畢業(yè)設計---基于plc的m7120平面磨床電氣控制系統(tǒng)改造

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　班級 專業(yè) </p><p>　　題目 基于PLC的M7120平面磨床 </p><p>　　電氣控制系統(tǒng)改造 </p><p>　　學生姓名 &l

2、t;/p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　M7120平面磨床年代久遠，其工作已遠遠達不到現(xiàn)代生產的要求。本設計的內容主要是利用PLC（Programmable

3、 Logic Controller）對M7120平面磨床的電氣控制系統(tǒng)進行改造。</p><p>　　本設計簡述了由繼電器控制的M7120平面磨床的工作原理及用PLC進行改造設計的方法和設計步驟，并給出PLC編程程序梯形圖。改造后的M7120平面磨床工作安全可靠，系統(tǒng)運行情況良好，磨削精度更高；利用PLC控制M7120平面磨床的運行，實現(xiàn)了M7120平面磨床啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自

4、動控制兩種控制方式，可根據運行要求靈活切換M7120平面磨床的控制方式；提供過載，輕載，斷相和電壓不平衡保護；現(xiàn)場顯示運行狀態(tài)，實現(xiàn)智能化監(jiān)控。并因所吸工件的不同靈活調節(jié)電磁吸盤的電流，并且顯示數(shù)值大小。從而實現(xiàn)了M7120平面磨床運行的自動化。</p><p>　　通過PLC控制使原M7120平面磨床控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使M7120平面磨床的工作效率更高。該項技術還可

5、推廣應用于其他輔機設備或其他領域的自動化控制改造中。</p><p>　　關鍵詞：M7120磨床 ；可編程邏輯控制器(PLC)；電氣改造</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　1 緒 論5</b

6、></p><p>　　1.1設計的目的5</p><p>　　1.2設計的要求5</p><p>　　1.3 設計的研究方法5</p><p><b>　　2 PLC概述7</b></p><p>　　2.1 PLC的定義及分類7</p><p>　　2.

7、2 PLC的特點及應用7</p><p>　　2.3 PLC的基本結構8</p><p>　　2.4 PLC工作原理10</p><p>　　3 M7120平面磨床概述11</p><p>　　3.1 M7120型平面磨床的簡介11</p><p>　　3.2 M7120型平面磨床的工作特點11</p

8、><p>　　3.3 M7120平面磨床的電氣控制系統(tǒng)分析12</p><p>　　3.3.1 M7120型平面磨床電器配置12</p><p>　　3.3.2 M7120型平面磨床控制電路原理圖13</p><p>　　3.3.3 M7120型平面磨床控制電路的分析13</p><p>　　2.3.4 M7120

9、型平面磨床電氣控制特點14</p><p>　　4 硬件的設計15</p><p>　　4.1 硬件選型15</p><p>　　4.1.1 PLC的選型15</p><p>　　4.1.2 I/O設備的選擇15</p><p>　　4.2 PLC的I/O分配17</p><p>　

10、　4.3 設計外部接線圖18</p><p>　　5 軟件的設計19</p><p>　　5.1軟件功能介紹19</p><p>　　5.2 程序梯形圖21</p><p>　　5.3 PLC控制程序調試22</p><p>　　6 結 論23</p><p>　　7 致

11、 謝24</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p>　　基于PLC的M7120平面磨床</p><p><b>　　電氣控制系統(tǒng)改造</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>

12、　　1.1設計的目的</b></p><p>　　在制造工業(yè)和過程工業(yè)中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，以及大量離散量的數(shù)據采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。</p><p>　　磨床是用砂輪的周邊或端面對工件進行磨削加工的精加工機床。M7120型平面磨床是用砂輪來磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙

13、度都比較高，是應用較普遍的一種機床。一般的平面磨床多使用繼電接觸器來實現(xiàn)電氣控制的，雖然成本低，但同時也降低了系統(tǒng)可靠性，容易造成系統(tǒng)故障，影響生產。</p><p>　　隨著生產承擔的加工要求的不斷提高，由繼電接觸器控制的M7120平面磨床，工作頻率較低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產的運行可靠性降低。所以使用繼電器控制的M7120平面磨床已不能滿足企業(yè)生產的需求。用PLC改造舊機床電氣系

14、統(tǒng)，在現(xiàn)有企業(yè)里是非?，F(xiàn)實的技術改造方案，具有投資省、見效快的特點。通過使用PLC改造M7120平面磨床系統(tǒng)后，去掉了原機床的中間繼電器，時間繼電器，順序控制二極管及電阻，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入、輸出部分還有信號指示，不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。</p><p><b>　　1.2設計的要求</b></p>

15、<p>　　1)通過對PLC和M7120平面磨床的基礎知的了解，明確使用PLC改造機床的必要性。</p><p>　　2)通過對M7120平面磨床原電氣控制系統(tǒng)分析，充分了解M7120平面磨床的工作原理。</p><p>　　3）通過對PLC改造系統(tǒng)的硬件設計,確定軟件設計的基礎。</p><p>　　4）通過對PLC改造系統(tǒng)的軟件設計，實現(xiàn)機床改造的

16、具體功能，。</p><p>　　1.3 設計的研究方法</p><p>　　翻譯法是用所選機型的PLC中功能相當?shù)能浽嬖^電器－接觸器控制線路原理圖中的元件，將繼電器－接觸器控制線路翻譯成PLC梯形圖的方法。這種方法主要用于對舊設備、舊控制系統(tǒng)的技術改造。</p><p>　　1、翻譯法的設計步驟：</p><p>　　1）分析、熟

17、悉原有的繼電器－接觸器控制線路的工作原理。</p><p>　　2）確定I/O點數(shù)、種類，選擇PLC機型，繪制I/O端子接線圖。</p><p>　　3）用編號確定的PLC輸入輸出繼電器代替繼電器－接觸器控制線路中的對應元件。</p><p>　　4）繼電器－接觸器控制線路中的時間繼電器和中間繼電器分別用PLC中的定時器和輔助繼電器代替。</p>&l

18、t;p>　　5）對于不同回路的共用觸頭，可通過增加軟觸頭來實現(xiàn)。</p><p>　　6）畫出全部梯形圖，最后進行簡化和整理。</p><p>　　7）將編制好的程序先進行模擬調試，然后再進行現(xiàn)場連機調試</p><p><b>　　2 PLC概述</b></p><p>　　2.1 PLC的定義及分類</p

19、><p>　　PLC是Programmable Controller的簡稱，即可編程序控制器，早期的可編程序控制器主要用于邏輯控制。國際電工委員會（IEC）1985年對可編程序控制器做了如下定義:</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行內部邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式

20、和模擬式的輸入和輸出控制各類型的機械和生產活動?？删幊绦蚩刂破骷捌湎嚓P設備都應按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充功能的原則設計。</p><p>　　從上述定義可以看出，可編程序控制器能直接在工業(yè)環(huán)境應用，不需要專門的空調和恒溫環(huán)境，這是它能廣泛應用的根本原因，也是它有別于微型機算計的一個重要特征。因此，可編程序控制器實際上是一種通用的工業(yè)控制器。</p><p>　　可編程序控制器

21、按其輸入/輸出的接線根數(shù)（也成為I/O點數(shù)）可分為小型、中型和大型三類。一般地：</p><p>　　小型PLC的I/O點數(shù)在120點以下；</p><p>　　中型PLC的I/O點數(shù)在120～512點；</p><p>　　大型PLC的I/O點數(shù)在512點以上；</p><p>　　另外，也可將點數(shù)在64點以下的PLC成為超小型機或微型PL

22、C。</p><p>　　2.2 PLC的特點及應用</p><p>　　20世紀70年代初，美國汽車制造工業(yè)為了適應生產工藝不斷更新的需要，首先采用可編程序控制器代替硬接線的邏輯控制電路，實現(xiàn)了生產的自動控制。可編程序控制器的靈活性和可擴展性不僅大大地提高了生產效率，而且縮短了隨生產工藝改變而調試控制系統(tǒng)的周期。</p><p>　　常規(guī)邏輯電路的控制要使用大量的

23、硬件及接線，這在更改方案時工作量相當大，有時甚至相當于從新設計一臺新裝置，這顯然不符合現(xiàn)代化產品更新?lián)Q代、周期短的發(fā)展趨勢。可編程序控制器的特點是它具有在線修改功能，可借助于軟件來實現(xiàn)重復控制。由于軟件本身具有可修改性，所以PLC靈活的可編程性就使它具有了廣泛的工業(yè)的控制通用性。在采用PLC控制的同時，控制系統(tǒng)的硬件電路也大大地簡化，提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　由于PLC體積小、功能強、速度快

24、、可靠性高，又具有交大的靈活性和可擴展性，因此很快被應用到機械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織、印刷、食品、建筑等領域。</p><p>　　可編程序控制器的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p><b>　　模塊化結構</b></p><p>　　PLC的輸入、輸出和特殊功能模塊等均按積木式組合，有利于用戶自由組合，系統(tǒng)維護、功能擴展

25、也很方便。PLC本身具有體積小、重量輕、結構緊湊、便于安裝等優(yōu)點。</p><p><b>　　高可靠性</b></p><p>　　由于多種抗干擾技術的采用和嚴格的生產制造工藝，使得PLC在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中也能夠可靠地工作，平均無故障時間一般可達3～5萬小時。</p><p>　　控制功能齊全，通用性強</p><p>

26、　　PLC可進行開關邏輯控制、位置控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據采集、監(jiān)控及多PLC分布控制等，適用于機械、化工、汽車等行業(yè)，通用性強。</p><p>　　編程軟件簡單易學，便于推廣</p><p>　　在編程方面，PLC編程語言有多種形式，可在不同的應用場合、不同的開發(fā)環(huán)境中由應用人員選擇使用。其中最常用的梯形圖語言是從廣大電氣工程技術人員非常熟悉的繼電接觸器控制原理圖引申而來的，十分便于工

27、程技術人員掌握使用。語言編輯及編譯處理由PLC專用編程器或通過微型計算機由PLC編程系統(tǒng)完成。</p><p>　　2.3 PLC的基本結構</p><p>　　可編程序控制器采用采用典型的計算機結構，由中央處理單元、存儲器、輸入/輸出接口電路和其他一些電路組成圖2-3為PLC的邏輯結構示意圖。</p><p>　　圖2-3 PLC的邏輯結構示意圖</p>

28、;<p>　　(1) 中央處理器（CPU）</p><p>　　中央處理器是PLC的核心部件。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成，這些電路一般都集成在一塊芯片上。由圖2-3可以看出，它控制其它部件的操作。CPU通過地址總線、數(shù)據總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口(I/O)電路相連接。</p><p>　　CPU的主要功能是從存儲器中讀取指令、執(zhí)行指令、準備取下一條

29、指令、處理中斷。</p><p><b>　　(2)存儲器</b></p><p>　　存儲器是具有記憶功能的半導體電路，用來存放半導體程序、用戶程序、邏輯變量、數(shù)據和其它一些信息。PLC中使用的存儲器主要有ROM和RAM兩種。ROM為只讀存儲器，它里面的內容是由生產廠家寫入的系統(tǒng)程序，用戶不能修改，并且永遠駐留(PLC去電后，內容不會丟失)；RAM為隨機存儲器，可讀

30、可寫，讀出時，RAM中的內容不會被破壞；寫入時，原來的存放信息就會被剛寫入的信息所代替。</p><p>　　(3)現(xiàn)場輸入接口電路</p><p>　　現(xiàn)場輸入接口電路是PLC于控制現(xiàn)場的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場輸入信號可以是按鈕開關、選擇開關、行程開關、限位開關以及其它傳感器輸出的開關量或模擬量(需要通過模數(shù)轉換送入PLC內部)。這些信號通過“現(xiàn)場接口電路”送到PLC內。現(xiàn)場接口電路一

31、般由光電耦合電路和微處理器的輸入接口電路組成。</p><p>　　(4)現(xiàn)場輸出接口模塊電路</p><p>　　PLC通過現(xiàn)場接口電路向工業(yè)現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。現(xiàn)場的執(zhí)行部件包括電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電氣變換器、電動機等。現(xiàn)場接口電路一般由微處理器輸出接口電路和功率放大電路組成。</p><p><b>　　(5)外存儲

32、器電路</b></p><p>　　外存儲器接口電路是PC于EPROM、盒式錄音機等外部存儲設備的接口電路。</p><p><b>　　(6)其它接口電路</b></p><p>　　有些PLC還配置了其它的一些接口，如A/D轉換接口，D/A轉換接口、遠程通訊接口、于計算機相連接的接口以及與CRT、打印機的接口等，使PLC能夠適應

33、更復雜的控制要求。</p><p><b>　　(7)鍵盤與顯示器</b></p><p><b>　　1)鍵盤</b></p><p>　　鍵盤是供操作人員進行各種操作的，鍵盤上主要有各種命令鍵、數(shù)字鍵、指令鍵等。通過鍵盤，操作人員可以輸入、編輯、調試用戶程序。</p><p><b>

34、　　2)顯示器</b></p><p>　　顯示器能將PLC的某些狀態(tài)顯示出來，通知操作人員。如程序的故障、RAM后援電池的失效、用戶程序語法錯誤等。還能顯示編程信息、操作執(zhí)行結果以及輸入信號和輸出信號的狀態(tài)等。</p><p><b>　　(8)電源部件</b></p><p>　　電源部件將交流電轉換成為供PLC的中央處理器、存

35、儲器等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作。大部分PLC可以向輸入電路提供24V的直流電源，此電源的功率很小，一般不能向其它設備提供，用戶在使用時必須注意這一點。</p><p>　　2.4 PLC工作原理</p><p>　　PLC由于采用了與微型計算機相似的結構形式，其執(zhí)行指令的過程于一般的微型計算機不同，但是其工作方式卻與微型計算機有很大的不同。微型計算機一般采用等待命令

36、的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O動作時，則轉入相應的子程序，無鍵按下時，則繼續(xù)掃描。PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式</p><p>　　(1) 每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。</p><p>　　(2) 輸入刷新過程，當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。</p

37、><p>　　(3) 一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。</p><p>　　(4) 元件映象寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。</p><p>　　(5) 掃描周期的長短由三條決定。</p><p>　　1）CPU執(zhí)行指令的速度 </p><p>　　2）指令本身占有的時間</p>&l

38、t;p>　　3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓?。</p><p>　　(6)由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應延遲。</p><p>　　3 M7120平面磨床概述</p><p>　　3.1 M7120型平面磨床的簡介</p><p>　　平面磨床是用砂輪磨削加工各種零件平面的機床

39、，M7120型平面磨床是平面磨床中使用較為普遍的一種，它的磨削精度高和表面較光潔，操作方便，適于磨削精密零件和各種工具。</p><p>　　M7120型平面磨床主要由它由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 M7120型平面磨床的結構</p><p>　　3.2 M7120型平面磨床的工作特點<

40、/p><p>　　M7120型平面磨床共有四臺電動機，即砂輪電動機、砂輪升降電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機。各電機在工作是的作用及特性分別為：</p><p>　　(1) 砂輪電動機的主運動：砂輪的旋轉運動就是M7120型平面磨床的主運動，線速度為30～50m/s。砂輪電動機直接帶動砂輪旋轉，對工件進行磨削加工，在M7120型平面磨床中，砂輪并不要求調速，所以通常采用籠型異步電動機來拖動；

41、</p><p>　　(2) 砂輪升降電機的垂直運動：砂輪升降電動機使砂輪在立柱導軌上作垂直運動，用以調整砂輪與工件位置；</p><p>　　(3) 液壓泵電動機往復運動：工作臺在床身導軌上的直線往復運動和砂輪的往復運動是靠液壓泵電動機進行液壓傳動的，液壓傳動較平穩(wěn)，能實現(xiàn)無級調速，換向時慣性小，換向平穩(wěn)。M7120型平面磨床工作臺的往返運動采用液壓傳動，能保證加工精度。由液壓電動機拖動

42、液壓泵，經液壓傳動裝置實現(xiàn)工作臺的往復運動。</p><p>　　(4) 冷卻泵電動機帶動冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時利用冷卻液帶走磨削下來的鐵屑。</p><p>　　3.3 M7120平面磨床的電氣控制系統(tǒng)分析</p><p>　　3.3.1 M7120型平面磨床電器配置 </p><p>　　表3-3-1 M7120型平面磨床電器

43、配置</p><p>　　3.3.2 M7120型平面磨床控制電路原理圖</p><p>　　M7120型平面磨床的電氣控制線路分為主電路、控制電路、電磁工作臺控制電路及照明與指示燈電路四部分（如圖3-3-2）。</p><p>　　圖3-3-2 M7120型平面磨床控制電路原理圖</p><p>　　3.3.3 M7120型平面磨床控制

44、電路的分析</p><p><b>　　(1) 主電路分析</b></p><p>　　主電路中共有四臺電動機，其中M1是液壓泵電動機，實現(xiàn)工作臺的往復運動；M2是砂輪電動機，帶動砂輪旋轉磨削加工工件；M3是冷卻泵電動機，為砂輪磨削工件時輸送冷卻液；M4是砂輪升降電動機，用以調整砂輪與工件的位置。其中砂輪M4可正反轉。</p><p>　　四臺

45、電動機的工作要求是：M1、M2和M3只需正轉控制；M4需要正反轉控制，冷卻泵電動機M3卻需要在M2運轉后才能運轉。</p><p>　　四臺電動機具有短路、欠電壓和失電壓保護，分別由熔斷器FU1和接觸器KM1、KM、KM3和KM4來執(zhí)行，除M4之外，其余三臺電動機分別由熱繼電器FR1、FR2和FR3進行過載保護。</p><p>　　(2) 控制電路分析</p><p&

46、gt;　　1)液壓泵電動機M1的控制</p><p>　　合上電源總開關QS，電壓繼電器線圈KV通電閉合，接通控制電路的電源。當按下液壓泵電動機M1的啟動按鈕SB3時，接觸器KM1通電閉合并自鎖，液壓泵電動機M1啟動運轉；當按下液壓泵電動機M1的停止按鈕SB2時，液壓泵電動機M1停止運轉。</p><p>　　2) 砂輪電動機M2及冷卻泵電動機M3的控制</p><p&

47、gt;　　按下砂輪電動機M2起動按扭SB5，接觸器KM2線圈獲電吸合并自鎖，砂輪電動機M2起動運轉。由于冷卻泵電動機M3通過接插器XP和M2聯(lián)動控制，所以M3與M2同時起動運轉。當按下停止按鈕SB4時，接觸器KM2線圈斷電釋放，M2與M3同時斷電停轉。熱繼電器FR2和FR3分別為電動機M2和M3的過載保護。</p><p>　　3) 砂輪升降電動機M4的控制</p><p>　　因為砂輪升

48、降是短時運轉，所以采用點動控制。當按下點動按鈕SB4，接觸器KM3線圈獲電吸合，電動機M4起動正轉，砂輪上升，上升到所需的位置，松開SB6，KM3線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪停止上升.按下點動按鈕SB7，接觸器KM4線圈獲電吸合，電動機M4起動反轉，砂輪下降，當砂輪下降到所需位置，松開SB7，KM4線圈斷電釋放，電動機M4停轉，砂輪下降。為了防止電動機M4的正反轉線路同時接通，故在控制電路中采用接觸器聯(lián)鎖。 4) 其他部件

49、控制</p><p>　　2.3.4 M7120型平面磨床電氣控制特點</p><p>　　(1)采用三臺電動機拖動，尤其是車床溜板箱的快速移動單由一臺快速移動電動機M3拖動。</p><p>　　(2)主電動機MI不但有正、反向運轉，還有單向低速點動的調整控制，MI正反向停車時均具有反接制動停車控制。</p><p>　　(3) 設有檢測主

50、電動機工作電流的環(huán)節(jié)。</p><p>　　(4) 具有完善的保護和聯(lián)鎖功能：主電動機MI正反轉之間有互鎖。熔斷器FU1－FU6可實現(xiàn)各電路的短路保護；熱繼電器FR1、FR2實現(xiàn)M1、M2的過載保護；接觸器KM1、KM2、KM4采用按鈕與自鎖環(huán)節(jié)，對M1、M2實現(xiàn)欠電壓與零電壓保護。</p><p><b>　　4 硬件的設計</b></p><p

51、><b>　　4.1 硬件選型</b></p><p>　　4.1.1 PLC的選型</p><p>　　S7-200系列PLC的CPU有CPU221、CPU222、CPU224 、CPU224XP和CPU226五種模塊，最多可擴展7個模塊，系統(tǒng)集成方便，能實現(xiàn)復雜的控制功能。</p><p>　　選用PLC上，考慮到只是對M7120磨床

52、做電氣部分的改造，輸出端口需要12個，輸入端口需要6個。而且并不通過網絡或其他方式做遠程控制。因此，考慮到經濟，實用，穩(wěn)定等方面因素。決定選用SIEMENS S7-200 系列的CPU226作為本次設計的PLC型號。</p><p>　　CPU226的外形尺寸為190mm×80mm×62mm。本機有數(shù)字量輸入點24個，數(shù)字量輸出點為16個，DC24V可供電400mA。</p>&

53、lt;p>　　4.1.2 I/O設備的選擇</p><p><b>　　(1) 開關的選擇</b></p><p>　　目前一般有自動空氣斷路器；到開關和熔斷器的組合；組合開關三種。根據電動機的容量(主軸電動機20KW、快速移動電動機0.75KW、冷卻泵電動機0.125KW),選用三極單投閘刀開關-100/3型100毫安用作機床電源的引入開關。</p>

54、;<p>　　(2) 控制變壓器的選擇</p><p>　　在機床的控制電路中需要用到不同的電壓，例如：PLC的外電路及電器元件，機床上的照明電路所需電壓，接觸器的電壓，等。它們需要不同的電壓等級，提高系統(tǒng)的安全性。選用控制變壓器的型號為BK-50型500伏安。</p><p>　　(3)交流接觸器的選擇</p><p>　　主軸電動機的額定功率為20

55、KW，滿載電流40A，選用交流接觸器CJ2O-63來控制主軸電動機啟動。交流接觸器CJ2O-63額定電流63A，額定電壓380V，可控電動機的最大功率30KW。</p><p>　　交流接觸器B9型線圈電壓為380伏用來操作快速移動電動機啟動，冷卻泵電動機的啟動和停止。接觸器B9型的額定工作電壓380V，額定工作電流8.5A。</p><p><b>　　(4)熔斷器的選擇<

56、;/b></p><p>　　熔斷器是一種用于過載與短路保護的電器，當超出限定值的電流通過熔斷器的熔體時將其熔化而分開電路。主軸電動機的滿載電流是40A，所選的熔斷器（FU1）型號是RT14-63，額定電壓380V，熔斷體額定工作電流50A?？焖僖苿与妱訖C滿載時的電流是2.3A，冷卻泵電動機滿載時的電流是0.48A，所選的熔斷器（FU2）型號是RT14-32，額定電壓是380V，熔斷體額定工作電流是4A。&

57、lt;/p><p>　　(5)熱繼電器的選擇</p><p>　　熱繼電器的作用是過載保護。根據主軸電動機的工作情況和技術參數(shù)，所選熱機電器（KR1）的型號為TSA45，額定整定電流45A。根據快速移動電動機的工作情況及技術參數(shù)，所選熱機電器（KR2）的型號為T45。</p><p>　　(6)速度繼電器的選擇</p><p>　　速度繼電器常用

58、于電動機的反接制動電路中。常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型兩種，其中JY1型可在700～3600r/min范圍內可靠地工作。JFZ0-1型適用于300～1000r/min；JFZ0-2型適用于1000～3000r/min。主軸電動機滿載時的轉數(shù)1470轉/分，因此選用JY1型的速度繼電器。一般速度繼電器轉軸在130r/min左右即能動作，100r/min時觸頭即能恢復正常位置。</p><p><b&

59、gt;　　(7)導線的選擇</b></p><p>　　主回路中導線截面積較大，不用考慮機械強度而只按允許載流量選擇。機床上電源和主電動機使用BVR10軟線，快速移動電動機使用BVR2.5軟線，其它的控制線路均采用BVR2.5軟線。</p><p>　　4.2 PLC的I/O分配</p><p>　　表4-2 I/O分配表</p><

60、p>　　4.3 設計外部接線圖</p><p>　　圖4-3 PLC的外部接線圖</p><p><b>　　5 軟件的設計</b></p><p><b>　　5.1軟件功能介紹</b></p><p>　　S7-200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進行編程。

61、STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，功能強大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進行操作。 </p><p>　　STEP 7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應用程序提供</p><p><b>　　了良好的編程環(huán)境。</b></p>&

62、lt;p><b>　　(1)基本功能</b></p><p>　　STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的SIMATIC S7-200 PLC編程軟件，簡單、易學，能夠解決復雜的自動化任務。適用于所有SIMATIC S7-200 PLC機型軟件編程。支持IL、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間隨時切換。具有密碼保護功能。STEP 7-Micro/WIN提供

63、軟件工具幫助我們調試和測試我們的程序。這些特征包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為S7-200指定運行程序的掃描次數(shù)，強制變量值等。 指令向導功能：PID自整定界面；PLC內置脈沖串輸出(PTO)和脈寬調制(PWM)指令向導；數(shù)據記錄向導；配方向導。 支持TD 200和TD 200C 文本顯示界面 (TD 200向導)。</p><p><b>　　(2)其他功能</b><

64、/p><p><b>　　1)運動控制</b></p><p>　　S7-200提供有開環(huán)運動控制的三種方式：</p><p>　　脈寬調制（PWM）-內置于S7-200，用于速度、位置或占空比控制。 </p><p>　　脈沖串輸出（PTO）-內置于S7-200，用于速度和位置控制。 </p><p&g

65、t;　　EM253位控模塊-用于速度和位置控制的附加模塊。 </p><p>　　為了簡化我們的應用程序中位控功能的使用，STEP7-Micro/WIN提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內全部完成PWM、PTO或位控模塊的組態(tài)。該向導可以生成位控指令，您可以用這些指令在您的應用程序中對速度和位置進行動態(tài)控制。對于位控模塊，STEP 7-Micro/WIN還提供了一個控制面板，可以控制、監(jiān)視和測試您的運動操作。<

66、;/p><p>　　2)創(chuàng)建調制解調模塊程序</p><p>　　使用EM241調制解調模塊可以將S7-200直接連到一個模擬電話線上，并且支持S7-200與STEP 7-Micro/WIN的通訊。該調制解調模塊還支持Modbus從站RTU協(xié)議，該模塊與S7-200之間的通訊通過擴展I/O總線實現(xiàn)。STEP 7-Micro/WIN提供一個調制解調擴展向導，它可以幫助我們設置一個遠端的調制解調器

67、，或者設置將S7-200連向遠端設備的調制解調模塊。</p><p><b>　　3)USS協(xié)議庫</b></p><p>　　STEP 7-Micro/WIN指令庫，該指令庫包括預先組態(tài)好的子程序和中斷程序，這些子程序和中斷程序都是專門為通過USS協(xié)議與驅動通訊而設計的。通過USS指令，您可以控制這個物理驅動，并讀/寫驅動參數(shù)。</p><p&g

68、t;　　可以在STEP 7-Micro/WIN指令樹的庫文件夾中找到這些指令。當您選擇一個USS指令時，系統(tǒng)會自動增加一個或多個相關的子程序（USS1到USS7）。</p><p>　　西門子庫在一張單獨的CD上出售，STEP 7-Micro/WIN附加件：指令庫，訂貨號是6ES7 830-2BC00-0YX0。在定購和安裝了1.1版本的西門子庫后，任何后續(xù)STEP 7-Micro/WIN V3.2x和V4.0升

69、級都會在不需要附加費用的情況下自動升級您的庫（當增加或修改庫時）。</p><p>　　4)Modbus從站協(xié)議指令</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN指令庫包含有專門為Modbus通訊設計的預先定義的子程序和中斷服務程序，使得與Modbus主站的通訊簡單易行。使用Modbus從站協(xié)議指令，您可以將S7-200組態(tài)作為Modbus RTU從站，與Modbus主站通訊。&l

70、t;/p><p>　　可以在STEP 7-Micro/WIN指令樹的庫文件夾中找到這些指令。通過這些新指令，可以將S7-200作為Modbus從站。當選擇一個Modbus從站指令時，會有一個或多個相關的子程序自動添加到您的項目中。</p><p>　　西門子庫在一張單獨的光盤上出售，STEP 7-Micro/WIN附加件：指令庫，訂貨號為6ES7830-2BC00-0YX0。在定購和安裝了1.

71、1版本的西門子庫后，任何后續(xù)的STEP 7-Micro/WINV3.2x和V4.0升級都會在不需要附加費用的情況下自動升級您的庫（當增加或修改庫時）。</p><p><b>　　5)使用配方</b></p><p>　　STEP 7-Micro/Win軟件中提供了配方向導程序來幫助您組織配方和定義配方。配方存在存儲卡中，而不是PLC中。</p><

72、;p>　　STEP 7-Micro/WIN軟件和S7-200 PLC已經支持配方功能。STEP 7-Micro/Win軟件中提供了配方向導程序來幫助您組織配方和定義配方。所有配方存在存儲卡中。因此，為了使用配方功能，必須要在PLC中插入一塊64K或者256K的存儲卡。要查閱關于存儲卡的更多信息。</p><p><b>　　6)使用數(shù)據歸檔</b></p><p&g

73、t;　　STEP 7-Micro/Win提供數(shù)據歸檔向導，將過程測量數(shù)據存入存儲卡中。將過程數(shù)據移入存儲卡可以節(jié)省V存儲區(qū)的地址空間，否則這些數(shù)據將儲存在V存儲區(qū)中。</p><p>　　S7-200PLC已經支持PID自整定功能，STEP 7-Micro/WIN中也添加了PID整定控制面板。這就大大增強了S7-200PLC的功能，并且使這一功能的使用變得更加容易。</p><p><

74、;b>　　5.2 程序梯形圖</b></p><p>　　5.3 PLC控制程序調試</p><p>　　本次設計的題目是利用PLC對M7120型平面磨床的電氣部分進行改造。此次改造電氣是利用PLC控制繼電器，再由繼電器控制電動機以達到以下功能：</p><p>　　(1)液壓泵電動機M1的控制</p><p>　　合上總開

75、關QS后，按下啟動按鈕SB3,輸入點I0.2得電，KM1通電吸合并自鎖，液壓泵電機M1啟動;按下停止按鈕SB2，輸入點10.2失電，KM1失電，液壓泵電機停止。</p><p>　　(2)砂輪電動機的控制M2冷卻泵電動機M3的控制</p><p>　　按下啟動按鈕SB7，接觸器10.4得電，輸出點Q0.1得電，KM2線圈吸合并自鎖，砂輪電動機的控制M2冷卻泵電動機的控制M3同時啟動；按下停

76、止按鈕SB4,PLC輸出點QO.失電，KM2線圈失電，砂輪電動機的控制M2冷卻泵電動機的控制M3同時停止。</p><p>　　(3)砂輪升降電動機的控制</p><p>　　按下啟動按鈕SB6，輸入點I0.7得電，輸出點Q0.4得電，KM5線圈得電吸合，砂輪電機上升。按下啟動按鈕SB7，輸入點I1.1得電，輸出點Q0.5得電，KM6線圈得電吸合，砂輪電機下降。</p>&l

77、t;p>　　(4)電磁吸盤的控制</p><p>　　按下啟動按鈕SB8，輸入點I0.7得電，輸出點Q0.4得電，KM5線圈得電吸合，電磁充磁電路工作；按下啟動按鈕SB10，輸入點I1.1得電，輸出點Q0.5得電，KM6線圈得電吸合，砂輪去磁電路工作，按下停止按鈕SB9,充磁/去磁電路停止工作。</p><p><b>　　6 結 論</b></p&

78、gt;<p>　　通過PLC控制使原M7120平面磨床控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使M7120平面磨床的工作效率更高。該項技術還可推廣應用于其他輔機設備或其他領域的自動化控制改造中。</p><p>　　改造后的M7120平面磨床工作安全可靠，系統(tǒng)運行情況良好，磨削精度更高；利用PLC控制M7120平面磨床的運行，實現(xiàn)了M7120平面磨床啟動、停止、故障停止、緊急

79、停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式，可根據運行要求靈活切換M7120平面磨床的控制方式；提供過載，輕載，斷相和電壓不平衡保護；現(xiàn)場顯示運行狀態(tài)，實現(xiàn)智能化監(jiān)控。并因所吸工件的不同靈活調節(jié)電磁吸盤的電流，并且顯示數(shù)值大小。從而實現(xiàn)了M7120平面磨床運行的自動化。</p><p>　　一開始做開題報告時，不太了解要怎樣去做磨床的改造，沒有什么概念，后來通過老師給的資料和自己收集的資料，逐步了解到，用P

80、LC改造機床是一大趨勢，使用PLC改造機床能夠提高機床的使用壽命，能實現(xiàn)對機床的自動化控制，做這個畢業(yè)設計還是很有意義的。是一個很好的畢業(yè)設計題目，個人水平有限，不足之處，希望老師們能多提寶貴意見。</p><p><b>　　7 致 謝</b></p><p>　　從畢業(yè)設計動員大會，到完成開題報告，再到5月底交初稿。歷時半年多了。在這半年多里，老師總是很積極

81、的為我們指導，詢問我們設計的情況，幫助我們解決設計中遇到的問題，為我們提出很多寶貴的意見和建議。沒有老師的悉心指導，我們很難完成畢業(yè)設計，再次感謝指導師的對我們的幫助。</p><p>　　在畢業(yè)設計的過程中，遇到問題，我會查閱書籍，搜索資料，再此還要感謝編寫書籍的老師們和貢獻資料的網友們。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><

82、p>　　1 李艷杰、于艷秋、王衛(wèi)紅、渠豐沛等，《S7-200 PLC原理與實用開發(fā)指南》，機械工業(yè)出版社，2008年。</p><p>　　2 曹京生、黃建龍 ，《電氣設備與維修技術》，哈爾濱工程大學出版社，2010年。</p><p>　　3 孫政順、曹京生，《PLC技術》，高等教育出版社，2009年。</p><p>　　4 倪遠平，《現(xiàn)代低壓電器原理及應

83、用》，高等教育出版社,2003年。</p><p>　　5 陳簡明，《電氣控制與PLC》，機械工業(yè)出版社，2008。</p><p><b>　　6百度文庫里的資料</b></p><p>　　指 導 教 師 評 語</p><p>　　指導教師 （蓋章）</p><p>

84、　　年 月 日答 辯 小 組 意 見</p><p><b>　　答辯記錄</b></p><p><b>　　提問問題：</b></p><p><b>　　評 語：</b></p><p><b>　　成 績 評 定：</b><