成型磨床PLC控制系统研发设计.docx
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成型磨床PLC控制系统研发设计
成型磨床PLC控制系统设计
一、成型磨床电气控制系统设计任务书
1．设备概况介绍
本机床用于各种特殊要求型面的磨削加工，机床有四台电动机拖动，及磨头电动机拖动砂轮高速旋转，采用JW11—4（0.6kw）,单向连续工作。
液压泵电动机拖动油泵向液压系统供油，采用Y802—4（0.75kw）单向连续工作。
磨头升降电动机带动砂轮架上下移动，采用JW11—4正反转工作。
吸尘电动机供磨削加工中吸尘用，采用JW11—4驱动。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
加工时，工件置于电磁吸盘（36V/1.2A）上，加工完毕退磁取下工件。
2．设计要求
1）为调整砂轮位置，磨头升降采用点动控制。
为了停位准确，应有制动控制（采用能耗制动）。
上下极限位置应有位置保护。
在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
2）磨头砂轮运转与电磁吸盘之间，应有电气连锁环节，其要求是：
只有在电磁吸盘通电并处于充磁吸着工件时，才能启动砂轮电动机。
磨削中，一旦发生失磁，砂轮电动机应自动停止运转，以确保安全。
为了修整砂轮，在吸盘不通电时，应能单独启动砂轮电动机。
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3）要有照明和必要的灯光显示。
4）设置必要电气保护与联锁。
二、成型磨床PLC电气控制系统总体设计过程
1．总体方案说明
1）油泵电动机、磨头电动机、磨头升降电动机、吸尘电动机分别由电动机M1、M2、M3、MA4拖动。
2）砂轮位置调整，磨头升降采用点动控制。
为了停位准确，应有采用能耗制动。
3）上下极限位置应有位置保护。
在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。
4）采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。
5）主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。
6）电控箱设置在控制室内。
控制面板与电控箱内的电器板用BVR型铜导线连接，电控箱与执行装置之间采用端子板连接。
酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
7）PLC选用继电器输出型。
8）PLC自身配有24V直流电源，外接负载时考虑其供电容量。
PLC接地提高抗干扰能力。
2．PLC成型磨床电气控制原理图设计
（1）主电路设计
成型磨床电气控制系统主电路如图1-2所示。
图1-2成型磨床电气控制系统主电路
1）主回路中交流接触器KM1、KM2、分别控制油泵电动机M1、砂轮电动机M2和吸尘电动机M3；交流接触器KM3、KM4控制、磨头电动机M4升降。
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2）电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。
3）QG为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。
4）熔断器FU1、FU2、FU3分别实现各负载回路的短路保护。
FU4、FU5分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。
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（2）主要参数计算
1）断路器QG为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。
成型磨床有0.8kW负载电动机一台，起动电流较大，其余三台为0.6kW，起动电流较小，而且工艺要求4台电动机单独起动运行，因此可根据0.8kW电动机选择自动开关QG脱扣电流IQG：
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IQG＝1.7IN，选用IQG的断路器。
2）熔断器FU熔体额定电流IFU。
以曝气风机为例，IFU≥2IN，选用IFU的熔体。
其余熔体额定电流的选择。
茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
3）热继电器的选择请参考有关技术手册，负载额定电流的1.2倍。
4）能耗制动参数计算
制动电流ID＝1.5IN
直流电压UD＝RID
整流变压器二次侧交流电流I2＝ID/0.9
电压U2＝UD/0.9
整流变压器容量S=I2U2
（3）PLC控制电路设计
包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计。
1）硬件结构设计。
了解各个控制对象的驱动要求，如：
驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及类型，如：
对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置。
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
1.1控制系统的I/O点及地址分配
表1-1和表1-2分别为成型磨床电气控制系统PLC输入和输出接口功能表。
表1-1成型磨床电气控制系统PLC输入接口功能表
序号
名称
文字符号
输入口
1
油泵电动机启动按钮
SB1
X0
2
油泵电动机停止按钮
SB2
X1
3
磨头砂轮电动机启动按钮
SB3
X2
4
修整砂轮启动按钮
SB4
X3
5
磨头砂轮电动机停止按钮
SB5
X4
6
磨头上升点动按钮
SB6
X5
7
磨头下降点动按钮
SB7
X6
8
磨头上升极限位置行程开关
SQ1
X7
9
磨头下降极限位置行程开关
SQ2
X10
10
电磁吸盘断电按钮
SB8
X11
11
电磁吸盘充磁按钮
SB9
X12
12
电磁吸盘退磁点动按钮
SB10
X13
13
照明开关
SA1
X14
14
欠电压保护开关
SA2
X15
表1-2成型磨床电气控制系统PLC输出接口功能表
序号
名称
文字符号
输入口
1
油泵电动机启动接触器
KM1
Y0
2
磨头砂轮电动机启动接触器
KM2
Y1
3
磨头上升点动启动接触器
KM3
Y2
4
磨头下降点动启动接触器
KM4
Y3
5
能耗制动启动接触器
KM5
Y4
6
电磁吸盘充磁接触器
KM6
Y5
7
电磁退盘充磁接触器
KM7
Y6
8
电磁铁
YA1
Y7
9
充磁与退磁指示灯
HL1
Y10
10
磨头升降指示灯
HL2
Y11
11
磨头砂轮运转指示灯
HL3
Y12
12
油泵电机工作指示灯
HL4
Y13
13
照明灯
EL1
Y14
1.2制定电气元件目录表
表1-3成型磨床电气控制系统元器件目录表
序号
文字符号
名称
数量
规格型号
备注
1
M1
电动机
1
J802-4（0.75kw）
三相交流异步电动机
2
M2、M3、M4
电动机
3
JW11-4
三相交流异步电动机
3
FR1～FR4
热继电器
4
JR16B-20/3
参照电动机整定电流
4
FU1
熔断器
3
RL1-15
熔体2～10A
5
FU2、FU3
熔断器
2
RT16-32X
熔体2A
6
QG
断路器
1
C45AD
脱扣电流10A
7
SB1
油泵电动机启动按钮
1
LAY37
绿色
8
SB2
油泵电动机停止按钮
1
LAY37
红色
9
SB3
磨头砂轮电动机启动按钮
1
LAY37
绿色
10
SB4
修整砂轮启动按钮
1
LAY37
绿色
11
SB5
磨头砂轮电动机停止按钮
1
LAY37
红色
12
SB6
磨头上升点动按钮
1
LAY37
绿色
13
SB7
磨头下降点动按钮
1
LAY37
绿色
14
SQ1
磨头上升极限位置行程开关
1
LAY37
上极限位置保护
15
SQ2
磨头下降极限位置行程开关
1
LAY37
下极限位置保护
16
SB8
电磁吸盘断电按钮
1
LAY37
红色
17
SB9
电磁吸盘充磁按钮
1
LAY37
绿色
18
SB10
电磁吸盘退磁点动按钮
1
LAY37
黄色
19
SA1
照明开关
1
LAY37-D2
黑色
20
KM1
油泵电动机启动接触器
1
DJX-9
线圈电压：
AC220V
21
KM2
磨头砂轮电动机启动接触器
1
DJX-9
线圈电压：
AC220V
22
KM3
磨头上升点动启动接触器
1
DJX-9
线圈电压：
AC220V
23
KM4
磨头下降点动启动接触器
1
DJX-9
线圈电压：
AC220V
24
KM5
能耗制动启动接触器
1
DJX-9
线圈电压：
DC36V
25
KM6
电磁吸盘充磁接触器
1
DJX-9
线圈电压：
DC36V
26
KM7
电磁吸盘退磁接触器
1
DJX-9
线圈电压：
DC36V
27
KV1
欠电压继电器
1
JT3
线圈电压：
DC36V
28
HL1～HL4
指示灯
4
AD16-22
指示灯电压，DC6.3V
29
EL1
照明灯
1
JL40A
照明灯电压，DC36V
30
HL5
电源指示灯
1
AD16-22
指示灯电压，AC220V
31
TC
隔离变压器
1
BK-100
380v/135v
32
YA
电磁铁
1
DJX-9
线圈电压：
DC36V
1.3PLC系统选型
从上面分析可知道，系统共有开关量输入点14个，开关联输出点14个，所以选用FX2N-48继电器输出型。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
（4）绘制PLC控制接线图
1）根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路。
图1-3为成型磨床PLC控制电路原理图。
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2）KM3和KM4接触器线圈支路与KM6和KM7接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。
3）PLC输入回路中，信号电源由PLC本身的24V直流电源提供，所有输入COM端短接后接入PLC电源DC24V的（＋）端。
输入口如果有有源信号装置，根据驱动的负载的电压来选择合适的交、直流电源。
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4）PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量为AC250V，2A。
5）根据上述设计，对照主回路检查交流控制回路、PLC控制回路、各种保护联锁电路、PLC控制程序等，全部符合设计要求后，绘制出最终的电气原理图。
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图1-3成型磨床PLC控制电路原理图
（5）PLC控制程序设计
1）程序设计。
根据控制要求，建立成型磨床控制流程图，如图1-4所示，表达出各控制对象的动作顺序。
2）系统静态调试。
空载静态调试时，针对运行的程序检查硬件接口电路中各种逻辑关系是否正确。
调试过程中尽量接近实际系统，并考虑到各种可能发生的情况，作反复调试，出现问题及时分析、调整程序或参数。
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
3）系统动态调试及运行。
在动态带负载状态下调试，密切观察系统的运行状态，。
遇到问题及时停机，分析产生问题的原因，提出解决问题的方法，同时做好详尽记录，以备分析和改进。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
设计程序设计注意事项：
1）遵循梯形图设计基本原则,在不增加硬件元器件的基础上运用一些辅助元件和触点使电路结构清晰；
2）分离交织在一起的电路，载体信徒设计时，将各线圈的控制电路分离开，这样处理增加了触点，电路会跟清晰；坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
3）中间单元的设置，在梯形图中设置该电路控制的辅助继电器；
4）复杂电路的等效设计；
5）尽量减少PLC的输入信号和输出信号:
6）一个输入继电器的常开或常闭触点可以多次使用；
7）软件互锁与硬件互锁；
8）梯形图电路优化设计。
PLC外部电源的设定：
输出端应根据外部负载额定电压设定，还要设定必要的短路保护；
输入端电源由PLC自身24V直流电源提供。
蜡變黲癟
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