M1432型
摘要
本次设计的内容是M1432型万能外圆磨床电气控制系统的设计。M1432A 型万能外圆磨床用于磨削圆柱形和圆锥形零件的外圆和内孔。机床的外磨砂轮、内磨砂轮、工件、油泵及冷却，均以单独的电机驱动。本次设计重点是将M1432型万能外圆磨床电气控制电路改造成PLC控制系统以及编译PLC梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真，最后用MCGS组态软件模拟动画效果。
关键词：外圆磨床；电气控制系统；PLC控制；MCGS
PLC Reformation In Electrical Control System Of M1432 Type
Universal Cylindrical Grinder
ABSTRACT
The content of this design is the designing of M1432 type universal cylindrical grinder electrical control system. M1432A type universal cylindrical grinder is used to grind outer circle and inner hole of cylindrical and conical parts. The external grinding wheel,internal grinding wheel, workpiece, oil pump and cooling are driven respectively by a single motor. The design focuses on the transformation of electrical control circuit of M1432 type universal cylindrical grinder into PLC control system and compiling PLC ladder diagram, when compiling is done, using PLC test bench for experimental simulation and eventually using MCGS software to simulate the animation effects.
Keywords: Cylindrical grinder; The electrical control system; PLC control; MCGS;
目 录
第一章 前 言 ......................................................................................................................... 1
1.1 可编程序控制器(PLC)的现状与发展趋势 ........................................................................ 1 第二章 M1432A万能外圆磨床结构及其电气控制分析 ................................................................. 4
2.1 M1432A万能外圆磨床的概述 .......................................................................................... 4
2.1.1 M1432A万能外圆磨床的概述 ............................................................................... 4 2.1.2机床的机械传动系统 ............................................................................................. 4 2.1.3主要部件结构 ........................................................................................................ 5 2.1.4传动控制的特点以及要求 ..................................................................................... 6 2.2 M1432A万能外圆磨床的电气控制系统分析 .................................................................... 7
2.2.1 主电路分析........................................................................................................... 7 2.2.2 控制电路 .............................................................................................................. 7
第三章 PLC控制系统的介绍 ........................................................................................................ 10
3.1可编程控制器概况 ........................................................................................................... 10 3.2PLC结构及其基本配置 .................................................................................................... 10 3.3 PLC改造M1432A电气控制系统的现实意义 .................................................................. 13
3.3.1PLC的特点 ........................................................................................................... 13 3.3.2继电器控制系统和PLC控制系统的比较 ............................................................. 14 3.4 FX系列产品的PLC简介 ................................................................................................ 15 第四章 M1432A万能外圆磨床的PLC控制系统改造 ................................................................... 16
4.1 PLC型号的选择 .............................................................................................................. 16 4.2 采用三菱系列PLC编程 ................................................................................................. 17 4.3 PLC指令程序 .................................................................................................................. 19 第五章 用MCGS组态软件模拟动画效果..................................................................................... 20
5.1 MCGS软件简介 .............................................................................................................. 20 5.2 用MCGS组态软件模拟动画 .......................................................................................... 20 第六章 结 论 .............................................................................................................................. 26 参考文献 ....................................................................................................................................... 27 致 谢 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
第一章 前 言
1.1 可编程序控制器(PLC)的现状与发展趋势
工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成 为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：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。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
一、我国工业控制计算机的发展
20世纪40年代末50年代初，我国的流程工业规模很小，设备陈旧，必要的调节主要靠最简单的测量仪表由人工操作运行。50年代末60年代初，我国研制生产的传感器、变送器、调节器、执行器等，基本上能显示过程状态，实现调节意图，最终命令执行器完成对工艺流程的调节要求。70年代初，我国自行研制的工控机开始应用于工业过程控制，它部分地取代了原来控制室内的仪表。但由于受当时电子器件性能的限制，工控机本身的可靠性远不如现在，工控机带来的控制集中引起“危险”集中。70年代末，分散型控制系统(DCS)进入工控领域，解决了“危险”集中的问题，还解决了一些复杂的控制。DCS可建立通信网络，为大工厂生产带来许多方便，但其价格一直居高不下。80年代初，适应性较强的总线型工控机(STD)应运而生，STD总线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。
二、工业可编程序控制器(PLC)发展趋势
PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界
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PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%， PLC 将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。
PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：
1、微型、小型PLC功能明显增强
很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米而功能却有所增强，使 PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院 手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。
2、集成化发展趋势增强
由于控制内容的复杂化和高难度化，PLC向集成化方向发展，使 PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC 集成，即将计算机、PLC及操作人员的人—机接口结合在一起，使PLC 能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。
3、向开放性转变
PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致， 使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了 IEC1131-3《可编程序控制器的编程软件标准》，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。
三、PLC主要厂家及产品介绍
在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。从西门子公司的SIMATICS7-400的性能可对PLC窥见一斑：
我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产；中型PLC已有产品；大型PLC已开始研制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有
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