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M7475型立轴圆台平面磨床PLC电气控制改造设计论文初稿

时间:2011-02-23


南 京 工 程 学 院









继续教育学院

05

级 专业

工业电器自动化



目:

M7475 立轴圆台平面平面磨床 PLC 电气

控制改造设计

学生姓名: 指导教师:

邹星云 李爱军

2010 年 10 月

摘要: M7475 型立轴圆台平面磨床早期的电气控制系统, 采用的是继电器接触器 控制线路,电气元件较多,连线多,触点多,可靠性不高,有时因—个继电器或 一条连线出现故障,都会造成整个系统运行不正常,而且查找和排除都比较困 难。针对 M7475 型立轴圆台平面磨床传统电气控制系统的不足之处,用 PLC 程序营换继电器接触器控制线路对其进行了技术改造,其结果是保持磨床原 操作方式不变,降低了故障检修的难度,提高了可靠性.用户理解容易,使用方 便.不需要适应期。

M7475 型立轴圆台平面磨床 PLC 电气控制改造设计
目录 一、 引言…………………………………………………………………………2 二、 机床的主要结构及运动形式………………………………………………3 (一)主要结构……………………………………………………………………3 (二)运动形式……………………………………………………………………3 三、 机床对电气线路的基本要求………………………………………………3 四、 电气控制线路………………………………………………………………4 (一)M7475 型立轴圆台平面磨床接触器—继电器控制电路概述……………4 (二)M7475 型立轴圆台平面磨床PLC的输入/输出点分配表……………5 (三)M7475 型立轴圆台平面磨床PLC控制接线图…………………………7 (四)M7475 型立轴圆台平面磨床 PLC 控制梯形图及指令语句表……………8 (五)M7475 型立轴圆台平面磨床电磁吸盘充、去磁电路……………………9 五、 设备操作………………………………………………………………… 10

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六、 M7475 型立轴圆台平面磨床的故障与维修………………………………11 (一)砂轮只能下降不能上升………………………………………………… 11 (二)电磁吸盘吸力不够……………………………………………………… 12 (三)电磁吸盘控制电路短路………………………………………………… 12 七、 总结……………………………………………………………………… 12 八、参考文献……………………………………………………………………13 一、引言 所有用砂轮、砂带、油石、研磨剂等为工具对金属表面进行加工的机床, 称为磨床。 磨床的加工特点是可以获得高的加工精度和很低的表面粗糙度,因此, 磨床主要用于零件的精加工工序,特别是淬硬钢件和高硬度特殊材料的零件 表面。随着科学技术的不断发展,对仪器、设备零部件的精度和表面粗糙度 要求越来越高,各种高硬度材料的应用日益增多,以及由于精密铸造和精密 锻造技术的不断发展,有可能将毛坯不经其他切削加工而直接由磨床加工后 形成成品。因此,现代机械制造业中磨床的使用越来越广泛,磨床在机床总 量中的比重也在不断上升。 平面磨床为磨床的一种。主要用砂轮旋转研磨工件以使其可达到要求的 平整度,根据工作台形状可分为矩形工作台和圆形工作台两种,矩形工作台平 面磨床的主参数为工作台宽度及长度,圆台平面磨床的主参数为工作台面直 径。根据轴类的不同可分为卧轴及立轴磨床之分。如 M7130 卧轴矩台平面磨 床,M7475 立轴圆台平面磨床。 立轴圆台平面磨床床身是以砂轮端面进行磨削,是一种高效率,精密稳

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定的加工磨床。该系列机床在提高床身和磨头刚性方面已做了较大改进。立 柱采用三点调整,结构紧凑,工作台为圆形强力电磁吸盘,磁力平滑可调, 精度稳定,功率大,可充退磁,并配有冷却液净化装置等特点。 二、机床的主要结构及运动形式 (一)主要结构

立轴圆台平面磨床机床采用立柱布局工作台拖板移动形式。磨头垂直进 给、工作台拖板纵向移动和工作台旋转运动均为滑动导轨结构机械转动,磨 头垂直升降由滚珠丝杠交流电动机驱动并有机动进给和零位停止装置,其特 点是磨头功率大,生产效率高。 (二)运动形式 立轴圆台平面磨床作为机床加工的重要磨削工具,其主要的运动形式可 归纳为: 1、 2、 主运动 砂轮的旋转运动。 进给运动 (1)砂轮的升降运动; (2)工作台的转动; (3)工作台的移 动。 3、 辅助运动 工作台的自动工进等。

三、机床对电气线路的基本要求 (一) 、机床要求有六台电动机,分别称为:砂轮电动机、工作台转动电

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动机、工作台移动电动机、砂轮升降电动机、冷却泵电动机、自动进给电动 机。 (二) 、砂轮电动机控制含有星—三角降压起动。 (三) 、工作台转动电动机控制分高速起动运转和低速起动运转。 (四) 、砂轮升降电动机的控制分为手动和自动。 (五) 、冷却泵电动机只要求正转。 四、电气控制线路 (一) 、M7475 型立轴圆台平面磨床接触器—继电器控制电路概述

M7475 型立轴圆台平面磨床接触器—继电器控制电路原理图

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M7475 型立轴圆台平面磨床各电动机的控制原理如图所示。 从图中可以看 出,M7475 型立轴圆台平面磨床由六台电动机拖动,即砂轮电动机 M1、工作台 转动电动机 M2、工作台移动电动机 M3、砂轮升降电动机 M4、冷却泵电动机 M5、 自动进给电动机 M6。

(二)M7475 型立轴圆台平面磨床PLC的输入/输出点分配表

M7475 型立轴圆台平面磨床PLC的输入/输出点分配表
输 入 信 号 名 称 热继电器 总启动按钮 砂轮电动机 M1 启动 按钮 砂轮电动机 M1 停止 按钮 电动机 M3 退出点动 按钮 电动机 M3 进入点动 按钮 代号 KR1~ KR6 SB1 SB2 输入点编号 I0.0 I0.1 I0.2 名 称 电源指示灯 砂轮指示灯 电压继电器 输 出 信 号 代号 HL1 HL2 KV 输出点编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2

SB3

I0.3

砂轮电动机 M1 接触器

KM1

Q0.3

SB4

I0.4

砂轮电动机 M1 接触器

KM2

Q0.3

SB5

I0.5

砂轮电动机 M1 接触器

KM3

Q0.5

5

输 入 信 号 名 称 电动机 M4(正转)上升 点动按钮 电动机 M4(反转)下降 点动按钮 自动进给停止按钮 代号 SB6 输入点编号 I0.6 名 称

输 出 信 号 代号 KM4 输出点编号 Q0.6

工作台转动电动机低速接 触器 工作台转动电动机高速接 触器 工作台移动电动机正转接 触器 工作台移动电动机反转接 触器 砂轮升降电动机上升接 触器 砂轮升降电动机下降接 触器 冷却泵电动机接触器

SB7

I0.7

KM5

Q0.7

SB8

I1.0

KM6

Q1.0

总停止按钮 电动机 M2 高速转换 开关 电动机 M2 低速转换 开关 自动进给启动按钮

SB9

I1.1

KM7

Q1.1

SA1-1

I1.2

KM8

Q1.2

SA1-2 SB10

I1.3 I1.4

KM9 KM10

Q1.3 Q1.4

电磁吸盘充磁可调 控制 电磁吸盘充磁不可调 控制 冷却泵电动机控制 砂轮升降电动机手动 控制开关 自动进给控制 工作台退出限位行程 开关 工作台进入限位行程 开关 砂轮升降上限位行程 开关 自动进给限位行程 开关 电磁吸盘欠电流控制

SA2-1

I1.5

自动进给电动机接触器

KM11

Q1.5

SA2-2 SA3 SA5-1 SA5-2 ST1

I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2

电磁吸盘控制接触器 自动进给控制电磁铁 中间继电器 中间继电器 中间继电器

KM12 YA K1 K2 K3

Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2

ST2

I2.3

ST3

I2.4

ST4 KA

I2.5 I2.6

6

(三)M7475 型立轴圆台平面磨床PLC控制接线图

KR1

KR2

KR3

1M

1L Q0.0 HL1 HL2 KV KM1

KR4

KR5

KR6 I0.0

Q0.1 Q0.2

SB1 SB2 SB3

I0.1 I0.2 I0.3 2M

Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 3L Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 4L Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 5L Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3

KM2 KM3 KM4 KM5

SB4 SB5 SB6 SB7

I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 3M

KM6 KM7 KM8 KM9

SB8 I1.0 SB9 I1.1 SA1-1高 SA1 SA1-2低 I1.2 I1.3 4M SB10 I1.4 SA2-1 SA2 SA2-2 SA3 I1.5 I1.6 I1.7 5M SA5-1 SA5 SA5-2 I2.2 I2.3 6M ST3 ST4 KA I2.4 I2.5 I2.6 I2.0 I2.1 ST1 ST2

KM10 KM11 KM12 YA

K1 K2 K3

(四)M7475 型立轴圆台平面磨床 PLC 控制梯形图及指令语句表
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根据 M7475 型立轴圆台平面磨床控制要求,设计出 M7475 型立轴圆台平 面磨床PLC控制梯形图及指令语句表。
I0.1 Q0.2 Q0.3 T37 IN TON +30 T37 / T37 Q0.5 / Q2.1 / Q1.3 / I1.2 Q0.6 / Q0.7 / Q1.0 Q1.1 I1.5 Q1.2 Q1.6 Q0.7 T38 PT Q0.4 / Q0.4 Q0.5 I2.5 I0.0 I1.1 / Q0.2

I0.7 I1.7

Q1.5 /

Q1.2 /

Q0.6 /

Q0.7 /

Q1.2

Q1.4

Q0.2

I0.2 Q0.3

I0.3 /

I2.1

I1.4

T38 /

Q1.2 / Q2.1

Q1.5

Q1.5

T38 IN TON +10 PT

I1.0

I1.3 I0.4 I0.5 I2.2 / I2.3 / Q1.1 / Q1.0 /

Q0.6

T38 / I2.6 / Q2.1

Q1.7

Q2.1 Q2.1 I0.6 / I2.0 Q2.0 /

I2.4 Q1.4 M0.4 / / /

Q1.6 Q1.6 /

Q2.0 Q2.2

(a) 梯梯梯

LD O A AN = LD LPS LD O AN ALD = TON AN AN = LRD A AN = LRD AN AN LPS

I0.1 Q0.2 I0.0 I1.1 Q0.2 Q0.2 I0.2 Q0.3 I0.3 Q0.3 T37,+30 T37 Q0.4 Q0.5 T37 Q0.5 Q0.4 Q2.1 Q1.3

A AN = LPP A AN = LRD LPS A AN AN = LPP A AN AN = LRD LDN O LD O ALD

I1.2 Q0.6 Q0.7 I1.3 Q0.7 Q0.6 I0.4 I2.2 Q1.1 Q1.0 I0.5 I2.3 Q1.0 Q1.1 Q2.1 I2.0 Q2.1 Q2.0

ALD AN AN AN AN = LRD LPS A AN AN AN AN = LPP A = LRD LD A O AN AN ALD

I0.6 I2.4 Q1.4 M0.4 Q1.2 I0.7 Q1.5 Q1.2 Q0.6 Q0.7 Q1.2 I1.7 Q1.4 I2.1 I1.4 Q1.5 T38 Q1.2

LPS = LD O O O ALD TON LPP AN = LPP LPS AN = LRD A = LRD A = LPP AN =

Q1.5 Q2.1 I2.5 I1.0 T38 T38,+10 T38 Q1.7 I2.6 Q2.1 I1.5 Q1.6 Q1.6 Q2.0 Q1.6 Q2.2

(b) 指指指指指

(五)M7475 型立轴圆台平面磨床电磁吸盘充、去磁电路
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M7475 型立轴圆台平面磨床电磁吸盘充、去磁电路原理图

电磁吸盘又称为电磁工作台,它也是安装工件的一种夹具,具有夹紧迅 速、不损伤工件、且一次能吸牢若干个工件,工作效率高,加工精度高等优 点。但它的夹紧程度不可调整,电磁吸盘要用直流电源,且不能用于加工非 磁性材料的工件。 1、电磁吸盘构造与工作原理:平面磨床上使用的电磁吸盘有长方形与圆 形两种,形状不同,其工作原理是一样的。长方形工作台电磁吸盘主要为钢 制吸盘体,在它的中部凸起的心体上绕有线圈,钢制盖板被绝缘层材料隔成 许多小块,而绝缘层材料由铅、铜及巴氏合金等非磁性材料制成。它的作用 使绝大多数磁力线都通过工件再回到吸盘体,而不致通过盖板直接回去,以
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便吸牢工件。在线圈中通入直流电时,心体磁化,磁力线为由心体经过盖板 →工件→盖板→吸盘体→心体构成的闭合磁路。由工件被吸住达到夹持工件 的目的。 2、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。SA2 为 电磁吸盘充、 去磁转换开关, 通过扳动 SA2 至不同的位置, 可获得可调 (于 SA2-1 位置)与不可调(于 SA2-2 位置)的充磁控制。 五、 设备操作 按钮 SB1 为机床的总起动按钮;SB9 为总停止按钮;SB2 为砂轮电动机 M1 的 起动按钮;SB3 为砂轮电动机的停止按钮;SB4、SB5 为工作台移动电动机 M3 的 退出和进入的点动按钮; 6、 7 为砂轮升降电动机 M4 的上升、 SB SB 下降点动按钮; SB8、SB10 为自动进给起动和停止按钮;手动开关 SA1 为工作台转动电动机 M2 的高、低速转换开关;SA5 为砂轮升降电动机 M4 自动和手动转换开关;SA3 为冷 却泵电动机 M5 的控制开关;SA2 为充、去磁转换开关。 按下按钮 SB1,电压继电器 KV 通电闭合并自锁,按下砂轮电动机 M1 的起 动按钮 SB2,接触器 KM1、KM2、KM3 先后闭合,砂轮电动机 M1 作星-三角降压起 动运行。 将手动开关 SA1 扳至“高速”档,工作台转动电动机 M2 高速起动运转;将 手动开关 SA1 扳至“低速”档,工作台转动电动机 M2 低速起动运转。 按下按钮 SB4,接触器 KM6 通电闭合,工作台电动机 M3 带动工作台退出; 按下按钮 SB5,接触器 KM7 通电闭合,工作台电动机 M3 带动工作台进入。 砂轮升降电动机 M4 的控制分为自动和手动。将转换开关 SA5 扳至“手动”

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档位置(SA5-1) ,按下上升或下降按钮 SB6 或 SB7,接触器 KM8 或 KM9 得电,砂轮 升降电动机 M4 正传或反转,带动砂轮上升或下降。 将转换开关 SA5 扳至“自动”档位置(SA5-2) ,按下按钮 SB10,接触器 KM11 和电磁铁 YA 通电,自动进给电动机 M6 起动运转,带动工作台自动向下工进, 对工件进行磨削加工。加工完毕,压合行程开关 ST4,时间继电器 KT2 通电闭 合并自锁,YA 断电,工作台停止进给,经过一定的时间后,接触器 KM、KT2 失电,自动进给电动机 M6 停转。 冷却泵电动机 M5 由手动开关 SA3 控制。 六、 M7475 型立轴圆台平面磨床的故障与维修 M7475 型立轴圆台平面磨床电气控制线路与机械系统配合密切, 其电气线路的 正常工作往往与机械系统的正常工作是分不开的。正确判断是电气还是机械 故障和熟悉机电部分配合情况,是迅速排除电气故障的关键。这就要求维修 电工不仅要熟悉电气控制线路的工作原理,而且还要熟悉有关机械系统的工 作原理及机床操作方法。下面通过几个实例来叙述 M7475 型立轴圆台平面磨 床的常见故障及其排除方法。 (一)砂轮只能下降不能上升 观察接触器 KM8 是否吸合, 如电压正常且接触器无声音, 可测量线圈电阻。 如电路不通,可确定为断路。如有一定阻值又无法确定阻值是否正常。可对 比同型号的完好的接触器线圈。如电阻高很多,说明线圈断路;小很多,说 明线圈短路。如接触器有“嗡嗡”声但不吸合,可能是机械部分的故障。这 种故障可可用置换法来试验,用同一型号的接触器重新换上,如故障消失, 即判断为接触器本身的故障。

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(二)电磁吸盘吸力不够 这种故障可用对比法来检查,首先检查各操作控制器件是否工作正常; 然后根据控制原理图检查整流电源部分各元器件是否工作正常;逐步测量各 部分的电压来进行逐点排查。在检查时,要注意先用简单的方法,后用复杂 的方法。 (三)电磁吸盘控制电路短路 如果 FU64 熔断后,更换新的熔体后继续熔断,可判断为短路。检查的重点 是电磁吸盘的接插器口和电磁吸盘进线口,原因是电磁吸盘随机床工作台活 动,运动频繁,而且冷却液直接喷洒在上面,很容易造成短路。电磁工作台 线圈损坏需重绕时,应持慎重态度,因拆卸很费力,线圈绕好后要用沥青灌 注在台座内,所以修理应一次成功。绕制线圈的匝数及导线规格应与原来的 一致。若选的导线截面偏小,则电阻大,线圈通过的电流小,电磁工作台吸 力比原来的减小,影响使用。修理完毕,应进行吸力实验,用电工纯铁或 10 号钢制成试块,跨放在两极之间,用弹簧在垂直方向测试,应达到 70N/cm2。 线圈对地绝缘应不小于 5M 。因为加工时经常用冷却液且工作台往复运动很 频繁,应注意两出线端的密封和加牢,否则容易出现接地、短路和断路等故 障。 七、 总结 2010 年十月将要结束之时,我终于基本完成论文。从最初的茫然,到慢 慢的进入状态,再到对思路逐渐的清晰,整个写作过程难以用语言来表达。 由于本次论文时间较为仓促,在与导师认真商量之后,快速确定了论文 题目,为 M7475 型立轴圆台平面磨床的 PLC 电气控制改造设计。在资料查找

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和论文的写作过程中,我不断受到老师和同学的鼓励,在大家的帮助下,困 难一个一个解决掉,论文也慢慢成型。历经了这些天的奋战,紧张而又充实 的毕业设计终于落下了帷幕。 这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习,再提高的过程。在论文中 我充分地运用了在校期间所学到的知识。另外,脚踏实地,认真严谨,实事 求是的学习态度,不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中 最大的收益。我想这是一次意志的磨练,是对我实际能力的一次提升,也会 对我未来的学习和工作有很大的帮助。 在此感谢我的导师和同学,是你们的细心指导和关怀,使我能够顺利的 完成毕业论文。 八、参考文献 高安邦 智淑亚 徐建俊 主编.新编机床电气与 PLC 控制技术[M].机械 工业出版社.2008-2。

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