全自動(dòng)雙面鉆控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(修改版)

1、開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 開(kāi) 封 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)題目：全自動(dòng)雙面鉆電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 2013級(jí)機(jī)電班 學(xué) 號(hào) 2013501332 姓 名 杜仲 指導(dǎo)教師 陳巖 2016年 5 月 20 日目 錄 論文摘要11、 全自動(dòng)雙面鉆概況22、 全自動(dòng)雙面鉆工作過(guò)程23、 課程設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容5（1） 概述5（2） 設(shè)計(jì)步驟6（3） 機(jī)電傳動(dòng)控制概述6（4） 課程設(shè)計(jì)7（5） 總體設(shè)計(jì)8（6） 局部設(shè)計(jì)9（7） 原理圖繪制9（8） 接線圖繪制14（9） 元件選型144、 控制

2、方案論證17（1） 繼電器控制方案17（2） 微機(jī)控制方案17（3） PLC控制方案18（4） 結(jié)論195、 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19（1） PLC控制系統(tǒng)電器元件的選擇19（2） 控制系統(tǒng)PLC I/O接線圖設(shè)計(jì)196、 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21（1） 軟件的組成部分21（2） 手動(dòng)子程序設(shè)計(jì)21（3） 自動(dòng)子程序設(shè)計(jì)22（4） 公用子程序設(shè)計(jì)237、 軟件的調(diào)試24（1） 公用子程序調(diào)試24（2） 自動(dòng)子程序調(diào)試258、 小結(jié)259、 參考文獻(xiàn)2610、 附錄27附表1：元器件選型明細(xì)表27附圖1：原理圖28附圖2：接線圖29開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

3、說(shuō)明書(shū)論 文 摘 要 為提高機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中的自動(dòng)化程度和工作效率，迅速提升工件加工技術(shù)與精度，設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)氣動(dòng)鉆床，該機(jī)床能對(duì)工件完成快速定位、夾緊以及鉆削加工等工作。本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)氣動(dòng)鉆床通過(guò)PLC來(lái)控制機(jī)床動(dòng)作，通過(guò)氣壓傳動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力。實(shí)現(xiàn)了PLC與PC的高效結(jié)合，簡(jiǎn)化了機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率,達(dá)到了理想的效果。關(guān)鍵詞：PLC（可編程控制器） 雙面鉆孔組合機(jī)床0全自動(dòng)雙面鉆電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)杜仲（開(kāi)封大學(xué) 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院)一 全自動(dòng)雙面鉆概況全自動(dòng)雙面鉆是針對(duì)棒料兩面同時(shí)進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔加工的專用機(jī)床，這種機(jī)床自動(dòng)化程度高，能自動(dòng)上、下料，自動(dòng)進(jìn)、退，并具有

4、可靠的危險(xiǎn)區(qū)保護(hù)措施，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。 全自動(dòng)雙面鉆是由液壓系統(tǒng)來(lái)控制其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。動(dòng)力頭主軸由電動(dòng)機(jī)(JQ2Z14，1.5KW)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，液壓電磁閥和電動(dòng)機(jī)由行程開(kāi)關(guān)、壓力繼電器和接觸器控制，其液壓原理圖如圖1-2所示。油泵電機(jī)為3KW。圖1-1全自動(dòng)雙面鉆結(jié)構(gòu)示意圖2 全自動(dòng)雙面鉆的工作過(guò)程 快進(jìn) 快進(jìn) 工進(jìn) 工進(jìn) 快退快退 圖1-2動(dòng)作順序圖 如圖1-2所示，當(dāng)液壓泵電機(jī)M，左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)M1和M2均啟動(dòng)完畢時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，YV1通電，送料機(jī)構(gòu)送料。送料到位時(shí)，碰SQ2，YV1斷電，送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回。當(dāng)返回到原位時(shí)，碰SQ 1，YV2通電，夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件夾緊。當(dāng)夾

5、緊到位時(shí)，碰SQ4；當(dāng)對(duì)工件有足夠的夾緊力時(shí)，壓力繼電器KP1動(dòng)作。此時(shí)，YV3和YV5通電，左、右動(dòng)力頭同時(shí)向前進(jìn)給，開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行鉆削加工。當(dāng)左、右動(dòng)力頭將要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，右動(dòng)力頭碰SQ8，使YV5斷電，右動(dòng)力頭停止進(jìn)給，而左動(dòng)力頭繼續(xù)進(jìn)給。當(dāng)左動(dòng)力頭鉆至整個(gè)孔深的一半時(shí)，碰SQ6，使YV3斷電，YV4通電，左動(dòng)力頭停止進(jìn)給并快速返回。當(dāng)左動(dòng)力頭返回到原位時(shí)，碰SQ5，于是YV4斷電，左動(dòng)力頭停在原位。同時(shí)YV5重新通電，使左動(dòng)力頭在此進(jìn)給。當(dāng)右動(dòng)力頭將孔的余下部分鉆穿時(shí)，碰SQ9，使YV5斷電，YV6通電，右動(dòng)力頭停止進(jìn)給并快速返回。當(dāng)右動(dòng)力頭返回到原位時(shí)，碰SQ7，使YV6斷電，右動(dòng)力

6、頭停止。同時(shí) YV2斷電，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)。當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)完全松開(kāi)時(shí)，碰SQ3。至此，全自動(dòng)雙面鉆完成了一個(gè)循環(huán)的加工。圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖29三課程設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容(一) 概述本課程是本專業(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)。本機(jī)為專用千斤頂油缸兩端面鉆孔加工的組合機(jī)床，采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的左、右兩個(gè)動(dòng)頭（電機(jī)均為1.5KW）同時(shí)進(jìn)行切削。1. 動(dòng)力頭為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車(chē)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

7、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. 需要一套局部照明裝置以及工作狀態(tài)指示燈；5. 有必要的過(guò)電流保護(hù)和聯(lián)鎖；6. 鉆孔過(guò)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；7. 繪制電氣原理圖 (A3)；8. 列出元件明細(xì)表；9. 繪制電氣接線圖(A3)；(二) 設(shè)計(jì)步驟1. 電動(dòng)機(jī)的選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)要求需配備4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，油泵電機(jī)M1，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2，動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M3、M4。根據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱相關(guān)手冊(cè)選擇電機(jī)型號(hào)，注明所查閱的手冊(cè)的名稱、頁(yè)碼。2. 繪制工步循環(huán)圖：根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)作狀態(tài)表繪制工步循環(huán)圖。3. 電氣原理圖的設(shè)計(jì)（要求

8、有詳細(xì)的分析過(guò)程）：（1） 主電路設(shè)計(jì)（2） 控制電源的設(shè)計(jì)（3） 控制電路的設(shè)計(jì)（根據(jù)設(shè)計(jì)要求列出各執(zhí)行電器的邏輯表達(dá)式）（4） 局部照明與信號(hào)指示電路的設(shè)計(jì)（5） 機(jī)床工作原理分析4. 電氣元件型號(hào)的選擇：（1） 電源開(kāi)關(guān)的選擇（2） 熱繼電器的選擇（3） 接觸器的選擇（4） 繼電器的選擇（5） 行程開(kāi)關(guān)的選擇（6） 熔斷器的選擇（7） 按鈕的選擇（8） 照明燈及燈開(kāi)關(guān)的選擇（9） 指示燈的選擇（10） 控制變壓器的選擇5. 電氣接線圖的繪制：（1） 電器元件按外形繪制，并與布置圖一致，偏差不要太大（2） 所有電器元件及其引線應(yīng)標(biāo)注與電氣原理圖相一致的文字符號(hào)及接線回路標(biāo)號(hào)（3） 接線圖中

9、應(yīng)標(biāo)出配線用的各種導(dǎo)線的型號(hào)、規(guī)格、截面積及顏色等。(三) 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(guò)程的要求，保證生產(chǎn)過(guò)程正常運(yùn)行。在現(xiàn)代工業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)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)，而且包括控制電動(dòng)機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。也就是說(shuō)，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

10、使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線、車(chē)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(chē)間的可逆式軋機(jī)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(guò)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

11、，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(lái)實(shí)現(xiàn)的。在近代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)電傳動(dòng)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程：1 電機(jī)的拖動(dòng)的發(fā)展過(guò)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(guò)程如下：繼電器控制接觸器控制電機(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(guò)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(lái)拖動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)所要求的功能。在

12、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。(四) 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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)鉆床的全自動(dòng)工作過(guò)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?！彪娐穪?lái)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，除了復(fù)習(xí)掌握已學(xué)過(guò)的電氣知識(shí)外

13、，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。(五) 總體設(shè)計(jì)1 控制要求的分析任務(wù)書(shū)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(chē)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；（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(guò)電流保護(hù)和連鎖；（6） 鉆孔過(guò)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

14、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(kāi)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(lái)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(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，并對(duì)各個(gè)動(dòng)作設(shè)置手動(dòng)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制要求；（4） 控制回路中可添加輔助回路，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(guò)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(guò)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(guò)流保護(hù)；（6） 增選一個(gè)

15、冷卻泵，并接入主回路，在控制回路中加設(shè)一支路，通過(guò)按鈕控制冷卻泵的啟停。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：(六) 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(guò)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)骷骷?xì)表。（見(jiàn)附錄）(七) 原理圖繪制在原理圖的設(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

16、分。3.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(kāi)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(guò)流保護(hù)）與 過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于要求（2）我們選用三個(gè)接觸器來(lái)控制三種不同功率的電動(dòng)機(jī)，并分開(kāi)三個(gè)回路來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)；再選用合適的熱繼電

17、器，在接向電動(dòng)機(jī)處接如相應(yīng)熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)。對(duì)于要求（4）我們?cè)陔娫刺?，添加一個(gè)刀開(kāi)關(guān)QS即可。具體電路圖如下：圖3-1 主回路電路設(shè)計(jì)圖4. 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(lái)降壓，以提供110V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(lái)控制直流電源的延時(shí)斷開(kāi)。在三種電機(jī)的啟?？刂粕希覀兝媒佑|器的“起保?！彪娐穪?lái)控制，我們分別加入啟停按鈕。而在動(dòng)力頭電機(jī)的停止上，我們利用聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制，以其常閉觸點(diǎn)為停止，

18、常開(kāi)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(kāi)QS0關(guān)來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)急停功能。具體電路圖如下：圖3-2 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)控制和手動(dòng)控制兩部分。在自動(dòng)控制中，主要由行程開(kāi)關(guān)（SQ1到SQ6）、壓力繼電器（YJ1與YJ2）和按鈕SB1來(lái)共同控制電磁閥（YV1到Y(jié)V5）來(lái)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）

19、-+-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(kāi)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，則應(yīng)兩動(dòng)力頭均達(dá)復(fù)位位置才可松開(kāi)，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(kāi)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

20、須兩個(gè)行程開(kāi)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(wàn)能選擇開(kāi)關(guān)來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。在萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)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3-3 液壓控制回路設(shè)計(jì)圖5. 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

21、明燈應(yīng)與總電源開(kāi)關(guān)相同時(shí)亮滅，故在電源刀開(kāi)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(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)的刀開(kāi)關(guān)，并將照明燈的控制接入刀開(kāi)關(guān)QS的輔助常開(kāi)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(kāi)觸點(diǎn)來(lái)控制。另外，在控制回路的起始端（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3-4. 輔助回路（照明與顯示）設(shè)計(jì)圖(八) 接線圖繪制在接線圖的設(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

22、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(lái)。另外對(duì)于放置在其他設(shè)備上的器件，我們也一同畫(huà)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(lái)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(lái)，防止因?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(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)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(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的編號(hào)中，由于該開(kāi)關(guān)有外線與內(nèi)線之分，故我們以4位數(shù)

23、將其編號(hào)，前兩位為外線號(hào)，后兩位為內(nèi)線號(hào)。(九) 元件選型1.電動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)任務(wù)書(shū)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：Y2-801-8M3、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）（1） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機(jī)型

24、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(guò)2A，故查2，并選擇熔斷器結(jié)果如下FU1：RL-15/4,最大熔斷電流4A；FU2：RL-15/2,最大熔斷電流2A；FU3：RL-60/25,最大熔斷電流25A；FU4：RL-15/6,最大熔斷電流6A；FU5：RL-15/2最大熔斷電流2A。（2） 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：LR1-D09306

25、，整定電流范圍11.6；FR3：LR1-D09310，整定電流范圍46；FR4：LR1-D09310，整定電流范圍46。（3） 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(guò)2常開(kāi)2常閉，再根據(jù)380V三相交流電的要求，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(kāi)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(guò)4常開(kāi)4常閉，故查2，可選擇中間繼電器如下：KA15：JZ14-44J/

26、Z，110V吸引線圈電壓，觸點(diǎn)數(shù)4常開(kāi)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：JS7-1A，110V吸引線圈電壓，定時(shí)時(shí)間調(diào)節(jié)范圍0.460s。（4） 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。在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，有三種指示燈：?jiǎn)?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)：AD1-22/11，電壓6V，綠色；工進(jìn)：AD1-22/11，電壓6

27、V，黃色；急停：AD1-22/11，電壓6V，紅色。（5） 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。（6） 按鈕及刀開(kāi)關(guān)的選型在液壓控制回路中，共有6個(gè)常開(kāi)按鈕。其中SB2SB6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(kāi)按鈕、2個(gè)常閉按鈕與1個(gè)聯(lián)動(dòng)開(kāi)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；S

28、B30為聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，控制動(dòng)力頭電機(jī)的停止，同時(shí)也開(kāi)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：LA19-11，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(kāi)關(guān)，總閘一個(gè)（即控制電源，又控制照明燈），急停一個(gè)。故總閘刀開(kāi)關(guān)QS選用藍(lán)色；急停刀開(kāi)關(guān)QS0選用紅色色。查2選擇刀開(kāi)關(guān)如下：QS：DZ20-100/3，藍(lán)色；QS0：DZ20-100/3，紅色。四控制方案論證（1） 繼電器控制方案在邏輯控制方面，繼電器是利用電器件機(jī)械

29、觸點(diǎn)的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。采用硬線連接，連線多而復(fù)雜，對(duì)今后的邏輯修改、增加功能很困難。在控制速度上，依靠機(jī)械觸電的吸合動(dòng)作來(lái)完成控制的繼電器的控制系統(tǒng)，工作效率低，工作速度慢。在順序控制方面，繼電器控制是利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作來(lái)完成時(shí)間上的順序控制，時(shí)間繼電器內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)容易受環(huán)境和溫度變化的影響，造成定時(shí)的精度不高。在靈活性可擴(kuò)展性方面，繼電器安裝后，受電氣設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。雖然繼電器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能，但不具備計(jì)數(shù)的功能，另外，繼電器控制使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，造成損傷并伴有機(jī)械磨損，使用壽命短，運(yùn)行可

30、靠性差，不易維護(hù)。繼電器控制歷史長(zhǎng)久，有較為成熟和固定的設(shè)計(jì)方法，易于掌握，尤其適合邏輯控制，但如果是時(shí)序、步進(jìn)性控制和過(guò)程控制則或是構(gòu)成系統(tǒng)較復(fù)雜，或難以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)需要借助過(guò)程儀表等。這種系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性差，運(yùn)行有較多的噪聲，外部硬接線為主，不具有良好的柔性，一旦電路結(jié)構(gòu)完成就要相對(duì)固定下來(lái)，需要更改時(shí)會(huì)很麻煩。繼電器觸點(diǎn)有過(guò)載、發(fā)熱粘連等缺點(diǎn)，維護(hù)量較大。一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電流量小的場(chǎng)合。（2） 微機(jī)控制方案微機(jī)控制，成本比PLC低,邏輯針對(duì)性高，所以要在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常了解的時(shí)候才會(huì)使用，智能化比PLC高，專業(yè)應(yīng)用的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)的功能要比PLC多，具有安全性可靠性最高的特點(diǎn)，輸入輸出信號(hào)還可

31、以實(shí)現(xiàn)一體化隔離，通訊組態(tài)模式最多。開(kāi)發(fā)周期最長(zhǎng)，一旦要有變化修改比較麻煩。一旦實(shí)現(xiàn)自有批量生產(chǎn)，如果不包括軟件附加值，成本甚至比繼電器控制還要低。微機(jī)最突出的特點(diǎn)是具備計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)容量, 適用于復(fù)雜應(yīng)用和大量數(shù)據(jù)處理.。微機(jī)系統(tǒng)也具有軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)功能的特點(diǎn)，而且目前的微機(jī)系統(tǒng)有專業(yè)的工控機(jī)適用于工業(yè)控制環(huán)境，其抗干擾能力、運(yùn)行穩(wěn)定性等都比最初使用商用機(jī)好得多了。而硬件上，已經(jīng)有多種基于現(xiàn)有總線形式的功能塊可以選用，如數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、過(guò)程控制卡、智能通信卡等，這些功能塊是專業(yè)廠家進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)的，讓用戶可以結(jié)合各種通用編程軟件如VC+、VB、Delphi以及各種數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件

32、等即可迅速實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。不過(guò)在造價(jià)上恐怕是最高的，而其可靠性雖然已經(jīng)有很大提高能夠適應(yīng)許多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境了，但仍然還不足以達(dá)到PLC的水平。另外還通過(guò)微機(jī)直接控制過(guò)元器件，他的功能可謂更加強(qiáng)大。但是另一方面他體型大，也太笨拙，一般微機(jī)也不適合用于工業(yè)控制場(chǎng)合，但是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可以。機(jī)最突出的特點(diǎn)是具備計(jì)算機(jī)的運(yùn)算才干和存儲(chǔ)容量，適用于復(fù)雜應(yīng)用和大量數(shù)據(jù)處置。微電路控制，就是單片機(jī)控制，這個(gè)系統(tǒng)其把PLC模塊化的各個(gè)部分集中在一起，其主要通過(guò)一塊電路板實(shí)現(xiàn)，空間大大減小，但是由于所有的電路集中在一塊板子上，其實(shí)現(xiàn)的功能、輸入輸出的點(diǎn)數(shù)受到限制，而且系統(tǒng)的散熱性，維護(hù)性受到考驗(yàn)，若其中

33、一部分損壞，其只能全部更換。單片機(jī)現(xiàn)在主要用在功能單一的小型系統(tǒng)中，如隨小型設(shè)備來(lái)的控制系統(tǒng)。（3） PLC控制方案PLC智能化高，邏輯控制可靠度高，具有通訊功能，占體積小，功耗小，PLC是在繼電接觸器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。PLC最突出的特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng), 編程簡(jiǎn)單靈活, 適用于大多數(shù)工業(yè)控制場(chǎng)合.。.PLC系統(tǒng)是具有柔性的軟接線系統(tǒng)，多數(shù)情況下通過(guò)不算復(fù)雜的編程，以軟硬件結(jié)合的方式可以實(shí)現(xiàn)控制功能，目前應(yīng)用也極為廣泛，可靠性極高、抗干擾能力強(qiáng)，已經(jīng)被廣泛接受。現(xiàn)在的PLC可以實(shí)現(xiàn)從小到大各種規(guī)模的控制系統(tǒng)，并且除了邏輯控制外，還可以方便的通過(guò)各種功能模塊、通信模塊、

34、智能模塊、人機(jī)界面等實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、閉環(huán)控制、通信、位置/伺服控制、人機(jī)交互等，功能極為強(qiáng)大。PLC系統(tǒng)更改方便，改動(dòng)程序可以節(jié)省大量外圍硬接線的改動(dòng)工作量。但是目前各種廠家的PLC在硬件軟件方面不通用、“各自為政”現(xiàn)象尚難以改觀。在用戶方面各自變得程序也往往不具有通用性，尤其是采用梯形圖編程時(shí)程序的“個(gè)性”風(fēng)格十分突出，可移植性、可維護(hù)性不如微機(jī)控制系統(tǒng)做得好。PLC系統(tǒng)的價(jià)格也不是太高，在性價(jià)比上應(yīng)該是最好的。PLC就是為了替代繼電器的缺點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的，其就是可編程控制器，其眾多的邏輯控制在PLC內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)，引起大大的節(jié)省了設(shè)備空間，其只需要外部的輸入輸出接口來(lái)與外界連接，這樣的狀況使整個(gè)系統(tǒng)耗

35、電量、可靠性、維護(hù)性有到顯著的改善，其最優(yōu)越的特點(diǎn)就是程序更改方便，對(duì)待外部實(shí)現(xiàn)的功能更加人性化。（4） 結(jié)論通過(guò)以上比較了繼電器，微機(jī)，PLC控制的特點(diǎn)后，可得出結(jié)論，本課題中選用PLC控制為最佳方案。五PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1） PLC控制系統(tǒng)電器元件的選擇表2 PLC控制系統(tǒng)元器件目錄表序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1SA12轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22QS2電源開(kāi)關(guān)1HZ10-10/33SB110按鈕10紅、綠4PLC可編程控制器1CPU224XP5FU熔斷器1RL1-606SQ1SQ7行程開(kāi)關(guān)7LXK2-131（2） 控制系統(tǒng)PLC I/O接線圖設(shè)計(jì)圖5-1 PLC I/O接線圖六控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（1）

36、 軟件的組成部分控制系統(tǒng)主程序如下：圖6-1 主程序（2） 手動(dòng)子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)手動(dòng)子程序如下：圖6-2 手動(dòng)子程序（3） 自動(dòng)子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)自動(dòng)子程序如下：圖6-3 自動(dòng)子程序（1）圖6-4 自動(dòng)子程序（2）（4） 公用子程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)公共子程序如下： 圖6-5 公用子程序順序功能圖如下:T37I0.2C0M2.0T37I0.2M2.0C0T37(I0.1+C0)1.5S=1R YV2 T37 C0I1.0I1.1I1.2I1.4I1.0I1.3I1.5（SM0.1+I0.0）M1.5M0.0I0.3M0.1YV1I0.7M0.2S YV2左動(dòng)力頭右動(dòng)力頭M0.6YV6前進(jìn)M0.7暫

37、停M1.0YV6前進(jìn)M1.1YV5后退M1.2等待M0.3YV3前進(jìn)M0.4YV4后退M0.5等待M1.3M1.4C0復(fù)位FUW圖6-6 順序功能圖七軟件的調(diào)試（1） 公用子程序調(diào)試公用子程序的程序語(yǔ)句比較少，因此調(diào)試也相對(duì)簡(jiǎn)單。調(diào)試準(zhǔn)備工作如下：1打開(kāi)PLC編程軟件，在PLC編程環(huán)境中輸入之前編好的程序；2將PLC和計(jì)算機(jī)用通訊線連接好，將PLC程序下載到PLC中；3連接好PLC內(nèi)部的電源線；調(diào)試的具體過(guò)程如下：接通SQ1(I0.6)，SQ3(I1.0),SQ5(I1.2),使左動(dòng)力頭，右動(dòng)力頭，送料裝置處于初始位置。接通輸入點(diǎn)I0.6，I0.1，I1.2，此時(shí)線圈M1.5通電；線圈M1.5

38、通電后常開(kāi)觸點(diǎn)M1.5接通，常閉觸點(diǎn)M1.5斷開(kāi)，此時(shí)將I0.0接通，使M0.0置位，M1.0復(fù)位，然后斷開(kāi)I0.0。（2） 自動(dòng)子程序的調(diào)試自動(dòng)子程序是系統(tǒng)能自動(dòng)執(zhí)行的主要程序，程序語(yǔ)句較多，因此調(diào)試也相對(duì)復(fù)雜些。調(diào)試的具體過(guò)程如下：按下啟動(dòng)按鈕SB1（I0.3），YV1通電，送料機(jī)構(gòu)送料。送料到位時(shí)，碰SQ2(I0.7)，YV1斷電，送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)返回。當(dāng)返回到原位時(shí)，碰SQ2(I0.7)，YV2通電，夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件夾緊。當(dāng)夾緊到位時(shí)，碰KP(I1.5)；當(dāng)對(duì)工件有足夠的夾緊力時(shí)，壓力繼電器KP1動(dòng)作。此時(shí)，YV3和YV5通電，左、右動(dòng)力頭同時(shí)向前進(jìn)給，開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行鉆削加工。當(dāng)左、右動(dòng)力頭將要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，右動(dòng)力頭碰SQ6(I1.3)，使YV5斷電，右動(dòng)力頭停止進(jìn)給，而左動(dòng)力頭繼續(xù)進(jìn)給。當(dāng)左動(dòng)力頭鉆至整個(gè)孔深的一半時(shí)，碰SQ4(I1.1)，使YV3斷電，YV4通電，左動(dòng)力頭停止進(jìn)給并快速返回。當(dāng)左動(dòng)力頭返回到原位時(shí)，碰SQ3(I1.0)，于是YV4斷電，左動(dòng)力頭停在原位。同時(shí)YV5重新通電，使左動(dòng)力頭在此進(jìn)給。當(dāng)右動(dòng)力頭將孔的余下部分鉆穿時(shí)，碰SQ7(I1.4)，使YV5斷電，YV6通電，右動(dòng)力頭停止進(jìn)給并快速返回。當(dāng)右動(dòng)力頭返回到原位時(shí)，碰SQ5，使YV6斷電，右動(dòng)力頭停止。同時(shí) YV2斷電，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)。當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)完全松開(kāi)時(shí)，碰SQ3。