毕业设计m7130机床的PLC改造

目录目录 (3)摘要 (2)前言 (4)第一章M7120平面磨床简介 (7)1.1M7120平面磨床控制原理图 (6)1.2M7120平面磨床的结构及功能 (7)1.3M7120平面磨床的电气控制系统分析 (9)1.4M7120平面磨床电气控制特点与故障分析 (11)第二章 PLC介绍 (11)2.1PLC的发展 (12)2.2德国西门子（SIEMENS）PLC介绍 (14)第三章硬件设计 (14)3.1PLC的物理结构 (14)3.2PLC型号的选择 (16)3.3PLC电气控制系统I/O设备的选择 (17)3.4PLC的外部接线图 (19)第四章软件设计 (20)4.1功能介绍 (20)4.2PLC控制程序分析 (23)4.3程序梯形图 (25)4.4程序语句表..............................................错误！未定义书签。

4.5程序调试及遇到的问题分析................................错误！未定义书签。

致谢 (39)参考文献 (27)摘要本次设计的内容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）对M7120平面磨床的控制部分进行改造。

我先对本次的设计进行了总体的思考和分析，使自己对M7120平面磨床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等有一定的了解。

M7120平面磨床主要有车身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。

对M7120平面磨床电气控制部分进行分析得出它需要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。

然后根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。

由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性。

因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。

柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：用PLC改造M7120型平面磨床的电气控制系统姓名***学号专业机电一体化技术年级指导教师完成时间柳州职业技术学院毕业设计（论文）任务书任务书的内容：磨床是用砂轮的周边或端面对工件进行磨削加工的精加工机床。

M7120型平面磨床是用砂轮来磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙度都比较高，是应用较普遍的一种机床。

M7120平面磨床外形图如图1所示。

1-液压换向开关；2-电磁吸盘；3-砂轮；4-砂轮箱；5-砂轮纵向进给手柄；6-立柱导轨；7-砂轮启动按钮；8-工作台；9-停止按钮；10-电磁吸盘按钮；11-液压泵电动机启停按钮；12-砂轮垂直进给手轮；13-工作台移动手轮图1 M7120平面磨床外形图1、运动形式⏹主运动：砂轮的旋转运动。

⏹纵向进给：工作台左右往返运动。

⏹横向进给：砂轮在床身导轨上的前后运动。

⏹垂直进给：砂轮箱在立柱导轨上的上下运动。

工作台每完成一次纵向进给，砂轮自动作一次横向进给。

当加工完整个平面后，手动砂轮箱作垂直进给。

2、控制要求⏹只有当电磁吸盘的吸力足够大时，才能启动液压泵电动机和砂轮电动机，以防吸力过小吸不住工件，砂轮使工件高速飞出的事故电磁吸盘需有欠压保护。

⏹砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机只需单向旋转，因容量不大，采用全压启动。

⏹砂轮箱电动机要求能正反转，也采用全压启动。

⏹砂轮电动机和冷却泵电动机应同时启动，保证砂轮磨削时能及时供给冷却液。

⏹电磁吸盘有去磁的控制环节。

⏹砂轮旋转、砂轮箱升降和冷却泵都不需要调速。

⏹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，使工件整个加工面连续得到加工。

横向进给也可用横向进给手轮操纵。

当整个加工面加工完毕后，操纵砂轮垂直进给手轮，使砂轮垂直进给。

再次进行加工，完成磨削量。

设计要求：选用西门子7S-200系列的PLC对M7120型平面磨床的电气控制系统进行改造设计。

1 M7130型平面磨床概述磨床系指用磨具或磨料加工工件各种表面的机床。

一般用于对零件淬硬表面做磨削加工。

通常，磨具旋转也主运动，工件或磨具的移动为进给运动，其应用广泛、加工精度高、表面粗糙度小。

磨床种类很多，可分为十余种：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、多用磨床、专用磨床等。

M7130型卧轴矩台平面磨床是利用砂轮圆周进行磨削加工平面的磨床，其主要由床身、工作台、电磁吸盘、立柱、砂轮箱与滑座等组成。

平面磨床主运动是砂轮的旋转运动一进给运动有垂直进给〔滑座在立柱上的上、下运动）；横向进给（砂轮箱在滑座上的水平移动）：纵向运动（工作台沿床身的往复运动）。

工作时，砂轮作旋转运动并沿其轴向作定期的横向进给运动工件固定在工作台上，工作台作直线往返运动矩形工作台每完成一纵向行程时，砂轮作横向进给，当加工整个平面后，砂轮作垂直方向的进给，以此完成整个平面的加工。

2 M7130平面磨床的电力拖动特点及控制要求磨床的砂轮主轴一般并不需要较大的调速范围，所以采用笼型异步电动机拖动。

为达到缩小体积、结构简单及提高机床精度，减少中间传动的目的，采用装入式异步电动机直接拖动砂轮，这样电动机的转轴就是砂轮轴。

由于平面磨床是一种精密机床，为保证加工精度采用了液压传动采用一台液压泵电动机，通过液压装置以实现工作台的往复运动和砂轮横向的连续与断续进给为在磨削加工时对工件进行冷却，需采用冷却液冷却，由冷却泵电动机拖动。

为提高生产率及加工精度，磨床中广泛采用多电动机拖动，使磨床有最简单的机械传动系统。

所以M7130平面磨床采用三台电动机：砂轮电动机、液压泵电动机和玲却泵电动机进行分别拖动。

基于上述拖动特点，对其自动控制有如下要求：1.砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单方向旋转2.冷却泵电动机随砂轮电动机运转而运转，但冷却泵电动机不需要时，可单独断开冷却泵电动机．3.具有完善的保护环节：各电路的短路保护，电动机的长期过载保护，零压保护．电磁吸盘的久电流保护，电磁吸盘断开时产生高电压而危及电路中其他电气设备的保护等．4.保证在正常使用电磁吸盘下作和不用电磁吸盘在调整机床工作时，都能开动机床各电动机。

M7130磨床的PLC改造系部：机电系班级：机修0902姓名：刘冰冰【摘要】本文通过对平面磨床M7130的电气控制系统的改造来介绍电气控制系统用PLC进行改造的过程，本文首先对平面磨床进行介绍（包括对其运动形式、主电路、控制电路等），然后又对PLC进行简单介绍，而后对改造过程进行介绍，包括对怎样通过PLC实现传统继电器的控制要求都做了详细的介绍。

通过本文，读者将对PLC改造传统继电器控制系统有一定的认识，同时了解一些利用PLC改造的优点，最重要的是掌握PLC在生产过程中的应用。

【关键词】PLC、平面磨床 M7130、电气控制系统、改造目录第一章M7130磨床的外形第二章M7130平面磨床的主要运动形式和控制要求第一节主运动……………………………………………………………第二节进给运动…………………………………………………………第三节辅助运动…………………………………………………………第三章M7130磨床的电路分析第一节主电路分析…………………………………………………………第二节控制电路分析………………………………………………………第四章M7130平面磨床元件明细表位置图…………第五章PLC的介绍…………………………………………………………第六章M7130平面磨床电气控制线路的PLC改造第一节输入输出的设计第二节 PLC外部接线第三节 PLC改造M7130平面磨床软件设计第七章结束语第一章M7130磨床的外形图是M7130平面磨床的外形图M7130平面磨床外形图1—床身 2—工作台 3—电磁吸盘 4—砂轮箱 5—砂轮箱横向移动手柄6—滑座 7—立柱 8—工作台换向撞块 9—工作台往复运动换向手柄10—活塞杆 11—砂轮箱垂直进刀手轮第二章、M7130平面磨床的主要运动形式和控制要求1、主运动：主运动指的是砂轮的高速旋转，其控制要求有三点：（1）为保证磨削加工质量，要求砂轮有较高的转速，通常采用两极笼型异步电动机。

目录第1章M7130平面磨床的原理结构 (1)1.1M7130平面磨床的主要结构 (1)1.2M7130平面磨床的原理 (2)1.3电力拖动特点及控制要求 (3)1.3.1电力拖动特点 (3)1.3.2控制要求 (4)1.4电源形式 (4)第2章电气设计 (5)2.1电气控制设计 (5)2.2主电路分析 (5)2.3控制电路分析 (5)2.3.1电动机的控制 (5)2.3.2电磁吸盘的控制 (6)2.3.3照明及指示灯的控制 (6)第3章电气元件的选择 (7)3.1电动机的选择 (7)3.1.1电动机容量的选择 (7)3.1.2电动机的转速和结构形式的选择 (8)3.2热继电器 (9)3.3交流接触器 (9)3.4熔断器 (10)3.5按钮 (11)3.6变压器 (11)3.7电气柜的设计 (13)3.8平面磨床一般故障处理方法 (14)3.9磨床的电气保养 (15)结束语 (17)参考文献 (18)第1章 M7130平面磨床的原理结构1.1 M7130平面磨床的主要结构M7130 是卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。

卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。

主要功能是用砂轮的周边磨削工件的平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。

适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。

中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支承，适合粗加工重切削。

近年来欧美国家更流行是十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支承，更适合于精密磨削。

M7130具有以下特点：（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。

（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。

（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。

M7120磨床PLC控制改造摘要：由于M7120平面磨床年代久远，其工作已远远达不到现代生产的要求。

本次毕业设计的内容要求主要是利用S7-200系列PLC控制对M7120平面磨床控制线路进行自动化改造，解决传统继电器-接触器电气控制系统存在的线路复杂，故障诊断和排除困难等难题。

由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实现特性，因此，使M7120平面磨床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩张能力强等特点。

关键词：控制系统；分析与改造；平面磨床；PLC控制Abstract：Due to the M7120 surface grinding machine age, and its work has been well below the needs of modern production。

the content of this graduation design is mainly On the M7120 surface grinding machine control circuit uses the S7-200 series PLC automation transformation，to solve the traditional relay - contactor electrical lines exist in a complex control system, fault diagnosis and rule out the difficulty Such problems。

Because PLC high reliability, extremely rich set of instructions, easy control, convenient operation, rich built-in integrated function, realize the characteristic, therefore, the M7120plane grinding machine at the completion of the original features, but also has theKey words：control system；Analysis and improvement; grinder; PLC control目录一、绪论............................................................................. ............................................................................... .. (2)二、M7120磨床概述 (6)2.1 机床的型号含义 (6)2.2 M7120型磨床结构2.3 M7120型磨床的运动形式2.4 M7120型磨床电气控制线路分析三、S7-200系列PLC概述3.1 S7-200 CPU的类型3.2 S7-200 CPU 22X系列技术性能3.3 S7-200系列PLC元件功能四、PLC控制与继电器控制比较4.1 基于PLC控制系统优点4.1 PLC控制电路相对于继电器控制电路的优点五、硬件设计5.1 PLC的选型5.2 电气元件的计算5.3 PLC的I/O分配5.4 PLC外部接线图六、软件设计6.1 软件功能介绍6.2 梯形图设计6.3 语句表设计6.4 程序仿真总结参考文献致谢一、绪论在注重改变零部件外部几何形态和机械性能的制造工业和通过各种变化将原材料转化成产品为目的的过程工业中，通过大量的开关量顺序控制，按外部逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系控制连锁保护动作，及大量离散量生产数据的采集。

学习任务七M7120型平面磨床电气控制线路plc改造
1. 能通过阅读设备改造任务单和现场勘查，明确本次改造的具体工作任务。

2．能根据用户要求，以小组的形式制定工作计划，合理设计改造方案。

3．能通过现场勘察、教师讲解及查阅资料等方式，学习M7120磨床的电气控制原理。

4．能利用学过的plc编程方法，正确编写M7120磨床改造的PLC程序，并进行系统的运行与调试。

5．能根据施工现场，按照图纸要求、工艺要求、安全规程和设备技术要求，布置安装元器件并正确接线，能正确使用仪表对线路进行检查。

6．能够根据管理规程在施工完成后清理现场、清点整理工具，收集剩余材料，清理工程垃圾，拆除防护措施，填写工作记录并交付验收。

7.在施工中能发现问题及时处理问题，总结经验并对自己和他人的工作作出评价。

78学时
东方机械修造厂机加工车间有2台M7120型平面磨床因线路严重老化无法正常使用，影响了生产进度。

为了尽快恢复生产，东方机械厂委托维修电工高级技工班进行磨床的改造，要求磨床改造后，即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7倍。

对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。

且可以减少导线回路和电气元器件，不仅节约了费用，而且可以缩短生产准备周期。

提高产品质量，降低废品率，零件的加工精度高，尺寸分散度小，使装配方便灵活。

并且具备运行可靠、操作简单、维护方便等特点。

要求在3周内完成对M7120型平面磨床电气控制线路的改造及调试工作。

学习活动1：明确工作任务
学习活动2：勘查施工现场
学习活动3：现场前准备
学习活动4：现场施工
学习活动5：施工项目验收学习活动6：工作总结与评价。

PLC对M7120磨床控制系统的改造[摘要]本文介绍利用S7-200系列PLC控制对M7120平面磨床控制线路的改造，旨在实现用弱信号来控制强电的电力系统。

解决传统继电器-接触器电气控制系统存在的线路复杂，故障诊断和排除困难等难题。

还有PLC电气控制系统与相同功能的继电器-接触器电气控制系统相比，具有很高的性能价格比，及故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。

因此，本论文对M7120磨床的电气控制系统进行改造，将把PLC可编程控制技术应用到改造方案中去，从中大大提高M7120磨床的工作性能，论文分析了M7120磨床的电气控制原理，绘制了PLC可编程控制器改造M7120磨床电气控制系统的设计方案，完成电气控制系统硬件和软件的设计，对PLC控制平面磨床系统改造作了详细的阐述，论述了采用PLC可编程控制器取代传统继电器-接触器电气系统的优势，及改造方案的确定，同时根据M7120磨床的控制要求和特点，确定PLC的输入输出分配。

在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行现场调试。

[关键词]可编程控制器；平面磨床；梯形图；电气控制系统。

1.绪论1.1.可编程控制器简介20世纪60年代，人们利用小型计算机来实行工业控制，代替传统的继电接触器控制，1969年美国数字设备公司研制出了世界上第一台可编程序控制器（PLC）。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都容易与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC控制是以计算机技术为技术核心的通用自动控制装置，随着电子技术的发展可编程控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。

在各行各业中得到了广泛的应用。

尽管PLC的内部结构与计算机、微机相类似，但其接口电路不相同，编程语言也不一致。

应用PLC改造M7120平面磨床控制系统作者：张丽来源：《电子技术与软件工程》2017年第20期摘要传统的继电-接触器控制系统弊端很多，PLC的应用领域越来越广，性价比越来越高，所以将继电-接触器控制系统改造为PLC控制系统是一种解决方案。

故本文尝试将应用广泛的M712O平面磨床改造为PLC控制，并以此为例让同学们学习到PLC的设计方法。

【关键词】M7120磨床 PLC 电气控制系统机床在运行过程中，其电气设备受到许多不利因素的影响，容易出现各种各样的故障。

而PLC的抗干扰能力强、可靠性高，编程简单易学，维护方便，故本设计将传统机床的继电-接触控制系统升级改造为PLC系统，不但可以继续发挥老设备的作用，并且大大减轻设备电气维修的工作量。

磨床是利用砂轮的周边或端面对工件的外圆、内孔、端面、螺纹及球面进行磨削加工的一种精密加工设备。

磨床的种类很多，其中M7120平面磨床的应用最为普遍。

为此，本系统采用西门子公司S7-200系列PLC改造7120平面磨床的电气控制系统。

1 M7120平面磨床控制要求M7120平面磨床的继电-接触器控制系统控制要求如下：（1）主电路中共有四台电动机，其中M1是液压泵电动机，实现工作台的往复运动；M2是砂轮电动机，带动砂轮旋转磨削加工工件；M3是冷却泵电动机，为砂轮磨削工件时输送冷却液；M4是砂轮升降电动机，用以调整砂轮与工件的位置。

（2）按下按钮SB1，整个系统停止工作。

（3）按下按钮SB3，液压泵电动机开始运转，按下按钮SB2，液压泵停止运转。

（4）按下按钮SB5，砂轮电动机和冷却泵电动机开始运转，按下按钮SB4，砂轮电动机和冷却泵电动机同时停止运转。

（5）按下按钮SB6，砂轮上升，按下按钮SB7，砂轮下降。

砂轮上升、下降需要互锁连接。

（6）按下按钮SB8，电磁吸盘充磁吸住工件，按下按钮SB10，电磁吸盘去磁放开工件；当电磁吸盘吸力不足时使机床停止工作。

电磁吸盘的充磁去磁需要互锁连接。