电气工程及其自动化】m1432a万能外圆磨床的电气控制分析与plc改造.doc
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1、 A 基础理论 B 应用研究 C 调查报告 D 其他本科生毕业论文(设计)m1432a万能外圆磨床的电气控制分析与plc改造二级学院:信息科学与技术学院专 业:电气工程及其自动化完成日期:2014年5月10日目 录1绪论1改造的意义1磨床的介绍1磨床的种类11.4 m1432a万能外圆磨床的简介21.5 m1432a外圆磨床的结构2设计任务32 M1432A万能外圆磨床电气控制分析4磨床电气控制系统的特点42.2 m1432a电路分析42.2.1 m1432a主电路分析42.2.2 m1432a控制电路分析43 PLC的介绍10的定义10可编程控制器的组成10中央处理单元(CPU)10存储器单
2、元10电源单元11输入输出单元与接口单元11可编程控制器的特点114 M1432A万能外圆磨床电气控制PLC改造12改造说明与电路设计12程序设计与说明155总结20参考文献21附录22附录A电气原理主电路图22附录B电气原理控制电路图23附录C改造后电气原理图24附录D PLC控制的梯形图25附录E梯形图的语句表26附录F PLC仿真图27致谢28万能外圆磨床的电气控制分析与plc改造摘 要:本文分析了M1432A万能外圆磨床的控制原理;制定了改造该万能外圆磨床电气控制系统的设计方案;完成了电气控制系统硬件和软件的设计,其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、PLC程序的设计。实现了对五
3、台电动机的控制,最后对PLC控制万能外圆磨床的工作过程作了详细阐述。关键词:外圆磨床;电气控制;PLC改造The analysis of the electrical control system of m1432a universal cylindrical grinder with PLCAbstract: This paper analyzes the control principle of M1432A universal cylindrical grinder; Formulated the reforming the universal cylindrical grinder d
4、esign scheme of electric control system; Completed the electrical control system hardware and software design, including PLC type choice, the I/O port distribution and PLC program design. Implements the control of the five electric motor, and finally to PLC control universal cylindrical grinder, and
5、 gives a detailed description of working process.Keywords: cylindrical grinding machine; electrical control; PLC modification1绪论M1432A万能外圆磨床有五台电动机,即液压泵电动机M1,双速电动机M2,M3拖动内圆砂轮的电动机M3,拖动外圆砂轮的电动机M4,冷却泵电动机M6。这种磨床的万能性高,但自动化程度较低,根据对M1432A万能外圆磨床控制电路的分析,采用PLC技术对其控制线路进行改造,使其自动化程度上升,接线简单,易于使用,维修比较方便,使它的可靠性得到明显的
6、提高。用磨料磨具(砂轮、砂带、油石或研磨料等)作为加工工具对工件表面进行切割加工的机床,统称为磨床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工,少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工,如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床的种类很多,其主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃具磨床及各种专门化磨床等。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加,以及精密铸造和精密锻造工艺的发展,磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。 (1)外圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。(2)内圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和
7、圆锥形内表面的磨床。此外,还有兼具内外圆磨的磨床。(3)坐标磨床:具有精密坐标定位装置的内圆磨床。(4)无心磨床:工件采用无心夹持,一般支承在导轮和托架之间,由导轮驱动工件旋转,主要用于磨削圆柱形表面的磨床。例如轴承轴支等。(5)平面磨床:主要用于磨削工件平面的磨床。a.手摇磨床适用于较小尺寸及较高精度工件加工,可加工包括弧面、平面、槽等的各种异形工件。b.大水磨适用于较大工件的加工,加工精度不高,与手摇磨床相区别。(6)砂带磨床:用快速运动的砂带进行磨削的磨床。(7)珩磨机:用于珩磨工件各种表面的磨床。(8)研磨机:用于研磨工件平面或圆柱形内,外表面的磨床。(9)导轨磨床:主要用于磨削机床导
8、轨面的磨床。(10)工具磨床:用于磨削工具的磨床。(11)多用磨床:用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面,并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。(12)专用磨床:从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为:花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。(13)端面磨床:用于磨削齿轮端面的磨床。1.4 m1432a万能外圆磨床的简介m之间,主要用于磨削内外圆柱表面、内外圆锥表面、阶梯轴轴间和端面、简单的成型旋转体表面等。这种机床适用于工具车间、机修车间和单件、小批量生产车间。由于机床自动化程度较低,磨削效率不够高,所以,它不宜用于大批量生产车间。1.5 m1432
9、a外圆磨床的结构其主要机械结构如下:1)床身。它是磨床的基础支承件;2)头架。用于安装及夹持工件,并带动工件旋转。在水平方向内可以逆时针方向旋转90。3)工作台。工作台是由上、下两层组成,可以相对转动,以磨削圆锥表面。4)内圆磨具。用于支承磨内孔的砂轮主轴,由单独的电动机驱动。5)砂轮架。用于支承并传动高速旋转的的砂轮主轴,砂轮架可以在水平面内调整至一定角度位置。6)横向进给机构。用于实现砂轮架横向工作供给调整位移和快速进退,以确定砂轮和工件的相对位置,控制工件尺寸等。快速进退的距离是固定的,用液压传动。M1432A万能外圆磨床有五台电动机。液压泵电动机M1提供的压力油是供给工作台的纵向进给和
10、砂轮架的快速进退液压系统的。只有在M1启动以后,液压系统准备就绪,其他电动机才能接通电源,启动运行。当工件安装完毕(M1已起动)时,操纵液压手柄使砂轮快速接近工件,内、外砂轮分别由电动机M4、M5带动,砂轮架压住行程开关SQ1,转动SA1,电动机M2带动工件旋转,此时,冷却泵电动机M6起动并供给切削液。这种磨床的万能性高,但自动化程度较低,采用PLC技术对其控制线路进行改造,使其自动化程度上升和它的可靠性得到明显的提高。2 M1432A万能外圆磨床电气控制分析 1)砂轮架的旋转运动由交流电动机M5经过平带传动拖动,无齿轮变速机构,砂轮的切削速度不需要改变。2)内圆磨具砂轮的旋转运动由电动机M4
11、经过V带传动拖动,也不需要变速。3)工件的旋转供给运动由电动机M2直接拖动,由于工件过程中有快速和慢速的需要,所以电动机M2需要变速,采用三角形联结和双星形联结两种不同的连结方式实现低俗和高速。4)液压泵电动机M1提供液压系统的压力油。5)冷却泵电动机M6提供切削液。2.2 m1432a电路分析 m1432a主电路分析M1432A万能外圆磨床有五台电动机。液压泵电动机M1由接触器KM1控制。头架电动机M2为双速电动机,由接触器KM2、KM3控制,当KM2线圈得电时,KM2的主触点闭合,头架电动机被连接成三角形,磁极对数多,转速低;当KM3接触器线圈得电时,其主触点闭合,头家电动机定子绕组被连接
12、成双星形,磁极对数少,转速高。拖动内圆砂轮的电动机为M4,由接触器KM4控制,拖动外圆砂轮的电动机为M5,由接触器KM5控制。M6电动机为冷却电动机,由接触器KM6控制。电动机M1、M2、M4、M5、M6由各自的热继电器FR1、FR2、FR4、FR5、FR6进行过载保护。电气原理图如图1所示,其低压电气元件如表1所示。 m1432a控制电路分析1)液压泵电动机。液压泵电动机M1提供的压力油是供给工作台的纵向进给和砂轮架的快速进退液压系统的。按下启动按钮SB2,接触器KM1线圈得电,其自锁触点KM1闭合,实现自锁,同时其动合触点KM1闭合,液压泵启动指示灯HL1亮。主电路中KM1的主触点闭合,液
13、压泵电动机启动并运转。由控制电路知,只有在KM1得电以后,其他电气控制线路才能接通。也就是说,只有在M1启动以后,液压系统准备就绪,其他电动机才能接通电源,启动运行。按下停止按钮SB1,KM1线圈断电,M1断电停转。此时其他控制线路都无法实现接通。2)头架电动机。磨削加工时,有头架和尾架把工件沿中心轴顶紧。头架电动机M2安装在头架上,电动机M2带动工件旋转。由于加工工件的直径大小以及精磨和粗磨的要求不同,要求头架电动机M2的转速能够调节。M1432A万能外圆磨床采用塔式带轮配合双速电动机,以满足所需的速度要求。在控制电路中,SA1为速度转换开关,分成“低”、“停”、“高”三档。1、低速,即SA
14、1置于“低速”位置。当工件安装完毕(M1已起动)时,操纵液压手柄使砂轮快速接近工件,砂轮架压住行程开关SQ1,因SA1置于低速位置,通过SQ1和SA1接通接触器KM2线圈,其互锁触点KM2断开,实现对接触器KM3的互锁。主电路中KM2的主触点闭合,M2得电低速运转,配合塔式带轮的传动比可以得到工件所需的转速。此时,动合触点KM2闭合,接通接触器线圈KM6,主电路中KM6的主触点闭合,冷却泵电动机M6起动并供给切削液。2、停车,即SA1置于“停”位置。此时,控制线路被断开,“低速”、“高速”控制都无法实现,但能够进行点动调试。按下按钮SB3,接触器KM2线圈得电,但不能自锁,头架电动机低速电动运
15、转。3、高速,即SA1置于“高速”位置。通过行程开关SQ1,接触器KM3线圈得电,其互锁触点KM3断开,实现对接触器KM2的互锁。KM3的动合触点闭合,主电路中的主触点闭合,电动机M2高速转动,配合塔式带轮的传动比可以得到工件所需要的转速。此时,动合触点KM3闭合,接触器线圈KM6得电,其主触点闭合,冷却泵电动机M6起动并供给切削液。无论采用哪种速度,在切削完毕时应用液压手柄操作使砂轮快速退回原处,行程开关SQ1被释放,头架电动机停止转动。3)内、外砂轮电动机。内、外砂轮分别由电动机M4、M5带动,由接触器KM4、KM5以及行程开关SQ2的动合、动断触点控制,确保内外砂轮电动机M4、M5不会同
16、时转动。外圆磨削。在进行外圆磨削时,把外圆磨具往上翻,使内圆磨具移开,压下行程开关SQ2,其动合触点SQ2闭合,动断触点SQ2断开,为接通接触器KM5线圈做好准备。按下按钮SB5,接触器线圈KM5得电,其互锁触点KM5断开,实现对接触器KM4的互锁。主电路中的KM5的主触点闭合,外圆砂轮电动机M5定子接通电源,拖动外圆砂轮转动。内圆磨削。在进行内圆磨削加工时,将内圆磨具翻下来,SQ2被释放复位,接触器线圈KM5断电,不能接通,电磁铁YA通电吸合,其衔铁被吸下,使砂轮架不能快速移动,其原因主要在于在磨削内圆时,内圆磨头伸入工件内孔中,砂轮架横向快速移动,必然造成设备事故;如果要求砂轮架快速退回,
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