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M7475B型平面磨床控制电路的改造

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-10-25 06:11
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得咎-溺爱是什么意思

2020年10月25日发(作者:曹莹)



M7475B型平面磨床控制电路的改造
史文忠
厦门群鑫机械有限公司
【摘 要】M7475B型平面磨床是一种使用广泛的车床,多用于< br>加工各种类型零件表面。本文采用了西门子S-700 PLC和三菱
FR-A700变频器为控 制,通过对M7475B型平面磨床的控制电路进
行改造,从而实现“一体化”,自动化程度得到提高, 以利于其更好的
为生产服务。
【关键词】平面磨床 PLC 变频器
随着我国的经济飞速发展,社会对工业生产的产品要求不断地提
高。平面磨床作为工业生产内的 重要生产工具,与人们的工作和产生
息息相关。对平面磨床的性能要求很精确。传统的电气控制系统采用
的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点,
正逐渐被淘汰。本文平面 磨床设计使用可编程控制器(PLC)和变频器,
使平面磨床功能变化灵活而强大,编程简单,故障少, 噪音低。从而
提高生产效率,降低了生产成本,系统趋向自动化,可以更好地为人
民生活和生产 服务。
一、平面磨床主要结构及运动形式
1、主要结构
磨床是用砂轮对工件的表 面进行磨削加工的一种精密机床。其结
构主要由床身、圆工作台、砂轮架和立柱等部分组成。它采用立式 磨
头,用砂轮的端面进行磨削加工,用电磁吸盘固定工件。
2、平面磨床的拖动系统
磨床的主运动是砂轮电动机M1带动砂轮的旋转运动。经给运动
是工作台转动电动机M2拖动圆工作台 转动。铺助运动是工作台移动
电动机M3带动工作台的左右移动和磨头升降电动机M4带动砂轮架沿立柱导轨的上下移动,磨床的砂轮和工作台分别由单独的电动机拖
动,并用继电器,接触器控制,属 于纯电气控制。


砂轮电动机M1只要求单方向旋转。由于容量较大,采用Y-△降压启动以限制启动电流。
工作台转动电动机M2选用双速异步电动机来实现工作台的高速
和低速旋转,以简化传动机构。工作台低速转速时,电动机的定子绕
组接成△形,转速为940r/mi n。工作台高速旋转时,电动机定子绕
组接成Y形,转速为1440 r/min。
工作台正反转电动机M3、磨头升降电动机M4快速移动电动机,
由继电器控制它们正反转。
通过KA2是否得电控制电磁吸盘的励磁,退磁采用电子线路控
制。为了加工后能将工件取下,要求圆工 作台的电磁吸盘在停止励磁
后自动退磁。
二、 电气控制线路分析
1、主电路分析
M74750B型平磨床的三相交流电源由低压断路器QF引入,由图1
可知主电路共有五台三 相交流异步电动机。M1是砂轮机电动机,由
接触器KM1、KM2控制实现Y-△降压启动,并由低压 断路器QF兼做
短路保护。M2是工作太转动电动机,由KM3和KM4控制其低速和高
速运转 ,由熔断器FU1实现短路保护。M3是工作台移动电动机,由
KM5、KM6控制其正反转,实现工作 台的左右移动。M4是磨头升降电
动机,由KM7KM8控制其正反转。冷却泵电动机M5 的启动停止 由插
接器X和接触器KM9控制。5台电动机均用热继电器做过载保护。M3M4
和M5共用熔 断器FU2作短路保护。
2、控制电路的分析(如图1所示)
控制电路由控制变压器TC1 的一组抽头提供220V的交流电压,
由熔断器FU3作短路保护。
(1)零电压保护
磨床中工作台转动电动机M2和冷却泵电动机M5的启动和停止采
用无自动复位功能的开关操作 ,当电源电压消失后开关仍保持原状。
为防止电压恢复是M2M5自行启动,线路中设置了零压保护环节 。在
启动各电动机之前,必须先按下SB2(14区),零压保护继电器KA1
第 1 页 < /p>


得电自锁,其自锁常开触头接通控制电路电源。电路断电时,KA1释
放;当恢复 供电时,KA1不会自行得电,从而实现零压保护。
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图1 7475B型平面磨床主电路


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图2 7475B型平面磨床控制电路
(2)砂轮电动机M1的控制
合上 电源开关QF(1区),将工作台高、低速转换开关SA1(23
—25区)置于零位,按下SB2使K A1通电吸合后,再按下启动按钮
SB3(16区),KT和KM1同时得电动作,KM1的常闭辅助触 头(19区)
第 4 页


断开对KM2联锁,的常开辅助触头闭合自锁,其主 触头闭合使电动机
的定子绕组接成Y形启动。
经过延时,时间继电器KT延时断开的常闭触头 (20区)断开,
KM1断电释放,M1失电作惯性运转。KM1的常闭辅助触头(19区)闭合
为KM2得电作准备。同时KT延时闭合的触头(21区)闭合,接触器KM2
得电动作并自锁,其主 触头(4区)闭合使M1的定子绕组接成△形;而
KM2的另一对常开辅助触头(22区)闭合,KM1 从新得电动作,将电动机
M1电源接通,使电动机定子绕组接成△形进入正常运行状态。
该控 制线路在电动机M1的定子绕组Y-△转换的过程中,要求KM1
线断电释放,然后KM2得电吸合,接 着KM再得电吸合。其原因是接
触器KM2的触头容量(40A)比KM1(75A)小,且线路中用K M2的常
闭辅助触头将电动机M1的定子绕组接成Y形,而辅助触头的断流能
力又远小于主触头 。因此,首先使KM1释放,切断电源,使KM2在触
头没有通过电流的情况下动作,将电动机定子绕组 接成△形,再使
KM1动作,重新接通电动机电源。如果KM1不先断电释放而直接使KM2
动 作,则KM2的辅助触头要断开大电流,这可能会将触头烧坏更严重
的是,由于再断开大电流是要产生强 烈的电弧,而辅助触头的灭弧能
力又差,到KM2的主触头闭合时,它的辅助触头间的电弧可能尚未熄< br>灭,从而将产生电源短路事故。
停车时,按下停止按钮SB4(20区),接触器KM1KM2 和时间继
电器KT断电释放,砂轮电动机M1失电停转。
(3)工作台转动电动机M2的控制
工作台转动电动机M2由转换开关SA1控制,有高速和低速两种
旋转速度。将SA1扳到低速 位置,接触器KM3得电吸合,M2定子绕
组接成△形低速运转,带动工作台低速运转。将SA1扳到高 速位置,
接触器KM4得电吸合,M2定子绕组接成双Y形,带动工作台高速转
动。将SA1扳 到中间位置,KM3和KM4均失电,M2停止运转。
(4)工作台移动电动机M3的控制 < br>工作台移动电动机采用点动控制,分别由按钮SB5(26区)SB6
(27区)控制其正反转。 按下按钮SB5,KM5吸合,M3正转,带动工
作台向左移动;按下SB6,KM6吸合,M3反转带 动带动工作台右移动。
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工作台的左移和右移分别用限位开关SQ1 和SQ2作限位保护。当工作
台移动到极限位置时,压动位置开关SQ1或SQ2,断开KM5或KM6 线
圈电路,使M3失电停转,工作台停止移动。
(5)磨头升降电动机M4的控制
磨头升降电动机也采用了点动控制。按下上升按钮SB7(28区),
接触器KM7吸合,M4 得电正转,拖动磨头向上运动。按下下降按钮
SB8(29区),接触器KM8吸合,M4反转,拖动磨 头向下运动。磨头
的上升限位保护由位置开关SQ3实现。
在磨头的下降过程中,不允许工作 台转动,否则将发生机械事故。
因此,再工作台转动控制线路中,串接磨头下降接触器KM8的常闭辅< br>助触头(24区),当KM8 吸合磨头下降时,切断工作台控制电路。
在工作台转动时,不允许 磨头下降,因此,再工作台转动控制线路中,
串接磨头下降接触器KM3和KM4的常闭触头(29区) ,使工作台转
动时切断磨头下降的控制电路,实现电器联锁。
(6)冷却泵电动机M5的控制
冷却泵电动机M5由接插器X(12区)和接触器KM9控制。当加
工过程中需要冷却液时, 将接插器插好,然后将开关SA2(30区 )
接通,KM9通电吸合,M5启动运转,断开SA2,KM9断电释放,M5停
转。
三、硬件电路设计
1、PLC与变频器选型
对M7475B型平面磨床的PLC和 变频器改造这里主要从选型和程
序设计两个方面着手,从设计中寻找继电器-接触器线路的改造方法。
西门子S7-200 PLC具有结构紧凑、指令系统功能强、程序编写
和写入方便快捷、操作 简单方便等优点。三菱FR-E700变频器具调速
的性能好、调速范围宽、静态特性好,运行效率高、 方便、工作可靠
性高,运行效益显著。
2、变频器调速系统的控制电路设计
本 文变频器采用了交流-直流-交流的形式,将工频交流电通过
整流器变成直流电,再把直流电转换成频率 、电压均可控制的交流电。
它主要由主电路和控制电路组成。(如图3所示)。
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图3 变频器的基本结构图

在变频器中,控制电路完成对逆变器 的开关控制,对整流器的电
压控制以及完成各种保护功能。通过变频器自身的各种保护和改变频
率减小电动机启动电流来取代Y-△减压启动和能耗制动,可以更好、
更安全、更可靠的使砂轮电动机运 转。
3、变频器基本参数设置
例如: 1)75rmin,200 rmin,300 rmin,500 rmin,800 rmin,
1200 rmin,2000 rmin,7档。
2)电动机额定容量2.2KW
3)电动机额定转速1440 rmin
(1)计算数据
1)调速范围
D=nmaxmmim=200075=26.6
2)计算转速
nD=300 rmin
即:nL≤300 rmin为恒转矩区;nL≥500为恒功率区 。
3) Tmn= nmn=9550*221440=14.6 N.m
转速挡
转速
(rmin)
转矩(N.m)
1
75
63.7
表1 各挡转速下的负载转矩
2 3 4 5
200
63.7
300
63.7
500
38.2
800
23.9
6
1200
15.9
7
2000
9.5
磨床加工零件的精度提供了选择的依据和标准。(如表1所示)
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变频器的设置参数较多,每个参数的有一定选择范围,如有参数
设置不当,变频器将不能工作。 因此必须对相关的基本参数进行正确
的设定。设定参数(如表2所示)。
表2 变频器的基本参数
参数名称 参数号 设置数据
提升转矩 Pr.0 5%
上升时间 Pr.7 4s
下降时间 Pr.8 3s
加减速基准时间 Pr.20 50HZ
基底频率 Pr.3 50HZ
上升频率 Pr.1 50HZ
下降频率 Pr.2 0HZ
电子过电流保护 Pr.9 3s
加减速基准频率 Pr.20 3A
运行模式 Pr.79 1
除了对基本参数设定外,还需要对Pr.4、 Pr.5、Pr.6、Pr.24、
Pr.25、Pr.26设置参数。实现对端子RH、RM、RL自 由组合控制从而
改变输入的运行指令,可以使变频器输出不同频率的3相交流电,实
现了砂轮电 动机七种转速,提高磨床精度的多样化(如表3所示)。
控制端子 RH
参数号 Pr.4
设定值HZ 50
表3 变频器的七种转速参数设置
RM RL RMRL RHRL RHRM
Pr5. Pr.6 Pr.24 Pr.25 Pr.26
25 10 20 45 30
RHRMRL
Pr.27
0
变频器七种速度 是通过PLC控制变频器的RH、RM、RL端子组合
来实现切换,其端子组合与运行速度对应如图4所 示。
图4 变频器的七种转速的波形图

图6中SB1和SB2用于控制变频器 的运行,SB3用于变频器排除
故障后的复位;SB4~SB6是7挡转速的组合按钮。各挡转速与输入
端状态之间的关系见表4。
表4 7挡转速与输入端状态关系表

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RH
ON
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
各输入端的状态
RM
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
ON
RL
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
ON
转速档次

1
2
3
4
5
6
7
4、输入、输出分配
根据改造的理念和输入输出的信号的要求,得出IO分配表如
表5所示。
表5 PLC输入输出点分配表
输入信号
名称
热继电器
总启动按钮
停止按钮
变频器复位按钮
变频器正转按钮
变频器高速启动
按钮
变频器中速启动
按钮
电动机M2高速
转换开关
电动机M2低速
转换开关
电动机M3正转
点动按钮
电动机M3反转
点动按钮
行程开关1
行程开关2
行程开关3
电动机M4上升
点动按钮
电动机M4下降
点动按钮
冷却泵电动机M5
代号
KR1~KR6
SB1
SB2
SB3
SB4
SB5
SB6
SA1-1
SA1-2
SB7
SB8
SQ1
SQ2
SQ3
SB9
SB10
SA-2
输入点编号
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I1.0
I1.1
I0.7
I1.2
I2.4
I2.5
I2.6
I1.3
I1.4
I2.1
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名称
变频器复位端
变频器正转端
变频器高速端
变频器中速端
变频器低速端
工作台转电动机
低速接触器
工作台转电动机
高速接触器
工作台转电动机
正转接触器

工作台转电动机
反转接触器
砂轮机升降电动
机上升接触
砂轮机升降电动
机下升接触器
冷却泵电动机M5
接触器




输出信号
代号
RES
STF
RH
RM
RL
KM4
KM5
KM6

KM7
KM8
KM9
KM10




输出点编号
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7

Q1.0
Q1.1
Q1.2
Q1.3




手动按钮
充磁按钮
退磁按钮
变频器高速停止
变频器中速停止
变频器低速停止
SB11
SB12
SB13
SB14
SB15
I1.5
I1.6
I1.7
I2.2
I2.3















5、PLC控制系统原理图
根据对控制电路分析及改造的理念,绘制由一台FR-A700变 频器
拖动砂轮电动机M1,控制信号由S7-200PLC给定的,各按钮控制PLC
由输出信 号。其硬件接线图如图5所示。

图5 PLC和变频器外部接线图
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四、软件设计
1、流程图

图6 M7475B型平面磨床工作流程图
2、M7475B型平面磨床PLC的程序
根据控制电路的分析和控制的要求编写出控制程序。本文给出梯
形图程序,程序如下:
PLC控制变频器的多转速控制程序如图7所示。
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图7 多段速控制程序
按下启动按钮SB1→M1得电动作。
按下SB4→I0. 4动作→Q0.1得电动作,自锁并→变频器STF得
电→电动机M1得电正转。
按下SB5 →IO.5动作→Q0.2得电动作,自锁并→变频器RH得电
→电动机M1得电高速旋转。
按下SB6→IO.6动作→Q0.3得电动作,自锁并→变频器RM得电
→电动机M1得电中速旋转。
按下SB7→IO.7动作→Q0.4得电动作,自锁并→变频器RL得电
→电动机M1得电低 速旋转。
按下SB3(对Q0.1连锁)→IO.0动作→Q0.0得电动作→变频器
RES 得电(复位)→电动机M1失得电转并停转。
其他转速由按钮SB5、SB6、SB7自由组合控制。
工作台转动电动机M2由转换开关SA1控制PIC的输出端子Q0.5、
Q0.6,实现高速 和低速两种旋转速度。程序(如图8所示)。
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图8
工作台移动电动机M3采用点动控制,分别由按钮SB5、SB6控制
PIC的 输出端子Q0.7、Q1.0,使其正反转。 程序(如图9所示)。

图9
磨头升降电动机M4也采用了点动控制。程序(如图10所示)

图10
冷却泵电动机M5由旋钮SA2开关控制PIC的输出端子Q1.3和按
钮开关对机床吸盘充退磁控制。 程序(如图11所示)。

图11
五、结束语
7475B型平面磨床是 一种使用广泛的车床,原采用的继电器电路,
长时间工作会因复杂的线路和器件工作不稳定而出现许多误 动作,出
现故障后不易快速修复。经改造过后出现故障的几率显著下降,范围
也缩小,维护成本 下降。这对企业节省生产成本有很大的作用。从改
造过程中发现PLC和变频器对于机床控制电路控制的 优越性表现的
很明显。这为以后的数控化改造打下了良好基础!
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为黛茜小姐开车-reconnect


听起来英语-enviable


逮捕读音-奖金英文


癖怎么发音-号召英语


在后面的英文-受益匪浅什么意思


root是什么-可见一斑


operat-hotter是什么意思啊


秧马-大纲是什么



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