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无心外圆砂带磨床自动上下料控制设计【电气】【11张图纸】【优秀】

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关键词：: 无心外圆砂带磨床自动上下控制节制设计电气图纸优秀

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无心外圆砂带磨床自动上下料控制设计

44页 12000字数+说明书+开题报告+任务书+文献综述+11张CAD图纸

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摘要................................................................Ⅰ

Abstract.............................................................Ⅱ

第1章绪论..........................................................1

　　　　 1.1 本课题研究的背景..........................................1

1.2 本课题研究的内容和方法....................................1

1.3国内外的发展现状...........................................1

1.31液压传动发展现状..........................................1

1.3.2 PLC的发展现状...........................................2

液压传动系统的设计

2.1液压系统工况的分析.........................................2

2.1.1 位移循环图L—t..........................................3.

2.1.2速度循环图v—t...........................................3

2.2液压缸的设计................................................3

2.2.1液压缸的负载分析..........................................3

2.2.2初步确定液压缸的工作压力..................................4

2.2.3液压缸的尺寸计算..........................................5

2.2.4 液压缸流量的计算..........................................5

2.3液压泵的确定与所需功率的计算................................5

2.4阀类元件的选择..............................................6

2.5滤油器的选型................................................8

2.6油箱的设计..................................................8

2.6.1油箱设计要点 .............................................9

2.6.2油箱容量计算..............................................9

第 3 章滚轮电机的选择和调速 ...........................................9

　　　　　3.1滚轮电机的选型及计算.........................................9

3.2变频器的选用................................................11

3.3滚轮电机的调速..............................................12

3.3.1三相异步的调速方式........................................12

3.3.2变频器的调速原理..........................................15

第4章 PLC的控制设计..................................................16

4.1 PLC的特点..................................................16

4.2 PLC的选型原则..............................................16

4.3机型的选择.................................................17

4.4控制要求...................................................17

4.5电气原理图..................................................18

4.6I/O端口分配表..........................................20

4.7电器元件的选型.........................................21

4.8程序设计与系统流程图...................................23

4.9程序设及分析...............................................25

第5章三菱编程软件和仿真软件.........................................29

5.1三菱编程软件...............................................35

5.2三菱仿真软件...............................................30

结论...................................................................42

致谢...................................................................43

参考文献...............................................................44

摘要

　　　本文介绍了无心外圆磨床的上下料系统控制的原理和特点，主要是通过PLC控制液压系统实现对工件上料和收料的控制。先根据的已知条件计算并选择液压系统各个元件，如液压泵、电磁阀、流量控制阀等，再设计连接液压回路，形成液压的传动系统。由液压系统的不同控制控制方式、如手动控制和自动控制，选择合适的PLC，编写程序，绘制电气接线图，并在运行过程中不断的调整和优化。而且在整个过程中会有变频器对电机的调速和传感器的检测，这些也有赖于PLC的控制，总之，最后由PLC程序控制液压系统形成一个统一的控制系统整体，达到控制液压系统完成特定的工作行程的目的。

　　　关键词：PLC 液压系统变频器

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内容简介：: 重庆理工大学毕业设计（论文）任务书题目无心外圆砂带磨床控制系统设计（任务起止日期 2013年 2 月 24 日 2013 年 6 月 14 日）机械工程学院机械设计制造及其自动化专业 109040205 班学生姓名沈凯学号 10904020517指导教师系主任二级学院院长课题内容通过查阅相关文献和资料，掌握无心外圆磨床加工的加工工艺，了解无心外圆磨床的结构，设计制定无心外圆砂带磨床整机自动化方案设计、完成控制系统设计、编写PLC程序。课题任务要求1、整机自动化方案设计2、制定无心外圆砂带磨床控制方案3、控制系统设计4、控制元件选型5、绘制控制原理图6、PLC点位分配、PLC程序编制机械设计、液压传动、机电传动控制、可编程控制器原理与应用、7-300/400PLC梯形图与语句表编程同组设计者注：1、任务书由指导教师填写；2、任务书在第七学期第15周前下达给学生。学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表序号毕业设计（论文）工作任务工作进度日程安排周次1234567891011121314151617181查阅资料、完成文献综述、英文翻译、开题报告-2讨论完善开题报告-3磨削工艺分析、机床方案设计-4控制系统设计-5元器件选型-6控制原理绘制-7辨析PLC程序-8撰写设计说明说、答辩-注：1、此表由指导教师填写；2、此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；3、进度安排用“”在相应位置画出。毕业设计（论文）阶段工作情况检查表时间第一阶段（撰写开题报告、外文翻译、文献综述）第二阶段（论文初稿撰写或方案设计）第三阶段（论文终稿或图纸绘制）内容组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况检查情况教师签字签字日期签字日期签字日期注：1、此表由指导教师认真填写；2、“组织纪律”一栏根据学生具体执行情况如实填写；3、“完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写；4、对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。重庆理工大学毕业论文文献综述重庆理工大学毕业设计（论文）文献综述题目无心外圆砂带磨床的控制系统二级学院重庆汽车学院专业机械设计制造及其自动化班级 109040205 姓名沈凯学号 10904020517 指导教师系主任时间 2013年3月20日评语栏：评阅老师签字： 14无心外圆砂带磨床的控制系统沈凯摘要:无心外圆砂带磨床适用于管材、棒材等工件的外圆磨削和抛光，可磨削金属、木材、玻璃、橡胶等材料。随着市场经济的高速发展，对生产的要求也不断提高，对于磨床磨削的要求越来越高，砂带磨床的加工工效甚至超过了普通常规加工工艺,砂带越来越宽,加工精度越来越高，已达到和超过砂轮磨床。如今，由于可编程控制器（PLC）在无心外圆砂带磨床控制系统中的应用范围越来越广泛，使得其生产操作趋于自动化、智能化。由于无心外圆磨砂带磨床在制造业中发挥着越来越重要的作用，有着广泛的应用及广阔的发展前景。关键字：无心外圆砂带磨床砂带 PLC 控制系统Abstract:Cylindrical grinding centerless for pipe, bar and other parts of the external cylindrical grinding and polishing, grinding metal, wood, glass, rubber and other materials.With the rapid development of market economy,For the increasingly demanding grinding machine, the processing efficiency of the abrasive belt grinding machine even more than ordinary processing technology, more and more wide belt, increasingly high precision processing, has reached and exceeded the wheel grinding machine. Now, because of the programmable logic controller (PLC) in centerless external cylindrical grinding control system is applied more and more widely, making its production operation to automation, intelligent. Because the external cylindrical centerless abrasive belt grinder is playing an increasingly important role in manufacturing, has a wide application and broad development prospects.Keywords：Centerless external cylindrical grinding Abrasive belt PLC Control system 1无心外圆砂带磨床的现状概况无心外圆磨床的发展与砂带磨削技术在国外有了很长的一段时间，而且已经相当成熟，美国是在世界上最早研制砂带磨床的国家。第一台砂带磨床用于加工木材, 随后广泛用于加工金属。据美国对全国金属加工设备调查表明, 70 年代, 美国的砂带磨床已突破 4 万台。到 9 0 年代, 每 10 台磨床至少有一台砂带磨床。德国从50年代就开始研究砂带磨削, 各型砂带磨床都有生产, 瓦德里希科堡厂 ( Wa ldr i ch - c ob n r g ) 和文得令登( v and e r l i n den ) 厂都是生产大型机床的著名工厂。他们利用长期生产大型机床的经验, 利用导轨磨床的部件, 如静压导轨道、龙门结构、大型真空吸附高精度工作台等, 设计和制造了大量的宽砂带平面磨床。日本自行生产砂带磨床的工厂主要有松下电机厂、东芝机械厂等, 已生产各类型平面砂带磨床、无心外圆砂带磨床。80 年代, 东芝机械厂制成了 5 5L -V K 型超小气动砂带机, 突破以前无法用砂带加工小沟槽的这一难题, 十分有发展潜力与实力。30年前，由于我国涂附磨具行业尚属发展起步阶段，砂带磨床更处研发试验过程，还无从谈起在机床业界的地位问题。当2009年磨料行业的产值统计结果显示涂附磨具年产值占磨料磨具行业总产值的比重已达23.1%，而同期固结磨具的比重为8.9%，超硬材料制品为13.9%。表明涂附磨具在我国应用已取得相当大的发展，但是发展取得的成就与问题总是同时存在的，具体有以下:1、生产企业数量有所增加在我国生产金属加工用砂带磨床的企业共66家，企业中以生产砂带磨床和砂带机为主营业务的企业仅25家，占38%；其余为兼产企业。以生产砂带机为主的企业有29家，占44%；砂带磨床生产企业中包括上海机床厂、杭州机床厂和北京第二机床厂等3家我国的著名砂轮磨床生产企业，除这3家外，其余均属中小规模企业，而且小型居多。需要指出上述3家著名企业的经营发展重点仍放在砂轮磨床的开发上，砂带磨床在其产品目录中仅是凤毛麟角。 2、明显品技术水平进步明显我国金属用砂带磨床技术水平的进步明显。目前一批高技术含量的砂带磨床相继问世，如：数控六轴联动大型汽轮机叶片砂带磨床加工一根57英寸的大型核电汽轮机叶片的工效比过去提高了5倍，表面粗糙度0.2m；再如：凸轮轴数控砂带磨床，采用了共轭磨削技术，若加工一根有八个凸轮的凸轮轴，单面加工余量为0.2mm,耗时仅需1分钟。3、标准化工作开始起步经国家标准化管理委员会批准，全国金属切削机床标准化委员会磨床分技术委员会砂带磨削机床工作组已于2008年11月正式成立。砂带磨床标准化工作组的成立固然是为顺应标准化体系与国际接轨的需要，也标志着对砂带磨床作为机床不可或缺的新兴品种地位的肯定，是砂带磨削机床在磨床领域内发展的新里程碑。4、产品品种和规格发展迅速根据当企业公布的砂带磨床产品信息，对砂带磨床的品种作了统计，这些企业可提供的砂带磨床品种和规格共233种，其中未包括作为机床附件的砂带磨削头和简易的砂带磨削机具。 5、发展历程有起有落当追溯上世纪80年代就开始生产砂带磨床企业的情况时，发现如今仍坚持生产，并取得较大发展的仅剩重庆三磨海达磨床有限公司一家企业，据介绍该公司已先后开发了十大系列砂带磨床设备。 2无心外圆砂带磨床的发展方向 2.1 继续提高生产效率2.1.1 提高磨削速度和增大机床功率。长期以来, 砂带磨床的砂带工作速度一直停留在 20m / s 3 0m/ s 。据美国制造工程学会研究报告说, 1 00m/ s 的高速砂带磨床已在试验。在过去较长一个时期, 机床功率从每一平方英寸砂带面积 4. 4kW 7. 5k W, 到了 70 年代已提高到 18 . 5k W 2 6kW , 机床功率现如今为 200k W以上的已屡见不鲜, 为提高金属切除率, 机床的功率必将增大。2.1.2 发展宽砂带磨削, 扩大宽砂带磨床的使用范围。目前, 最大宽度的砂带磨床可磨削 4 . 9m 宽的平面。据报导, 宇航器具、大型舰艇、高能物理的研究和应用都要大量使用高精度、高粗糙度精度的板材。提高板材加工效率的途径就是要发展宽砂带磨床。2.2 提高加工精度西德瓦德里希科堡厂在砂带磨床上大量采用高精度常规磨床的结构。美国森斯特兰厂的砂带磨床, 按照砂带磨削工作的特性, 设计相应的专用部件以便提高机床的加工精度。但就砂带磨床本身来说, 砂带制造精度的提高, 同样是很重要的。2. 3延长砂带寿命延长砂带寿命是降低砂带磨床加工成本最为关键的一个因素。目前, 使用寿命已从 2h -4h 提高到 8h -12h。为进一步延长砂带寿命, 除改善磨料、粘结剂基底之外, 国外还从砂带磨损的机理上解决延长寿命的问题。砂带磨损主要是“ 粘盖”和“ 磨钝”, 特别“ 粘盖”现象最为严重,一旦出现“ 粘盖”,砂带就无法继续使用。因此, 美国最近在制造砂带中已加添抗“ 粘盖”的化学添加剂。2. 4 扩大万能性和适应性一机多能、一机多头机床, 上下表面同时加工的机床, 磨完工件上表面后工件自行翻身再磨下表面的机床, 连续加工而工件自动退回的机床, 机电一体化的各种砂带磨床, 随着工业发展已相继问世和投入使用。砂带磨床的万能性、适应性今后还会进一步发展,使砂带磨床在工业生产中无所不能。3 无心外圆磨床磨削磨具和磨削安全稳定性由于专门研究无心磨削的完善，在图1 所示的这种加工方式时，柱形工件2 靠摩擦传动在托板6 上旋转和移动。摩擦传动是靠导轮1 的轴线偏转一角实现的，砂带3 靠接触轮5 被压紧在柱形工件上，并借助滚轮4 拉紧。利用砂带代替砂轮的磨削，其调整参数是角、角、角以及导轮和砂带的圆周速度。图1 利用砂带无心外圆磨削示意图用砂带的无心磨削具有一系列优点。可提高机床的使用安全性。提高生产率，促使这点的不仅是砂带的速度高(达50 m/ 5) 和稳定，轴向进给速度显著高(达18m/ min) ，而且砂粒还可有效的定向。无需修整工具。因为砂带与砂轮的区别是没有不平衡度，可显著减小振动水平，由于在高速切削时可较好的分散被散出的热量和降低单位负荷，故可减小热变形。所有这些可促使提高加工精度。无心外圆磨削过程进行的稳定性大多取决于工件旋转的稳定性。旋转稳定性的破坏，伴随着“打滑”江件的圆周速度提高到砂轮的速度)，从而导致工件从磨削区挤出，进而甚至会导致砂轮的破裂。另外，工件在加工过程开始时不旋转，暂时扭矩未达到所需值，而造成在不转动的工件表面上形成切口，从而在横截面内工件的形状变坏。图2 有导轮的无心外圆磨削示意图在分析传统无心磨削方式(图2) 和借助计算机计算和实验研究的图表基础上，给出了可确定工件定位和磨削条件的参数远择的实际推荐。工件在无心外圆磨床上旋转的稳定性与一系列参数有关，属于这些参数(见图2) 的有托板的斜面角; 表征半径为r 的工件轴线在加工过程中的配置角; 法向切削分力P、和切向切削分力Pr; 在托板和导轮上的法向反力、和摩擦力、( 和为摩擦系数) ;工件的重量G。通过实验表明，陶瓷和树脂结合剂的导轮的磨损量大于橡胶和聚氨醋结合剂导轮一个数量级。随着橡胶和聚氨醋结合剂的导轮的粒度增大，它们的磨损量增加不大。由于强烈磨损，不推荐采用陶瓷和树脂结合剂的导轮。4 外圆磨床的控制系统现代外圆磨床大多为数控机床，其自动控制系统分为一般分为开环控制系统和闭环控制系统。 1、传统数控系统如FANUC0系统、Siemens810 系统、MITSUBISHI M50 系统等这类系统均为封闭体系结构。尽管也可以由用户做人机界面，但必须使用专门的开发工具，而对它的功能扩展，必须求助于系统供应商。目前，该类系统还是占领了制造业的大部分市场。但随着开放体系结构的数控系统的不断发展，传统数控系统的市场将会逐步萎缩。2、开放式数控系统专用CNC PC 机结构的开放式数控系统：这类系统的典型代表有：FANUC18I、16I 系统、Siemens840D 系统、Num1060 系统等.此类系统共同的特征是：虽具有一定的开放性，但它的NC 部分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。类系统结构复杂，功能强大，但价格昂贵。基于工业PC 运动控制卡结构的开放式智能数控系统：该系统是目前开发比较简单、性能比较好并且不断被采用的一种结构形式。该系统的最大特点是：可以充分利用WINDOWS 或Linux 通用操作系统以及高级编程语言进行系统开发；采用多传感器信息融合技术为实现加工过程的智能控制、故障诊断以及加工工艺优化提供保障；采用各功能模块化设计，可根据需要进行功能重组。3、全软件型开放式数控系统这是完全采用PC 机软件控制的一种数控系统，它把运动控制器以应用软件的形式实现，是一种最新开放体系结构的数控系统，能够提供给用户最大的选择和灵活性，已经成为新一代CNC 的主流。 5 P L C在数控机床上的应用和发展 5.1 P L C在数控机床中的功能5.1.1 操作面板的控制操作面板分机床操作面板和系统操作面板。机床操作面板上的控制信号直接送入P L C，系统操作板上控制信号由统送到 P L C控制数控系统的运行。5.1.2 机床外部输入信号将机床侧的开关信号送入P L C进行逻辑运算。这些控制开关包括行程开关、接近开关、压力开关等。5.1.3 输出信号控制P L C输出的信号经强电柜中的继电器、接触器、电磁阀信号灯输出给控制对象。5.1.4 T功能实现系统送出T代码指令给P L C，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与现行刀号进行比较，如果不符，发出换刀指令，刀盘换刀，到位停止，系统发出完成信号。5.1.5 M功能实现系统送出M代码指令给P L C，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止、卡盘的夹紧和松开、冷却液的开关等。M功能完成时，系统发出完成信号。5.2世界主流的PLC品牌世界上PLC产品可按地域分成三大流派：分别是美国、欧洲、和日本。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离的情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，日本的主推产品定位在小型PLC上，美国和欧洲以大中型PLC闻名。欧洲PLC产品：德国的西门子（SIEMENS)公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商，德国的西门子的电子产品以性能优良而久负盛名，主要产品是s5、s7系列。美国的PLC产品：美国是PLC制造大国，有著名的A-B公司、通用电气（GE）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。A-B公司产品规格齐全、种类丰富，主推的大、中型PLC产品是PLC-5系列。日本的PLC产品：日本的小型PLC最具特色，在小型机领域颇负盛名，著名的PLC制造商有三菱、欧姆龙、松下、东芝等，在世界小型PLC市场上占有70%的份额。5.3 PLC的发展趋势21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 6 总结通过上面的描述，对于外圆砂带磨床有了一个基本的了解。由于无心外圆砂带磨床适用于管材、棒材等工件的外圆磨削和抛光，可磨削金属、木材、玻璃、橡胶等材料，而且加工效率要比其他的普通磨床更高，对于其基本构件以及发展方向上面的研究也将会越来越深入。外圆磨床的控制系统的先进程度也会在很大程度影响着其成长水平，现代的磨床一般都用数控系统，这对于磨床的加工效率是很大的提高。现代数控机床采用P L C代替继电器控制来完成逻辑控制使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高，PLC的研究和开发也就尤为重要。尽管我国的外圆磨床的研发和生产都处于处级阶段，但是只要我们把握好重点和关键的控制技术，在这个机械生产行业必然会取得长足进步。参考文献1李良福.无心外圆磨床的发展趋势J.机密制造与自动化.2002，第3期:11-132姚俊.平面磨床产品评述J.机密制造与自动化，2001，第6期：22-253李洪刚.无心外圆磨床的研究J.国外金属加工，2002，第3期：60-634刘学斌，陈月敏.M1083A无心外圆磨床磨削质量分析J.哈尔冰轴承，2012，第33卷（第1期）：25-275张友刚，程军红.外圆磨床砂轮的自动修整装置J.煤矿机械，2003，第12期:63-656孙佳，李慧敏.SKS-250型无心外圆磨床的自动化改造J.江西冶金，2000，第20卷（第6期):36-387梁沃军，王娜.PLC在气门杆无心外圆磨床自动化改造中的应用J.机电工程技术，2010，第39卷(第3期）：41-43 8李伯民，赵勇.现代磨削技术M.北京;机械工业出版社，20039戴曙.金属切削机床M.北京;机械工业出版社，199510范云章，陈昭年.金属切削机床简明手册M.北京：机械工业出版社，199811张连华.电器-PLC控制技术及应用M.北京;机械工业出版社，2007.212吴锦荣.可编程控制器系统应用与维护技术M.广州：华南理工大学出版社，2004.713边春元，宋崇辉.S7-300/400PLC梯形图与语句表编程M.北京：机械工业出版社，2009.214冯清秀，邓星钟.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社，2011.615 Ni J ， Z h u ZDe s i g n o f h i g h s t i f ne s s u n t mp r e c i s i o n c e n t e r l e s s g r i n d i n g ma c h i n eL i n e a r p i e z a mo t o r a s f e e d d r i v e A b r a s i v e r s ， C e n t e r l e s s g r i n d i n g ，c o a t e d a b r a s i v e s ，一Au g 2 0 0 0，一 P 1 62516 H a s h i m o t o F E f e k t s o f f r i c t i o n andwear c h a r a c t e r i s t i e s o f r e g u l a t i n g w h e e l O i l c e n t e r l e s a g r i n d i n gAb r as i v e s C e n t e r l e s s g r i n d i n g，c o a t e d a b r a s i v e s Au g2 0 0 0 一 P 8 1 5重庆理工大学毕业设计（论文）开题报告题目无心外圆砂带磨床控制系统设计二级学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 109040205 姓名沈凯学号 10904020517 指导教师系主任时间 1、本课题的研究背景及意义背景：近年来由于科学技术的发展，现代机械零件的精度和表面粗造度要求越来越高，各种高硬度材料应用日益增多，以及由于精密铸造和精密锻造工艺的发展，有可能将毛坯直接磨成成品;此外，随着高速磨削和强力，磨削工艺的发展，磨削效率进一步提高。因此磨床的适用范围日益扩大，它在金属切削机床中占的比列不断上升，目前在发达的国家中，磨床在机床总数中的比列已达30%40%。无心外圆磨床的发展与砂带磨削技术在国外有了很长的一段时间，而且已经相当成熟，美国是在世界上最早研制砂带磨床的国家。第一台砂带磨床用于加工木材, 随后广泛用于加工金属。德国从50年代就开始研究砂带磨削, 各型砂带磨床都有生产, 瓦德里希科堡厂 ( Wa ldr i ch - c ob n r g ) 和文得令登( v and e r l i n den ) 厂都是生产大型机床的著名工厂。30年前，由于我国涂附磨具行业尚属发展起步阶段，砂带磨床更处研发试验过程，还无从谈起在机床业界的地位问题。当2009年磨料行业的产值统计结果显示涂附磨具年产值占磨料磨具行业总产值的比重已达23.1%，而同期固结磨具的比重为8.9%，超硬材料制品为13.9%。意义：无心外圆砂带磨床适用于管材、棒材等工件的外圆磨削和抛光，可磨削金属、木材、玻璃、橡胶等材料。而随着经济的发展，对于磨床的磨削性能要求越来越高，砂带磨床的加工工效甚至超过了普通常规加工工艺,砂带越来越宽,加工精度越来越高，已达到和超过砂轮磨床。而plc控制系统在无心外圆磨床上的应用，是磨床的加工更加的自动化、智能化。而我国目前无心外圆砂带磨床的研究和发展都处于初级的阶段，而因为无心外圆砂带磨床的加工范围逛和加工效率高，对于实际的工业生产和经济的发展有巨大的提升，鉴于此，我们更应该加大对其研究的投入，赶上发达国家的步伐。 2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析任务要求： (1)机床上下料的控制 (2)加工工件的行程检测 (3)机床自身运动的控制(如导轮转速、砂带的转速等）设计方案：（1）可以用液压装置来控制磨床的上下料，可以用plc控制液压系统(2) 用传感器来检测加工工件的在磨床上的行程，可以用光学传感器。(9) 可有磨床的数控系统来控制其部件的运动可行性分析：用plc控制液压系统，然后通过液压装置的顶升来控制加工工件的上下料是可行的，用光学传感器来检测加工工件在磨床上的行程，然后将信号传入磨床的控制系统完成后续加工工序也是可行的。用数控系统来控制磨床自身部件的运动，必须要了解加工工件的材料特性和磨削工具的特性，以及加工要求和加工工艺，这样才可以制定出合适的运动控制程序，并加以实施。3、本课题的关键问题及解决问题的思路本课题的关键问题在于加工工件液压装置的顶升高度和工件在磨床上的行程检测控制。思路：首先，必须了解无心外圆砂带磨床的结构、特点以及工作原理。其次，选取合适的液压装置和传感装置最后：要熟悉PLC控制系统的设计，能根据不同的要求编程。 4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法完成本实验必须要借助图书馆资料和计算机。工具书：机械设计、液压传动、机电传动控制、可编程控制器原理与应用、7-300/400PLC梯形图与语句表编程计算机：学习有关的PLC编程软件，如x-build 。5、工作方案分析及进度计划工作方案分析第一阶段：准备阶段。大致了解需要收集的资料的来源和相关课题内容的了解；第二阶段：资料收集阶段。通过书籍、网站等查找与课题相关的资料；第三阶段：资料分析阶段。把收集回来的资料进行整理、归类分析，及时纠正错误；第四阶段：编写工作说明书。资料分析后草拟工作说明书。第五阶段：反馈、修改工作说明书。进度计划 1-4周完成英文文献翻译、文献综述、任务书以及开题报告并讨论完善开题报告5-8周磨削工艺分析、机床方案设计 9-10周控制系统设计 11-12周元器件选型 13周控制原理绘制 14周辨析PLC程序 15-18周撰写设计说明书、答辩报告人：年月日指导教师意见指导教师：年月日开题报告应根据教师下发的设计（论文）任务书，在指导教师的指导下由学生独立撰写。毕业设计（论文）题目无心外圆砂带磨床自动上下料控制设计二级学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名指导教师职称时间目录摘要.Abstract.第1章绪论.1 1.1 本课题研究的背景.1 1.2 本课题研究的内容和方法.1 1.3国内外的发展现状.1 1.31液压传动发展现状.1 1.3.2 PLC的发展现状.2第2章液压传动系统的设计 2.1液压系统工况的分析.2 2.1.1 位移循环图Lt.3. 2.1.2速度循环图vt.3 2.2液压缸的设计.3 2.2.1液压缸的负载分析.3 2.2.2初步确定液压缸的工作压力.4 2.2.3液压缸的尺寸计算.5 2.2.4 液压缸流量的计算.5 2.3液压泵的确定与所需功率的计算.5 2.4阀类元件的选择.6 2.5滤油器的选型.8 2.6油箱的设计.8 2.6.1油箱设计要点 .9 2.6.2油箱容量计算.9第 3 章滚轮电机的选择和调速 .93.1滚轮电机的选型及计算.9 3.2变频器的选用.11 3.3滚轮电机的调速.12 3.3.1三相异步的调速方式.12 3.3.2变频器的调速原理.15第4章 PLC的控制设计.16 4.1 PLC的特点.16 4.2 PLC的选型原则.16 4.3机型的选择.17 4.4控制要求.17 4.5电气原理图.18 4.6I/O端口分配表.20 4.7电器元件的选型.21 4.8程序设计与系统流程图.23 4.9程序设及分析.25第5章三菱编程软件和仿真软件.29 5.1三菱编程软件.35 5.2三菱仿真软件.30结论.42致谢.43参考文献.44摘要本文介绍了无心外圆磨床的上下料系统控制的原理和特点，主要是通过PLC控制液压系统实现对工件上料和收料的控制。先根据的已知条件计算并选择液压系统各个元件，如液压泵、电磁阀、流量控制阀等，再设计连接液压回路，形成液压的传动系统。由液压系统的不同控制控制方式、如手动控制和自动控制，选择合适的PLC，编写程序，绘制电气接线图，并在运行过程中不断的调整和优化。而且在整个过程中会有变频器对电机的调速和传感器的检测，这些也有赖于PLC的控制，总之，最后由PLC程序控制液压系统形成一个统一的控制系统整体，达到控制液压系统完成特定的工作行程的目的。关键词：PLC 液压系统变频器 Abstract This article describes the centerles cylindrical grinding machine loading and unloading system control principles and characteristics，Mainly through PLC control hydraulic system to achieve the workpiece feeding and rewinding controlled.First calculated according to the known conditions and select the individual components of hydraulic systems,Such as pumps, solenoid valves, flow control valve,Redesign of the hydraulic circuit connected to form a hydraulic drive system.Controlled by the hydraulic system of different control methods, such as manual control and automatic control,Select the appropriate PLC, programming,drawing electrical wiring diagram,And running continuously during the adjustment and optimization.But in the process will be the drive speed of the motor and sensor detection,These also depends on control of the PLC,In short, the last by the PLC program control hydraulic system to form a unified control system as a whole,To control the hydraulic system to accomplish specific tasks travel purposes.Key Words: PLC Hydraulic System Inverter 第一章绪论 1.1 本课题研究的背景心外圆砂带磨床适用于管材、棒材等工件的外圆磨削和抛光，可磨削金属、木材、玻璃、橡胶等材料。随着市场经济的高速发展，对生产的要求也不断提高，对于磨床磨削的要求越来越高，砂带磨床的加工工效甚至超过了普通常规加工工艺,砂带越来越宽,加工精度越来越高，已达到和超过砂轮磨床。如今，由于可编程控制器（PLC）在无心外圆砂带磨床控制系统中的应用范围越来越广泛，为了提高生产效率，PLC控制液压系统对工件上下料在各种机床上也得到了广泛的应用。1.2 本课题研究的内容和方法本课题主要是研究PLC控制液压系统，从而在加工生产中实现工件的上下料自动化。而且，这个课题主要是采用实例分析，结合阅读大量的文献和查找资料，寻求出最佳的设计方案。1.3国内外的发展现状1.31液压传动发展现状液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化1.3.2 PLC的发展现状长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案。目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主，如Siemens、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说PLC在我国尚未形成制造产业化。在PLC应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广泛。 PLC 在工业生产过程控制自动化和传统产业技术改造等方面得到了广泛应用, 与传统的继电器控制相比, PLC 具有控制系统构成简单、可靠性高、通用性强、抗干扰能力强、易于编程、体积小、可在线修改、设计与调试周期短、便于安装和维修等突出优点, 而且一般不需要采取什么特殊措施, 就能直接在工业环境中使用, 更加适合工业现场的要求, 使用PLC 控制液压控制系统能提高系统的整体性能,具有较明显的优越性。第二章液压系统工况分析2.1 位移循环图Lt 图2-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。图2-1 位移循环图图中，0-t1 表示慢速上升，t1-t2 表示保压停留，t2-t3快速下降回程。且顶升的高度为200mm。 2.2速度循环图vt 液压缸的运动速度循环图如图2-2所示，纵坐标V表示活塞杆的运动速度，横坐标t表示时间。图2.2 速度循环图因为这个过程中的速度分析较为复杂，所以可以简化为是以50mm/s的速度顶升，停留一段时间后，以80mm/s的速度下降。2.3液压缸的负载分析液压缸的负载力计算：工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成： (2-31)式中：Fc为切削阻力；Ff为摩擦阻力；Fi为惯性阻力；FG为重力；Fm为密封阻力；Fb为排油阻力。因为在本方案中活塞杆做上下的直线往返运动，而且Fc为切削阻力、Ff为摩擦阻力、Fm为密封阻力可以忽略不计。无心外圆磨床的加工材料为合金钢和碳钢，尺寸如图2.3 图2.3 工件尺寸图工件的重量为，顶升时还有支撑架，所以可设定为3000N。=500N ，又因为相对的值较小，可取=1000N，所以F=+=4500N。第3章液压元件的计算和选型3.1液压缸的设计计算 3.1.1 初步确定液压缸的工作压力根据液压缸的负载F=4500N，因为在工作时是两个液压缸同时工作，单个液压缸的负载=2250N。所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。如表3-1、表3-2所示。表3-1 按负载选执行文件的工作压力负载/N5000500-1000010000-200002000030000300005000050000工作压力/Mpa0.811.522.5334455 表3-2 按机械类型选执行文件的工作压力机械类型机床农业机械工程机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa a235881010162032又表3-1可知，液压缸的工作压力P为0.8-1M。3.1.2液压缸的尺寸计算选用双作用单活塞液压缸，其供油压力为P,回油压力为0.液压缸的输出力F=AP，A为液压缸的有效面积，是机械效率，可取0.9.液压缸的工作压力P取0.8M。F=2250N,得到D=0.06309m=63.09mm。查液压手册GB/T2348-93，将液压缸直径圆整得D为63mm，则无杆腔的面积=31.16。可根据活塞杆的伸出和退回的速度比求活塞杆的直径，查手册可得活塞杆直径d=40mm。那么有杆腔的有效面积=。3.1.3 液压缸流量的计算 A为液压缸的有效面积，活塞杆运动的最大速度，运动的最小速度为，液压缸最大流，最小流量。因为上升与下降时的流量基本相同，故可使用定量泵。而且定量泵、分流阀等液压元件的最小稳定流量要小于等于9.248L/min。3.2液压泵的确定与所需功率的计算要选择合适的液压泵就必须先要确定液压泵的最大工作压力。活塞杆上升时液压缸的压力为，这是单个液压缸的压力。活塞杆下降时液压缸的压力为，粗布估计右路压力损失为0.8。则液压泵的工作压力为0.8022+0.8=2.404，液压泵的最大流量=KQ=1.19.34822=41.08L/min，在回路中泄露按液压泵最大输入流量的1.1倍计算。活塞杆上升送料时的输入功率P=，送料下降时的输入功率为1.30944kw，因为泵的效率为，驱动泵的电动机所需功率P=1.648/0.7=2.354kw。根据以上计算结果，查阅液压手册可选用叶片泵的型号为,其流量为48L/min，转速为960r/min，而且其电动机的驱动功率为7.5kw，再由此可以选用三相异步电动机Y160M-6作为其驱动电机。3.3阀类元件的选择下图是液压传动图。图3.31 液压传动图在图中有一个溢流阀、两个节流阀、一个分流阀和相同的分流集流阀，而且根据选用的液压泵和液压缸，以及它们在不同工况下的流量和工作压力，可按下表3.3选用液压阀，还要注意阀的最小稳定流量要小于等于9.248L/min。估计通过的流量l/min型号额定压力调节压力溢流阀10Y-10B6.32.5节流阀19MG8G1.231.5三位四通阀18.834D-20B分流集流阀18.6FJL-B10H分流阀483FJL-10-50H 表3.3 液压阀的选用液压回路中所用到的液压元件名称、符号、及其作用说明，见表（3.4）序号名称符号作用1三位四通电磁换向阀通过阀芯与阀体之间的相对运动改变液体的流向，控制液压缸前进和后退。2分流集流阀控制和分配油路中的流量。3双作用单活塞杆缸将液压能转换成机械能，实现往复直线运动。4节流阀控制油路中流量大小。5单向定量液压泵将液压油从油缸引入液压油路中，将机械能转化为液压能。7油箱为系统存储液压油3.4滤油器的选型液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。滤油器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示，按精度可分为粗滤油器（d100 )普通滤油器(d10 )，精滤油器（d5 )，特精滤油器（d1 )。选择滤油器的依据有以下几点：(1)承载能力：按系统管路工作压力确定。(2)过滤精度：按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅表3-4。(3)通流能力：按通过最大流量确定。(4)阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。系统过滤精度(m)元件过滤精度(m)低压系统100150滑阀1/3最小间隙70105Pa系统50节流孔1/7孔径(孔径小于1.8mm)100105Pa系统25流量控制阀2.530140105Pa系统1015安全阀溢流阀1525电液伺服系统5高精度伺服系统2.5 表3-4 滤油器过滤精度的选择根据以上条件，选用WU型网式吸油过滤器，型号为WU-40180，是普通滤油器，通过流量40/min，用螺纹连接。3.5油箱的设计油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。3.5.1油箱设计要点 (1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。 (2)吸箱管和回油管的间距应尽量大。 (3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。 (4)注油器上应装滤网。 (5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。3.52油箱容量计算油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。 (3-51)式中：K为系数，低压系统取24，中、高压系统取57；q为同一油箱供油的各液压泵流量总和。根据管路流量估算选取容量为200L的油箱。第4章 PLC的选用4.1 PLC的特点a可靠性高，抗干扰能力强b丰富的I/O接口模块c编程简单d安装简单，维修方便e配套齐全，功能完美f体积小，重量轻，能耗低g系统设计，调试周期短4.2 PLC的选型原则 (1)输入输出I/O点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 (2)存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。 (4)控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。4.3机型的选择选择PLC时主要考虑以下几个方面：容量的选择、输入输出模块的选择、控制功能的选择、电源模块的选择等。根据这个设计所选电机的功率以及上面几点的综合考虑，初步选择PLC的型号为三菱FX-2N48MR。这个PLC共有48个输入输出点，而且输出方式是继电器输出。 FX-2N48MR端子分布如下图各端子的定义如下表：第5章滚轮电机的选择和调速5.1滚轮电机的选择根据计算要求，选取三相异步电动机，Y型，型号为Y132S-8，其功率为2.2kw，同步转速为710r，额定电流5.6A。5.2变频器的选用根据滚轮电机的型号选择，变频器的输出功率和额定电流应大于三相异步电动机的功率和额定电流，而且对于连续恒附在运转时的变频器容量可按公式：其中K-电流波形系数；取1.05-1.10；-变频器额定容量，kVA;、-电动机的额定电流、电压；-变频器的额定电流。根据以上要求，选取三菱变频器FR-A540，当其要调速的三相异步电动机的功率为2.2kw时，其额定电流为6A，额定容量为4.2kVA。电压为三相，380v-450v，50Hz-60Hz。符合要求。5.3滚轮电机的调速5.31三相异步的调速方式（1）变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。（2)变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。 (3)串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。 (4)绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。 (5）定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。（6）电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称为主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称为从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速；对电网无谐影响；速度失大、效率低；本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。（7）液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；尺寸小，能容大；控制调节方便，容易实现自动控制。本方法适用于风机、水泵的调速 5.32 变频器的调速原理根据以上的调速方法比较，选用变频调速，因为其调速的平滑性好，适用于磨床中工件前进进给的要求。变频器的工作原理：交流电动机的同步转速表达式位：n60 f(1s)/p 式中n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。下图5-1为电机调速的控制图。图5-1为电机调速的控制图按下PLC的开关就可以启动电动机，而且调节电位器就能实现电机的无极调速。但是在此之前必须要在变频器的控制面板上设定好参数，只有这样电动机才能正常的工作。变频器参数设定：先设Pr.79=1设定各参数，Pr.1上限频率为50Hz，Pr.2下线频率为0Hz，Pr.3基底频率为50Hz，Pr.13启动频率为7Hz，调节电位器就可以改变电机转速，电位器RP（2w/1kw）的电源有变频器提供，设定Pr.73=0，选择电压信号DC 0-10v，最后再Pr.79=2，用PLC信号控制变频器运行第6章 PLC的控制6.1 控制要求无心外圆磨床上下料控制，主要是通过PLC控制液压回路中电磁阀的得电与失电，以及滚轮电动机的开关，进而实现上下料的自动化。在总个控制过程中，由液压系统实现工件上下料，而变频器控制滚轮电机的转速大小，进而实现工件磨削的进给速度，这对于工件表面粗糙度的影响至关重要。而控制这些动作的装置是各种电器，有按钮开关SB、行程开关SQ及电磁铁YA。6.2 电气原理图图6-21为主电路图图6-21 主电路图上图为主电路图，用于控制液压泵电机和滚轮电机，因为液压泵电机M1是正转，没有反转。所以在起控制电路中，电源开关SB10和急停开关SB9串联，且急停开关处于常闭状态，电源开关是常开状态，它们之间相互互锁，交流继电器可以得电后使电机启动，和电源开关并联用于电机开启后可以自锁。滚轮电机受变频器和PLC的共同控制，在以下会详细介绍。下图为PLC电气原理图图6-22 PLC输入量图6-23 PLC输出量控制根据上面几个电器原理图，对于液压回路图以及PLC电气原理图的分析，可得到具体的控制细节和整个系统的运行原理，如下：接通电源，液压泵电机M1启动，按下启动按钮，电磁阀1YA得电，液压缸活塞顶升工件到上限位，挡铁压下行程开关SQ1，其动合触点闭合，工件停止上升，定时器定时1s，电磁阀2YA得电，料架开始下降，下降到最低位时，挡铁压下行程开关SQ2，其动合触点闭合，活塞杆停止下降。这时若工作台上的压力传感器检测到了压力，则滚轮电机开始启动，工件向前运动，经过砂轮磨削之后，继续前进，到前进限位，行程开关SQ5的动合触点闭合，工件停止前进。且电磁阀3YA得电，收料料架顶升工件上升，到上限位，挡铁压下行程开关SQ3，其动合触点闭合，工件停止上升，定时器定时1s，电磁阀4YA得电，料架开始下降，下降到最低位时，挡铁压下行程开关SQ2，其动合触点闭合，活塞杆停止下降。这就是起运行的整个过程。6.3 I/O端口分配表输入输出输入设备接口继电器地址输出设备接口输出设备手动X1Y0电磁阀1YA线圈KA1单步X 2Y1电磁阀2YA线圈KA2单周期X3Y2电磁阀3YA线圈KA4连续X4Y3电磁阀4YA线圈KA1启动按钮SB1X5Y4中间继电器KA停止按钮SB2X6Y5原位指示灯送料上限开关SQ1X7送料下限开关SQ2X10收料上限开关SQ3X11收料下限开关SQ4X12前进限位开关SQ5X13滚轮电机启动按钮SB3X14滚轮电机停止按钮SB4X15压力传感器X16送料上升开关SB5X17送料下降开关SB6X20收料上升开关SB7X21收料下降开关SB8X22热继电器FR1X23热继电器FR2X24 表6.31I/O端口分配表其中，所选用的电气元件如表6.32按钮开关8LAS1-BY汕头市粤新电子有限公司旋钮开关1YCX16上海永长智能科技有限公司限位开关524V7H335-112北京中科林峰科技有限公司开关电源1NED-75B汕头市粤新电子有限公司热继电器2NR3-160.11-17.6A上海地标工贸有限公司中间继电器5RXM3AB2B施耐德电气指示灯1XB2-BVB5LC施耐德电气表6.32 电气元件6.4程序设计与系统流程图系统流程图如6-41 图6-41 系统流程图6.5程序设及分析如图6-51为操作面板 6-51为操作面板下面为程序图，分为三个部分：公用程序、手动程序、自动程序。公用程序：公用程序用于自动程序和手动程序的切换和处理，如图，当处于手动方式，初始步（M0)以外的各部对应的辅助继电器（M11-M17）复位。而在跳转指令中，当选择手动时，指针直接跳到P0,当其为自动时，指针跳到P1，执行自动程序。手动程序如下：P0 切换到手动时，没按下不同的按钮，就执行相应的动作。P1 自动程序控制单周期、连续、和单步。而这三种工作方式主要是用连续标志M1和转换允许M2来区分。第7章三菱编程软件和仿真软件7.1三菱编程软件本次使用的编程软件为GX Developer 7.08，以下为其基本操作方式。1）进入编程软件GX Developer 7.08：1-1点选“开始”菜单栏，顺序点选“所有程序”“MELSOFT应用程序”“GX Developer”，点击打开；图11-2进入GX Developer 7.08软件初始画面；图 21-3新建一个PLC程序，顺序点选主菜单栏中“工程”“创建新工程”；图 31-4“创建新工程”提示栏内点选“PLC系列”，在下拉菜单内选择所用PLC系列，此文以FX2N型PLC为例说明，点选“FXCPU”亮后，左键单击进行确认；图 4 1-5“创建新工程”提示栏内点选“PLC类型”，在下拉菜单内选择所用PLC类型，此文以FX2N型PLC为例说明，点选“FX2N(C)”亮后左键单击进行确认，按“确认”完成创建流程；图51-6进入GX Developer 7.08软件使用画面；图62）写入PLC程序并转换： 2-1打开GX Developer软件后，并建立新工程后，软件运行模式默认为“写入模式”，光标默认停留于第0步位置，鼠标移至该位置，点击右键，在出现的下拉菜单内选择“行插入”；图7 2-2行插入后，END结束步前增加灰色区域，此区域内可输入梯形图语句；光标位置移动方法鼠标自由移动，点击鼠标左键确定光标位置键盘的方向按键“、”，按键一次移动一格，多次执行“行插入”，可多增加梯形图输入灰色区域。“行插入”时灰色区域增加方向，按光标位置向上；图8 各按键基本包括了梯形图绘制常用的输入触点、输出线圈、连接线等常用绘制指令，按需求点击相应按键；图9 2-4以“LD X1”为例说明，鼠标点击“梯形图标记”工具条第一个按键，显示“梯形图输入”提示框，鼠标移至第二格，点击左键进入文本框，框内输入从X、Y、M、T、S、C等软元件的编程值如“X1”，按“确定”；图10 2-5“LD X1”程序步生成，光标位置自动向后移动一格图11 2-6同前操作分步输入PLC程序，时间继电器T0输入时在“梯形图输入”提示框内顺序输入“T0”键盘空格键“K20”，形成梯形图；图12 2-7顺序点选主菜单栏中“变换”“变换”，将编辑的程序梯形图变换为PLC可识别的内部语言指令；图13 2-8 PLC程序转换完成；图14 2-9顺序点选主菜单栏中“工具”“程序检查”，

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