2022年組合鉆床設(shè)計(jì)說明書

1、1 序號（學(xué)號） ：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)班級姓名 指導(dǎo)教師2014 年12 月11 日精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -2 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 .

2、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 . 12 3.3 元件選型 . 12 4. plc控制電路設(shè)計(jì) . 14 4.1 plc的 i/o 接線 . 14 4.2 plc的 i/o 口分配 . 16 4.3 plc型號的確定 . 17 5. 程序設(shè)計(jì) . 18 5.1 主回路控制程序設(shè)計(jì). 18 5.2 回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計(jì). 18 5.3 動力頭液壓系統(tǒng)控制程序. 18 三、小結(jié) . 19 四、參考文獻(xiàn) . 19 五、附錄 . 20精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - -

3、- 第 2 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -3 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：11 機(jī)械電子地點(diǎn)：k1-514 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、基本原理和基本方法, 以培養(yǎng)學(xué)生對電氣控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的基本能力。加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，驗(yàn)證理論和鞏固、擴(kuò)大所學(xué)的

4、基本理論知識。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，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭 （電機(jī)均為1.5kw ）同時進(jìn)行切削。動力頭的快進(jìn)、工進(jìn)及快退由液壓油缸驅(qū)動。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 (sq3s

5、q6) - - - - - 2動作程序如下：（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，夾緊油缸動作使零件固定在夾具內(nèi)，同時定位油缸退出以保證滑臺入位。（3）滑臺入位?；_帶動夾具一起快速進(jìn)入加工位置。（4）加工零件。左右動力頭進(jìn)行兩端面切削加工，動力頭到達(dá)加工終點(diǎn)，即停止工進(jìn)，快速退回原位，動力頭停轉(zhuǎn)并能耗制動。（5）滑臺復(fù)位。左右動力頭退回原位后滑臺復(fù)位。（6）夾具松開。當(dāng)滑臺復(fù)位后夾具松開，取出零件。3設(shè)計(jì)要求：（1）動力頭為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車采用能耗制動。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - -

6、 - - - 第 3 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -4 （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)行半自動循環(huán)，又能對各個動作單獨(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 組合鉆床工作原理精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - -

7、 第 4 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -5 圖 2 組合鉆床液壓系統(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

8、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)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 日精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - -

9、 - - - 第 5 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -6 二、正文1.概述1.1機(jī)電傳動控制概述機(jī)電傳動（又稱電力傳動或電力拖動）是指以電動機(jī)為原動機(jī)驅(qū)動生產(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、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)過程自動化的要求，機(jī)電傳動不僅包括拖動生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)， 而且包括控制電動機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。也就是說， 現(xiàn)代

10、機(jī)電傳動是和由各種控制元件組成的自動控制系統(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、車間甚至整個工廠都實(shí)現(xiàn)自動化；從狹義上講， 則專指控制電機(jī)驅(qū)動生產(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)及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時間內(nèi)

11、疚能完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉(zhuǎn)；對于電梯和提升機(jī)，要求啟動和制動平穩(wěn)， 能并能準(zhǔn)確地停止在給定的位置上；對于冷、 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，要求對由數(shù)臺或數(shù)十臺設(shè)別組成的生產(chǎn)自動線實(shí)行統(tǒng)一控制和管理。諸如此類要求， 都是靠電動機(jī)及其控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動裝置來實(shí)現(xiàn)的。在近代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展過程中，機(jī)電傳動的發(fā)展，經(jīng)歷了一個復(fù)雜的過程：（1） 電機(jī)的拖動的發(fā)展過程如下：（2） 控制系統(tǒng)的發(fā)展過程如下：成組拖動多電機(jī)拖動 （不同機(jī)構(gòu)由單獨(dú)電機(jī)拖動）單電機(jī)拖動繼電器控制接觸器控制電機(jī)放大機(jī)控制磁放大器控

12、制電力功率晶體管控制計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（plc）精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -7 由整個發(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)控制電氣來拖動機(jī)械實(shí)現(xiàn)所要求的功能。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時，就要求設(shè)計(jì)人員對執(zhí)行元件（電動機(jī)）、控制元件的熟練掌握與運(yùn)用

13、，同時也要求對控要求進(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)會利用電氣元件（繼電器接觸器）的控制方法， 故在整個設(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)鉆床的全自動工作過程。另外， 在本次課程設(shè)計(jì)中，我們還應(yīng)學(xué)會如何設(shè)計(jì)主回路、控制回路以及輔助回路（照明與顯示）。同時，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

14、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）動力頭位單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車采用能耗制動；（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)行半自動循環(huán)，又能各個動作單獨(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）在主回路中僅需對電機(jī)的啟停進(jìn)行控制和對動力頭電機(jī)進(jìn)行能耗制動的設(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

15、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）對于機(jī)床的半自動循環(huán)，可以采用起保停電路來實(shí)現(xiàn)，而對于各個動作的單獨(dú)調(diào)整則可在控制首端加入萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，并對各個動作設(shè)置手動按鈕來實(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）在每個電動機(jī)的連接處，均接入一個適合的熱繼電器，以實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)，在主回路中各個支路與主電源相連接處均接入一個適合的熔斷器，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。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d

16、 f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -8 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：yv1=(ka1+sb1)yj1yv2=(ka2+yj1)(sq3+aq6)yv3=(ka3+yj2)sq2sq4yv4=(ka4+sq1+sq5)sq2sq4yv5=(ka5+sq2+sq4)sq3sq6ggg3.局部設(shè)計(jì)在局部設(shè)計(jì)中，我們主要完成

17、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)容是整個設(shè)計(jì)的核心部分，通過這部分，我們得出了整個設(shè)計(jì)的結(jié)果：兩張 a3圖紙，一張?jiān)骷骷?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）動力頭電機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)能耗制動；（2）動力頭電機(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)

18、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)有一個總閘控制電源的關(guān)斷。對于要求（ 1）我們將左右動力頭的兩電機(jī)接在同一個接觸器上進(jìn)行控制，然后在接觸器的首位接上一個可控的直流電源（由變壓器和整流橋組成）來實(shí)現(xiàn)。對于要求（2）我們選用三個接觸器來控制三種不同功率的電動機(jī)，并分開三個回路來控制即可。對于要求 （3）我們選用合適的熔斷器，在三個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，在接向電動機(jī)處接如相應(yīng)熱繼電器來實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)。對于要求（4）我們在電源處，添加一個刀開關(guān)qs即可。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - -

19、- 第 8 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -9 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，應(yīng)將主電源的l1、l2 相接如變壓器來降壓，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，為滿足動力頭電機(jī)的能耗制動，我們利用時間繼電器來控制直流電源的延時斷開。在三種電機(jī)的啟?？刂粕?，我

20、們利用接觸器的“起保停”電路來控制，我們分別加入啟停按鈕。而在動力頭電機(jī)的停止上，我們利用聯(lián)動開關(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，保證了動力頭電機(jī)的停止，同時也接入了能耗制動。另外，我們在主電路的最后加上了一個急?；芈?，利用接觸器km0與刀開qs0關(guān)來控精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -10 制。同時，在控制

21、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)分為自動控制和手動控制兩部分。在自動控制中，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 yv5 ）來實(shí)現(xiàn)整個動作。其動作表如下：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，可以直接利用起保停電路直接控制電磁閥的動作。在表中，每一列以第一個“+”為該電磁閥的得電信號，而以連續(xù)“+”后的第一個“ - ”yv1 yv2 yv3 yv4 yv5 定位（ sb1）+ - - -

22、- 夾緊（ yj1）+ + - - - 入位（ yj2）- + + - - 工進(jìn)（ sq1sq5 ）- + + + - 退位（ sq2sq4 ）- + - - + 復(fù)位（ sq3sq6 ）- - - - - 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -11 為失電信號。 但應(yīng)該注意的是行程開關(guān)的串并聯(lián)關(guān)系：在夾緊動作時 （yv2） ，若要使其

23、失電，則應(yīng)兩動力頭均達(dá)復(fù)位位置才可松開，故此時sq3與 sq6應(yīng)為并聯(lián)關(guān)系；在工進(jìn)或退位時（yv4、yv5 ） ，若要使其得電，則只要有一個行程開關(guān)的信號，則應(yīng)該立即動作，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 ）的停止信號時，必須兩個行程開關(guān)均有信號才可失電，故此時sq2與 sq4或 sq3與 sq6應(yīng)為串聯(lián)關(guān)系。在手動控制中，我們利用萬能選擇開關(guān)來控制自動與手動的轉(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 個按鈕（ sb2到 sb6）來實(shí)現(xiàn)手動調(diào)節(jié)。在萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與110v 交流電源連接的部分，我們增加

24、一盒壓力繼電器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)相同時亮滅，故在電源刀開關(guān)qs選型的時候應(yīng)選擇有三個主觸點(diǎn)并帶有一對常開常閉輔助觸點(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 個指示燈（ hl1、hl2、hl3） ，分別為啟動、工進(jìn)與急停。故它們分別由交流接觸器km1 、km3

25、 、km0的輔助常開觸點(diǎn)來控制。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：精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -12 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，我們首先對箱體內(nèi)元器件進(jìn)行排版：第一排為總閘、變

26、壓器與熔斷器；第二排為時間繼電器、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，我們在箱蓋上按功能將按鈕與指示燈排列出來。另外對于放置在其他設(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圖。最后我們將原理圖中各線編號，以該編號對應(yīng)在接線圖上進(jìn)行連線。另外，在萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的編號中，由于該開關(guān)有

27、外線與內(nèi)線之分，故我們以 4 位數(shù)將其編號， 前兩位為外線號，后兩位為內(nèi)線號。3.3 元件選型（1） 電動機(jī)的選型根據(jù)任務(wù)書中要求得知液泵電動機(jī)m1 的功率為370w ，冷卻泵電動機(jī)m2 的功率為0.125kw，動力頭電動機(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機(jī)得一下結(jié)果：m1 ：y2-90l-8 m2 ：y2-801-8 m3 、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

28、實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)同時考慮工況、班制等選擇因素）精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -13 （2） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機(jī)型號，可大致計(jì)算該電機(jī)工作時的最大電流：112233p550i=1.45au380p180i=0.47au380p2200i=5.8au380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：rnrmaxni

29、 =(1.52.5)ii=(1.52.5)ii:單支路：多支路：故計(jì)算得：n1n2n34i3ai1ai23.2a另外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，控制回路中的電流最大不會超法國5a，照明顯示回路電流最大不會超過 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。（3） 熱繼電器的選型根據(jù)前面算出的電動機(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.

30、5 ；fr2 ： lr1-d09306，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。（4） 交流接觸器、中間繼電器與時間繼電器的選型根據(jù)前面計(jì)算出的電動機(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

31、 常開 4 常閉，故查 2 ，可選擇中間繼電器如下：ka15 ：jz14-44j/z ，110v吸引線圈電壓，觸點(diǎn)數(shù)4 常開 4 常閉。由于動力頭電動機(jī)的能耗制動時間較短，故可確定在0.460s 的范圍內(nèi)。根據(jù)110v交流電，同樣查 2 ，選擇時間繼電器如下：kt：js7-1a，110v吸引線圈電壓，定時時間調(diào)節(jié)范圍0.460s 。（5） 照明與顯示燈的選型精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第

32、 13 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -14 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般照明燈使用的是24v交流電，故查 2 得， 照明燈選擇型號為： ad1-22/11 。在我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，有三種指示燈：啟動、工進(jìn)以及急停。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，啟動指示燈一般用綠色，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 ，選擇指示燈型號如下：啟動： ad1-22/11 ，電壓 6v，綠色；工進(jìn)： ad1-22/11 ，電壓 6v，黃色；急停： ad1-22/11 ，電壓 6v，紅色。（6） 變壓器的選型由于我們設(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

33、交流電，故選擇變壓器時應(yīng)同時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 個常開按鈕。其中sb2sb6為手動控制按鈕，故可選擇黃色； sb1為定位啟動按鈕，故選擇綠色。在電機(jī)控制回路中，共有3 個常開按鈕、 2 個常閉按鈕與1 個聯(lián)動開關(guān)。其中sb11、sb21、sb31為電機(jī)啟動按鈕，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)動開關(guān)，控制動力頭電機(jī)的停止，同時也開始能耗制動，故也選擇紅色。查2 ，選擇按鈕型號如下：sb1 ： la19-11，綠色；sb2sb6

34、 ：la19-11，黃色；sb11、sb21 、 sb31：la19-11，綠色；sb10、sb20 ： la19-11，紅色；sb30：laz-11a/xr，紅色。而在整個設(shè)計(jì)中，我們用到了兩個刀開關(guān)，總閘一個（即控制電源，又控制照明燈），急停一個。 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 ：dz20-100/3 ，藍(lán)色；qs0 ： dz20-100/3 ，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

35、電動機(jī)同時起動工作。由復(fù)合開關(guān)sa3、sa4控制 m1與 m2各自單獨(dú)起動、停止 ;m3電動機(jī)在動力頭工進(jìn)時自動起動, 也可以由按鈕sb3單獨(dú)控制。按動電動機(jī)起動按鈕 sb2, 交流接觸器km1、 km2得電動作 ,m1、m2電動機(jī)起動。停止時,按動按鈕sb1, km1、km2同時斷電， 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)工作臺回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - -

36、 - - - - - - 第 14 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -15 回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位過程: 自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺抬起回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺反靠回轉(zhuǎn)臺夾緊。 原電氣圖要求m1、m2電動機(jī)起動后,動力頭在原位, 限位開關(guān) st1被壓合 , 按下回轉(zhuǎn)臺起動按鈕sb4, 電磁鐵ya5得電動作 ( 電磁鐵控制相應(yīng)的電磁閥動作, 控制相應(yīng)油路的通、斷) ，自鎖銷脫開, 回轉(zhuǎn)臺抬起。回轉(zhuǎn)臺抬起后, 壓動行程開關(guān)st5, 電磁鐵ya7通電，

37、從而使回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到接近定位點(diǎn)時,壓合行程開關(guān)st6, 電磁鐵ya9通電動作，工作臺低速回轉(zhuǎn) ( 緩沖動作 ), 回轉(zhuǎn)臺繼續(xù)低速回轉(zhuǎn), st6復(fù)位 , 電磁鐵 ya7斷電 , 電磁鐵 ya8通電動作 , 回轉(zhuǎn)臺反靠?；剞D(zhuǎn)臺反向靠緊后壓合行程開關(guān)st7, 電磁閥 ya6得電動作 , 將工作臺夾緊, 同時頂起自圖 5 plc 外部接線圖鎖銷。回轉(zhuǎn)臺夾緊壓力達(dá)到一定值后, 電磁閥 ya8、ya9斷電 , 電磁鐵ya10通電 , 使離合器精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 15 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)

38、資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 15 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -16 脫開。離合器脫開時壓合行程開關(guān)st8, 電磁鐵 ya8得電 , 使活塞復(fù)位?；钊麖?fù)位后, 壓動行程開關(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 ya5、ya6、ya7、ya8、ya9、ya10如圖 7 plc外部接線圖中所示。4.1.3.動力頭液壓系統(tǒng)原電氣圖要求當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺夾緊, 液壓回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)油缸活塞返回原位后, 行程開關(guān)st9被壓合 ,

39、當(dāng)按下按鈕sb5時，電磁鐵ya1、ya3同時得電 , 動力頭快速前進(jìn)。當(dāng)動力頭快進(jìn)壓動行程開關(guān)st3, 電磁鐵 ya3斷電 , 動力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。當(dāng)動力頭工進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)時, 壓動行程開關(guān) st4, 電磁鐵 ya1失電 , 動力頭停止前進(jìn), 同時時間繼電器得電,并延時停留。經(jīng)一定時間后,輸出繼電器y2得電 , 電磁鐵ya2得電動作 , 控制油缸 , 使動力頭快速退回。當(dāng)動力頭退回原位后, 壓動行程開關(guān)st1,電磁鐵 ya2斷電 , 動力頭停止。動力頭退回原位后, 壓動行程開關(guān)st1,也為回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(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、

40、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檢測的輸人信號包括6 個控制按鈕、 8 個行程開關(guān)、 3 個選擇開關(guān)、 3 個復(fù)合開關(guān)和 1 個繼電器開關(guān)，共計(jì)21 個點(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x000 sb1停止x001 sb2啟動x002 sb3冷卻啟動x003 sb4回轉(zhuǎn)x004 sb5快進(jìn)x005 sb6快退

41、x006 s 冷卻方式x007 sa3液壓泵啟動x010 sa4主電機(jī)啟動x011 s1長動點(diǎn)動x012 s2動力頭控制x013 st1動力頭原位x014 st3快進(jìn)到位x015 st4工進(jìn)到位x016 st5微抬到位x017 st6回轉(zhuǎn)到位x020 st7回轉(zhuǎn)臺反靠x021 st8離合器脫開x022 st9回轉(zhuǎn)缸返回x023 kp 回轉(zhuǎn)臺夾緊x024 sa5冷卻泵電源輸出信號包括9 個電磁離合器、 3 個繼電器、 1 個指示燈， 共計(jì) 13 個點(diǎn)輸出其具體輸出精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 頁，共 27 頁 - - - - -

42、 - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -17 口分配如表3 所示。表 3 plc 輸出口分配地址元件功能y000 km1控制主電機(jī)y001 km2控制液壓泵電機(jī)y002 km3控制冷卻泵電機(jī)y003 hl 電源指示燈y004 ya1動力頭向前y005 ya2動力頭快退y006 ya3動力頭快進(jìn)y010 ya5回轉(zhuǎn)臺微抬y011 ya6轉(zhuǎn)臺夾緊y012 ya7回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)y013 ya8回轉(zhuǎn)缸返回y014 ya9低速回轉(zhuǎn)y015 ya10離合器脫開4.3.plc型號的確定隨

43、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、日本等國引進(jìn)的plc產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個系列、上百種型號。 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，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc ，對于提高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長方形的整體。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

44、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)場系統(tǒng)功能的需要組成不同的控制系統(tǒng)，fx2n系列 plc的用戶程序存儲器可擴(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、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，輸出點(diǎn)為13 個）的基礎(chǔ)上 , 選用三菱公司fx2

45、n 48mr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) ); fx2n 32er ( 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、 時間繼電器全部都舍棄掉, 代之以 plc內(nèi)部的“軟繼電器”。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 17 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - -

46、 - - - 第 17 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -18 圖 6 plc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)工作臺回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺多用于多工位組合機(jī)床上，它可以有多個有多個加工工位，被加工工件在回轉(zhuǎn)臺回轉(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動力頭液壓系統(tǒng)控制程序根據(jù)動力頭系統(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

47、轉(zhuǎn)工作臺控制程序輸輸入出單單元元電源部分cpu 存儲器編程器或其他編程單元電磁閥接觸行程開關(guān)繼 電 器 觸按鈕指示燈精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -19 圖 9 動力頭控制程序三、小結(jié)在全自動雙面鉆控制系統(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)

48、, 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。四、參考文獻(xiàn)1 鄧星中等，機(jī)電傳動控制（第四版），華中科技大學(xué)出版社，2007.7 2 李正吾、趙文瑜等，新電工手冊（上冊），安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2003.4 3 周小群等，簡明電工使用手冊，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2006.6 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 19 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - -

49、- - - - - - - 第 19 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -20 五、附錄附表 1：元器件選型明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量m1 液壓泵電動機(jī)y2-90l-8 au380v,0.55kw,660r/min 1 m2 冷卻泵電動機(jī)y2-801-8 au380v,0.18kw,630r/min 1 m3 、m4 動力頭電動機(jī)y2-100l1-4 au380v,2.2kw,1430r/min 2 km0 、km1 、km2 、 km3 、 km4 交流接觸器cj20-10 au380v,10a,4kw,主觸點(diǎn) 3 對，輔助觸點(diǎn) 2 常開 2 常閉5 ka1 、ka2、ka3

50、 、 ka4 、 ka5 中間繼電器jz14-44j/z au380v,吸引線圈電壓110v， 觸點(diǎn) 4 常開 4 常閉5 kt 時間繼電器js7-1a au380v,吸引線圈電壓110v， 延時時間0.4s 到 60s，觸點(diǎn) 2 常開 2 常閉1 fr1 液泵熱繼電器lr1-d09307 整定電流范圍1.6a 到 2.5a 1 fr2 冷卻泵熱繼電器lr1-d09306 整定電流范圍1a到 1.6a 1 fr3 、fr4 動力頭熱繼電器lr1-d09310 整定電流范圍4a到 6a 2 fu1 液泵熔斷器rl1-15/4 3 fu2 冷卻泵熔斷器rl1-15/2 3 fu3 動力頭熔斷器rl

51、1-60/25 3 fu4 控制回路熔斷器rl1-15/6 1 fu5 照明、顯示回路熔斷器rl1-15/2 2 tc 變壓器bk-100 1 l1、l2、 l3 顯示燈ad1-22/11 au6v ，綠黃紅各一個3 l0 照明燈ad1-22/11 au24v ，無色1 qf 、qf0 （qs ）自動開關(guān)（刀開關(guān)）dz20-100/3 額定電流32a，帶一對輔助觸點(diǎn)，qf藍(lán)色， qf0紅色2 sa 聯(lián)動開關(guān)laz-11a/xr 按鈕數(shù) 1，點(diǎn)數(shù) 1 常開 1 常閉1 qc 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)lw6-2 1 sb1 、sb2、sb3 、sb4、sb5 、sb6、sb10 、sb11、sb20 、sb21、sb31 按鈕la19-11 sb1 、 sb11、sb21 、sb31綠色（4 個） ，sb2sb6黃色（5 個） ， sb10、sb20紅色（ 2 個）11 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 頁，共 27 頁 - - - - - - - - -21 附圖 1：原理圖精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - -