基于PLC的Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、Cin COLLEGE OF SCIENCE ANDTECHNOLOGYXHONGQING UNIVERSITY邑氣控制技術(shù)課程設(shè)審課題:專業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)日期：成績(jī):重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院目錄一、設(shè)計(jì)目的作用二、設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)1. 系統(tǒng)概述1.1 Z3040型搖臂鉆床上運(yùn)動(dòng)形式1.2 Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行1.3 Z3040搖臂鉆床的電力拖動(dòng)的特點(diǎn)和控制要求1.4 Z3040控制線路概述1.5 Z3040控制線路原理分析2 、單元電路設(shè)計(jì)與分析2.1 電氣元件的選擇2.2 主電路基于PLC的Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的作用1、了解電

2、氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟及設(shè)計(jì)原則。2、學(xué)以致用，鞏固書本知識(shí)。使學(xué)生初步具有設(shè)計(jì)電氣控制裝置的能力。從而培養(yǎng)和提 高學(xué)生獨(dú)立工作的能力和創(chuàng)造能力。3、進(jìn)行一次工程技術(shù)設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊(cè)、工具 書的能力；上網(wǎng)查尋信息的能力；運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程繪圖的能力；編制技術(shù)文件的能4、根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，繪出電氣控制原理圖，包括主電路和PLC的控制電路接線圖，本設(shè)計(jì)要求采用S7-200 PLC ；5、重要電器元器件的選擇和有關(guān)計(jì)算；6、進(jìn)行PLC元件的I/O地址分配；7、 根據(jù)控制要求，編制 PLC控制程序（梯形圖和指令表），并適當(dāng)給出一些程序注

3、釋；&完成控制箱內(nèi)和面板的元器件布置圖與安裝接線圖；9、列出所需電氣設(shè)備器材的明細(xì)表（應(yīng)包括：序號(hào)、文字符號(hào)、器材名稱、規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、作用）10、 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書（說(shuō)明書格式見附件）。11、 Z3040型搖臂鉆床適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔的大型零件的孔加工，是機(jī)械加工 車間常用的機(jī)床，在機(jī)械行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。由于傳統(tǒng)繼電器一接觸器控制的搖臂鉆床存在電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多、噪音大、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)，因 此對(duì)Z3040搖臂鉆床控制系統(tǒng)的技術(shù)改造是非常必要的。12、搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有 工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。二、

4、設(shè)計(jì)要求1、主要控制電器為四臺(tái)電機(jī)： 主電動(dòng)機(jī)、 搖臂升降電動(dòng)機(jī)、 液壓泵電動(dòng)機(jī)、 冷卻泵電機(jī)。2、主電動(dòng)機(jī)和液壓泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)均 為短時(shí)工作，不設(shè)過(guò)載保護(hù)。3、搖臂的升降，主軸箱、立柱的夾緊放松都要求拖動(dòng)搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)能 夠正反轉(zhuǎn)。4、搖臂的升降控制：按下?lián)u臂上升起動(dòng)按鈕，液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)供給壓力油，經(jīng)分配閥 體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動(dòng)活塞使搖臂松開。同時(shí)搖臂升降電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)使搖臂上升。 如果搖臂沒(méi)有松開，搖臂升降電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，必須保證了只有搖臂的可靠松開后方可 使搖臂上升或下降，可使用限位開關(guān)控制。當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時(shí)，松開搖

5、臂上 升起動(dòng)按鈕，升降電動(dòng)機(jī)斷電，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù) 13s 后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使 壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入的夾緊液壓腔，搖臂夾緊，同時(shí)液壓泵電動(dòng)機(jī)停止，完成了搖臂的 松開上升夾緊動(dòng)作。5、搖臂升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。6、因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時(shí)的調(diào)整工作，所以應(yīng)采用點(diǎn)動(dòng)方式。7、搖臂的上升或下降要設(shè)立極限位置保護(hù)。8、立柱和主軸箱的松開與夾緊控制：主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨(dú)進(jìn)行，也 可以同時(shí)進(jìn)行。由開關(guān)SA2和按鈕SB5 （或SB6）進(jìn)行控制。SA2有三個(gè)位置：在中間 位置（零位）時(shí)為松開及夾緊控制同時(shí)進(jìn)行，扳到左邊位置時(shí)為立柱的夾緊或放松

6、，扳 到右邊位置時(shí)為主軸箱的夾緊或放松。 SB5 是主軸箱和立柱的松開按鈕， SB6 為主軸箱 和立柱的夾緊按鈕。9、 主軸箱的松開和夾緊為的動(dòng)作過(guò)程：首先將組合開關(guān)SA2 扳向右側(cè)。當(dāng)要主軸箱松 開時(shí)，按下按鈕SB5,經(jīng)13s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液 壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松。主軸箱和立柱松開指示燈 HL2 亮。當(dāng)要主軸箱夾緊時(shí)， 按下按鈕SB6,經(jīng)13s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸， 推動(dòng)活塞使主軸箱夾緊。同時(shí)指示燈 HL3 亮， HL2 滅，指示主軸箱與立柱夾緊。10、當(dāng)將SA2扳到左側(cè)時(shí)，立柱松開或夾緊。SA2在中間位置按下SB5或SB

7、6時(shí)，主軸 箱和主柱同時(shí)進(jìn)行夾緊或放松。其他動(dòng)作過(guò)程和主軸箱松開和夾緊完全相同，不再重復(fù)。11、機(jī)床要有照明設(shè)施。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述鉆床為孔加工機(jī)床，主要用來(lái)加工外形較復(fù)雜，沒(méi)有對(duì)稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔。如鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有較寬的調(diào)速范圍。Z3040型搖臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50:1，正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為 40 r/min，最高為2000 r/min，進(jìn)給范圍為 0.051.60 r/min。它的調(diào) 速是通過(guò)三相交流異步電動(dòng)機(jī)和變速箱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這樣可以簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)。鉆床按其結(jié)構(gòu)型式不同，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔

8、鉆床、多軸鉆床及搖臂鉆床等。搖 臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。Z3040型搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)如下所示。N-內(nèi)立性富夕”立拄6主軸t 7_工作行1.1、Z3040型搖臂鉆床上運(yùn)動(dòng)形式有：a、主運(yùn)動(dòng)：主軸帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；b、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：鉆頭的上下運(yùn)動(dòng)；c、輔助運(yùn)動(dòng)：搖臂可沿外立柱的圓柱面上下垂直調(diào)整位置；主軸箱可沿?fù)u臂的導(dǎo)軌橫 向調(diào)整位置；搖臂及外立柱繞內(nèi)立柱轉(zhuǎn)動(dòng)至不同的位置；工作時(shí)可以很方便的調(diào)整主軸 的位置（工件不動(dòng)）。后兩者為手動(dòng)，另外還需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的夾緊和松 開。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)交流

9、異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)是通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。搖臂的上升、下降由一臺(tái)交 流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。主軸箱、立柱的夾緊和放松由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。通過(guò)電動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)一臺(tái)齒輪泵，供給夾緊裝置所需要的壓力油。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)通 常采用手動(dòng)。此外還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)對(duì)加工的刀具進(jìn)行冷卻。1.2 Z3040 搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行Z3040搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成， 內(nèi)立柱固定在底座上，在它的外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸 箱是一個(gè)復(fù)合部件，它包括主軸及主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的全部傳動(dòng)變速和操作機(jī)構(gòu)。

10、主 軸箱安裝于搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過(guò)手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。鉆削加工時(shí)，主軸箱可由夾緊裝置將其固定在搖臂的水平導(dǎo)軌上，外立柱緊固在內(nèi) 立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削加工。1.3 Z3040 搖臂鉆床的電力拖動(dòng)的特點(diǎn)和控制要求搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制，通常沒(méi)有主軸電 動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、立柱夾緊和放松電動(dòng)機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)。搖臂鉆床為適應(yīng)各種形式加工，要求主軸及進(jìn)給有較大的調(diào)速范圍。主軸一般速度 下的鉆床加工為恒功率負(fù)載，而低速是用于擴(kuò)孔、絞孔及螺紋加工，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)皆為主軸運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)

11、拖動(dòng)，分別 經(jīng)主軸和進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)均裝在主軸 箱內(nèi)。為加工螺紋，主軸要求有正、反轉(zhuǎn)，一般由機(jī)械方法獲得，為此主軸電動(dòng)機(jī)只需單 方向旋轉(zhuǎn)。搖臂的升降由升降電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)能正、反轉(zhuǎn)。 搖臂的夾緊和放松是由電氣和液壓聯(lián)合控制，并且有夾緊和放松指示。內(nèi)外立柱的夾緊與放松， 、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機(jī)械操作、電氣 - 液壓-機(jī)械裝置等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。鉆削加工時(shí)，需要對(duì)刀具和工件進(jìn)行冷卻，為此需冷卻泵電動(dòng)機(jī)輸送冷卻液。 要有必要的限位、連鎖和過(guò)載保護(hù)，且具有局部安全照明。1.4 Z3040 控制線路概述Z3040搖臂鉆床主要有兩種主要運(yùn)動(dòng)和其他輔

12、助運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是指主軸帶動(dòng)鉆頭的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指鉆頭的垂直運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)是指主軸箱沿?fù)u臂水平運(yùn)動(dòng)，搖臂沿 外立柱上下移動(dòng)以及搖臂和外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。Z3040搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力 油，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預(yù)選與變速；另一套是由液壓電 動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵送出壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)搖臂的夾緊和松開、主軸箱的夾緊與松開、立柱的夾 緊與松開。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部。a. 操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)壓力油由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出，由主軸操作手柄來(lái)改變兩個(gè)操縱閥的 相互位置，獲得不同的動(dòng)作。操作手柄有五個(gè)空

13、間位置：上、下、里、外和中間位置， 其中上為“空擋”，下為“變速”，外為“正轉(zhuǎn)”，里為“反轉(zhuǎn)”，中間位置為“停車” 。而 主軸轉(zhuǎn)速及主軸進(jìn)給量各有一個(gè)旋鈕預(yù)選，然后在操作主軸手柄。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先按下主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕，主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)齒輪泵， 送出壓力油。然后操縱主軸手柄，板至所需轉(zhuǎn)向位置（里或外） ，于是兩個(gè)操縱閥相互位 置轉(zhuǎn)變，使一股壓力油將制動(dòng)摩擦離合器松開，為主軸旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件；另一股壓力油壓 緊正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）摩擦離合器，接通主軸電動(dòng)機(jī)的主軸的傳送鏈，驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過(guò)程中，可轉(zhuǎn)動(dòng)變速按鈕，改變主軸轉(zhuǎn)速或主軸進(jìn)給量。 主軸停車時(shí)，將操作手柄扳回中間位置，這時(shí)主

14、軸電動(dòng)機(jī)仍拖動(dòng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)。但此 時(shí)整個(gè)液壓系統(tǒng)為低壓油，無(wú)法松開制動(dòng)摩擦離合器，而在制動(dòng)彈簧作用下將制動(dòng)摩擦 離合器壓緊，使制動(dòng)軸上的齒輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸停車。所以主軸停車時(shí)主軸發(fā)動(dòng)機(jī) 仍在旋轉(zhuǎn)，只是不能將動(dòng)力傳到主軸。主軸變速與進(jìn)給變速：將主軸手柄扳至“變速”位置，于是改變兩個(gè)操縱閥的相互 位置，使齒輪泵送出的壓力油進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)速預(yù)選閥和主軸進(jìn)給量預(yù)選閥，然后進(jìn)入各變 速油缸。與此同時(shí)，另一油路系統(tǒng)推動(dòng)拔叉緩慢運(yùn)動(dòng)，逐漸壓緊主軸正轉(zhuǎn)摩擦離合器， 接通主軸電動(dòng)機(jī)到主軸的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)主軸緩慢旋轉(zhuǎn)，稱為緩速，以利于齒輪的順利嚙 合。當(dāng)變速完成，松開操作手柄，此時(shí)手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動(dòng)復(fù)

15、位到主 軸“停車”位置，然后在操縱主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量下工作。b、夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊和松開是由液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)送出壓 力油，推動(dòng)活塞、菱形塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中由一個(gè)油路控制主軸箱和立柱的夾緊，另一油 路控制搖臂的夾緊和松開，這兩個(gè)油路均由電磁閥控制。Z3040 搖臂鉆床共有四大電動(dòng)機(jī)：主電動(dòng)機(jī) M1 ，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 ，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) M4 。1.5 Z3040 控制線路原理分析a 、 主電路分析（1）. M1為單方向旋轉(zhuǎn)，由接觸器 KM1控制，主軸的正反轉(zhuǎn)則由機(jī)床液壓系統(tǒng)操縱 機(jī)構(gòu)配合正反轉(zhuǎn)摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，并由熱

16、繼電器 FR1作電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。（2）. M2由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM2 KM3空制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。控制電路保證，在操縱搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后才使電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。當(dāng)移動(dòng)到位后，保證M2先停下，再自動(dòng)通過(guò)液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊，最后液壓泵電機(jī)才停下。M2為短時(shí)工作，不設(shè)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。(3) . M3由接觸器KM4 KM5實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有熱繼電器 FR2作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。(4) . M4電機(jī)容量小，僅0.125kW,由開關(guān)QS控制。b 、 控制電路分析由變壓器TC將380V交流電壓降為110V,作為控制電源。指示燈電源為 6V。

17、( 1 )主電動(dòng)機(jī)控制按下起動(dòng)按鈕SB2,接觸器KM1吸合并自鎖，主軸電動(dòng)機(jī) M1起動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止 按鈕SB8接觸器KM1釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。(2).搖臂升降控制搖臂上升、下降分別由SB3 SB4點(diǎn)動(dòng)控制。按上升按鈕SB3時(shí)間繼電器KT1得電吸合，瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4得電吸 合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3接通電源正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂松開 的油腔，推動(dòng)活塞，使搖臂松開。當(dāng)搖臂完全松開后，活塞桿通過(guò)彈簧片壓下限位開關(guān) SQ2使其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2斷開，使接觸器KM4線圈斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3停轉(zhuǎn)，與 此同時(shí)，另一動(dòng)合觸點(diǎn)SQ2閉合，接觸器KM2線圈通電吸合，其

18、主觸點(diǎn)接通升降電動(dòng)機(jī) M2的電源，M2啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。如果搖臂沒(méi)有松開，SQ2的動(dòng)合觸點(diǎn)也不能閉合，KM2就不能吸合，M2不能旋轉(zhuǎn)，搖 臂也就不可能上升，保證了只有在搖臂可靠松開后才能使搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到所需位置時(shí)，松開按鈕SB3接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT1同時(shí)斷電釋 放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。由于 KT1釋放，其延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)， 經(jīng)1-3秒延時(shí)后閉合，接觸器KM5的線圈經(jīng)線路通電吸合，液壓電動(dòng)機(jī)M3反向起動(dòng)旋轉(zhuǎn)， 供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動(dòng)活塞，使搖臂夾緊。 同時(shí)，活塞桿通過(guò)彈簧片壓下限位開關(guān) SQ2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，接觸器

19、KM5斷電釋放，液壓 泵電動(dòng)機(jī)M3停止旋轉(zhuǎn)，完成了搖臂的松開-上升-夾緊動(dòng)作。搖臂上升的動(dòng)作過(guò)程如下：按SB3KT1吸合KM 4吸合M 3正轉(zhuǎn) 壓下 ST2KM 2吸合 M 2正轉(zhuǎn)KM 4斷電 M 3停轉(zhuǎn)搖臂上升到預(yù)定位置，松開 SB3。搖臂的下降過(guò)程與上升基本相同，它們的夾緊和放松電路完全一樣。所不同的是按下降按鈕SB4時(shí)為KM3線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂下降。時(shí)間繼電器KT1的作用是控制KM5的吸合時(shí)間，使M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，再夾緊搖臂。KT1 的延時(shí)時(shí)間應(yīng)視搖臂在 M2斷電至停轉(zhuǎn)前的慣性大小調(diào)整，應(yīng)保證搖臂上升（或下降）后 才進(jìn)行夾緊，一般調(diào)整在13秒。搖臂升降的限位保護(hù)，

20、由組合開關(guān) SQ1來(lái)實(shí)現(xiàn)。SQ1有兩對(duì)觸點(diǎn)，SQ1-1是搖臂上升 時(shí)的極限位置保護(hù)，SQ1-2是搖臂下降時(shí)的極限位置保護(hù)。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)， SQ1-1動(dòng)作，將電路斷開，則KM2斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2停止旋轉(zhuǎn)。但SQ1的另 一觸點(diǎn)SQ1-2仍處于閉合狀態(tài)，保證搖臂能夠下降。同理，當(dāng)搖臂下降到極限位置時(shí)， SQ1-2動(dòng)作，電路斷開，KM3釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。而SQ1的另一動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ1-1 仍閉合，以保證搖臂能夠上升。搖臂的自動(dòng)夾緊是由行程SQ3來(lái)控制的。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障而不能自動(dòng)夾 緊搖臂，或者由于SQ3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使 SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，都會(huì)使

21、液 壓泵電動(dòng)機(jī)處于長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)，這是不允許的。為了防止損壞液壓泵電動(dòng)機(jī)，電路 中使用了熱繼電器 FR2。搖臂夾緊動(dòng)作過(guò)程如下：搖臂升到預(yù)定位置，松開SB4KT1斷電延時(shí)閉合-KM5吸合、M3反轉(zhuǎn)一搖臂夾緊一 SQ3受壓斷開KM5 M3均斷電釋放。（3）立柱和主軸箱松開、夾緊控制立柱和主軸箱的松開及夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2和復(fù)位按鈕SB7（或SB8）進(jìn)行控制。SA2有 3個(gè)位置：中間位（零位）時(shí)，立柱和主軸箱的 松開或夾緊同時(shí)進(jìn)行；左邊位為立柱的夾緊或放松；右邊位為主軸箱的夾緊或放松。復(fù) 合按鈕SB7 SB8分別為松開、夾緊控制按鈕。以主軸箱的松開和夾緊為例：先將

22、SA2扳到右側(cè)。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按松開按鈕 SB7,時(shí)間繼電器KT2 KT3的線圈同時(shí)得電，KT2是斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，它的斷電 延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)在通電瞬間閉合，電磁鐵YA1通電吸合。經(jīng)1-3秒延時(shí)后，KT3的延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)閉合，接觸器 KM4線圈斷電，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3正轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn) 入主軸箱右缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松?；钊麠U使行程開關(guān)SQ4復(fù)位，觸點(diǎn)SQ4常閉開關(guān),SQ4常開閉合。指示燈HL2亮，表示主軸箱已松開。主軸箱夾緊的控制線路及工作原 理與松開時(shí)相似，只要按松開按鈕SB7換成夾緊按鈕SB8接觸器KM4換成KM5 M3由正 向轉(zhuǎn)動(dòng)變成反向轉(zhuǎn)動(dòng)，指示燈 HL2換成HL3

23、即可。當(dāng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3拌到左側(cè)時(shí)。按松開按鈕 SB7或夾緊按鈕SB8時(shí)，電磁鐵YA2通 電，此時(shí)，立柱松開或夾緊；SA2在中間位時(shí)，主軸箱、立柱接通。按 SB7或SB8電磁 鐵YA1、YA2均通電，主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行松開或夾緊。其他動(dòng)作過(guò)程與主軸箱松開或 夾緊時(shí)完全相同，不再論述。由于立柱和主軸箱的松開與夾緊是短時(shí)間的調(diào)整工作，故 采用點(diǎn)動(dòng)控制方式。（ 4）冷卻泵控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4容量小，所以用組合開關(guān)QS直接控制其運(yùn)行和停止。（5）照明、信號(hào)電路機(jī)床照明電路QF5機(jī)床工作照明電路開關(guān)，同時(shí)過(guò)載及短路保護(hù)作用，EL為工作照 明燈。工作信號(hào)指示HL1電源指示燈，當(dāng)和上QF2時(shí)HL1指示燈亮

24、，HL2為立柱和主軸箱 松開指示燈，HL3為立柱和主軸箱夾緊指示燈，分別由限位開關(guān)SQ4長(zhǎng)閉觸頭和SQ4常開 觸頭控制。HL4為主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈，由 KM1常開觸頭控制。(簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與總體方案的可行性論證，各功能塊的劃分與組成，全面介紹總體工作過(guò)程或工 作原理。)xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxx (小四號(hào)宋體)2、單元電路設(shè)計(jì)與分析 (小三號(hào)宋體)2.1 電氣元件的選擇 在電氣原理圖設(shè)計(jì)完畢之后就可以根據(jù)電氣原理圖進(jìn)行電氣

25、元件的選擇工作， 本設(shè)計(jì)中 需選擇的電氣元件主要有：(1) 電源開關(guān)QS的選擇QS的作用主要是用于電源的引入及控制 M1M4起、停和正反轉(zhuǎn)等。因此QS的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī) MM4額定電流和啟動(dòng)電流，由前面已知MM4的額定電流數(shù)值，通 過(guò)計(jì)算可得額定電流之和為10.68A，同時(shí)考慮到，M2 M3 M4量為滿載啟動(dòng)，在功率較小， M1雖功率較大，但為輕載啟動(dòng)。所以， QS最終選擇組合開關(guān)HZ5-20型，額定電流為20Ao(2) 熱繼電器FR的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行熱繼電器的選擇，由前面 Ml M2和M3的額定電流，現(xiàn)選擇如 下：FR1選用JR16-20/3D型熱繼電器。熱元件額定電流11A額

26、定電流調(diào)節(jié)范圍為6.811A工 作時(shí)調(diào)整在 6.82A.FR2選用JR16-20/3型熱繼電器。熱元件額定電流 2.4A額定電流調(diào)節(jié)范圍為1.52.4A 工作時(shí)調(diào)整在 1.42Ao( 3)接觸器的選擇根據(jù)負(fù)載回路的電壓、 電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來(lái)進(jìn)行接觸器的 選擇。本設(shè)計(jì)中KM1主要對(duì)M1進(jìn)行控制，而M1額定電流為6.82A，控制回路電源為127V,需要 主觸點(diǎn)兩對(duì)，所以，KM1選G0-10型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為10A,線圈電壓為127V。KM2與 KM3對(duì)M2進(jìn)行控制，而M2額定電流為2.01A，控制回路電源為127V,各需要主觸 點(diǎn)兩對(duì)，KM2的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，

27、KM3的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM2 KM3選CD10-5型 接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為5A,線圈電壓為127乂KM4與 KM5寸M3進(jìn)行控制，而M3的額定電流為1.42A，控制回路電源為127V,各需要主 觸點(diǎn)三對(duì)，KM4勺輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，KM5的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM4 KM5選CJ10-5 型接觸器。(4) 熔斷器的選擇根據(jù)熔斷器的額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等進(jìn)行熔斷器的選擇。 本設(shè)計(jì)中涉及到熔斷器有三個(gè)： FU1、FU2、 FU3。FU1主要對(duì)M1、M4進(jìn)行短路保護(hù)，M1 M4額定電流分別為6.82A、0.43A。因此，熔體的 額定電流為 I ful （1.525）1

28、Nma+E I N計(jì)算可得I ful 17.48A，因此FU1選擇RL1-60型熔斷器，熔體為20A.同理：FU2選擇RL1-15型熔斷器，熔體為10A; FU3選擇RL1-15型熔斷器，熔體為2A。（5）按鈕的選擇 根據(jù)需要的觸點(diǎn)數(shù)目、動(dòng)作要求、使用場(chǎng)合、顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。本設(shè)計(jì)中SB1、SB2 SB3 SB5選擇LA-18型按鈕，顏色為綠色，SB4 SB6 SB7 SB8選 擇 LA-18 型按鈕，顏色為紅色。（6）照明及指示燈的選擇本設(shè)計(jì)中，電源指示燈EL選擇JC2,交流36V 40W，與燈開關(guān)SA2成套配置；指示燈HL1、HL2 HL3 HL4選擇ZSD-0型，指標(biāo)為6.3V，0.

29、25A，顏色為綠色。（7）控制變壓器的選擇本設(shè)計(jì)中，變壓器選擇 BK-100VA,380V 220V/127V 36V 6.3V。2.2 主電路圖：1 1L uF%QF搖臂升降電動(dòng)機(jī)主電動(dòng)機(jī)冷卻泵電動(dòng)機(jī)L1L2L+roio :o.i10.2 血3ICl Dl5 20.6 g ?Ii.flIL1T.1.7IL 3 IL.(12H11.511.6IL,?12,01112.212. ai a. 4 珮E 1612.1HI .011.2I/HMOO MO 1Q0.511.3Q0.4I I_/FH/I_/I_/I J MO. 1 II. 7T39T (J. 5 _ 1.3 11.0 S 92_I M F

30、pi/ii)10.7 QO. 2 QO 3 /n)IL-6 MO. 211.5 T37 QO.4 I：. 4 Q 5/I hM/i /I/Ikl) 11.4/I|/Ft)IMTCFPTT383CH12.1T38Q0.612.2T39INTC30-PT0.3 QI.3I)12.712.5 QI.4H/M 1()SMO.O QI .512.0 QI.2 I I_) Q0.2 QI.5丄1. 3主軸旋轉(zhuǎn)主軸箱立柱搖臂放松I L. 3 : : : 001 4 H /|o)搖臂上升QD. 3 -乙一）搖臂下降IK 4 . .：T1主軸箱立柱搖臂夾緊主軸箱放松夾緊電磁鐵指令表：LDI0.0ANI0.1LD

31、I0.2OQ0.0ALDQ0.0LDQ0.0LPSLDI0.5OQ0.1ALDANI0.6ANI0.4=Q0.1LRDLDI0.7ANI1.1LDI1.0ANI1.2OLDALDM0.0LRDLDM0.0ANM0.1LDM0.1ANI1.7AT39OLDALDANI1.5ANQ0.5ANI1.3LPSANI1.0ANQ0.3=Q0.2LPPANI0.7ANQ0.2LRD LDN A OALDANANANANLRDATOF LRD LDOANALDTOFLRD LD OALDALRD LD OALDALPPATONLDLDLPSANQ0.3I1.6M0.2I1.4I1.5T37Q0.4I1.4Q

32、0.5M0.0T37, 30I1.6I1.7M0.0M0.1T38, 30I2.1I2.2T38Q0.6I2.3I2.2T38Q0.7M0.1M0.2T39, 30SM0.0Q1.5Q0.0I2.0Q1.1ALRDALRDALPPANA12.0Q1.2Q0.2Q1.5Q0.3Q1.312.712.5Q1.4PS33*uC北?LCM尸LULI LE LSL：I Lpl LH mi Jfflars Cf3 LU LaSL3uVI Mlg -Ml yj-ic啡氏 FW -P 1133 W37 tailsfltt Mi IM IUnua ful rn E LE L3PLC a盤RjCw呼PLC Q聲1

33、嚴(yán)UI aL1 LU11竺FL匚-說(shuō):曰一皐彩一17亂J.FLCLMLPLC1114mVII?啤WLC21應(yīng) LDLFDUfl叨PLC Q 0MLEF浙L.LF1C o一-PLC nVgL柜外配直分配圖柜內(nèi)配直分配圖Y（詳細(xì)介紹各單元電路的選擇、設(shè)計(jì)及工作原理分析、仿真，并介紹有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及元器件參數(shù)的選擇 等，要求有原理圖和波形圖。元件分配表輸入輸出輔助兀件輸入元件元件 號(hào)輸出元件元件 號(hào)定時(shí)器元件 號(hào)總電路保護(hù)斷路器QF310.0工作準(zhǔn)備用中間繼電器K1Q0.0搖臂上升下降用時(shí)間繼電器KT1T37總停止按鈕SB710.1主軸旋轉(zhuǎn)接觸器KM1Q0.1主軸箱立柱和搖臂放松 夾緊用時(shí)間繼電器 KT3T39總啟動(dòng)按鈕SB1I0.2搖臂上升接觸繼電器KM2Q0.2斷開電磁鐵KA1 KA2用時(shí)間繼電器3S KT2T38機(jī)床工作燈開SA1-112.5搖臂下降接觸繼電器KM3Q0.3M1電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù) 用熱繼電器FR1I0. 4主軸箱立柱搖臂放松接觸器KM4Q0.4主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB2I0.5主軸箱立柱搖臂夾緊接觸器KM5Q0.5主電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB8I0.6主軸箱放松夾緊用電磁鐵YA1Q0.6搖臂上升啟動(dòng)