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无心外圆砂带磨床控制系统设计【5张CAD图纸和说明书】

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无心 磨床 控制系统 设计 5张 cad 图纸 说明书
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目  录


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


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

第1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


内容简介:
G皂动 图3 改造后磨床结构示意图 动上料装置,必须有三种控制模式:手动调试模式用于 手动测试各执行机构能否单独正常工作,能否正确地完成 工件的传送过程,保证工件准确地放置到相应位置;为 了满足工件小量生产或是样板工件的加工要求,保留了半 自动加工模式,这是极少使用的模式;全自动加工模式 是关键所在,是正常生产与工件加工质量和数量的根本保 证,是机器长期工作的模式。 (2)改装后磨床电气控制分为两大部分。第一大部 分是砂轮转动控制系统。采用三菱MRJ2S一200A伺服 放大器和HCSFS203伺服电机,使用速度控制模式工 作,用电位器调整砂轮转速。它是独立系统与PLC 控制无关。第二部分是自动上料装置的控制,其控制构 成的方式是:以PLC为控制中心,以电磁阀的控制线 圈为PLC的输出执行元件,再由电磁阀控制气缸和油 缸为最终执行元件,以及控制CL电机的正、反转继电 器和灯光报警器等形成了整个按PLC程序去执行相应 动作的机构系统,以达到生产控制要求,并最终完成生 产任务。 (3)改造后的无心外圆磨床的工作过程如图4所 示 操作员把工件放满导A槽 在自动模式下按启动按钮料架检测有无工件 f工件无报警操作员放入件后,自动转到进料工步 L工件有进科工件固定l PA夹持工件向下转工件转移到cL 转臂并进行固定2cL夹持工件 X00 YO0 X0l Y01 X02 Y02 X03 YO3 X04 Y04 _丘盈一 X05 Y05 X06 Y06 _丘 一 。 一 X07 Y07 Xl0 YlO 譬 XlI Y1 。 一 Xl2 Y12 = X13 Yl3 X14 -_ Yj4 : Xl5 Yl5 XI6 YI6 舀一 ZZ-Z Xl7 0 Yl7 _6 仝: X20 CoM0 仝: X2l COMl o X22 0OM2 仝: X23 COM! 仝: X24 COM4 仝: X25 CQM X26 仝: X27 C0M N L 图5 PLC IO接线图 进科电磁闽 阀定1电磁阀 PA下电磁阀 PA上电磁阀 固定2电磁阉 j|料电磁阉 cL电机正转转臂进 CL电机反转转臂退 无#灯光报管 加工工件计数 无工件加工超时报警 螺杆加油 滑扳加油 LB进刀电磁阀 V 32 PLC控制系统的输入输出分配 本系统选用FX1N一40MR可编程控制器IO接线图 fCL在前端放下工件CL退回原点等待下一周期 夹持工件在中问位cL夹持工件再进 L L8进丹州B退刀捧科 捧料确认并返回原点等待下一周期 二二二工 二二 如图5 。其中SB1 是自动和半自动加工时 的启动按钮,也是测量 位暂停工件经测量合 格后再次启动工作的 启动按钮。SB2是自动 和半自动加工时的停止 按钮工件处于加工过 程中按下该按钮后机 器则必须完成本次加工 Pl 公用程序 L 垂固 X0 。 一 1卜_ 复位自动年u半自动程序l XI, 一 1卜_ 复位半自动程序 I 私鼻 C囹J P0 翥 辨 _1 l l 磊 由 社 圈x o=l生效 _1 生 I 囝 -1二 圈 嚣 口卫 X0=l手动 模式生效 图6 自动半自动手动的程序结构图 后才能停止。X5X15是手动调试开关,X16一X27是分布 机器各检测位置的传感器,Y1一Y6及Y15 Y17接电磁阀 料架 S1 X2启动 X26有料 进料Is2ol,(Y1 xl6队 罄TIK10 - ) l缩回压杆,05s K5后PA转臂下行。 i PA气缸伸出 K5翳 cL进l ;:卜_。 9 cL进 4-X21cL在中间 CL中间 X24出料确认 YI2报警确认 M40是X4测量 开关及X2启动 开关控制 M2排料确认 PA上l :卜。_( !)PA气缸缩回 网-4-X16PA M0 到原点 l S1 RST cL再进I !卜_ cL进 4-X22cL前端 的线圈YA1一YA9,均使用220V交流电,Y10、Y11、Y13 接220V的继电器,Y12、Y14接220V的红色、黄色灯光 报警器。 33 PLC控制程序设计 程序设计的关键在于自动半自动手动的程序结构设 计。全自动控制的顺序功能图设计、半自动顺序功能图设 计详见图6、图7_3。但由于全自动控制程序必要的互锁 和运动机构执行的先后顺序锁定比较复杂,在编程时,除 了考虑顺序功能图中的注解事项外还要解决以下的问 题。 (1)每次模式转换都要对用到的状态继电器S、计数 器C复位。 (2)在半自动和全自动加工模式时,必须让SB1按下 一次启动程序后就立即无效,只有停止按钮SB2和模式转 换按钮SA1才能解除。 (3)只有在CL转臂在原点和固定2气缸缩回后,PA 转臂才能夹着工件向下转,把工件转送给CL转臂。 (4)CL转臂在A位夹取工件后则顺时针转动,若是 CL前端 K3 LB进刀 1 一f丽 进刀 缩嗍刀由 刀 c腿 s 原点 x 。c 原点 排料巨S 1,2 TT)KI 排料l卜T_( 手 数 (传感器常闭接法)l、 j,J一 十FI L 警 :蓄 M一50 : I 图 i l 。510 R I 圃 : 图7 自动半自动顺序功能图 (下转第109页) F 经验 4结束语 单一的切断接地故障保护保护措施因保护电器产品的 质量、电器参数的选择和使用中的变化及施工质量、维护 管理水平等原因,其动作并非完全可靠,且保护电器尚不 能防止由建筑外进入的故障电压的危害,因此还应采取等 电位联结措施,以降低人体受到电击时的接触电压,提高 电气安全水平。 参考文献: 1GB5005495低压配电设计规范S 2DIMT6211997交流电气装置的接地S 3GB1405093系统接地的型式及安全技术要求s 41 GB5006292第四章电力变压器的保护电力装置的继电保护 和自动装置设计规范fS1 5中国航空规3t,J设计研究院工业与民用配电设计手册(第三 版)M北京:中国电力出版社,2005 6GB1395592漏电保护器安装和运行S 7施耐德电气低压产品用户手册Z1998 作者简介:龚新根,男,1983年生,江西人,大学本科。研究领 域:机电工程、电气电力工程、机电工程管理。 (编辑:王智圣) 、 _-、 、 l、! _l、兰 、 l、 -、 ! 、 ! ! ! (上接第43页) 第一个工件则直接送到C位磨削加工,从第二个工件开 始。则会停留在B位,等待LB磨削前一个工件完成并在 排料和出料都已确认后,再从B位转到C位,在C位放下 工件后回到A位取件,如此不断循环。 而CL转臂从B位向C位转动第一个工件用CO常 闭直接转移,从第二个开始则要满足以下条件:无料报 警不动作;在LB退刀到位后,排料杆弹出并得到确认; 工件被弹出并碰到出料确认板,从而实现出料确认; 测量暂停连续工作选择开关SA2要在连续工作位。四个 条件都确认后CL转臂则夹着工件从B向C运动并在C处 放下工件,然后返回A位装夹工件。 另外,测量暂停连续工作选择开关SA2的作用是: 磨削一定数量的工件后。则需要抽查工件的加工尺寸是否 合格,因此,在当SA2打到测量暂停位时,CL转臂停在 B位,可对上一次加工的工件进行测量,调整好进给压轮 后,把SA2打到连续工作位,再按下启动按钮SB1,则 CL转臂带着工件从B向C运动并在C处放下工件,然后 返回A位装夹工件。 由于以上几个条件确认的时间不可能也不应该同时发 生,所以必须设计转换电路将已产生过的条件记忆,等待 所有条件满足后则转步。 (5)在CL转臂带着工件从B向C运动并在C处放下 工件。然后返回A位装夹工件的过程中。LB进刀则在CL 转臂离开C位返回A位的中途经过B位时启动。这是LB 进刀必须满足的条件为的是防止LB进给压轮压到CL转 臂上而发生安全事故。 (6)排料时间不能太短也不能太长,时间太短,则排 料动作不充分,使工件弹出不到位,不能完成出料确认; 时间太长,则排料针未复位CL已拿着工件到达造成工 件放不下去。 另外,顺序功能图中的时间继电器T的设定值和各报 警的设定也很关键,由于篇幅所限,这里不作说明,具体 程序略 。 4结束语 磨床加装自动上料装置后投入运行已给生产带来了巨 大变化,不但使单机日产量数倍提高,同时大幅减小了机 器操作员人数,由原来的一人一机的操作模式变为一人四 机的监控模式,操作者只需完成加料、测量、进刀调节等 机器报警提示的间歇性任务大大地降低了操作者的劳动 强度,彻底消除安全生产隐患。该装置具有调试简单、操 作方便、使用安全、运行可靠、效率高、故障率低、工件 加工效果好等特点,同时由于软硬件均采用合理化结构和 布局,方便了技术员的安装、调试和维修,为工厂带来了 良好的经济效益,也为同类型设备的自动化改造提供范 例。 参考文献: 1三菱电机FX1S,FX1N,F
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