畢業(yè)設(shè)計6Z30130×31型鉆床控制系統(tǒng)的PLC改造

專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 1 第一章 引 言 可編程控制器（ Programmable Controller)是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的專用計算機控制裝置，是 20 世紀(jì) 60 年代發(fā)展起來的控制設(shè)備。最早的可編程控制器可追溯到 1969 年。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller,簡稱 PLC，主要作用就是替代繼電器實現(xiàn)邏輯控制。工業(yè)控制領(lǐng)域的快速發(fā)展和不斷增長的新需求。使得目前這種裝置的功能已經(jīng)大大超出邏輯控制的范圍，因此原來的說法已經(jīng)不貼切地表示其功能了。今天我們稱之為可編程控制器 ，簡 稱 PC。但為了避免與個人計算機 Personal Computer 的簡稱混淆，還是簡稱 PLC。 PLC 是微電子技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的應(yīng)用非常廣泛，能方便地直接用于機械制造、化工、電力、交通、采礦、建材、輕工、環(huán)保、食品等各行各業(yè)。即可用于老設(shè)備的技術(shù)改造，也可用于新產(chǎn)品的開發(fā)和機電一體化。近年來，可編程序控制器的發(fā)展非?？?，不僅應(yīng)用普及非常快，而新產(chǎn)品的開發(fā)速度也是非常快的。 隨著我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平迅速提高，工作居住條件得到了巨大改善。鉆床作為工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)的重要生產(chǎn)工具，與人們的工 作和效力的產(chǎn)生息息相關(guān)。對它的性能要求很精確。在此，我們采用了 PLC 的控制來實現(xiàn)鉆床的運行穩(wěn)定。 鉆床的電氣系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、冷卻泵和電磁吸盤以及照明電路等部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，正逐漸被淘汰。目前鉆床設(shè)計使用可編程控制器 (PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。改造后使生產(chǎn)線的效率得到提到，使用壽命更長久等優(yōu)點。 改造鉆床是一門專業(yè)知識相當(dāng)廣泛的專業(yè)，它涉及到自動化專業(yè) 的多門專業(yè)基礎(chǔ)課：電子技術(shù)、計算機控制、計算機接口、自控原理、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機拖動、電氣系統(tǒng)控制、可編程邏輯控制器等。通過這些專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在此次畢業(yè)設(shè)計中，又使這些課程得到了復(fù)習(xí)、鞏固。掌握所學(xué)知識并解決實際問題的方法和技能。 Z30130 31 型搖臂鉆床屬于大型立式鉆床，能夠進(jìn)行多種形式的機械加工，如鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、刮平面以及攻螺紋等。 搖臂鉆床的運動部件較多，常采用多臺電動機拖動，一般采用三相交流鼠籠式異步電動機拖動，用機械變速調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，變速箱為機械有 級調(diào)速，鉆床的主運動和進(jìn)給運動都有較大的調(diào)速范圍。 Z30130X31 型鉆床的傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制系統(tǒng)過于復(fù)雜煩瑣。若采用 PLC 控制進(jìn)行改造后，便線路簡化，可靠性提高，響應(yīng)加快精確更正確，給設(shè)備維護(hù)、檢修帶來方便，同時在成本上也合理，能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 2 第二章 機床的主要參數(shù) 1. 機床的主要參數(shù) （ 1）最大鉆孔直徑 100mm （ 2）主軸中心線至立柱母線距離：最大 3150mm 最小 570mm （ 3）主軸箱水平移動距離 2580mm （ 4）主軸端面至底座工作面距離：最大 2500mm 最小 750mm （ 5）搖臂升降距離 1250mm （ 6）搖臂升降速度 0.61m/min （ 7）搖臂回轉(zhuǎn)角度 360度 （ 8）主軸圓錐孔 莫氏 6號 （ 9）主軸轉(zhuǎn)速范圍 8 1000r/min （ 10）主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 22級 （ 11）主軸進(jìn)給量范圍 0.06 3.2mm/r （ 12）主軸進(jìn)給量級數(shù) 16級 （ 13）主軸行程 500mm （ 14）刻度盤每轉(zhuǎn)鉆孔深度 170mm （ 15）主軸允許最大扭轉(zhuǎn)力矩 2450N m （ 16）主軸允許最大進(jìn)給抗力 49 10 3.N （ 17）主電機功率 15kw （ 18）搖臂升降電機功率 3kw （ 19）主軸箱及搖臂液壓夾緊電機功率 0.75k （ 20）立柱液壓夾緊電機功率 0.75kw （ 21）主軸箱水平移動電機功率 0.25kw （ 22）主軸箱水平移動速度 1.6m/min （ 23）冷卻泵電機功率 0.09kw 2. 鉆床的機械及運動形式 （一） Z30130x31 型搖臂鉆床適用于在重大型零件上鉆孔、擴孔、鉸孔、刮平面及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下可以進(jìn)行鏜孔。 Z30130x31 行搖臂鉆床，其零部件通用化程度較高，本機床具有如下特點： 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 3 采用液壓預(yù)選變速機構(gòu)，可節(jié)省輔助時間；主軸正反轉(zhuǎn)、停車（制動）、變速、空擋等動作都用一個手柄控制，操縱輕便；主軸箱、搖臂、內(nèi)外柱采用液壓驅(qū)動的菱形塊夾緊機構(gòu)，夾緊可靠；搖臂上導(dǎo)軌、主套筒及內(nèi)外柱回轉(zhuǎn)滾道等處均進(jìn)行淬火處理，可延長使用壽命；主軸箱的移動除手動，還可以機動；有完善的安全保護(hù)裝置及外柱防護(hù)和自動潤滑裝置。 （二）液 壓系統(tǒng)的主要特點 （ 1）該液壓系統(tǒng)中工作臺的換向采用了時間控制的換向回路。在換向閥閥芯上的四個控制邊均帶有錐度較小的制動錐，同時可采用單向節(jié)流閥來調(diào)整閥芯的移動速度，使制動過程平穩(wěn)，減小了換向沖擊，這對工作臺運動速度較高、換向要求平穩(wěn)。 （ 2）液壓系統(tǒng)中，采用了進(jìn)油和回油路的雙重節(jié)流調(diào)速回路，并以回油節(jié)流調(diào)速為主，因此，工作臺的運動平穩(wěn)，且可減小工作臺啟動時的前沖現(xiàn)象。 （ 3）具有卸荷回路，機床不工作時，可使系統(tǒng)卸荷，以減少功率損失和減少油液發(fā)熱。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 4 第三章 繼電器接觸器控制 原理 3.1控制線路特點與電氣線路概述 3.1.1控制線路特點 （ 1）電路、控制線路、信號指示燈電路及機床照明均采用自動空氣斷路器作為電源引入開關(guān)。自動空氣斷路器中的電磁脫扣裝置作為短路保護(hù)電器而取代熔斷器。另外，此斷路器也具有零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)作用。 （ 2）由于各臺點動機的容量不同，在起動時須區(qū)別對待。主軸電動機容量較大，為降低起動電流，采用了 Y 起動控制線路。其它五臺電動機采用接觸器直接起動控制線路或開關(guān)直接起動控制線路。 （ 3）控制線路裝有總起動與總停止按鈕，便于操作和在發(fā)生事故時緊急停車。 （ 4）搖臂的上升運動和下降運動有嚴(yán)格的動作順序，由限位開關(guān) SQ3 給以保證。 （ 5）每一個主要動作均有指示燈作出指示，便于操作和進(jìn)行電氣維修。 （ 6）主柱的夾緊與松開單獨用一臺電動機拖動，使控制更為靈活。 （ 7）主軸箱的水平移動單獨用一臺電動機拖動，降低了操作者的勞動強度。 （ 8）搖臂的上升運動和下降運動可以用主軸箱上的十字開關(guān)操作，也可以裝在立柱下部的控制按鈕操作，屬于兩地控制線路。 （ 9）立柱與主軸箱的松開與夾緊可以同時進(jìn)行操作，也可以單獨進(jìn)行。 （ 10）控制線路采取了可靠的電氣聯(lián)鎖措施，以防止發(fā)生電源短路 事故。 3.1.2電氣線路概述 主電路由六臺三相交流異步電動機及其有關(guān)的電氣元件組成。主軸電動機只有一個旋轉(zhuǎn)方向，因為功率較大，所以采用 Y 起動控制線路。冷卻泵電動機也只有一個旋轉(zhuǎn)方向，采用開關(guān)直接起動控制線路。其它四臺交流電動機都有兩個旋轉(zhuǎn)方向，采用交流接觸器起動控制線路。 M1為主電動機，由交流接觸器 KM1、 KM2 和 KM3進(jìn)行 Y 起動， KM1和 KM3也是 M1的停止電器。 M1的短路保護(hù)電器是總電源引入開關(guān) 自動空氣斷路器 QF1 中的電磁脫扣裝置。熱繼電器 FR1是 M1的過載保護(hù)電器。 M2 是搖臂升降電動機。交流接觸器 KM4 控制 M2 的正向起動與停止。 M2 的反向起動與停止由反向交流接觸器 KM5控制。 M2的短路保護(hù)電器也是自動空氣斷路器 QF1中的電磁脫扣裝置。因為 M2是短時間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)電器。 M3是搖臂和主軸箱松開與夾緊電動機，它實質(zhì)上是液壓油泵電動機，為搖臂與主軸箱的松開與夾緊提供壓力油。交流接觸器 KM6 控制 M3 的正向起動與停止。 M3 反向轉(zhuǎn)動的起專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 5 動與停止由交流接觸器 KM7控制。自動空氣斷路器 QF4中的電磁脫扣裝置是 M3的短路保護(hù)器。雖然搖臂與主軸箱的松開與夾緊是短時間的 調(diào)整工作， M3并不長期運轉(zhuǎn)，但液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障或行程開關(guān)調(diào)整不當(dāng)時， M3也會處于長時間過載狀態(tài)而造成事故，所以在電路中裝設(shè)了熱繼電器 FR2。 M4是立柱的松開與夾緊電動機，也是液壓油泵電動機，專供立柱松開與夾緊用的壓力油。 M4的正反向起動與停止分別由正向交流接觸器 KM8與反向交流接觸器 KM9控制。 M4的短路保護(hù)電器是自動空氣斷路 QF4的電磁脫扣裝置。由于 M4不是長期運行的電動機，所以不設(shè)過載保護(hù)電器。 M5是主軸箱水平移動電動機，有兩個旋轉(zhuǎn)方向，由交流接觸器 KM10 和 KM11分別控制其起動與 停止。短路保護(hù)電器仍為自動空氣斷路器 QF4 中的電磁脫扣裝置。由于短時間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)電器。 M6是冷卻泵電動機，功率很小，雖然長時間工作，也不設(shè)過載保電器。由自動空氣斷路器 QF2控制其起動和停止，并兼作短路保護(hù)電器。 控制線路中裝設(shè)了三臺時間繼電器，其中 KT1 為通電延時型、 KT2 和 KT3 為斷電延時型 在主軸箱水平移動控制線路中，主軸箱與電動機之間接入了直流電磁離合器 YC1，使控制更為可靠。 控制線路電壓為 110V，信號等電路電壓為交流 6V，均變壓器 TC2 提供電源。電磁 離合器電壓為 24V，由控制變壓器 TC1 供電。照明線路除了裝設(shè)兩臺照明燈外，還裝有電源插座，便于接臨時照明燈。照明電路電壓為 24V，由變壓器 TC2供電 3.2控制原理分析及分立控制線路 3.2.1開車前準(zhǔn)備工作 先將自動空氣斷路器 QF7QF8 扳到閉合位置，然后扳動總電源開關(guān) QF1，引入三相 380V交流電源。這時，電源接通指示燈 HL1亮，表示機床的電氣線路已處于通路狀態(tài)。 按下總起動按鈕 SB1，中間繼電器 KA1的線圈經(jīng) (1-3-5-7-0)線路得電吸合并自鎖，為控制線路提供了電源通路，并為其它電器得電做 好準(zhǔn)備。 3.2.2主軸電動機起動與停止控制線路 在中間繼電器 KA1 得電并自鎖的基礎(chǔ)上，按下起動按鈕 SB2，時間繼電器 KT1 的線圈經(jīng)(1-3-5-7-11-13-2-0)線路通電吸合。接觸器 KM1 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-11-13-2-0)線路通電吸合并自鎖。接觸器 KM3。接觸器 KM2的線圈經(jīng) (1-3-5-7-11-13-15-17-2-0)線路通電吸合。 KM2的主觸點閉合，短路主電動機三相繞組的末端，將主電動機接成 Y形。由于 KM1主觸點閉合，接通 M1的三相電源，主軸電動機在定子繞組接成 Y的情況下得電旋 轉(zhuǎn)。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 6 當(dāng)主軸電動機的轉(zhuǎn)速逐漸升高到接近額定轉(zhuǎn)速時，時間繼電器 KT1延時開啟的動斷觸點KT1-2(13-15)斷開，接觸器 KM2 的線圈斷電釋放。 KM2 的主觸點斷開，使主觸點電動機定子繞組的末端脫離短路狀態(tài)。與此同時，時間繼電器 KT1延時閉合的動合觸點 KT1(13-21)閉合，使接觸器 KM3的線圈經(jīng) (1-3-5-7-11-13-21-23-2-0)線路通電吸合。 KM3的主觸點閉合，將主軸電動機的定子繞組接成形并通過已閉合的 KM1街道電源上，使 M1在額定轉(zhuǎn)速下正常旋轉(zhuǎn)。 接觸器 KM3 得電時，它的動合輔助觸點 KM3(605-607)閉合，主軸電動機旋轉(zhuǎn)指示燈 HL2亮。 停止主軸電動機時，按下停止按鈕 SB12，時間繼電器 KT1、交流接觸器 KM1 和 KM3 同時斷電釋放， KM1的主軸觸點斷開，切除三相電源，主軸電動機停轉(zhuǎn)。 接觸器 KM3斷電釋放時，其動合觸點 KM3(605-607)斷開，主軸電動機旋轉(zhuǎn)指示燈 HL2滅。 3.2.3搖臂上升控制線路及工作原理 在中間繼電器 KA1得點吸合并自鎖的情況下，將主軸箱上的十字開關(guān)向上扳動，使 SA1-1接通，或按下裝在立柱下部的搖臂上升起動按鈕 SB3，中間繼電器 KA2 的線圈經(jīng)(1-3-5-7-25-27-29-0)線路通電吸合， KA2 動斷觸點 KA2-4(55-57)斷開，保證 KM7 無電。同時，動合觸點 KA2-3(39-41)和 KA2-1(7-37)閉合。前者為交流接觸器 KM4 得點做好準(zhǔn)備，后后者使時間繼電器 KT2 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-37-0)線路通電吸合。因為 KT2 是斷電延時型的時間繼電器，所以它的斷電延時開啟的動合觸點 KT2-1(7-55)雜通電時瞬時閉合，使時間繼電器 KT3的線圈得電吸合。與此同時，時間繼電器 KT2 的瞬時動作動合觸點 KT2-3(7-87)閉合，使電磁鐵 YA1的 線圈得電動作，打開搖臂松開油腔的進(jìn)油閥門，為搖臂松開做好準(zhǔn)備。 由于 KT3 線圈通電吸合，其斷電延時開啟觸點 KT3-2(7-87)瞬時閉合，保證了 YA1 的線圈在時間繼電器 KT2 斷電后 仍然通電。與此同時， KT3 瞬時動作的動合觸點 KT3-1(49-51)閉合，使交流接觸器 KM6 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-37-49-51-53-4-0)線路通電吸合。 KM6的主觸點閉合，接通 M3的電源，主軸箱和搖臂松開與夾緊電動機通電正向旋轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂松開油腔，推動活塞和菱形塊，將搖臂松開。這時活塞桿通過彈簧片 壓動限位開關(guān) SQ3，使其動斷觸點 SQ3-2(37-49)斷開，交流接觸器 KM6 的線圈斷電釋放。 KM6 的主觸點斷開，切斷 M3的電源，主軸箱和搖臂夾緊與松開電動機停止轉(zhuǎn)動。 與此同時，限位開關(guān) SQ3 的動合觸點 SQ3-1(37-39)閉合，接觸器 KM4 的線圈經(jīng)(1-3-5-7-37-39-41-43-0)線路通電吸合，其主觸點接通 M2 的電源，搖臂升降電動機正向轉(zhuǎn)動 ，帶動搖臂上升。 當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時，扳動十字開關(guān)使 SA1-1 斷開，或松開起動按鈕 SB3，中間繼電器 KA2的線圈斷電釋放。 KA2的動斷觸點 KA2-1(7-37)斷開，時間繼電器 KT2和交流接觸器 KM4的線圈斷電釋放，搖臂升降電動機停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止上升。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 7 KA2釋放時，動斷觸點 KA2-4(55-57)閉合，為交流接觸器 KM7得電動作做好了準(zhǔn)備 KT2斷電釋放時，它的瞬時動作動觸點 KT2-3(7-87)斷開，但由于 KT3 仍然通電，所以電磁鐵 YC1仍處于帶電狀態(tài)。 經(jīng)過 13S的延時， KT2 延時開啟動合觸點 KT2-1(7-55)斷開，但因為限位開關(guān) SQ4閉合，所以并不影響 KT3 的通電吸合狀態(tài)。同時， KT2 的延時閉合動斷觸點 KT2-2(59-63)閉合 ，交流接觸器 KM7 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-55-57-59-63-65-4-0)線路通電吸合。 KM7 的住觸點接通 M3的電源，主軸箱和搖臂夾緊與松開電動機反向轉(zhuǎn)動，壓力油經(jīng)二為六通閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，推動活塞和菱形塊，將搖臂夾緊。與此同時，活塞桿通過彈簧片壓動限位開關(guān) SQ4，使它的動斷觸點 SQ4(7-55)斷開，交流接觸器 KM7 和時間繼電器 KT3 的線圈斷電釋放，主軸箱和搖臂夾緊與松開電動機停止轉(zhuǎn)動。經(jīng)過 13S 的延時， KT3 延時開啟的動合觸點 KT3-2(7-87)斷開， YC1斷電釋放。 3.2.4搖臂下降 的控制線路原理分析 搖臂下降的控制線路及其工作原理和搖臂上升的控制線路及工作原理極為相似，只要把搖臂上升線路中的 SA1-1 改為 SA1-2（十字開關(guān)向下扳動），搖臂上升起動按鈕 SB3改為搖臂下降起動按鈕 SB4，中間繼電器 KA2改為 KA3，接觸器 KM4改為 KM5即可。 搖臂的上升與下降是短時間調(diào)整工作，所以采用電動方式。 行程開關(guān) SQ1 和 SQ2 用來限制搖臂上升和下降的行程。當(dāng)搖臂上升到極限位置時，壓動SQ1，使其動斷觸點 SQ1(25-27)斷開。中間繼電器 KA2 斷電釋放，動合觸點 KA2-1(7-37) KA2-3(38-41)斷開，接觸器 KM4失電，搖臂升降電動機停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止上升。 當(dāng)搖臂下降到極限位置時，壓動限為開關(guān) SQ2，使它的觸點 SQ2(31-33)斷開，中間繼電器 KA3的動合觸點 KA3-1(7-37)和 KA3-3(39-45)斷開， KM5斷電，搖臂升降電動機停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止下降。 正常工作時，限位開關(guān) SQ1和 SQ2的動斷觸點總是閉合的。 3.2.5主軸箱松開與夾緊控制原理分析 主軸箱和立柱的松開（或夾緊）即可以同時進(jìn)行，也可以單獨進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 控制。轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2有三個位置，將 SA2扳 到中間位置，主柱和主軸箱同時松開（或夾緊）；將SA2 扳到左邊位置，立柱單獨松開（或夾緊）；將 SA2扳到右邊位置，主軸箱單獨松開（或夾緊）。復(fù)合按鈕 SB5是立柱與主軸箱的松開控制按鈕， SB6是夾緊控制按鈕。下面，先分析主軸箱單獨松開的控制線路原理。 將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 扳到右邊位置，則觸點 SA2(73-51)和 SA2(79-55)接通。按下復(fù)合按鈕SB5，接觸器 KM6 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-73-51-53-4-0)線路通電吸合，它的主觸點閉合，接通M3 的電源，主軸箱和搖臂的松開與夾緊電動機起動正向旋轉(zhuǎn)，供應(yīng)壓 力油。由于這時電磁鐵專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 8 YA1 處于無電釋放狀態(tài)，所以壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)行主軸箱松開油缸，推動活塞和菱形塊，將主軸箱松開。松開時壓動限位開關(guān) SQ6，使動斷觸點 SQ6-2(605-613)閉合，立柱和主軸箱松開指示燈 HL3 亮。這時，應(yīng)立即松開復(fù)合按鈕 SB5，使接觸器 KM6 斷電釋放，主軸箱和搖臂的松開與夾緊電動機停轉(zhuǎn)。 主軸箱單獨夾緊時，仍將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2扳到右邊位置，使 SA2(79-55)接通。按下復(fù)合按鈕 SB6，接觸器 KM7 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-79-55-57-59-63-65-4-0)線路通電吸合。 KM7 的主觸點閉合，接通 M3的三相電源，主軸箱和搖臂夾緊與松開電動機起動反向旋轉(zhuǎn)，提供壓力油。由于此時電磁鐵 YA1 處于電釋放狀態(tài)，所以壓力油 經(jīng)二位六通閥進(jìn)入主軸箱夾緊油缸，推動活塞和菱形塊，使主軸箱夾緊。夾緊時壓動限位開關(guān) SQ6，使它的動合觸點 SQ6-1 閉合，立柱和主軸箱夾緊指示燈 HL4亮， HL3滅。這時，要立即松開復(fù)合按鈕 SB6，使接觸器 KM7 斷電釋放，主軸箱和搖臂松開與夾緊電動機因斷電而停止轉(zhuǎn)動。 3.2.6立柱單獨松開與夾緊的控制原理分析 立柱單獨松開時，將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2扳到左邊位置， SA2(73-75)閉合，按下復(fù)合按鈕 SB5，接觸器 KM8 的線圈經(jīng)線路通電吸合，其主觸點閉合，立柱松開與夾緊電動機 M4 起動正向旋轉(zhuǎn)，供應(yīng)壓力油。通過液壓機械系統(tǒng)使立柱夾緊。夾緊時，立柱松開指示燈 HL3 亮。這時，要立即松開復(fù)合按鈕 SB5，使 KM8斷電釋放，立柱松開與夾緊電動機停轉(zhuǎn)。 主軸單獨夾緊時，仍然將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2扳向左邊位置，使 SA2(79-83)接通吸合。在按下復(fù)合按鈕 SB6 后接觸器 KM9 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-79-83-85-0)線路通電吸合。 KM9 的主觸點閉合，接通 M4的電源，夾緊時，立柱夾緊指示燈 HL4亮， HL3滅。這時，要立即松開復(fù)合按鈕SB6，使 KM9斷電釋放，立柱夾緊與松開電動機停轉(zhuǎn)。 3.2.7立柱和主軸箱同時夾緊的控制原理分析 立柱與主軸箱同時進(jìn)行松開控制時，將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 扳到中間位置， SA2(73-51)和SA2(79-75)同時接通，按下 SB5， KM6和 KM8 同時得電吸合。它們的主觸點閉合，主軸箱和搖臂松開與夾緊電動機 M3、立柱松開與夾緊電動機 M4 得電正向旋轉(zhuǎn)，供應(yīng)壓力油。壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入主軸箱松開油缸，推動活塞和菱形塊，將主軸箱松開。同時，通過液壓系統(tǒng)是立柱松開，指示燈 HL3 亮。這時，應(yīng)立即松開復(fù)合按鈕 SB5，使接觸器 KM6 和 KM8 斷電釋放，電動機 M3和 M4斷電停轉(zhuǎn)。 主軸箱與立柱同時進(jìn)行夾緊控制時，仍將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在中間位置，使 SA2(73-55)和SA2(79-83)接通。按下 SB6，接觸器 KM7 和 KM9 同時得電吸合。它們的主觸點閉合，使主軸箱和搖臂松開與夾緊電動機 M3、立柱松開與夾緊電動機 M4 反向轉(zhuǎn)動，供應(yīng)壓力油。壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入主軸箱夾緊油缸，推動活塞和菱形塊，將主軸夾緊。同時，液壓系統(tǒng)將立柱夾緊，夾緊指示燈 HL4 亮。這時，應(yīng)立即松開 SB6，使接觸器 KM7 和 KM9 斷電釋放。它們專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 9 的主觸點斷開，使電動機 M3和 M4停轉(zhuǎn)。 3.2.8主軸箱的水平移動控制 主軸箱的水平移動控制是通過十字開關(guān) SA1 實現(xiàn)的。在主軸箱松開的情況下，主軸箱松開與夾緊油缸的活塞桿壓動限位開關(guān) SQ5，使其動合觸點 SQ5(7-93)閉合。向右扳動十字開關(guān)，使觸點 SA1-3 接通。接觸器 KM10 的線圈經(jīng) (1-3-5-7-93-95-97-0)線路通電吸合。動合觸點KM10(113-115)閉合，電磁離合器 YC1 通電，接通 M5 與主軸箱之間的機械傳動機構(gòu)。同時，KM10 的主觸點閉合，接通 M5 的電源，主軸箱水 平移動電動機正向旋轉(zhuǎn)，拖動主軸箱向右移動。 如 果 向 左 扳 動 十 字 開 關(guān) ， SA1-4(93-101) 接 通 ， 接 觸 器 KM11 的線圈經(jīng)(1-3-5-7-93-101-103-0)線路通電吸合。 KM11 的動合觸點 KM11(113-115)閉合，電磁離合器YC1 通電，接通 M5 與主軸箱與主軸箱之間的機械傳動機構(gòu)。同時，接觸器 KM11 的主觸點閉合，接通 M5的電源，主軸箱水平移動電動機反向轉(zhuǎn)動，拖動主軸箱向左移動。 3.2.9冷卻泵電動機的起動與停止控制 扳動自動空氣斷路器 QF2，使之處于閉合或斷開狀態(tài)，接通或斷開電源，既可 實現(xiàn)冷卻泵電動機 M6的起動停止。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 10 第四章 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4.1電動機的選型 選擇電動機時，除了正確的選擇功率外，還要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求及工作環(huán)境等，正確的選擇電動機的種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速 . A.電動機種類的選擇： 電動機的種類分為直流和交流電動機兩大類。直流電動機又分為他勵、并勵串勵電動機等。交流電動機又分為籠型、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機及同步電動機等。電動機種類的選擇主要是從生產(chǎn)機械對調(diào)性能的要求來考慮，例如，對于調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑性、低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)等性 能來考慮。 凡是不需要調(diào)速的拖動系統(tǒng)，總是考慮采用交流拖動，特別是采用籠型異步電動機。長期工作、不需要調(diào)速、且容量相當(dāng)大的生產(chǎn)機械，如空氣壓縮機、球磨機等，往往采用同步電動機拖動，因為它能改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。 如果拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍不廣，調(diào)速級數(shù)少，且不需要在低速下長期工作，可以考慮采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機或變級調(diào)速電動機。因為目前應(yīng)用的交流調(diào)速范圍拖動，大部分由于低速運行時能量損耗大，鼓一般均不宜在低速下長期運行。 對于調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性要求較高的場合，通常采用支流電動機拖動，或者采用近年來發(fā)展起來 的交流變頻調(diào)速電動機拖動。 .電動機型式的選擇： 各種生產(chǎn)機械的工作環(huán)境差異很大，電動機與工作機械也有各種不同的連接方式，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的生產(chǎn)機械類型、工作環(huán)境等特點，來確定電動機的結(jié)構(gòu)型式，如直立式、臥式、開啟式、封閉式、防滴式、防暴式等各種型式。 C.電動機容量的選擇： 1. 比那化負(fù)載下電動機容量的選擇 （ 1） 等效電流法 等效電流法的基本的基本思想是用一個不變的電流 Icq 來等效實際上變化的負(fù)載帶暖流，要求在同一個周期內(nèi)，等效電流 Icq 與實際變化的負(fù)載電流所產(chǎn)生的損耗等。假定電動機的鐵損耗與繞組電阻不變，損耗只與 電流的平 方成正比，由此可得等效電流為 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 11 Icq = I12t1+I22t2+ +In2tn t1+t2+ +tn 式中， tn 為對應(yīng)負(fù)載電流 In 時的工作時間。求出 Icq 后，則選用電動機的額定電流 In 應(yīng)大雨或等于 Icq。采用等效電流法時，必須先求出用電流表示的負(fù)載圖。 （ 2） 等效轉(zhuǎn)矩法 如果電動機在運行時，其轉(zhuǎn)矩與電流成正比（如他勵直流電動機的勵磁保持不變，異步電動機的功率因數(shù)和氣隙磁通保持不變時），則式（ 9.3.1）可以改寫成等效轉(zhuǎn)矩公式。 Teq= T12t1+T22t2+ +Tn2tn t1+t2+ +tn 此時，選用電動機的額定轉(zhuǎn)矩 T 應(yīng)大于或等于 T，當(dāng)然，這時應(yīng)先求出用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載。 等效功率法 如果電動機運行時，其轉(zhuǎn)速保持不變，則功率與轉(zhuǎn)局成正比，于是由式（ 9.3.1）可得等效功率為 Peq= P12t1+P22t2+ +Pn2tn t1+t2+ +tn 此時，選用電動機的功率 P 大于或等于 P 即可。 必須注意的是用等效法選擇電動機容量時，要根據(jù)最大負(fù)載來校驗電動 機的過載能力是否要求，如果過載能力不能滿足，應(yīng)當(dāng)按過載能力來選擇較大容量的電動機。 表 4-1 電動機選型 電機 型號 編 號 額定 功率 PN/KW 轉(zhuǎn)速 n/r.min 電流 功率 功率因數(shù) cos 額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動 慣量GD/kgm 重量 m/kg Y160M2-2 M1 15 2930 29.4 88.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0449 125 Y13252-2 M2 3 2900 15.0 86.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0216 70 Y801-2 M3 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y801-2 M4 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y905-2 M5 0.25 2840 3.44 78 0.85 2.2 7.0 2.3 0.0012 22 Y801-2 M6 0.09 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 12 4.2接觸器的選擇 接觸器是用來頻繁的遙控接通或斷開 交流住電路及大容量控制電路的自動控制電路。它不同于刀開關(guān)類手動切換電路，因為它具有手動切換電器所不能實現(xiàn)的遙控功能；它也不同于自動空氣開關(guān)，因為它具有一定的斷流能力，但切不具備短路和過載保護(hù)功能。接觸器在電力拖動和自動控制系統(tǒng)中，主要控制對象是電動機，也可以用于控制電熱設(shè)備，電焊機、電容器組等其它負(fù)載。接觸器不僅僅能遙控通斷電路，還具有欠電壓、零電壓釋放保護(hù)，操作頻率高、工作、性能穩(wěn)定，使用壽命長、維護(hù)方便等優(yōu)點。 接觸器按驅(qū)動觸點系統(tǒng)的動力不同可分為電磁接觸器、氣動接觸器、液壓接觸器等。新型的真空接觸器和 晶閘管交流接觸器正在逐步使用。 接觸器主觸點通過電流的種類，可分為交流接觸器和直流接觸器。 接觸器隨便使用場合及控制對象的不同，其操作條件與工作繁重程度也不同。為盡可能經(jīng)濟地、正確地使用接觸器。必須對控制對象的工作情況及接觸器的性能有較全面的了解，不能僅看產(chǎn)品的銘牌數(shù)據(jù)，因接觸器上所定的電壓、電流、控制功率等參數(shù)均為某一使用條件下的額定值，選用時應(yīng)根據(jù)具體使用條件正確選擇。 1. 選擇接觸器的種類 通常先根據(jù)接觸器所接觸的電動機及負(fù)載電流類別來選擇相應(yīng)的接觸器型，即交流負(fù)載應(yīng)使用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)使用直流接觸 器；如果控制系統(tǒng)中主要是交流電動機，而直流電動機或直流負(fù)載的容量比較小時，也可全用交流接觸器進(jìn)行控制，但是觸點的額定電流應(yīng)適當(dāng)選擇大一些。 2. 選擇接觸器主觸點的額定電壓 通常選擇接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載賄賂的額定電壓。通常電壓等級分為交流接觸器 380、 660 及 1140V；直流接觸器 220、 440、 660V。 3. 選擇接觸器主觸點的額定電流 接觸器控制電阻性（如電熱設(shè)備）時，主觸點的額定電流應(yīng)等于負(fù)載的工作電流。 CJ20系列交流接觸器額定電流等級有 10、 16、 32、 55、 80、 125、 200、 315、 400、 630A。 CZ18系列支流接觸器的額定電流等級有 40、 80、 160、 315、 630、 1000A。 接觸器控制電動機時，主觸點的額定電流大雨或稍大雨電動機的額定電流。接觸器設(shè)計時規(guī)定的使用類別來確定。 可根據(jù)經(jīng)驗公式計算選擇： 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 13 PN 103 Ic= （ A） KUN 式中 K 經(jīng)驗系數(shù)，一般取 11.4； PN 被控電動機的額定功率，千瓦； UN 電動機的額定電壓，伏； IC 接觸器主觸點電流，安； 經(jīng)驗公式僅適用于 CJ0， CJ10 系 列。 可根據(jù)做控制的電動機的最大功率查看表進(jìn)行選擇 接觸器如使用在頻繁啟動，制動和頻繁正反轉(zhuǎn)場合時，容量應(yīng)增大一倍以上去選擇接觸器。 4. 選擇接觸器吸引線圈的電壓 電磁線圈的額定電壓等于控制回路的電源，通常電壓等級分為： 交流線圈： 36、 100、 127、 220、 220、 380V 直流線圈： 24、 48、 110、 220、 440V 選用時，一般交流負(fù)載用交流吸引線圈接觸器，直流負(fù)載用直流吸引線圈的接觸器，但交流負(fù)載頻繁動作時，可采用支流吸引線圈的接觸器。 接觸器吸引線圈電壓若從人身和設(shè)備安全角度考慮，可選擇低一些，但 當(dāng)控制電路簡單，線圈功率較小時，為了節(jié)省變壓器，則可選用 220 或 380V。 5. 選擇接觸器的觸點數(shù)量 接觸器的特點數(shù)量應(yīng)滿足控制線路的要求。各種類型的接觸器觸點數(shù)量不同。交流接觸器的主觸點有三對（常開觸點），一般選用四對輔助觸點（兩對常開），最多可達(dá)到六對（三對常開，三對常閉）。直流接觸器主觸點一般有兩對（尚開觸點）；輔助觸點有四對（兩對常開，兩對常閉）。 1） 額定操作頻率 接觸器額定操作頻率是指每小時接通次數(shù)。通常交流接觸器為 600 次 /每小時；直流接觸器為 1200 次 /每小時。 PN 103 15 10 （ 1） KM1： Ic= = = 97A KUN (1 1.4) 110 PN 103 15 103 KM2： Ic= = =97A KUN (1 1.4) 110 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 14 PN 103 15 103 KM3： Ic= = =97A KUN (1 1.4) 110 PN 103 3 103 （ 2） KM4： Ic= = =19.6A KUN (1 1.4) 110 PN 103 3 103 KM5： Ic= = =19.6A KUN (1 1.4) 110 PN 103 0.75 103 （ 3） KM6： Ic= = =4.9A KUN (1 1.4) 110 PN 103 0.75 103 KM7： Ic= = =4.9A KUN (1 1.4) 110 PN 103 0.75 103 （ 4） KM8： Ic= = =4.9A KUN (1 1.4) 110 PN 103 0.75 103 KM9： Ic= = =4.9A KUN (1 1.4) 110 PN 103 0.25 103 （ 5） KM10： Ic= = =1.62A KUN (1 1.4) 110 PN 103 1.5 103 KM11： Ic= = =1.62A KUN (1 1.4) 110 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 15 表 4-2接觸器的選擇 繼電器型號 編 號 主 觸 點 輔助觸點 線 圈 可控制三相異步電動機的最大功率(KW) 額定操作頻率 次 /h 對 數(shù) 額定電流(A) 額定電壓(V) 對數(shù) 額定電流(A) 額定電壓(V) 電壓（ V） 功率(W) CJ0-100 KM1 3 100 380 均 為 兩 常 開 兩 常 閉 5 380 110 33 29 大 于 或 等 于 六 百 CJ0-100 KM2 3 100 380 5 380 110 33 29 CJ0-100 KM3 3 100 380 5 380 110 33 29 CJ0-20 KM4 3 20 380 5 380 110 1.2 CJ0-20 KM5 3 20 380 5 380 110 33 1.2 CJ10-5 KM6 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM7 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM8 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM9 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM10 3 5 380 5 380 110 14 1.2 CJ10-5 KM11 3 5 380 5 380 110 14 2.2 CJ10-5 KM12 3 5 380 5 380 110 14 2.2 4.3自動空氣斷路的選型 自動空氣開關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的一種電器，是一種既有手動開關(guān)作用又能進(jìn)行自動欠壓、失壓、過載和短路保護(hù)的電器，同時也可用于不頻繁地起動電動機。 自動空氣開關(guān)具有操作安全，使用方便、工作可靠、安裝簡單、動作值可調(diào)，分?jǐn)嗄芰^高、兼顧多種保護(hù)功能，工作不需要跟換元件等優(yōu)點。因此獲得廣泛的應(yīng)用。 選型的原則如下： 1. 自動空氣開關(guān)的額定工作電壓電路額定電壓 2. 自動空氣開關(guān)的額定電流電路計算負(fù)載電流 3. 熱脫扣器的整定電流 =所控制負(fù)載的額定電流 4. 電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流 負(fù)載電路正常工作時的峰值電流 單臺電機： IZ Ist K K 取 1.51.7 Ist 為電動機啟動電流 多臺電機： IZ K（ Istmax+） In K取 1.51.7 Istmax為最大容量的一臺電動機的啟動電流 In為其余電動機額定電流的總和。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 - - 16 5. 自動空氣開關(guān)欠電壓脫扣器的額定電壓 =電路額定電壓 6. 長延時電流整定值等于電動機額定電流。 7. 6倍延時電流整定值的可返回時間等于或大于電動機實際起動時間。 按起動時負(fù)載的輕重，可選用可返回時間為 1、 3、 5、 8、 15S中的某一擋。 （ 1） QF1： IST=（ 1.7 2.2） In=2 7=14A IZ（ 1.5 1.7）（ 14+33.5） =71.5A （ 2） QF2： IST=（ 1.7 2.2） In=2 6.5=13A IZ（ 1.5 1.7） 13=19.5A （ 3） QF3： IST=（ 1.7 2.2） In=2 7=14A IZ（ 1.5 1.7） 14=21A （ 4） QF4： IST=（ 1.7 2.2） In=2 7=14A In（ 1.5 1.7）（