(完整word版)平面磨床M7120机床的数控改造

平面磨床M7120机床的数控改造目录第一章PLC编程介绍··2一、PLC的基本概念··2二、PLC的基本结构··2三、PLC的工作原理··3四、PLC发展方向··5第二章M7120型平面磨床的论述··5一、机床型号的含义··5二、机床的主要结构及运动形式··5第三章M7120电气控制原理的分析··6二、机床对电气线路的主要要求··6二、电气电路分析··6第四章平面磨床M7120 PLC改造··9一、PLC控制要求··9二、PLC的硬件设计··9三、PLC控制软件··12四、电气元件的计算··17五、PLC改造后的原理图··22六、电气柜内接线图··24七、电气柜外接线图··25八、电器位置安装图··27第一章PLC编程介绍一、PLC的基本概念可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC二、PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：1、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去2、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

3、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

4、输入输出接口电路a、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

b、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

5、功能模块如计数、定位等功能模块6、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等三、PLC的工作原理1、扫描技术当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

2、输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

3、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O 点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

四、PLC发展方向PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。

第二章M7120型平面磨床的论述一、机床型号的含义M7120—M:磨床；7：平面; 1:卧式; 20:工作台工作面宽200mm二、机床的主要结构及运动形式1.主要结构床身、工作台、磨头立柱、拖板、行程挡板、砂轮修正正器、驱动工作台手轮、垂直进给手轮、横向进给手轮等组成。

2.运动形式M7120 型平面磨床有四台电动机，砂轮电动机直接带动砂轮旋转，对工件进行磨削加工是平面磨床的主要运动。

砂轮升降电动机在立柱导轨上做垂直运动，要求能双向启动。

液压电动机传动用来带动工作台和砂轮的往复运动，由于液压传动比较平稳，换向时惯性比较小、平稳、无振动、所以能实现无级平稳调速，从而保证了加工精度。

冷却泵电动机供给砂轮和工件加工时所需的冷却液。

第三章M7120电气控制原理的分析一、机床对电气线路的主要要求1.床对砂轮电动机、液压电动机和冷却泵电动机只要求单向运转，而对砂轮升降电动机的要求能正反运转。

为了保证安全生产，电磁吸盘和液压泵、砂轮泵、冷却泵三台电动机间应有电气联锁装置，当电磁吸盘不工作或发生故障时，三台电动机均不能启动。

2.冷却泵电动机只有在砂轮电动机工作时才能够启动。

3.盘要求只有充电和退磁功能4.电路应能正确的反应四台电动机和电磁吸盘的工作情况二、电气电路分析1液压泵电动机M1控制：当按下液压泵电动机M1的启动按钮SB3时，接触器KM1 通电闭合并自锁，液压泵电动机M1启动运转；当按下液压泵电动机M1的停止按钮SB2时，液压泵电动机M1停止运转。

2砂轮电动机M2控制：当按下砂轮电动机M2的启动按钮SB5时，接触器KM2通电闭合并自锁，砂轮电动机M2启动运转：当按下砂轮电动机M2的停止按钮SB4时，沙伦电动机M2停止运转。

3冷却泵电动机M3控制：电动机M3是在砂轮电动机M2启动远行后，通过接插件XP 的插入和拔出控制其远行和停止的。

4沙伦电动机M4控制：通过按钮SB6和SB7点动控制砂轮电动机M4的正、反转。

5电磁吸盘YH控制：按钮SB8、SB9、SB10控制YH充磁和退磁。

按下按钮SB8，接触器KM5闭合，电磁吸盘YH充磁：按下按钮SB9，电磁吸盘YH停止充磁; 按下按钮SB10，接触器KM6闭合，电磁吸盘YH点动退磁。

下图是电气原理图：第四章平面磨床M7120 PLC改造一、PLC控制要求1.只有当电磁吸盘的吸力足够大时候，才能启动液压泵电动机和砂轮电动机，以防吸力过少，吸不住工件砂轮使工件高速飞出事故，电磁吸盘需要欠压保护。

2.砂轮电动机、液压泵电动机、冷却泵电动机只需要单向旋转，因容量不大，采用全压启动。

3.砂轮电动机和冷却泵电动机应同时启动，保证砂轮工作的时候能及时供给冷却液。

4.电磁吸盘有去磁的环节5.砂轮旋转、砂轮箱升降和冷却泵都不需要调速6.工作台纵向进给时，砂轮对工件进行磨削，工作台反向返回时，砂轮箱由液压装置自动实现周期性的横向进给一次，使工件整个加工平面连续得到加工。

横向进给也可以横向手动进给。

二、PLC的硬件设计1选择PLC确定I/P分配表：根据M7120平面磨床继电器控制电路原理，需要14个输入端子和15个输出端子，所以选用西门子S7－200CPU226, I／O地址分配表如下表1所示，各输入端子和输出端子不但保持了原有的控制信息，而且将冷却泵电动机M3从原来用接插件XP控制改为了用按钮SB11和SB12控制，这样在对M7120平面磨床进行PLC改造控制的同时，也改进了冷却泵电动机M3的控制。

液压泵M1、砂轮泵M2、冷却泵M3热继电器分别接到相应输出端，节约了PLC的输入端子。

各指示灯亮均占用一个输出端子。

表1：M7120平面磨床PLC的I／O端子分配表2.PLC的控制安装接线图：M7120型平面磨床PLC控制安装接线图如下表2所示，此处为了保护PLC的正常运行，接24V外部直流电波的时候，需要进行过流保护、短路保护、接地保护。

未接地的直流电源公共端M与保护地PE之间RC并联电路连接，电容和电阻值分别为5000pF和1M 欧姆。

表2 PLC接线原理图：三、PLC控制软件1.M7120平面磨床PLC控制梯形图网络1 开关及电源指示灯LD I0.0= M0.0=Q1.0网络2 液压泵电动机启动或者停止及指示灯LD I0.3O Q0.1AN I0.2AN I0.1= Q0.0= Q1.1网络3 砂轮电动机启动或者停止及指示灯LD I0.5O Q0.1AN I0.4AN I0.1A M0.0= Q0.1= Q1.2网络4 砂轮升及指示灯LD I0.5AN Q00.3AN I0.1A M0.0= Q0.2= Q1.3网络5 砂轮降及指示灯LD I0.7AN Q0.2A M0.0= Q0.3= Q1.4网络6 电磁铁充磁及指示灯LD I1.0O Q0.4AN Q0.5AN I1.1AN I0.1A M0.0= Q0.4= Q1.5网络7 电磁铁退磁及指示灯LD I1.2AN Q0.4AN I0.1A M0.0= Q0.5= Q1.6网络8 冷却泵电动机启动或者停止及指示灯LD I1.3AN I1.4AN I0.1A M0.0= Q0.6网络9 照明开关LD I0.5= Q0.72.M7120平面磨床PLC控制语句表四、电气元件的计算电动机的参数分别为：液压泵电动机1.1W，1410r/min，380V；砂轮电动机3kw，2860r/min,380V;冷却泵电动机0.12W，2750r/min，380V;砂轮箱电动机0.75W，1410r/min，380V.1.电动机的线电流IN =P/(3*UN*cos )根据公式可以分别计算出各个电动机的线电流I 夜= P/(3*UN*cosϕ)=2.39AI 砂= P/(3*UN*cosϕ)=6.51AI 冷= P/(3*UN*cosϕ)=0.26AI砂轮箱= P/(3*UN*cosϕ)=1.63A2.接触器a. 主触点的额定电压与UKN≥U CN I KMN≥I N=MN MN KU P310*b.吸引线圈的额定电压c.辅助触点的数量根据公式分别可以算出通过他们的额定电流；I野N =IN=MNMNKUP310*=2.41AI砂N = IN=MNMNKUP310*=6.58AI冷N =IN=MNMNKUP310*=0.26AI砂箱N = IN=MNMNKUP310*=1.64A对于吸引线圈的额定电压为UKN≥U CN，U CN=220V，所以选择额定电压为220V的接触器控制液压泵的电动机的接触器要有5个常开触点控制砂轮电动机的接触器要有5个常开触点控制冷却泵的电动机实际上是受KM2控制的控制砂轮升降电动机是KM3和KM4，都要4个常开触点控制电磁吸盘的KM5和KM6，KM54个常开一个常闭，KM63个常开一个常闭3.热继电器：IKMN =(0.95-1.05)IMN热继电器通过的电流必须在（0.95-1.05）的范围内4.熔断器a.负载较平稳，无尖刻电流，如照明电路、信号电路等熔体额定电流IFUN≥Ib.负载出现尖峰电流，如笼型异步电动机的启动电流为4-7倍Ied (电动机额定电流)那么通过的电流IFUN =6Ied=6.58*6=39.48A(砂轮电动机)(a)、单台不频繁启动、停机且长期工作的电动机：I FUN =(1.5-2.5)Ied那么通过电流IFUN =(1.5-2.5) Ied=20.6*2=0.52A（冷却泵电动机）(b)、单台频繁启动、长期工作的电动机：IFUN =（3-3.25）Ied那么通过的电流为IFUN =（3-3.25）Ied=1.64*3.1=5.28A（砂轮升降电动机）I FUN =（3-3.25）Ied=3.1*2.41=6.47A（液压泵电动机）(c)、多台长期工作的电动机共用熔断器：IFUN≥（1.5-2.5）Im axe+∑ed I根据上面的计算得出通过多台电动机共用熔体的电流为IFUN≥+ ed I=2*39.48+0.52+5.28+6.47=91.23A（FU1）（1.5-2.5）Iem ax5、按钮的选择：按钮主要是根据所需要的触点数、使用场合、颜色标记以及额定电流、额定电压进行选择。