PLC课程设计报告书
题目：1、半自动外园磨床电气控制系统的设计 2、PLC 控制变频调速系统设计与调试
班级： J自动化1103 学号：
姓名：
指导教师：吉敬华、刁小燕
题目一：半自动外园磨床电气控制系统的设计
一、设计任务
某厂承接了一批磨削工件外园的加工任务，为适应批量生产的需要，将一台普通外园磨床改装为半自动外园磨床。使用自动测量装置，自动对磨削中的零件尺寸进行测量，并发出控制信号，从而实现半自动循环磨削工作，并增设了砂轮修整及补偿装置。
磨床是一种较精密的机床，它以砂轮为刀具进行切削，经它加工的零件可以获得高光洁度的表面。半自动磨床适用磨削二级到一级精度的圆柱形或圆锥形工件，最大磨削直径为320mm，最大磨削长度为1000和1500mm。半自动外圆磨床能进行切入磨和纵磨两种磨削，做切入磨削时，工件旋转，工作台不动，砂轮对工件进行磨削，并连续进给；做纵磨时，工件旋转，工作台往复移动，砂轮趋近工件进行磨削，当砂轮在工件左端或右端时，进行周期性进给。
本次设计的半自动外圆磨床作切入磨削，加工时，工件旋转，工作台不动，砂轮对工件进行磨削，并连续进给，其工作示意图见图1。该磨床的砂轮旋转和工件的旋转采用电力
拖动；砂轮架快速移动、切入进给以及砂轮修整进给，修整量的补偿采用液压传动，由电磁阀来控制，工件的磨削尺寸由自动测量仪PQ自动控制，现要求设计半自动磨床的电气控制电路。
机床共用了四台电动机，有关技术参数如下：
符号电机名称名称规格数量
M1 砂轮电机J03-140S-4 7.5KW 1
M2 头架电机JD03-90S-8/4 1.1KW 1
M3 油泵电机J03-801-4 0.75KW 1
M4 冷却泵电机DB-25A 0.12KW 1
此外，机床中还用了七只电磁阀
YV1-YV7，型号为WFJ-1，线圈电压为AC110V。
车间配电为三相五线制交流电源，保护接地与中性线不
共用（PE、N）。机床要配工作灯（安全电压可取AC24V），
灯泡功率为60W，供机床照明之用。
二：半自动外圆磨床的控制要求
（1）各电动机的起动和停止控制 a ．预起动
机床开动时，必须先开动油泵电动机M3，待油压正常后，方有开启其他电动机，设总停按钮，并有必要的短路、过载、失压保护和信号指示。
b ．砂轮电机M1的启、停用按钮控制。
c ．工作中，当砂轮架前进时，要求头架电机随之旋转；当砂轮架返回时，要求头架电机停止旋转。为调整方便，头架电机应能作低速点动运转。
d. 冷却泵电机M4的控制
冷却泵电机M4可按手动和自动两种方式工作。① 手动控制：用旋转开关控制。② 自动控制：要求在工件回转或修整砂轮时，冷却泵电动机能自动接通。
（2）砂轮架切入进给的半自动循环控制
该磨床半自动工作循环方框图如下：
砂轮架切入进给的半自动循环控制要求如下：
头架上装入工件后，即可进行磨削操作，开启砂轮，并将砂轮架快速进退手柄推到“前进”位置，此时，由手柄操作的手动换向阀接通了液压系统快速进退的“快进”油路，砂轮架快速前进，趋近工作，同时，与手柄联动的行程开关SQ1复位，从而使头架电动机随之启动，冷却泵电机也自动启动。当砂轮架快速前进接触工件瞬间，压下行程开关SQ2，电磁阀YV1、YV3通电动作，接通粗切入的油路，使砂轮架作粗切入进给，粗切入指示灯HL1亮。当切入进给机构碰行程开关SQ3时，电磁阀YV3失电，砂轮架由粗切入油路转换到精切入油路，开始精切入进给，同时电磁阀YV4动作，使自动测量仪架前进，卡住工件，当磨削达到预定尺寸时，自动测量仪发出第一个测量信号（PQ1触点闭合），
使YV1电磁
阀失电。此时，液压系统使砂轮架停止切入进给，而转为无火花磨削，以提高磨削的精度及光洁度。当磨削到最终尺寸时，自动测量仪发出第二个测量信号（PQ2触点闭合），使电磁阀YV5动作，从而接通“快速”油路，使砂轮架快速退回，此时液压机构还将砂轮快速进退手柄推到“快退”位置，行程开关SQ1被压。致使头架电机、冷却泵电机相继停转。这时，电磁阀YV2动作，使液压系统切入进给机构返回。当液压系统恢复到原来的状态时，压下行程开关SQ5，电磁阀YV2断电，为下次工作作好准备，到此一个工件磨毕。自动测
电源接
油泵启
砂轮启
砂轮架
工件启
冷却泵
砂轮架粗切入进精切入无火花自动测量仪前进
砂轮架
头架停
冷却泵
切入进给机构
量仪也可进行手动测量，可用旋钮开关直接控制电磁阀YV4的通断，若YV4动作，自动测量仪即自动卡向工件，进行尺寸测量。
（3）砂轮的自动修整控制
当砂轮在磨削时，要不断地自励，当加工一定数量的工件后，应由金刚刀进行修正一次。由电磁阀YV6，YV7控制，同时修整器进给一次，工件台亦补偿相同的量，以保证加工尺寸的不变。当修整器油缸运动到终点时，压下行程开关SQ6，修整器返回原位。
电磁阀工作状态表
电磁阀
工步
YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7
砂轮架快进- - - - - - -
砂轮架粗切入进给+ - + - - - -
砂轮架精切入进给+ - - + - - -
自动测量仪前进+ - - + - - -
无火花磨削- - - + - - -
砂轮架快退- - - - + - -
切入进给机构返回- + - - - - -
砂轮修整器进给和补偿- - - - - + +
砂轮修整器退回，补偿退回- - - - - - - “+”者为电磁阀线圈通电，“-”者为电磁阀线圈失电。
三：PLC控制电路设计
(1)电器元件的型号和规格
序号电器代号图区名称和用途型号规格数量备注
1 M1 主电路砂轮电机J03-140S-47.5KW 1 无
2 M2 主电路头架电机JD03-90S-8/4
1.1KW
1 无
3 M3 主电路油泵电机J03-801-40.75KW 1 无
4 M4 主电路冷却泵电机DB-25A0.12KW 1 无
5 YV I/O接线图电磁阀WFJ-1 7 无
6 LED I/O接线图粗切入指示灯 1 无
PLC选型：CPU226 CN 24V ：DC电源 24V DC输入 24V DC输出， CPU 226 本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
