組合鉆床設(shè)計(jì)說明書

1、序號(hào)（學(xué)號(hào)）:課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱組合鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)班 級(jí)姓 名指導(dǎo)教師2014年12月11日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書3二、正文61。 概述61.1機(jī)電傳動(dòng)控制概述61。2課程設(shè)計(jì)72. 總體設(shè)計(jì)72。1 控制要求的分析72。2液壓控制回路中電磁閥被控邏輯表達(dá)式83. 局部設(shè)計(jì)83。1 原理圖83.2 接線圖123。3 元件選型124。 PLC控制電路設(shè)計(jì)144。1 PLC的I/O接線144。2 PLC的I/O口分配164.3 PLC型號(hào)的確定175。 程序設(shè)計(jì)185.1 主回路控制程序設(shè)計(jì)185.2回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計(jì)185.3 動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)控制程序18三、

2、小結(jié)19四、參考文獻(xiàn)19五、附錄20一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書20142015學(xué)年第1學(xué)期課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)名稱:組合鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí):11機(jī)械電子地點(diǎn)： K1514一、課程設(shè)計(jì)目的本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及與自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)必修課.課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)在于使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)備電器控制的基本知識(shí)、基本原理和基本方法,以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電氣控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的基本能力.加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，驗(yàn)證理論和鞏固、擴(kuò)大所學(xué)的基本理論知識(shí).二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo))1機(jī)床概況：本機(jī)為專用千斤頂油缸兩端面的加工，采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的左、右兩個(gè)動(dòng)力頭（電機(jī)均為1.5KW）同時(shí)進(jìn)行切削.動(dòng)力頭的快進(jìn)、工進(jìn)及快退由液

3、壓油缸驅(qū)動(dòng).液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用死擋鐵方法實(shí)現(xiàn)位置控制。 液壓系統(tǒng)的油泵電機(jī)370W，由電磁閥(YV1-YV5)控制，其動(dòng)作表如下：YV1 YV2 YV3 YV4 YV5定位(SB1）+ - -夾緊（YJ1）+ + - 入位 (YJ2） + + - -工進(jìn)(SQ1SQ5） - + + + 退位(SQ2SQ4) - + -+復(fù)位(SQ3SQ6) - - - 2動(dòng)作程序如下：（1） 零件定位。人工將零件裝入夾具后，定位油缸動(dòng)力定位以保證零件的加工尺寸。（2） 零件夾緊。零件定位后，夾緊油缸動(dòng)作使零件固定在夾具內(nèi)，同時(shí)定位油缸退出以保證滑臺(tái)入位。（3） 滑臺(tái)入位.滑臺(tái)帶動(dòng)夾具一起快速

4、進(jìn)入加工位置。（4） 加工零件。左右動(dòng)力頭進(jìn)行兩端面切削加工，動(dòng)力頭到達(dá)加工終點(diǎn)，即停止工進(jìn)，快速退回原位，動(dòng)力頭停轉(zhuǎn)并能耗制動(dòng).（5） 滑臺(tái)復(fù)位。左右動(dòng)力頭退回原位后滑臺(tái)復(fù)位.（6） 夾具松開。當(dāng)滑臺(tái)復(fù)位后夾具松開,取出零件。3設(shè)計(jì)要求：（1） 動(dòng)力頭為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車采用能耗制動(dòng)。（2） 只有在油泵工作，油壓達(dá)到一定的壓力后（由油壓繼電器控制）才能進(jìn)行其它控制。（3） 專用機(jī)床能進(jìn)行半自動(dòng)循環(huán),又能對(duì)各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整.（4） 應(yīng)用照明及工作狀態(tài)顯示.（5） 有必要的電報(bào)保護(hù)和聯(lián)鎖。（6） 有電氣原理圖(3號(hào)圖紙）.（7） 元件明細(xì)表。3工作原理圖圖1 組合鉆床工作原理圖2 組合鉆床液壓系

5、統(tǒng)圖三、進(jìn)度安排第1周周一 熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)、計(jì)劃、構(gòu)思設(shè)計(jì)方案周二 邏輯設(shè)計(jì)法原理介紹，中間繼電器、執(zhí)行電器邏輯表達(dá)式，電氣原理圖,電氣工作過程表周三 主電路原理圖設(shè)計(jì).周四 電機(jī)控制原理及線路圖設(shè)計(jì).周五 電機(jī)控制原理及線路圖設(shè)計(jì)。第2周周一 元件選用說明及元件明細(xì)表說明周二 元件選用說明及元件明細(xì)表說明周三 電氣接線圖設(shè)計(jì)周四 電氣接線圖設(shè)計(jì)周五 完成繼電器接觸器控制設(shè)計(jì)小結(jié)第3周周一 熟悉PLC設(shè)計(jì)任務(wù)、計(jì)劃、構(gòu)思設(shè)計(jì)方案周二 PLC選型,PLC硬件線圖設(shè)計(jì).周三 PLC軟件梯形圖設(shè)計(jì)周四 PLC軟件調(diào)試,完成課程設(shè)計(jì)說明書周五 課程設(shè)計(jì)答辯，完成課程設(shè)計(jì)小結(jié)四、基本要求通過本課程設(shè)計(jì)

6、的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有計(jì)劃的培養(yǎng)和訓(xùn)練，應(yīng)達(dá)到以下諸方面的要求.1。培養(yǎng)學(xué)生具有一定的實(shí)踐技能，樹立實(shí)事求是的思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)；2。能正確設(shè)計(jì)電氣控制線路原理圖;3。能正確選擇常用低壓電氣元件；4。能獨(dú)立的完成課程設(shè)計(jì)，提高分析問題和解決問題的能力。機(jī)械電子系 2014年10月20日二、 正文1. 概述1.1 機(jī)電傳動(dòng)控制概述機(jī)電傳動(dòng)（又稱電力傳動(dòng)或電力拖動(dòng)）是指以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)之總稱.它的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的啟動(dòng)、停止以及速度調(diào)節(jié)，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求,保證生產(chǎn)過程正常運(yùn)行。在現(xiàn)代工業(yè)中,為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的要求，機(jī)電傳動(dòng)不僅包括拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)

7、，而且包括控制電動(dòng)機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。也就是說,現(xiàn)代機(jī)電傳動(dòng)是和由各種控制元件組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起的，所以，本課程被命名為機(jī)電傳動(dòng)控制(也稱為機(jī)械電氣控制）。從現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求出發(fā)，機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，從廣義上講，就是要使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線、車間甚至整個(gè)工廠都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;從狹義上講，則專指控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)量的增加、產(chǎn)品質(zhì)量的提高、生產(chǎn)成本的降低工人勞動(dòng)條件的改善以及能源的合理利用.例如，一些精密機(jī)床要求加工精度達(dá)百分之幾毫米，甚至幾微米；重型鏜床為保證加工精度和控制表面粗糙度,要求能在極慢的穩(wěn)速下進(jìn)給，即要求能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)速;軋鋼車間的可逆式軋機(jī)

8、及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時(shí)間內(nèi)疚能完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程，即要求能迅速地啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；對(duì)于電梯和提升機(jī)，要求啟動(dòng)和制動(dòng)平穩(wěn),能并能準(zhǔn)確地停止在給定的位置上；對(duì)于冷、熱連軋機(jī)以及造紙機(jī)的各機(jī)架或各部分,要求它們的轉(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系，以便進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；為了提高效率，要求對(duì)由數(shù)臺(tái)或數(shù)十臺(tái)設(shè)別組成的生產(chǎn)自動(dòng)線實(shí)行統(tǒng)一控制和管理。諸如此類要求，都是靠電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)的。在近代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展過程中，機(jī)電傳動(dòng)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的過程：（1） 電機(jī)的拖動(dòng)的發(fā)展過程如下：成組拖動(dòng)多電機(jī)拖動(dòng)（不同機(jī)構(gòu)由單獨(dú)電機(jī)拖動(dòng)）單電機(jī)拖動(dòng)(2） 控制系統(tǒng)的發(fā)展過程如下：繼電器控制接

9、觸器控制電機(jī)放大機(jī)控制磁放大器控制電力功率晶體管控制計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（PLC）由整個(gè)發(fā)展過程，不難看出,隨著機(jī)械加工要求不斷提高，機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜度也在不斷增加。本課程的重點(diǎn)在與控制部分，如何利用電氣元件或計(jì)算機(jī)控制電氣來拖動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)所要求的功能。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí),就要求設(shè)計(jì)人員對(duì)執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）、控制元件的熟練掌握與運(yùn)用，同時(shí)也要求對(duì)控要求進(jìn)行了解。1.2 課程設(shè)計(jì)在本次課程設(shè)計(jì)中，我們完成的是“全自動(dòng)雙面鉆床控制系統(tǒng)"的設(shè)計(jì)任務(wù)。此次課程設(shè)計(jì)的目的旨在學(xué)會(huì)利用電氣元件（繼電器-接觸器）的控制方法,故在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,要求使用的元件為傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的繼電器、接觸器來實(shí)現(xiàn)鉆床的

10、全自動(dòng)工作過程。另外，在本次課程設(shè)計(jì)中，我們還應(yīng)學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)主回路、控制回路以及輔助回路（照明與顯示）。同時(shí)，在回路的總體連接上，要熟悉設(shè)計(jì)的技巧；在液壓控制回路的設(shè)計(jì)中，要學(xué)會(huì)利用“起保停”電路來實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。通過本次課程設(shè)計(jì)，除了復(fù)習(xí)掌握已學(xué)過的電氣知識(shí)外，還應(yīng)熟悉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)方法，從而增加自己的閱歷，提高自己的工作能力。2. 總體設(shè)計(jì)2.1 控制要求的分析任務(wù)書中的控制要求有以下幾點(diǎn)：（1） 動(dòng)力頭位單向運(yùn)轉(zhuǎn),停車采用能耗制動(dòng);（2） 只有在油泵工作,油壓達(dá)到一定壓力后（由油壓繼電器控制）才能進(jìn)行其他的控制；（3） 專業(yè)機(jī)床能進(jìn)行半自動(dòng)循環(huán)，又能各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整；（

11、4） 需要一套局部照明裝置以及工作狀態(tài)指示燈；（5） 有必要地過電流保護(hù)和連鎖；（6） 鉆孔過程中需用冷卻泵進(jìn)行冷卻，冷卻泵電動(dòng)機(jī)功率為0.125kW。由上述控制要求，可分析出以下幾點(diǎn)：（1） 在主回路中僅需對(duì)電機(jī)的啟停進(jìn)行控制和對(duì)動(dòng)力頭電機(jī)進(jìn)行能耗制動(dòng)的設(shè)計(jì)，不需控制正反轉(zhuǎn)；（2） 在液壓回路的液壓泵附近處應(yīng)添加壓力繼電器,并在液壓控制回路的首端加入該壓力繼電器的常開觸點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)滿足油壓后才能進(jìn)行其他控制的要求；（3） 對(duì)于機(jī)床的半自動(dòng)循環(huán)，可以采用起保停電路來實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于各個(gè)動(dòng)作的單獨(dú)調(diào)整則可在控制首端加入萬能轉(zhuǎn)換開關(guān),并對(duì)各個(gè)動(dòng)作設(shè)置手動(dòng)按鈕來實(shí)現(xiàn)該控制要求;（4） 控制回路中可添加輔助

12、回路，以控制照明和顯示功能；（5） 在每個(gè)電動(dòng)機(jī)的連接處，均接入一個(gè)適合的熱繼電器，以實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)，在主回路中各個(gè)支路與主電源相連接處均接入一個(gè)適合的熔斷器，以實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)（短路保護(hù)），而在控制回路與變壓器相連處也應(yīng)接入適合的熔斷器,同樣實(shí)現(xiàn)過流保護(hù);（6） 增選一個(gè)冷卻泵，并接入主回路，在控制回路中加設(shè)一支路，通過按鈕控制冷卻泵的啟停。2。2 液壓控制回路中電磁閥被控邏輯表達(dá)式據(jù)分析，電磁閥被控邏輯表達(dá)式如下：3. 局部設(shè)計(jì)在局部設(shè)計(jì)中，我們主要完成三部分內(nèi)容:原理圖、設(shè)計(jì)元器件選型、接線圖的設(shè)計(jì)。這三部分內(nèi)容是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分,通過這部分，我們得出了整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)果：兩張A3圖紙，一張?jiān)?/p>

13、件明細(xì)表。（見附錄）3.1 原理圖在原理圖的設(shè)計(jì)部分，我們將其分為3大模塊進(jìn)行分工設(shè)計(jì)。其中包括有主電路模塊的設(shè)計(jì)、控制電路模塊的設(shè)計(jì)與輔助電路模塊的設(shè)計(jì)三部分。而在控制電路模塊中，我們將其又分為電機(jī)控制電路與液壓控制回路兩部分。輔助回路中主要包括有照明與顯示電路部分。3.1.1 主電路主電路的設(shè)計(jì)中主要應(yīng)滿足一下幾點(diǎn)要求:（1） 動(dòng)力頭電機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)；（2） 動(dòng)力頭電機(jī)、液泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)三者應(yīng)分開接向主電源，并由不同的接觸器控制;（3） 三種電機(jī)君應(yīng)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)（過流保護(hù)）與 過熱保護(hù)；（4） 電源處應(yīng)有一個(gè)總閘控制電源的關(guān)斷。對(duì)于要求（1）我們將左右動(dòng)力頭的兩電機(jī)接在同一個(gè)接觸器上

14、進(jìn)行控制,然后在接觸器的首位接上一個(gè)可控的直流電源（由變壓器和整流橋組成)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于要求（2)我們選用三個(gè)接觸器來控制三種不同功率的電動(dòng)機(jī)，并分開三個(gè)回路來控制即可。對(duì)于要求（3）我們選用合適的熔斷器，在三個(gè)回路接向電源出接上相應(yīng)的熔斷器來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)；再選用合適的熱繼電器,在接向電動(dòng)機(jī)處接如相應(yīng)熱繼電器來實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)。對(duì)于要求（4)我們?cè)陔娫刺?，添加一個(gè)刀開關(guān)QS即可。具體電路圖如下:圖1 主回路電路設(shè)計(jì)圖3.1。2 控制電路在控制回路中，主要有兩部分:電機(jī)控制回路與液壓控制回路.這兩部分均應(yīng)接向110V交流電壓，故該回路與主回路相連接時(shí)，應(yīng)將主電源的L1、L2相接如變壓器來降壓，以提供1

15、10V的兩相交流電。(1）電機(jī)控制回路在控制電機(jī)時(shí)，為滿足動(dòng)力頭電機(jī)的能耗制動(dòng)，我們利用時(shí)間繼電器來控制直流電源的延時(shí)斷開.在三種電機(jī)的啟停控制上，我們利用接觸器的“起保?！彪娐穪砜刂疲覀兎謩e加入啟停按鈕.而在動(dòng)力頭電機(jī)的停止上，我們利用聯(lián)動(dòng)開關(guān)來控制，以其常閉觸點(diǎn)為停止，常開觸點(diǎn)為直流電源的接入。這樣，保證了動(dòng)力頭電機(jī)的停止,同時(shí)也接入了能耗制動(dòng)。另外，我們?cè)谥麟娐返淖詈蠹由狭艘粋€(gè)急?；芈?利用接觸器KM0與刀開QS0關(guān)來控制。同時(shí)，在控制回路的起始端接入接觸器KM0的常閉觸點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)急停功能。具體電路圖如下:圖2 電機(jī)控制回路設(shè)計(jì)圖(2） 液壓控制回路在液壓控制回路中，應(yīng)分為自動(dòng)控制和手

16、動(dòng)控制兩部分.在自動(dòng)控制中，主要由行程開關(guān)（SQ1到SQ6）、壓力繼電器(YJ1與YJ2）和按鈕SB1來共同控制電磁閥（YV1到Y(jié)V5）來實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)作。其動(dòng)作表如下：YV1YV2YV3YV4YV5定位（SB1）+-夾緊（YJ1）+-入位（YJ2）+工進(jìn)（SQ1SQ5）-+退位（SQ2SQ4）+復(fù)位（SQ3SQ6）-表1 液壓回路電磁閥被控一覽表由上表可知,在設(shè)計(jì)液壓控制回路時(shí)，可以直接利用起保停電路直接控制電磁閥的動(dòng)作.在表中,每一列以第一個(gè)“+”為該電磁閥的得電信號(hào)，而以連續(xù)“+”后的第一個(gè)“-"為失電信號(hào).但應(yīng)該注意的是行程開關(guān)的串并聯(lián)關(guān)系：在夾緊動(dòng)作時(shí)（YV2），若要使其失電,

17、則應(yīng)兩動(dòng)力頭均達(dá)復(fù)位位置才可松開,故此時(shí)SQ3與SQ6應(yīng)為并聯(lián)關(guān)系;在工進(jìn)或退位時(shí)(YV4、YV5），若要使其得電，則只要有一個(gè)行程開關(guān)的信號(hào)，則應(yīng)該立即動(dòng)作，故SQ1與SQ5或SQ2與SQ4應(yīng)為并聯(lián)關(guān)系；在要求入位、工進(jìn)或退位（YV3、YV4、YV5）的停止信號(hào)時(shí)，必須兩個(gè)行程開關(guān)均有信號(hào)才可失電，故此時(shí)SQ2與SQ4或SQ3與SQ6應(yīng)為串聯(lián)關(guān)系。在手動(dòng)控制中,我們利用萬能選擇開關(guān)來控制自動(dòng)與手動(dòng)的轉(zhuǎn)換。另外，在控制電磁閥(YV1到 YV5）的電路上,我們直接設(shè)計(jì)5個(gè)按鈕(SB2到SB6)來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。在萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與110V交流電源連接的部分，我們?cè)黾右缓袎毫^電器YJ0,以實(shí)現(xiàn)在液壓回

18、路中達(dá)到一定壓力才進(jìn)行控制動(dòng)作的要求。具體電路圖如下:圖3 液壓控制回路設(shè)計(jì)圖3。1.3 輔助電路(照明顯示）在輔助回路中,主要包含有照明燈的控制與顯示燈的控制。照明燈所需電源為24V交流電，而顯示燈所需電源為6V交流電.故將它們分別有變壓器TC的不同變壓接口引出即可。照明燈應(yīng)與總電源開關(guān)相同時(shí)亮滅，故在電源刀開關(guān)QS選型的時(shí)候應(yīng)選擇有三個(gè)主觸點(diǎn)并帶有一對(duì)常開常閉輔助觸點(diǎn)的刀開關(guān),并將照明燈的控制接入刀開關(guān)QS的輔助常開觸點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中，我們共設(shè)置了3個(gè)指示燈（HL1、HL2、HL3），分別為啟動(dòng)、工進(jìn)與急停。故它們分別由交流接觸器KM1、KM3、KM0的輔助常開觸點(diǎn)來控制.另外,在控制回路的

19、起始端（即由變壓器TC引出的3端110V、24V、6V）應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)。故在該處分別接上相合適的熔斷器。具體電路圖如下：圖4。 輔助回路（照明與顯示)設(shè)計(jì)圖3.2 接線圖在接線圖的設(shè)計(jì)上,我們首先對(duì)箱體內(nèi)元器件進(jìn)行排版：第一排為總閘、變壓器與熔斷器；第二排為時(shí)間繼電器、交流接觸器；第三排為急停閘、整流橋與熱繼電器;第四排為中間繼電器?？偣?排，并在每排間安排走線槽，便于安裝與維修.然后，我們?cè)谙渖w上按功能將按鈕與指示燈排列出來.另外對(duì)于放置在其他設(shè)備上的器件,我們也一同畫在了接線圖的左端.在以上兩部分的中間，我們選用一個(gè)接線端子來將其進(jìn)行連接.該接線端子的作用主要是將電柜箱體內(nèi)的線走出來，防止

20、因?qū)Ь€雜亂而造成的事故發(fā)生。在接線圖的下部分，放置了萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與接地銅板，它同樣是放在箱體內(nèi)部的。這樣排版是為了方便接線工人識(shí)圖。最后我們將原理圖中各線編號(hào)，以該編號(hào)對(duì)應(yīng)在接線圖上進(jìn)行連線。另外，在萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的編號(hào)中，由于該開關(guān)有外線與內(nèi)線之分,故我們以4位數(shù)將其編號(hào)，前兩位為外線號(hào)，后兩位為內(nèi)線號(hào)。3.3 元件選型（1） 電動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)任務(wù)書中要求得知液泵電動(dòng)機(jī)M1的功率為370W，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的功率為0。125kW，動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M3、M4的功率均為1。5kW。而工業(yè)用電一般都為380V三相交流電，故查3,選擇功率相近的電動(dòng)機(jī)得一下結(jié)果：M1：Y2-90L-8M2：Y2-8018M

21、3、M4：Y2-100L1-4其中，M1功率0.55kW,轉(zhuǎn)速660r/min;M2功率0.18kW，轉(zhuǎn)速630r/min；M3、M4功率2.2kW，轉(zhuǎn)速1430r/min。（注：在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)同時(shí)考慮工況、班制等選擇因素）（2） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機(jī)型號(hào),可大致計(jì)算該電機(jī)工作時(shí)的最大電流：再根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出所需熔斷器的最大允許電流值：故計(jì)算得：另外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，控制回路中的電流最大不會(huì)超法國(guó)5A,照明顯示回路電流最大不會(huì)超過2A，故查2，并選擇熔斷器結(jié)果如下FU1:RL15/4，最大熔斷電流4A;FU2:RL15/2,最大熔斷電流2A;FU3：RL60/25，最大熔斷電流2

22、5A；FU4：RL-15/6，最大熔斷電流6A；FU5：RL-15/2最大熔斷電流2A。（3） 熱繼電器的選型根據(jù)前面算出的電動(dòng)機(jī)工作電流，查2可直接選出熱繼電器，得如下結(jié)果：FR1：LR1-D09307，整定電流范圍1.62。5；FR2：LR1D09306，整定電流范圍11.6；FR3:LR1D09310,整定電流范圍46；FR4:LR1D09310，整定電流范圍46。（4） 交流接觸器、中間繼電器與時(shí)間繼電器的選型根據(jù)前面計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)工作電流值，可知交流接觸器的工作電流應(yīng)在10A以內(nèi)，而由設(shè)計(jì)的原理圖知交流接觸器所需要的主觸點(diǎn)為3對(duì)輔助觸點(diǎn)不超過2常開2常閉，再根據(jù)380V三相交流電的要

23、求，查2，可選出交流接觸器如下：KM04:CJ20-10，允許功率4kW，輔助觸點(diǎn)2常開2常閉。由于控制回路中,電壓為110V交流電，且根據(jù)控制回路設(shè)計(jì)圖得知中間繼電器所需觸點(diǎn)不超過4常開4常閉,故查2,可選擇中間繼電器如下：KA15：JZ1444J/Z，110V吸引線圈電壓，觸點(diǎn)數(shù)4常開4常閉。由于動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)時(shí)間較短，故可確定在0。460s的范圍內(nèi).根據(jù)110V交流電,同樣查2，選擇時(shí)間繼電器如下：KT：JS71A，110V吸引線圈電壓，定時(shí)時(shí)間調(diào)節(jié)范圍0。460s。（5） 照明與顯示燈的選型根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般照明燈使用的是24V交流電，故查2得，照明燈選擇型號(hào)為：AD1-22/11

24、。在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，有三種指示燈:啟動(dòng)、工進(jìn)以及急停.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，啟動(dòng)指示燈一般用綠色，工進(jìn)用黃色，急停用紅色。而工廠中，一般指示燈使用電壓為6V.故查2,選擇指示燈型號(hào)如下：?jiǎn)?dòng)：AD122/11,電壓6V，綠色；工進(jìn)：AD1-22/11，電壓6V,黃色；急停：AD122/11，電壓6V,紅色。（6） 變壓器的選型由于我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，需要將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成110V、24V、6V等三種不同壓值的交流電，故選擇變壓器時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮考慮變壓器的容量與接處的點(diǎn)數(shù)。查3，選擇變壓器結(jié)果如下：TC:BK-100，4變壓接出頭.（7） 按鈕及刀開關(guān)的選型在液壓控制回路中，共有6個(gè)常開按鈕。其中SB

25、2SB6為手動(dòng)控制按鈕,故可選擇黃色；SB1為定位啟動(dòng)按鈕,故選擇綠色。在電機(jī)控制回路中,共有3個(gè)常開按鈕、2個(gè)常閉按鈕與1個(gè)聯(lián)動(dòng)開關(guān)。其中SB11、SB21、SB31為電機(jī)啟動(dòng)按鈕,故可選擇綠色;SB10、SB20為電機(jī)停止按鈕，故選擇紅色;SB30為聯(lián)動(dòng)開關(guān)，控制動(dòng)力頭電機(jī)的停止，同時(shí)也開始能耗制動(dòng)，故也選擇紅色.查2，選擇按鈕型號(hào)如下：SB1：LA19-11，綠色；SB2SB6：LA19-11，黃色；SB11、SB21、SB31：LA1911,綠色；SB10、SB20：LA19-11，紅色；SB30：LAZ-11A/XR，紅色。而在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們用到了兩個(gè)刀開關(guān)，總閘一個(gè)(即控制電源，

26、又控制照明燈）,急停一個(gè)。故總閘刀開關(guān)QS選用藍(lán)色；急停刀開關(guān)QS0選用紅色色。查2選擇刀開關(guān)如下：QS：DZ20100/3，藍(lán)色；QS0：DZ20100/3，紅色。4. PLC控制電路設(shè)計(jì)4.1 PLC的I/O接線由電氣控制原理圖，可以知道PLC控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成,其接線原理圖如圖7所示。4.1。1主回路控制原電路要求M1、M2電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)工作。由復(fù)合開關(guān)SA3、SA4控制M1與M2各自單獨(dú)起動(dòng)、停止;M3電動(dòng)機(jī)在動(dòng)力頭工進(jìn)時(shí)自動(dòng)起動(dòng),也可以由按鈕SB3單獨(dú)控制。按動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB2,交流接觸器KM1、KM2得電動(dòng)作,M1、M2電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。停止時(shí),按動(dòng)按鈕SB1, KM1、K

27、M2同時(shí)斷電,M1、M2電機(jī)停止.其中控制按鈕SB1、SB2、SB3，復(fù)合開關(guān)SA3、SA4如圖7 PLC外部接線圖中所示；電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3控制交流接觸器接線如圖7 PLC外部接線圖中的KM1、KM2、KM3所示。4.1。2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位過程：自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊。原電氣圖要求M1、M2電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，動(dòng)力頭在原位,限位開關(guān)ST1被壓合,按下回轉(zhuǎn)臺(tái)起動(dòng)按鈕SB4，電磁鐵YA5得電動(dòng)作（電磁鐵控制相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作,控制相應(yīng)油路的通、斷)，自鎖銷脫開,回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起.回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起后，壓動(dòng)行程開關(guān)ST5,電磁鐵YA7通電,從而使回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。

28、回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)到接近定位點(diǎn)時(shí)，壓合行程開關(guān)ST6，電磁鐵YA9通電動(dòng)作，工作臺(tái)低速回轉(zhuǎn)(緩沖動(dòng)作）,回轉(zhuǎn)臺(tái)繼續(xù)低速回轉(zhuǎn)， ST6復(fù)位，電磁鐵YA7斷電，電磁鐵YA8通電動(dòng)作，回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠?；剞D(zhuǎn)臺(tái)反向靠緊后壓合行程開關(guān)ST7，電磁閥YA6得電動(dòng)作，將工作臺(tái)夾緊，同時(shí)頂起自圖5 PLC外部接線圖鎖銷.回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊壓力達(dá)到一定值后，電磁閥YA8、YA9斷電，電磁鐵YA10通電，使離合器脫開。離合器脫開時(shí)壓合行程開關(guān)ST8，電磁鐵YA8得電,使活塞復(fù)位.活塞復(fù)位后，壓動(dòng)行程開關(guān)ST9,電磁鐵YA10斷電，離合器重新結(jié)合以備下次循環(huán)。其行程開關(guān)ST1、ST5、ST6、ST7、ST8、ST9，控制按鈕SB4 電磁鐵

29、YA5、YA6、YA7、YA8、YA9、YA10如圖7 PLC外部接線圖中所示。4.1.3. 動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)原電氣圖要求當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊，液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)油缸活塞返回原位后，行程開關(guān)ST9被壓合,當(dāng)按下按鈕SB5時(shí)，電磁鐵YA1、YA3同時(shí)得電，動(dòng)力頭快速前進(jìn).當(dāng)動(dòng)力頭快進(jìn)壓動(dòng)行程開關(guān)ST3，電磁鐵YA3斷電,動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給.當(dāng)動(dòng)力頭工進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，壓動(dòng)行程開關(guān)ST4，電磁鐵YA1失電，動(dòng)力頭停止前進(jìn),同時(shí)時(shí)間繼電器得電，并延時(shí)停留.經(jīng)一定時(shí)間后,輸出繼電器Y2得電,電磁鐵YA2得電動(dòng)作,控制油缸，使動(dòng)力頭快速退回。當(dāng)動(dòng)力頭退回原位后,壓動(dòng)行程開關(guān)ST1,電磁鐵YA2斷電,動(dòng)力頭停止。動(dòng)力

30、頭退回原位后，壓動(dòng)行程開關(guān)ST1,也為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn),進(jìn)入下一道工序做好準(zhǔn)備。其行程開關(guān)ST1、ST3、ST4、ST9,控制按鈕SB5,YA1、YA2、YA3如圖7 PLC外部接線圖YA1、YA2、YA3。4。2 PLC的I/O口分配組合機(jī)床的電氣控制屬單機(jī)控制 ,輸入、輸出均為開關(guān)量。前面我們通過對(duì)繼電器接觸器的詳細(xì)分析設(shè)計(jì)出了PLC外部接線圖，從所設(shè)計(jì)出的PLC外部接線圖我們可以看出本設(shè)計(jì)需要PLC檢測(cè)的輸人信號(hào)包括6個(gè)控制按鈕、8個(gè)行程開關(guān)、3個(gè)選擇開關(guān)、3個(gè)復(fù)合開關(guān)和1個(gè)繼電器開關(guān)，共計(jì)21個(gè)點(diǎn)輸入，其具體的輸入口分配如表2所示。表2 PLC輸入出口分配地址元件功能X000SB1停止

31、X001SB2啟動(dòng)X002SB3冷卻啟動(dòng)X003SB4回轉(zhuǎn)X004SB5快進(jìn)X005SB6快退X006S冷卻方式X007SA3液壓泵啟動(dòng)X010SA4主電機(jī)啟動(dòng)X011S1長(zhǎng)動(dòng)點(diǎn)動(dòng)X012S2動(dòng)力頭控制X013ST1動(dòng)力頭原位X014ST3快進(jìn)到位X015ST4工進(jìn)到位X016ST5微抬到位X017ST6回轉(zhuǎn)到位X020ST7回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠X021ST8離合器脫開X022ST9回轉(zhuǎn)缸返回X023KP回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊X024SA5冷卻泵電源輸出信號(hào)包括9個(gè)電磁離合器、3個(gè)繼電器、1個(gè)指示燈，共計(jì)13個(gè)點(diǎn)輸出其具體輸出口分配如表3所示。表3 PLC輸出口分配地址元件功能Y000KM1控制主電機(jī)Y001KM2

32、控制液壓泵電機(jī)Y002KM3控制冷卻泵電機(jī)Y003HL電源指示燈Y004YA1動(dòng)力頭向前Y005YA2動(dòng)力頭快退Y006YA3動(dòng)力頭快進(jìn)Y010YA5回轉(zhuǎn)臺(tái)微抬Y011YA6轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊Y012YA7回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)Y013YA8回轉(zhuǎn)缸返回Y014YA9低速回轉(zhuǎn)Y015YA10離合器脫開4.3. PLC型號(hào)的確定 隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。近年來,從美國(guó)、日本等國(guó)引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC

33、，對(duì)于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。三菱公司FX2N系列PLC吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展的高度和寬度相等，相互之間的連接無需使用基板，僅通過扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)長(zhǎng)方形的整體.FX2N系列PLC具有強(qiáng)大的功能和很高的運(yùn)行速度,可用于要求很高的機(jī)電一體化系統(tǒng)。而其具有的各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)功能的需要組成不同的控制系統(tǒng)，F(xiàn)X2N系列PLC的用戶程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)展到16步，I/O點(diǎn)最多可擴(kuò)展到256點(diǎn),有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型PLC。該系列還具有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、

34、脈沖輸出模塊、位置控制模塊.使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能.其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖8所示.本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際的控制要求 ，并考慮系統(tǒng)改造成本 ,在準(zhǔn)確計(jì)算 I/O點(diǎn)數(shù)（輸入點(diǎn)為21個(gè)，輸出點(diǎn)為13個(gè)）的基礎(chǔ)上 , 選用三菱公司FX2N48MR型（繼電器輸出，整體式)PLC為基本單元（輸入24點(diǎn),輸出24點(diǎn))； FX2N32ER （輸入16點(diǎn),輸出16點(diǎn)）為擴(kuò)展單元。既可滿足本次改造需要,又為今后生產(chǎn)工藝的調(diào)整提供了很大的方便。原系統(tǒng)中，除外部輸入設(shè)備、輸出設(shè)備及必要的配電設(shè)備外,中間繼電器、時(shí)間繼電器全部都舍棄掉，代之以PLC內(nèi)部的“軟繼電器”.輸 輸入 出單

35、 單元 元電源部分CPU存儲(chǔ)器編程器或其他編程單元電磁閥接觸器行程開關(guān)繼電器觸點(diǎn)按鈕指示燈圖6PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5. 程序設(shè)計(jì)5.1 主回路控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)原電氣電路中主回路的工作過程與I/O口的分配可設(shè)計(jì)出其.用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)改造后的控制程序如下圖9所示.圖7 主回路控制程序5.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)多用于多工位組合機(jī)床上，它可以有多個(gè)有多個(gè)加工工位,被加工工件在回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)一周完成在該機(jī)床上的全部加工工序。用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)改造后的控制程序如下圖10所示。5.3 動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)控制程序 根據(jù)動(dòng)力頭系統(tǒng)的控制原理以及I/O口分配可設(shè)計(jì)出其控制程序如圖11所示。圖8 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

36、控制程序圖9 動(dòng)力頭控制程序三、 小結(jié)在全自動(dòng)雙面鉆控制系統(tǒng)的改造中，由于觸摸屏的使用省去了傳統(tǒng)控制方法中的開關(guān)、按鈕、指示燈和儀表等，這樣也相應(yīng)的減少了PLC 的I/ O 點(diǎn)數(shù)，使得控制柜的體積變小，配線減少,方便了安裝和調(diào)試.良好的人機(jī)界面，完善的監(jiān)視功能和保護(hù)措施，不但方便操作，而且系統(tǒng)性能更加安全可靠，受到用戶的好評(píng)。四、 參考文獻(xiàn)1鄧星中等，機(jī)電傳動(dòng)控制（第四版）,華中科技大學(xué)出版社，2007。72李正吾、趙文瑜等，新電工手冊(cè)（上冊(cè)），安徽科學(xué)技術(shù)出版社,2003.43周小群等，簡(jiǎn)明電工使用手冊(cè)，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2006。6五、 附錄附表1：元器件選型明細(xì)表符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量M1液壓泵電動(dòng)機(jī)Y290L-8AU380V，0.55kW，660r/min1M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)Y28018AU380V,0。18kW，630r/min1M3、M4動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)Y2-100L14AU380V,2。2kW,1430r/min2KM0、KM1、KM2、KM3、KM4交流接觸器CJ2010AU380