柱上的垂直導(dǎo)軌移動(dòng)；橫向的進(jìn)給既砂輪箱在滑座上的水平移動(dòng)；縱向進(jìn)給既工作臺(tái)沿床身的往復(fù)運(yùn)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)。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(lái)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。冷卻電動(dòng)機(jī)與砂輪電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。在電磁吸盤(pán)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(pán)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在磨床上的各電機(jī)都配有信號(hào)提示燈和照明系統(tǒng)。 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(pán)控制電路和機(jī)床照明電路四部分組成。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)。 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(guò)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(guò)載保護(hù)。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。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。砂輪箱升降電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)、并能夠正反轉(zhuǎn)控制。電磁吸盤(pán)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。采用熱繼電器 實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，用以完成各個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的過(guò)載保護(hù)。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。 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。主要應(yīng)用于控制電動(dòng)機(jī) 、電熱設(shè)備、電容器組等。接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置組成。在 M7120 平面磨床的 PLC控制中，接觸器的線(xiàn)圈安裝在 PLC 的輸出口，用于控制電動(dòng)機(jī)和電磁吸盤(pán)的工作狀態(tài)。當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，通過(guò)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(guò)程，隨之切斷故障電路起到保護(hù)作用。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。熱繼電器主要用作三相電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。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(wú)需熱繼電器保護(hù)。欠壓繼電器的線(xiàn)圈應(yīng)和電壓源并聯(lián)，當(dāng)線(xiàn)圈兩端的電壓高于某一值時(shí)，鐵芯才能吸合使電路通電。 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(chēng) 規(guī)格 件數(shù) QS1 電源總開(kāi)關(guān) HZ125/3 25A 1 KM1~KM6 接觸器 CJ010A 線(xiàn)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(pán) 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(kāi)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(xiàn)電壓降至 135V 后再進(jìn)行整流； T2 為照明和指示