畢業(yè)設計--m2110a內(nèi)圓磨床(實地機床)電氣設備改造

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　《M2110A內(nèi)圓磨床（實地機床）電氣設備改造》</p><p>　　專業(yè)（系） 電氣工程系 </p><p>　　班 級 鐵道自動化101班 </p><p&g

2、t;　　學生姓名 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　完成日期 2012 . 12 </p><p><b>　　摘 要</b></p>&

3、lt;p>　　可編程控制器PLC是計算機家族中的一員，是為了工業(yè)控制應用而設計制造的，是工廠自動化的強有力工具。它把計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優(yōu)點與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來。它不僅實現(xiàn)單機的控制，同時能實現(xiàn)多機的控制。隨著PLC技術的不斷發(fā)展，在自動化技術的領域中PLC起到了不可忽略的作用。由于PLC的功能優(yōu)于繼電器，從而逐步代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，這樣無論在操作、維修和保養(yǎng)

4、等方面使用更加方便。</p><p>　　本文就根據(jù)PLC的優(yōu)點對M2110A內(nèi)圓磨床（實地機床）電氣設備改造，將原來繼電器控制電路部分進行改造，用PLC來代替繼電器，實現(xiàn)同樣的控制。使得改造后機床不僅從線路上有了優(yōu)化，而且在控制，保養(yǎng)維修各方面多更加的簡單方便，其工作的穩(wěn)定性高，故障低，從而大大的改善解決了M2110A內(nèi)圓磨床原有的缺點和不足。</p><p><b>　　AB

5、STRACT</b></p><p>　　Computer PLC programmable controller is a member of the family, is for industrial control application and the design and manufacture is powerful, factory automation tools. It had th

6、e computer programming flexible, functional and wide application advantages and relay system control is simple, easy-to-use, strong anti-jamming capability, cheap advantages combined. It not only realize the single contr

7、ol, and can achieve more machine control, with PLC technology unceasing development, in automation </p><p>　　This paper, based on PLC strengths in M2110A inside grinder (field machine) electrical equipment r

8、enovation, the original relay control circuit of reforming, use PLC to replace relays, realize the same control, make not only after reforming machine from the wiring is optimized, and in control, maintenance all aspects

9、 of how much more simple and convenient operation, the work high stability, low trouble, thus greatly improve solved M2110A inside grinder original shortcomings and the insufficiency</p><p><b>　　目 錄&l

10、t;/b></p><p>　　設計任務與要求........................................................3</p><p>　　1.1 課題概述.............................................................3</p><p>　　1.2 課題任

11、務與要求.......................................................3</p><p>　　1.3 電氣屏柜設計.........................................................4</p><p>　　1.4 系統(tǒng)設計要求..................................

12、.......................4</p><p>　　1.5 設計說明書要求.......................................................4</p><p>　　1.6 畢業(yè)設計進程安排.....................................................4</p><

13、;p>　　1.7 畢業(yè)設計答辯及論文要求...............................................5 </p><p>　　第二章 M2110A型內(nèi)圓磨床.....................................................6</p><p>　　2.1 M2110A內(nèi)圓磨床特點.............

14、....................................6</p><p>　　2.2 M2110A內(nèi)圓磨床結(jié)構(gòu)和運動形式.......................................7</p><p>　　2.3 M2110A內(nèi)圓磨床工作原理分析.........................................8</p>

15、<p>　　2.4 M2110A型內(nèi)圓磨床的操作............................................10</p><p>　　第三章 PLC的歷史與介紹.....................................................12</p><p>　　3.1 PLC的發(fā)展史..............

16、..........................................12</p><p>　　3.2 PLC的結(jié)構(gòu)與作用....................................................16 </p><p>　　3.3 西門子PLC簡介................................................

17、......14</p><p>　　3.4 西門子PLC主要特點..................................................15 3.5 傳統(tǒng)繼電器可控制與PLC控制方法的比較................................16</p><p>　　第四章 M2110A內(nèi)圓磨床的PLC改造...............

18、.............................18</p><p>　　4.1 M2110A內(nèi)圓磨床的改造原理..........................................18</p><p>　　4.2 改造方案的原則....................................................18</p>

19、<p>　　4.3 改造的工藝要求....................................................19</p><p>　　4.4 PLC的選型.........................................................19</p><p>　　4.5 M2110A內(nèi)圓磨床改造后主電路圖.

20、..................................21</p><p>　　4.6 I/O分配圖.........................................................22</p><p>　　4.7 PLC外接電路圖：...................................................23&

21、lt;/p><p>　　4.8 梯形圖設計.........................................................24</p><p>　　4.9 改造后的原理分析....................................................25</p><p>　　第五章 電器屏柜的設計....

22、...................................................26</p><p>　　5.1 電氣屏柜的介紹.....................................................26</p><p>　　5.2 電氣屏柜的外形........................................

23、.............26</p><p>　　5.3 電器屏柜的布局：....................................................26</p><p>　　5.4 電氣柜材料的選擇...................................................29</p><p>　　第

24、六章 改造后的保養(yǎng)..........................................................30</p><p>　　6.1 內(nèi)圓磨床日常維護保養(yǎng)常識............................................30</p><p>　　6.2 機床電氣設備的故障類型..........................

25、.................32</p><p>　　6.3 M2110A內(nèi)圓磨床檢修周期.............................................33</p><p>　　6.4 磨床的電氣保養(yǎng)......................................................34</p><p>

26、　　心得體會.............................................................36</p><p>　　附錄一.................................................................38</p><p>　　附錄二................................

27、.................................39</p><p>　　第一章 設計內(nèi)容與要求</p><p><b>　　1.1 課題概述</b></p><p>　　M2110A內(nèi)圓磨床M2110A普通內(nèi)圓磨床可削孔徑6～10mm，最大深度150mm的圓柱孔，適用于單件小批生產(chǎn)，機床床頭軸線回轉(zhuǎn)角度為20度，所以也能磨

28、削錐度不大的錐孔。機床工作臺速度由液壓五級傳動，快進、快退工作和修整會自動變速，砂輪微量橫進給有手動、液動兩種。要求采用西門子SP7-200型可偏程序控制器（PLC）對M2110A內(nèi)圓磨床進行電氣控制改造。</p><p>　　1.2 課題內(nèi)容與要求</p><p>　　1.2.1 M2110A內(nèi)圓磨床電氣控制設計</p><p>　?。?）M2110A內(nèi)圓磨床

29、的主要結(jié)構(gòu)、運行形式與電氣控制要求分析</p><p>　?。?）主電路工作原理分析</p><p>　?。?）控制電路工作原理分析</p><p>　　（4）輔助電路分析 </p><p>　　1.2.2 M2110A內(nèi)圓磨床PLC電氣控制系統(tǒng)總體設計</p><p><b>　?。?）總體設計說明&

30、lt;/b></p><p>　?。?）PLC成型磨床控制原理圖設計</p><p>　　2.1 主電路設計 </p><p>　　2.2 主要參數(shù)計算</p><p>　　2.3 PLC控制電路設計 </p><p>　?。?）控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配</p><p>　　3.1

31、 制定電器元件目錄表</p><p>　　3.2 繪制PLC控制接線圖</p><p>　　3.3 PLC控制程序設計</p><p>　　3.4 PLC的梯形 </p><p>　　3.5 PLC外部電源的設計</p><p>　　1.3 電氣屏柜設計</p><p>　?。?

32、）電氣屏柜結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　（2）柜內(nèi)電器布局圖設計</p><p>　?。?）柜內(nèi)電器安裝接線圖設計</p><p>　　（4）電器元件選型設計</p><p>　?。?）電器元件明細表</p><p>　　1.4 系統(tǒng)設計要求</p><p>　?。?）應根據(jù)M2110A電氣控

33、制系統(tǒng)的要求，確定PLC控制的基本方式與控制系統(tǒng)的保護措施、信號指示、系統(tǒng)故障指示等</p><p>　?。?）根據(jù)控制任務,進行I/O地址分配，畫出I/O接線圖</p><p>　?。?）根據(jù)機床的運行形式畫出工作流程圖，以便與程序梯形圖的設計</p><p>　?。?）根據(jù)機床的控制要求、運行方式與流程圖設計梯形圖</p><p>　?。?/p>

34、5）完成程序調(diào)式后，進行資料整理</p><p>　　1.5 設計說明書要求</p><p><b>　　1、封面</b></p><p>　　2、內(nèi)容摘要（200-400字左右，中英文）</p><p><b>　　3、目錄</b></p><p><b>　　

35、4、引言</b></p><p>　　5、正文（設計方案比較與選擇，設計方案原理,設計結(jié)果的說明及特點）</p><p><b>　　6、結(jié)束語</b></p><p><b>　　7、附錄</b></p><p>　　1.6 畢業(yè)設計進程安排</p><p>

36、　　1、前2周對內(nèi)圓磨床的結(jié)構(gòu)、工作原理進行了解，并確定改造方案。</p><p>　　2、3~5周進行PLC改造</p><p><b>　　3、6周資料整理</b></p><p>　　4、7周論文初稿完成</p><p>　　5、8周完成設計任務書</p><p>　　6、準備畢業(yè)設計答辯&

37、lt;/p><p>　　1.7 畢業(yè)設計答辯及論文要求</p><p>　　1、畢業(yè)設計答辯要求</p><p>　　答辯前三天，每個學生應按時將畢業(yè)設計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等必要資料交指導老師審閱，由指導老師寫出審閱意見。</p><p>　　學生答辯時對自述部分應寫出書面提綱，內(nèi)容包括課題的任務、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻

38、、設計的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評價。</p><p>　　答辯小組咨詢課題的關鍵問題，咨詢與課題密切相關的基本理論、知識、設計與計算方法、試驗方法、測試方法，鑒別學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力</p><p>　　2、畢業(yè)設計論文要求</p><p>　　文字要求：說明書要求打?。ǔ龍D紙外），不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不許抄襲。</

39、p><p>　　圖紙要求：按工程制圖標準制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。</p><p>　　第二章 M2110A型內(nèi)圓磨床</p><p>　　2.1 M2110A內(nèi)圓磨床特點</p><p>　　M2110型普通內(nèi)圓磨床是用來磨削內(nèi)圓的一種專用機床。用于磨削各種圓柱孔（通孔

40、、盲孔、階梯孔和斷續(xù)表面的孔等）和圓錐孔，其磨削方法有不同內(nèi)圓磨削、無心內(nèi)圓磨削及行星內(nèi)圓磨削。它主要的任務是磨削被加工元件的內(nèi)圓，提高其表面光潔度，以達到使用的目的。這種機床比較專一，但很實用，也是一種比較常見的機床之一。</p><p><b>　　內(nèi)圓磨床實物圖</b></p><p>　　2.2 M2110A型內(nèi)圓磨床結(jié)構(gòu)和運動形式</p>&

41、lt;p>　　它由床身、工作臺、床頭箱內(nèi)圓磨具和砂輪修整器等部件組成。</p><p><b>　　1、工作臺</b></p><p>　　工作臺可沿著床身的縱向?qū)к壸髦本€往復運動。液壓傳動時，通過調(diào)整當鐵和壓板位置，可以控制工作臺快速趨近及推出位置、砂輪磨削及修整器位置等?？v向進給手輪主要用來調(diào)整機床和磨削工件端面之用。</p><p>

42、;<b>　　2、床頭箱</b></p><p>　　床頭箱通過底板固定在工作臺的左端。床頭箱主軸的外推面與帶件并使之旋轉(zhuǎn)。床頭箱可相對于底板繞垂直軸心線轉(zhuǎn)動，其回轉(zhuǎn)角度為±20°，以便磨削內(nèi)圓錐孔。它裝有角度微調(diào)裝置，以保證角度調(diào)整準確。</p><p><b>　　3、內(nèi)圓磨具</b></p><p&g

43、t;　　內(nèi)圓磨具安裝在磨具座中。該機床有大、小兩個內(nèi)圓磨具，磨削工件的孔徑大小來選擇使用。用小模具時，要在磨具體殼外圓上裝兩個襯套后才能裝進磨具座內(nèi)。磨具座上分別裝有夾緊螺釘和調(diào)節(jié)間隙的螺釘，以夾緊磨具或松開磨具座的上蓋，以便調(diào)換磨具。</p><p>　　內(nèi)圓磨具的主軸時有電動機經(jīng)平皮帶傳動直接帶動旋轉(zhuǎn)的。調(diào)換皮帶輪可以變換內(nèi)圓磨具的轉(zhuǎn)速，以適應磨削不同直徑的工件。</p><p>&l

44、t;b>　　4、砂輪修整器</b></p><p>　　砂輪修整器安裝在工件臺中部臺面上，根據(jù)需要可在縱向和橫向調(diào)整適當位置。修整器的動作是由液壓控制的，當修整砂輪時，動作選擇旋鈕至“修整”位置，壓力油使回轉(zhuǎn)頭放下，修整砂輪結(jié)束時應把動作選擇旋鈕轉(zhuǎn)至“磨削”位置，此時油壓消失，借助拉力能使轉(zhuǎn)頭來回到原處。修整頭可用前面帶有刻度值的提手作微量進給。</p><p>　　2.

45、3 M2110A內(nèi)圓磨床工作原理分析</p><p>　　2.3.1 主回路</p><p>　　該機床采用50Hz,380V三相交流電源供電，由轉(zhuǎn)換開關QS引入機床。機床上裝有液壓泵電動機M2，砂輪電動機M1，頭架電動機M4，冷卻泵電動機M3，共4臺交流鼠籠式異步電動機。其中頭架電動機M4為了改變速度，適應工作的需要，采用一臺雙速電動機。其速度由接觸器KM4、KM5控制。每臺電動機

46、分別都裝有熱繼電器作為它們的過載保護。有輪換器FU，作為4臺電動機的短路保護。冷卻泵由插座連接，如不用時可以將其拔下。</p><p>　　2.3.2 控制電路原理分析</p><p>　　(1). 液壓泵電動機M2的控制</p><p>　　液壓泵電動機M2由接觸器KM2控制，SB5啟動按鈕，SB4停止按鈕，熱繼電器FR3作為過載保護。</p>&

47、lt;p>　　按下SB5,KM2線圈得電自鎖，主觸點閉合，液壓泵電動機運行。</p><p>　　按下SB4，KM2斷電釋放，液壓泵停止。</p><p>　　(2). 砂輪電動機M1的控制</p><p>　　砂輪電動機M1由接觸器KM3控制，SB2是停止按鈕,SB3是開始按鈕，熱繼電器FR4作為過載保護。</p><p>　　按下S

48、B3，KM3線圈得電自鎖，主觸點閉合，砂輪電動機啟動。</p><p>　　按下SB2，KM3斷電釋放，砂輪停止。</p><p>　　(3). 冷卻泵電動機M3和頭架電機M4的控制</p><p>　　冷卻泵電動機M3和頭架電機M4由接觸器KM1控制，冷卻泵電動機有連接插頭。熱繼電器FR2、FR1分別作為M1和M4的過載保護。組合開關SA、SA2作為控制（高速、低

49、速）速度用。</p><p>　　工作前首先把旋鈕開關SA、SA2放在工作位置上，把組合開關按工作速度的需要調(diào)到合適的位置上。</p><p>　　2.4 M2110A型內(nèi)圓磨床的操作</p><p>　　2.4.1 工作臺的操作和調(diào)整</p><p>　　(1).工作臺的啟動。</p><p>　　按電器操作

50、板上的油泵啟動按鈕，使機床液壓油路正常進行工作；然后將工作臺開停旋鈕轉(zhuǎn)至開的位置；再將工作臺換向手柄向上抬起，工作臺啟動閥被壓下，工作臺快速引進；手放松此手柄時，啟動閥借助彈簧力作用而彈起。</p><p>　　(2).工作臺上的擋鐵距離調(diào)整和運動速度調(diào)整。</p><p>　　調(diào)整行程壓板的位置，使砂輪在進入工件孔之前，行程壓板到達行程閥的位置，將行程閥壓下，工作臺迅速轉(zhuǎn)入磨削運動速度；

51、調(diào)整工作臺往復微調(diào)擋鐵和工作臺返回擋鐵的位置，使工作臺在工件全長磨削范圍內(nèi)來回往復運動；調(diào)節(jié)工作臺磨削速度的旋鈕，使工作臺運動速度處于磨削所需要的速度。</p><p>　　(3).工作臺在修整砂輪位置的擋鐵距離調(diào)整和運動速度調(diào)整。</p><p>　　將運動選擇旋鈕從磨削位置轉(zhuǎn)到修整位置時，砂輪修整器的回轉(zhuǎn)頭迅速壓下，工作臺速度從磨削速度轉(zhuǎn)為修整速度；調(diào)整修整擋鐵的位置，使工作臺在金剛石

52、修整砂輪的距離內(nèi)來回往復運動；調(diào)節(jié)坐臺修整速度旋鈕，使工作臺運動速度處于修整時所需要的速度。</p><p>　　(4).工作臺快速進退位置的調(diào)整。</p><p>　　工作臺在磨削結(jié)束后，可快速退出，以減少空行程時間。操作時，只需將工作臺換向手柄向上抬起，使換向擋鐵越過此手柄，行程壓板離開行程閥，行程閥彈起，工作臺就快速退出。當中停壓板移動到行程閥位置上，行程閥被壓下，工作臺停止運動。&

53、lt;/p><p>　　搖轉(zhuǎn)手輪，對工作臺進行手動調(diào)整。</p><p>　　2.4.2 床頭箱的操作和調(diào)整</p><p>　　床頭箱主軸旋轉(zhuǎn)是由雙速電動機經(jīng)皮帶傳動帶動的，在電動機轉(zhuǎn)軸和床頭箱主軸上裝有塔式皮帶輪，以變換工件轉(zhuǎn)速。在床身的右端有一個工件轉(zhuǎn)速選擇開關，可使床頭箱電動機在高速或低速的情況下工作；床頭箱主軸轉(zhuǎn)速有200r/min、300r/min、400

54、r/min、600r/min四檔位置可供選擇；旋鈕旋在“Ⅰ”、“O”、“Ⅱ”位置時，主軸分別處于“試轉(zhuǎn)”、“停止轉(zhuǎn)動”、“工作”狀態(tài)。</p><p>　　2.4.3 砂輪橫向進給機構(gòu)的操作和調(diào)整</p><p>　　砂輪橫向進給有手動和自動二種方式。手動進給是由手輪來實現(xiàn)的，按動手柄可做微量進給。轉(zhuǎn)動旋鈕至“開”位置，砂輪作自動進給；調(diào)整頂桿上下行程，可控制進給量的大小。橫向進給量每格

55、為0.005mm，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)為1.25mm。先松開螺母，在拔出擋銷，然后轉(zhuǎn)動橫向進給手輪刻度盤即可調(diào)整“O”。歸“O”后，必須立即推回擋銷并鎖緊螺母。</p><p>　　第三章 PLC的歷史與介紹</p><p>　　3.1 PLC發(fā)展史</p><p>　　自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller

56、，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。 </p><p>　　二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要

57、求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有

58、的輸入都當成開關量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。 </p><p>　　近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 </p>

59、<p>　　通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。</p><p>　　3.2 PLC的結(jié)構(gòu)及作用</p><p>　　a．中央處理單元（CPU）</p><p>　　CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控</p><p>

60、;　　制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。</p><p>　　b．存儲器（RAM、ROM）</p><p>　　存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器;存放

61、應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統(tǒng)管理程序和應用程序。</p>

62、;<p>　　c．輸入輸出單元（I/O單元）</p><p>　　I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。 </p><p><b>　　d

63、．電源</b></p><p>　　PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電。</p><p><b>　　e．編程器</b></p><p>　　編程器是PLC的最重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以

64、用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個人計算機上添加適當?shù)挠布涌诤蛙浖纯捎脗€人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。</p><p>　　3.3 西門子PLC簡介</p><p>　　德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的

65、PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-40）等</p><p>　　西門子PLC的產(chǎn)品系列</p><p>　　S

66、IMATIC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。</p><p>　　2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組

67、合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作

68、系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）。</p><p>　　3．SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同

69、的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。 </p><p>　　3.4 西門子PLC主要特點</p><p><b>　?、?結(jié)構(gòu)靈活</b></p><p>　　不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡，同時可以靈活擴展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLAN媲美。 <

70、/p><p>　　② 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定</p><p>　　可以很平順的在線觀賞DVD影片，它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應用平臺提供保證。最新的電力線標準HomePlug AV傳輸速度已經(jīng)達到了200Mbps；為了確保QoS，HomePlug AV采用了時分多路訪問（TDMA）與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問（CSMA）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。 </

71、p><p><b>　?、?范圍廣</b></p><p>　　無所不在的電力線網(wǎng)絡也是這種技術的優(yōu)勢。雖然無線網(wǎng)絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎的網(wǎng)絡，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡接入服務滲透到每一處有電力線的地方。這一技術一旦全面進入商

72、業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。 </p><p><b>　　④ 低成本</b></p><p>　　充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡基礎設施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術，PL

73、C成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費用一般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。 </p><p><b>　　⑤ 適用面廣</b></p><p>　　PLC作為利用電力線組網(wǎng)的一種接入技術，提供寬帶網(wǎng)絡“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領域。它是利

74、用電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.5~45Mbps的高速網(wǎng)絡接入，來瀏覽網(wǎng)頁﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”。</p><p>　　3.5 傳統(tǒng)繼電器可控制與PLC控制方法的比較</p><p>　　PLC的梯形圖與繼電器控制電路圖十分相似，主要原因是PLC梯形圖的

75、發(fā)明大致上沿用了繼電器控制的電路元件的符號，積極個別有些不同。同時信號的輸入/輸出形式及控制功能也是相同的，但PLC的控制也監(jiān)督權的控制還是有所區(qū)別的。主要不同之處表現(xiàn)在以幾個方面：</p><p>　　3.4.1 組成器件不同</p><p>　　繼電器控制線路是由許多真正的硬件繼電器組成的，而梯形圖則由許多所謂的“軟繼電器”組成。這些“軟繼電器”實際上市存儲器中的觸發(fā)器，可以置“0”

76、或置“1”。硬繼電器由觸電，易磨損，而軟繼電器則無磨損現(xiàn)象。</p><p>　　3.4.2 觸電數(shù)量不同</p><p>　　硬繼電器的觸電數(shù)量有限，用于控制的繼電器的觸電數(shù)量一般只有4-8對；而梯形圖中每只“軟繼電器”供編程使用的傳點較多并可以擴展。Inwei在梯形圖中存儲器中的觸發(fā)器狀態(tài)可取用任意次數(shù)。</p><p>　　3.4.3 實施控制的方法不同&

77、lt;/p><p>　　在繼電器控制線路中，要實現(xiàn)某種控制是通過各種繼電器指點的硬接線解決的。由于其控制功能已包含在固定線路之間，因此它的功能專一，不靈活；而PLC控制是通過梯形圖及軟件編程解決的，所以靈活多變。</p><p>　　另外，在繼電器控制線路中，為了達到某種控制的目的，而且運行要安全可靠，同時還要節(jié)約使用繼電器觸點，因此設置了許多職業(yè)關系的連鎖電路；而在梯形圖中，因為它是掃描工作

78、方式，不存在幾個支路并列同時并列的因素，同時在軟件編程智能工業(yè)可將連鎖條件編制進去，因而PLC的電路控制設計比繼電器控制設局大大簡化了。</p><p>　　3.4.4 工作方式不同</p><p>　　繼電器控制值采用硬邏輯并行運行的方式，如果這個繼電器的線圈停電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）無論在繼電器控制下路的哪個位置上都會立即同時動作。PLC的CPU側(cè)采用順序

79、邏輯掃描用戶程序的的運行方式，即如果一個輸出線圈或路基線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點（包括其常開或常閉觸點）不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。</p><p>　　3.4.5 能否實現(xiàn)信息化監(jiān)控與管理</p><p>　　在繼電器控制電路中，可以通過指示燈和控制按鈕實現(xiàn)現(xiàn)場和遠程監(jiān)控，但在負載系統(tǒng)中，這種控制方式容易出錯，不易實現(xiàn)快速控制，控制人員對現(xiàn)場情況也不易把握。而通過

80、計算機連接PLC可實現(xiàn)計算機圖形化形象的監(jiān)控。目前，國內(nèi)外組態(tài)監(jiān)控軟件較多，如SIEMENS公司的WinCC、WonderWare公司的Intouch、GE公司的ifIX等。應用監(jiān)控軟件不僅能準確監(jiān)控現(xiàn)場的情況，還可以生成各種報表或趨勢圖，是比人員對現(xiàn)場情況有更準確的把握。</p><p>　　第四章 M2110A內(nèi)圓磨床的PLC改造</p><p>　　4.1 M2110A內(nèi)圓磨床

81、的改造原理</p><p>　　改造后的M2110A內(nèi)圓磨床除了把原來繼電器部分的控制電路換成了PLC內(nèi)部程序控制外，主電路部分也做了相應的改變。</p><p>　　原來的繼電控制中轉(zhuǎn)換開關SA作為控制頭架電機高速與頭架低速兩種動作，改造后換用KM3控制低速，用KM4和KM5實現(xiàn)對頭架電機高速的控制。</p><p>　　2）改造前用組合開關SA2來實現(xiàn)頭架的調(diào)整

82、和加工的位置轉(zhuǎn)換，1位置為調(diào)整、2位置為加工，改造后，用低速的點動來代替調(diào)整，沒有高速調(diào)整。</p><p>　　3）改造前冷卻泵電機和頭架電機連接在一起同時由KM1控制，改造后的電路中冷卻泵電機與砂輪電機連接在一起，同時受KM1控制，這樣的調(diào)整便于頭架電機的改造。</p><p>　　4.2 改造方案的原則</p><p>　　a.原內(nèi)圓磨床的工藝加工方法不變

83、；</p><p>　　b.電器控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關、繼電器、接觸器）的作用與原電氣線路相同；</p><p>　　c.冷卻泵、砂輪、液壓泵、頭架電動機的啟動，組合開關的高、低速以及工作臺的快慢速進給的控制操作方法不變；</p><p>　　d.改造原繼電器控制方式，改由PLC編程器實現(xiàn)。</p><p>　　4.3 改造

84、的工藝要求</p><p>　　不變動元機床的控制操作，保留各按鈕、就接觸器、行程開關、熱繼電器等。為了保證安全起見熱繼電器不接入PLC輸入端，而直接接在PLC的輸出端。</p><p>　　4.4 PLC的選型</p><p>　　經(jīng)過對M2110A內(nèi)圓磨床的控制系統(tǒng)進行詳細的分析后，機床改造所需要輸入15個，輸出5個，根據(jù)西門子PLC的種類，可選擇西門子SP7

85、-200型PLC，所有的電器元件均可采用改造前的型號。</p><p>　　西門子SP7-200型的外形圖</p><p>　　4.4.1 S7-200PLC的產(chǎn)品</p><p>　?。?）集成一定數(shù)字I/O點的CPU：CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM</p><p>　　（2）擴展模塊主要

86、有</p><p>　　數(shù)字量擴展模塊：EM221、EM222、EM223</p><p>　　模擬量擴展模塊：EM231、EM 232、EM 235</p><p>　　通訊模塊：EM277、EM241等</p><p>　　其它模塊：特殊功能模塊</p><p>　　可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？?/p>

87、以從幾點到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡和微機-PLC網(wǎng)絡，從而完成規(guī)模更大的工程。</p><p>　　4.4.2 S7-200的編程軟件</p><p>　　STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得PLC的編程更加方便、快捷。S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)模控制系統(tǒng)的要求。</p

88、><p>　　4.4.3 S7-200系列PLC的優(yōu)點</p><p><b>　?。?）它結(jié)構(gòu)緊湊</b></p><p><b>　　（2）擴展性良好</b></p><p><b>　?。?）指令功能強大</b></p><p><b>　

89、　（4）價格低廉</b></p><p>　　4.5 M2110A內(nèi)圓磨床改造后主電路圖</p><p>　　4.6 I/O分配圖</p><p>　　4.7 PLC的外接線圖</p><p>　　4.8 梯形圖設計</p><p>　　4.9 改造后的原理分析</p><p&

90、gt;　　(1)液壓泵電動機調(diào)試</p><p>　　SB5啟動按鈕，SB4停止按鈕，熱繼電器FR2作為過載保護。</p><p>　　按下SB5,PLC的輸入端I0.4有輸入并且輸出端Q0.2有輸出，線圈KM2得電，液壓泵電動機運行。</p><p>　　按下SB4，PLC的輸入端I0.3有輸入， KM2斷電釋放，液壓泵停止。</p><p&g

91、t;　　FR2對應的PLC輸入端為I1.2，手動斷開FR2，I1.2無輸入，液壓泵停止。</p><p>　　(2)砂輪電、冷卻泵電動機調(diào)試</p><p>　　SB2是停止按鈕,SB3是開始按鈕，熱繼電器FR1作為砂輪過載保護，F(xiàn)R3作為冷卻泵過載保護。</p><p>　　按下SB3 ，PLC的輸入端I0.2有輸入并且輸出端Q0.1有輸出，線圈KM1得電砂輪冷卻

92、泵電動機啟動。</p><p>　　按下SB2，KM1斷電釋放，砂輪、冷卻泵停止。</p><p>　　FR1對應的PLC輸入端為I1.1，手動斷開FR1，I1.1無輸入，砂輪停止。FR3對應的PLC輸入端為I1.3，手動斷開FR3，I1.3無輸入，冷卻泵停止。</p><p>　　(3)頭架電動機調(diào)試</p><p>　　SB7是點動按鈕，

93、SB8是低速啟動，SB9是高速啟動，SB6是停止按鈕，熱繼電器FR4是低速過載保護，熱繼電器FR5是高速過載保護。</p><p>　　按住SB7，PLC的輸入端I0.6有輸入并且輸出端Q0.3有輸出，線圈KM3得電，頭架電動機低速運行。</p><p>　　松開SB7，KM3斷電釋放，頭架電動機停止。</p><p>　　按下SB8 ，PLC的輸入端I0.6有輸入

94、并且輸出端Q0.3有輸出，線圈KM3得電，頭架電動機低速運行。</p><p>　　按下SB6，PLC的輸入端I0.5有輸入，線圈KM3斷電釋放，頭架電機停止。</p><p>　　按下SB9，PLC的輸入端I1.0入并且輸出端Q0.4、Q0.5有輸出，線圈KM4、KM5得電，頭架電動機高速運行。</p><p>　　按下SB6，PLC的輸入端I0.5有輸入，線圈K

95、M3斷電釋放，頭架電機停止。</p><p>　　FR4對應的PLC輸入端為I1.4，手動斷開FR4，I1.4無輸入，頭架低速停止。FR5對應的PLC輸入端為I1.5，手動斷開FR5，I1.5無輸入，頭架高速停止。</p><p>　　第五章 電器屏柜的設計</p><p>　　5.1 電氣屏柜的介紹</p><p>　　電器屏柜，其包

96、括立柱、面板和門，其中，所述立柱、面板和門為由鋼板通過壓型而成的零件，各零件之間通過焊接構(gòu)成互相對接。本電器屏柜重量輕；結(jié)構(gòu)簡單，可以在保證電器屏柜的使用功能的同時，利用壓型零件強度好的優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)能夠通過一般的折彎機實現(xiàn)，折彎簡單容易；焊接工藝好，采用壓型結(jié)構(gòu)的立柱和加強筋，在保證柜體具有較高的強度的同時，減輕了柜體重量，提高了焊接性；且柜體采用薄鋼板與薄鋼板面接觸搭接，易于采用電阻點焊，焊接牢固穩(wěn)定，焊接方便，外觀平整美觀，油漆美化

97、效果好。</p><p>　　5.2 電氣屏柜的外形</p><p><b>　　電器屏柜的大?。?</b></p><p>　　長：300mm 寬：850mm 高：1000mm</p><p>　　屏柜的大小根據(jù)元件的大小布局所決定的，本著方便節(jié)省的原則。</p><p>　　5.3

98、 電器屏柜的布局：</p><p>　　本屏柜的柜內(nèi)布局分為四層（如下圖）：</p><p>　　第一層左邊是一個空氣自動開關，中間是10個熔斷器，右邊是一個變壓器。</p><p>　　第二層左邊是5個接觸器，右邊是PLC。</p><p>　　第三層是有5個熱繼電器組成。 </p><p><b>　

99、　第四層是接線柱。</b></p><p>　　柜內(nèi)裝有網(wǎng)孔板長800 mm 寬750 mm。</p><p>　　M 2110A內(nèi)圓磨床元器件布局圖</p><p><b>　　柜門布局：</b></p><p>　　柜門上有9個控制按鈕和1和指示燈，均勻分成三排。</p><p&

100、gt;　　第一排從左到右分別是砂輪啟動，液壓泵啟動，頭架點動和指示燈。</p><p>　　第二排從左到右分別是頭架低速，頭架高速，總停。</p><p>　　第三排從左到右分別是砂輪停止，液壓停止，頭架停止。</p><p><b>　　屏柜按鈕線圖</b></p><p><b>　　屏柜接線圖</b

101、></p><p>　　5.4 電器屏柜材料的選擇：</p><p>　　鋼板的選擇，首先根據(jù)屏柜所要承載的重量選擇鋼板的硬度，然后根據(jù)屏柜的工作環(huán)境，考慮到溫度系數(shù)和絕緣等選擇刷漆。</p><p><b>　　電器屏柜元器件：</b></p><p><b>　　列表</b></p

102、><p>　　第六章 改造后的保養(yǎng)</p><p>　　6.1 內(nèi)圓磨床日常維護保養(yǎng)常識</p><p>　　6.1.1 電動機部分</p><p>　　電動機是機床設備的主要動力源，是機床電氣的重要組成部分，因為電動機的修復工作往往既費力又費時，所以必須充分重視電動機的日常維護保養(yǎng)工作，主要內(nèi)容包括以下幾個方面:</p>&

103、lt;p>　　經(jīng)常保持電動機的表面清潔。即使是日常條件下運行的電動機，若表面積灰過多，也會影響其散熱性能，導致繞組過熱，同時也不能有水滴和金屬屑落入電機內(nèi)部。</p><p>　　各種型式的電動機都應保持良好的通風條件。電動機的進、出口必須保持暢通無阻，風扇應完好無損。</p><p>　　對工作在環(huán)境條件較差的電動機應經(jīng)常檢查絕緣電阻。三相380V的電動機及各種低壓電動機，其絕緣電

104、阻至少為0.5MΩ，方可使用；高壓電動機定子繞組絕緣電阻至少為1MΩ/KV，轉(zhuǎn)子絕緣電阻至少為0.5MΩ。如果發(fā)現(xiàn)電動機的絕緣電阻低于規(guī)定標準，應采用烘干、浸漆等方法處理后，再測量其絕緣電阻，達到要求后才能使用。</p><p>　　應經(jīng)常檢查電源電壓是否與銘牌值相符，并檢查電源三相電壓是否對稱。</p><p>　　檢查電動機的引出線是否絕緣良好、連接可靠。檢查電動機的接地置，使之保持牢

105、固可靠。</p><p>　　經(jīng)常查看電動機是否有超負荷運行的情況，正常運行時，電動機的負載電流不能超過其額定電流。還經(jīng)常用鉗形電流表查看三相電流是否正常，是否平衡，三相電流的任何一相與其三相的平均值相差不能超過10%。</p><p>　　檢查電動機的溫升是否正常，有無超過規(guī)定值。</p><p>　　檢查電動機軸承部分的工作情況，是否有發(fā)熱、漏油情況，軸承的振動

106、和軸向移動應不超過規(guī)定值。</p><p>　　檢查運行中的電動機是否有摩擦聲和其他雜聲，有無冒煙，并注意觀察電動機啟動是否正常，如有不正常的現(xiàn)象，應立即停車檢查。</p><p>　　對繞線式異步電動機，還應重點觀察電刷與滑環(huán)間的接觸是否良好及電刷的磨損情況，當發(fā)現(xiàn)有不正?；鸹〞r，應進一步檢查電刷或清理滑環(huán)表面，并校正電話彈簧壓力。</p><p>　　對直流電動

107、機，應特別注意換向器裝置的工作情況，檢查換向器表面是否光滑圓整，有無機械損傷或火花灼傷。</p><p>　　6.1.2 電器及控制電路部分</p><p>　　1、電器元件的維護保養(yǎng)</p><p>　?。?）電氣柜的門、蓋及門框周邊的耐油密封墊是否保持良好，所有門、蓋均應能嚴密關閉，不能有水、油垢和灰塵、金屬屑等入內(nèi)。</p><p>

108、　?。?）機床各部分之間的連接導線、電纜或保護導線的軟管，不得被冷卻液、油垢等腐蝕，管接頭處不得產(chǎn)生脫落或散頭等現(xiàn)象，使其中的電線裸露，應注意檢查，發(fā)現(xiàn)后應及時修復，防止電線損壞造成短路事故。</p><p>　?。?）機床的按鈕站、操縱臺上的按鈕、主令開關的手柄、信號燈及儀表護罩都應保持清潔完好。特別是操縱臺上一些主令電器的按鈕和操縱手柄，如果經(jīng)常有油污等進入，容易造成元件損壞運行失靈。</p>

109、<p>　　2、電器設備的維護保養(yǎng)周期</p><p>　　為了安全和不影響機床的正常工件，不可能經(jīng)常開門進行檢查，但可以通過聽電器動作時的聲音來判定工作是否正常，如果發(fā)現(xiàn)有可疑的不正常聲音，應立即停機檢查。對這些電器元件，更主要的是靠好定期的維護保養(yǎng)工作。維護保養(yǎng)得周期可根據(jù)機床電器設備的維護保養(yǎng)工作，其內(nèi)容有：</p><p>　　配合機床的一級保養(yǎng)進行電器設備的維護保養(yǎng)工作

110、。金屬切削機床的一級保養(yǎng)一般在一季度進行一次。作業(yè)時間隨機床的復雜程度在6～12小時不等，與此時可對機床電氣柜內(nèi)的電器元件進行以下的保養(yǎng)工件：</p><p>　　清掃電器柜內(nèi)的灰塵和異物，注意有無損壞，若有損壞，及時的將損壞的電器元件修復或更換。</p><p>　　整理內(nèi)部接線，使之美觀整齊。特別是經(jīng)過應急修理后來不及整理的，應盡量恢復成原來的整齊狀態(tài)。</p><

111、p>　　檢查所有的電器元件的固定螺釘，旋緊螺旋式熔斷器。</p><p>　　擰緊接線板和電器元件上的壓線螺絲，保證所有接線頭檢出可靠。</p><p>　　通電試車，檢出電器元件的動作順序正確、可靠。</p><p>　　配合機床二級保養(yǎng)進行電器設備的維護保養(yǎng)工作。金屬切削機床的二級保養(yǎng)一般在一年左右進行一次。作業(yè)時間隨機床的復雜程度常在3～6天不等。此時可

112、對進出電器柜內(nèi)的電器元件進行如下維護保養(yǎng)：</p><p>　　機床一級保養(yǎng)時進行的各項保養(yǎng)工作，在二級保養(yǎng)時仍需進行。</p><p>　　著重檢查運行頻繁且電流較大的接觸器、繼電器的觸點，若觸點已嚴重磨損，則應更換觸點。</p><p>　　檢查發(fā)現(xiàn)吸合時有明顯噪音的接觸器、繼電器，如不能修復則應更換。</p><p>　　校驗熱繼電器的