全自動雙面鉆控制系統(tǒng)設計說明書(修改版)

1、開封大學機械與汽車工程學院機電一體化技術專業(yè)2016屆畢業(yè)設計（論文）說明書 開 封 大 學畢業(yè)設計（論文）說明書題目：全自動雙面鉆電氣控制系統(tǒng)設計說明書學 院 機械與汽車工程學院 專 業(yè) 機電一體化技術 班 級 2013級機電班 學 號 2013501332 姓 名 杜仲 指導教師 陳巖 2016年 5 月 20 日目 錄 論文摘要11、 全自動雙面鉆概況22、 全自動雙面鉆工作過程23、 課程設計目的及內容5（1） 概述5（2） 設計步驟6（3） 機電傳動控制概述6（4） 課程設計7（5） 總體設計8（6） 局部設計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） 微機控制方案17（3） PLC控制方案18（4） 結論195、 PLC控制系統(tǒng)設計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接線圖設計196、 控制系統(tǒng)軟件設計21（1） 軟件的組成部分21（2） 手動子程序設計21（3） 自動子程序設計22（4） 公用子程序設計237、 軟件的調試24（1） 公用子程序調試24（2） 自動子程序調試258、 小結259、 參考文獻2610、 附錄27附表1：元器件選型明細表27附圖1：原理圖28附圖2：接線圖29開封大學機械與汽車工程學院機電一體化技術專業(yè)2016屆畢業(yè)設計（論文）

3、說明書論 文 摘 要 為提高機床在實際生產中的自動化程度和工作效率，迅速提升工件加工技術與精度，設計了一種全自動氣動鉆床，該機床能對工件完成快速定位、夾緊以及鉆削加工等工作。本文設計的全自動氣動鉆床通過PLC來控制機床動作，通過氣壓傳動來傳遞動力。實現(xiàn)了PLC與PC的高效結合，簡化了機床的電氣控制系統(tǒng)，提高了機床的生產效率,達到了理想的效果。關鍵詞：PLC（可編程控制器） 雙面鉆孔組合機床0全自動雙面鉆電氣控制系統(tǒng)設計說明書杜仲（開封大學 機械與汽車工程學院)一 全自動雙面鉆概況全自動雙面鉆是針對棒料兩面同時進行鉆孔或擴孔加工的專用機床，這種機床自動化程度高，能自動上、下料，自動進、退，并具有

4、可靠的危險區(qū)保護措施，其結構示意圖如圖1-1所示。 全自動雙面鉆是由液壓系統(tǒng)來控制其進給運動的。動力頭主軸由電動機(JQ2Z14，1.5KW)拖動旋轉，液壓電磁閥和電動機由行程開關、壓力繼電器和接觸器控制，其液壓原理圖如圖1-2所示。油泵電機為3KW。圖1-1全自動雙面鉆結構示意圖2 全自動雙面鉆的工作過程 快進 快進 工進 工進 快退快退 圖1-2動作順序圖 如圖1-2所示，當液壓泵電機M，左、右動力頭主軸電機M1和M2均啟動完畢時，按下啟動按鈕SB，YV1通電，送料機構送料。送料到位時，碰SQ2，YV1斷電，送料機構自動返回。當返回到原位時，碰SQ 1，YV2通電，夾緊機構對工件夾緊。當夾

5、緊到位時，碰SQ4；當對工件有足夠的夾緊力時，壓力繼電器KP1動作。此時，YV3和YV5通電，左、右動力頭同時向前進給，開始對工件進行鉆削加工。當左、右動力頭將要進入危險區(qū)時，右動力頭碰SQ8，使YV5斷電，右動力頭停止進給，而左動力頭繼續(xù)進給。當左動力頭鉆至整個孔深的一半時，碰SQ6，使YV3斷電，YV4通電，左動力頭停止進給并快速返回。當左動力頭返回到原位時，碰SQ5，于是YV4斷電，左動力頭停在原位。同時YV5重新通電，使左動力頭在此進給。當右動力頭將孔的余下部分鉆穿時，碰SQ9，使YV5斷電，YV6通電，右動力頭停止進給并快速返回。當右動力頭返回到原位時，碰SQ7，使YV6斷電，右動力

6、頭停止。同時 YV2斷電，夾緊機構松開。當夾緊機構完全松開時，碰SQ3。至此，全自動雙面鉆完成了一個循環(huán)的加工。圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖29三課程設計目的及內容(一) 概述本課程是本專業(yè)的專業(yè)必修課。課程設計的目的和任務在于使學生掌握機械設備電器控制的基本知識、基本原理和基本方法,以培養(yǎng)學生對電氣控制系統(tǒng)的分析和設計的基本能力。加深學生對課程內容的理解，驗證理論和鞏固、擴大所學的基本理論知識。本機為專用千斤頂油缸兩端面鉆孔加工的組合機床，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動頭（電機均為1.5KW）同時進行切削。1. 動力頭為單向運轉，停車采用能耗制動；2. 只有在油泵工作，油壓達到一定的壓力后（由油

7、壓繼電器控制）才能進行其它控制；3. 專用機床能進行半自動循環(huán)，又能對各個動作單獨進行調整；4. 需要一套局部照明裝置以及工作狀態(tài)指示燈；5. 有必要的過電流保護和聯(lián)鎖；6. 鉆孔過程中需用冷卻泵進行冷卻，冷卻泵電動機功率為0.125kw；7. 繪制電氣原理圖 (A3)；8. 列出元件明細表；9. 繪制電氣接線圖(A3)；(二) 設計步驟1. 電動機的選擇：根據(jù)設計要求需配備4臺電動機，油泵電機M1，冷卻泵電動機M2，動力頭電動機M3、M4。根據(jù)設計要求查閱相關手冊選擇電機型號，注明所查閱的手冊的名稱、頁碼。2. 繪制工步循環(huán)圖：根據(jù)系統(tǒng)的動作狀態(tài)表繪制工步循環(huán)圖。3. 電氣原理圖的設計（要求

8、有詳細的分析過程）：（1） 主電路設計（2） 控制電源的設計（3） 控制電路的設計（根據(jù)設計要求列出各執(zhí)行電器的邏輯表達式）（4） 局部照明與信號指示電路的設計（5） 機床工作原理分析4. 電氣元件型號的選擇：（1） 電源開關的選擇（2） 熱繼電器的選擇（3） 接觸器的選擇（4） 繼電器的選擇（5） 行程開關的選擇（6） 熔斷器的選擇（7） 按鈕的選擇（8） 照明燈及燈開關的選擇（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標注與電氣原理圖相一致的文字符號及接線回路標號（3） 接線圖中

9、應標出配線用的各種導線的型號、規(guī)格、截面積及顏色等。(三) 機電傳動控制概述機電傳動（又稱電力傳動或電力拖動）是指以電動機為原動機驅動生產機械的系統(tǒng)之總稱。它的目的是將電能轉變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)生產機械的啟動、停止以及速度調節(jié)，滿足各種生產工藝過程的要求，保證生產過程正常運行。在現(xiàn)代工業(yè)中，為了實現(xiàn)生產過程自動化的要求，機電傳動不僅包括拖動生產機械的電動機，而且包括控制電動機的一整套控制系統(tǒng)。也就是說，現(xiàn)代機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，本課程被命名為機電傳動控制（也稱為機械電氣控制）。從現(xiàn)代化生產的要求出發(fā)，機電傳動控制系統(tǒng)所要完成的任務，從廣義上講，就是要

10、使生產機械設備、生產線、車間甚至整個工廠都實現(xiàn)自動化；從狹義上講，則專指控制電機驅動生產機械，實現(xiàn)產品數(shù)量的增加、產品質量的提高、生產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，一些精密機床要求加工精度達百分之幾毫米，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)速下進給，即要求能在很寬的范圍內調速；軋鋼車間的可逆式軋機及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時間內疚能完成從正轉到反轉的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉；對于電梯和提升機，要求啟動和制動平穩(wěn)，能并能準確地停止在給定的位置上；對于冷、熱連軋機以及造紙機的各機架或各部分，要求它們的轉速保持一定的比例關系

11、，以便進行協(xié)調運轉；為了提高效率，要求對由數(shù)臺或數(shù)十臺設別組成的生產自動線實行統(tǒng)一控制和管理。諸如此類要求，都是靠電動機及其控制系統(tǒng)和機械傳動裝置來實現(xiàn)的。在近代機械工業(yè)的發(fā)展過程中，機電傳動的發(fā)展，經歷了一個復雜的過程：1 電機的拖動的發(fā)展過程如下：成組拖動多電機拖動（不同機構由單獨電機拖動）單電機拖動2 控制系統(tǒng)的發(fā)展過程如下：繼電器控制接觸器控制電機放大機控制磁放大器控制電力功率晶體管控制計算機數(shù)字控制（PLC）由整個發(fā)展過程，不難看出，隨著機械加工要求不斷提高，機電傳動控制系統(tǒng)的復雜度也在不斷增加。本課程的重點在與控制部分，如何利用電氣元件或計算機控制電氣來拖動機械實現(xiàn)所要求的功能。在

12、設計控制系統(tǒng)時，就要求設計人員對執(zhí)行元件（電動機）、控制元件的熟練掌握與運用，同時也要求對控要求進行了解。(四) 課程設計在本次課程設計中，我們完成的是“全自動雙面鉆床控制系統(tǒng)”的設計任務。此次課程設計的目的旨在學會利用電氣元件（繼電器接觸器）的控制方法，故在整個設計過程中，要求使用的元件為傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的繼電器、接觸器來實現(xiàn)鉆床的全自動工作過程。另外，在本次課程設計中，我們還應學會如何設計主回路、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，要熟悉設計的技巧；在液壓控制回路的設計中，要學會利用“起保停”電路來實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。通過本次課程設計，除了復習掌握已學過的電氣知識外

13、，還應熟悉控制系統(tǒng)的設計流程與設計方法，從而增加自己的閱歷，提高自己的工作能力。(五) 總體設計1 控制要求的分析任務書中的控制要求有以下幾點：（1） 動力頭位單向運轉，停車采用能耗制動；（2） 只有在油泵工作，油壓達到一定壓力后（由油壓繼電器控制）才能進行其他的控制；（3） 專業(yè)機床能進行半自動循環(huán)，又能各個動作單獨進行調整；（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和連鎖；（6） 鉆孔過程中需用冷卻泵進行冷卻，冷卻泵電動機功率為0.125kW。由上述控制要求，可分析出以下幾點：（1） 在主回路中僅需對電機的啟停進行控制和對動力頭電機進行能耗制動的設計，不需控

14、制正反轉；（2） 在液壓回路的液壓泵附近處應添加壓力繼電器，并在液壓控制回路的首端加入該壓力繼電器的常開觸點，以實現(xiàn)滿足油壓后才能進行其他控制的要求；（3） 對于機床的半自動循環(huán)，可以采用起保停電路來實現(xiàn)，而對于各個動作的單獨調整則可在控制首端加入萬能轉換開關，并對各個動作設置手動按鈕來實現(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） 在每個電動機的連接處，均接入一個適合的熱繼電器，以實現(xiàn)過熱保護，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，以實現(xiàn)過流保護（短路保護），而在控制回路與變壓器相連處也應接入適合的熔斷器，同樣實現(xiàn)過流保護；（6） 增選一個

15、冷卻泵，并接入主回路，在控制回路中加設一支路，通過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式據(jù)分析，電磁閥被控邏輯表達式如下：(六) 局部設計在局部設計中，我們主要完成三部分內容：原理圖、設計元器件選型、接線圖的設計。這三部分內容是整個設計的核心部分，通過這部分，我們得出了整個設計的結果：兩張A3圖紙，一張元器件明細表。（見附錄）(七) 原理圖繪制在原理圖的設計部分，我們將其分為3大模塊進行分工設計。其中包括有主電路模塊的設計、控制電路模塊的設計與輔助電路模塊的設計三部分。而在控制電路模塊中，我們將其又分為電機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.主電路主電路的設計中主要應滿足一下幾點要求：（1） 動力頭電機應實現(xiàn)能耗制動；（2） 動力頭電機、液泵電機、冷卻泵電機三者應分開接向主電源，并由不同的接觸器控制；（3） 三種電機君應實現(xiàn)短路保護（過流保護）與 過熱保護；（4） 電源處應有一個總閘控制電源的關斷。對于要求（1）我們將左右動力頭的兩電機接在同一個接觸器上進行控制，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，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的熔斷器來實現(xiàn)短路保護；再選用合適的熱繼電

17、器，在接向電動機處接如相應熱繼電器來實現(xiàn)過熱保護。對于要求（4）我們在電源處，添加一個刀開關QS即可。具體電路圖如下：圖3-1 主回路電路設計圖4. 控制電路在控制回路中，主要有兩部分：電機控制回路與液壓控制回路。這兩部分均應接向110V交流電壓，故該回路與主回路相連接時，應將主電源的L1、L2相接如變壓器來降壓，以提供110V的兩相交流電。（1）電機控制回路在控制電機時，為滿足動力頭電機的能耗制動，我們利用時間繼電器來控制直流電源的延時斷開。在三種電機的啟?？刂粕希覀兝媒佑|器的“起保?！彪娐穪砜刂?，我們分別加入啟停按鈕。而在動力頭電機的停止上，我們利用聯(lián)動開關來控制，以其常閉觸點為停止，

18、常開觸點為直流電源的接入。這樣，保證了動力頭電機的停止，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?；芈罚媒佑|器KM0與刀開QS0關來控制。同時，在控制回路的起始端接入接觸器KM0的常閉觸點，來實現(xiàn)急停功能。具體電路圖如下：圖3-2 電機控制回路設計圖（2） 液壓控制回路在液壓控制回路中，應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（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）來實現(xiàn)整個動作。其動作表如下：YV1YV2YV3YV4YV5定位（SB1）+-夾緊（YJ1）+-入位（YJ2）-+-工進（SQ1SQ5）

19、-+-退位（SQ2SQ4）-+-+復位（SQ3SQ6）-表1 液壓回路電磁閥被控一覽表由上表可知，在設計液壓控制回路時，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“-”為失電信號。但應該注意的是行程開關的串并聯(lián)關系：在夾緊動作時（YV2），若要使其失電，則應兩動力頭均達復位位置才可松開，故此時SQ3與SQ6應為并聯(lián)關系；在工進或退位時（YV4、YV5），若要使其得電，則只要有一個行程開關的信號，則應該立即動作，故SQ1與SQ5或SQ2與SQ4應為并聯(lián)關系；在要求入位、工進或退位（YV3、YV4、YV5）的停止信號時，必

20、須兩個行程開關均有信號才可失電，故此時SQ2與SQ4或SQ3與SQ6應為串聯(lián)關系。在手動控制中，我們利用萬能選擇開關來控制自動與手動的轉換。另外，在控制電磁閥（YV1到 YV5）的電路上，我們直接設計5個按鈕（SB2到SB6）來實現(xiàn)手動調節(jié)。在萬能轉換開關與110V交流電源連接的部分，我們增加一盒壓力繼電器YJ0，以實現(xiàn)在液壓回路中達到一定壓力才進行控制動作的要求。具體電路圖如下：圖3-3 液壓控制回路設計圖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、明燈應與總電源開關相同時亮滅，故在電源刀開關QS選型的時候應選擇有三個主觸點并帶有一對常開常閉輔助觸點的刀開關，并將照明燈的控制接入刀開關QS的輔助常開觸點。在本設計中，我們共設置了3個指示燈（HL1、HL2、HL3），分別為啟動、工進與急停。故它們分別由交流接觸器KM1、KM3、KM0的輔助常開觸點來控制。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）應設置短路保護。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）設計圖(八) 接線圖繪制在接線圖的設計上，我們首先對箱體內元器件進行排版：第一排為總閘、變壓器與熔斷器；第二排為時間繼

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。總共4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行連接。該接線端子的作用主要是將電柜箱體內的線走出來，防止因導線雜亂而造成的事故發(fā)生。在接線圖的下部分，放置了萬能轉換開關與接地銅板，它同樣是放在箱體內部的。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，以該編號對應在接線圖上進行連線。另外，在萬能轉換開關的編號中，由于該開關有外線與內線之分，故我們以4位數(shù)

23、將其編號，前兩位為外線號，后兩位為內線號。(九) 元件選型1.電動機的選型根據(jù)任務書中要求得知液泵電動機M1的功率為370W，冷卻泵電動機M2的功率為0.125kW，動力頭電動機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得一下結果：M1：Y2-90L-8M2：Y2-801-8M3、M4：Y2-100L1-4其中，M1功率0.55kW，轉速660r/min；M2功率0.18kW，轉速630r/min；M3、M4功率2.2kW，轉速1430r/min。（注：在實際設計當中，應同時考慮工況、班制等選擇因素）（1） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機型

24、號，可大致計算該電機工作時的最大電流：再根據(jù)以下經驗公式，計算出所需熔斷器的最大允許電流值：故計算得：另外，根據(jù)經驗，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)前面算出的電動機工作電流，查2可直接選出熱繼電器，得如下結果：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、中間繼電器與時間繼電器的選型根據(jù)前面計算出的電動機工作電流值，可知交流接觸器的工作電流應在10A以內，而由設計的原理圖知交流接觸器所需要的主觸點為3對輔助觸點不超過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)控制回路設計圖得知中間繼電器所需觸點不超過4常開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，觸點數(shù)4常開4常閉。由于動力頭電動機的能耗制動時間較短，故可確定在0.460s的范圍內。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，定時時間調節(jié)范圍0.460s。（4） 照明與顯示燈的選型根據(jù)經驗，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。在我們設計的系統(tǒng)中，有三種指示燈：啟動、工進以及急停。根據(jù)經驗，啟動指示燈一般用綠色，工進用黃色，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：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設計的系統(tǒng)中，需要將380V三相交流電轉換成110V、24V、6V等三種不同壓值的交流電，故選擇變壓器時應同時考慮考慮變壓器的容量與接處的點數(shù)。查3，選擇變壓器結果如下：TC：BK-100，4變壓接出頭。（6） 按鈕及刀開關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。其中SB11、SB21、SB31為電機啟動按鈕，故可選擇綠色；SB10、SB20為電機停止按鈕，故選擇紅色；S

28、B30為聯(lián)動開關，控制動力頭電機的停止，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：LA19-11，黃色；SB11、SB21、SB31：LA19-11，綠色；SB10、SB20：LA19-11，紅色；SB30：LAZ-11A/XR，紅色。而在整個設計中，我們用到了兩個刀開關，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QS選用藍色；急停刀開關QS0選用紅色色。查2選擇刀開關如下：QS：DZ20-100/3，藍色；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械

29、觸點的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。采用硬線連接，連線多而復雜，對今后的邏輯修改、增加功能很困難。在控制速度上，依靠機械觸電的吸合動作來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間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制，時間繼電器內部的機械結構容易受環(huán)境和溫度變化的影響，造成定時的精度不高。在靈活性可擴展性方面，繼電器安裝后，受電氣設備觸點數(shù)目的有限性和連線復雜等原因的影響，系統(tǒng)在今后的靈活性、擴展性很差。雖然繼電器控制可實現(xiàn)邏輯功能，但不具備計數(shù)的功能，另外，繼電器控制使用大量的機械觸點，觸點在開閉時會產生電弧，造成損傷并伴有機械磨損，使用壽命短，運行可

30、靠性差，不易維護。繼電器控制歷史長久，有較為成熟和固定的設計方法，易于掌握，尤其適合邏輯控制，但如果是時序、步進性控制和過程控制則或是構成系統(tǒng)較復雜，或難以單獨實現(xiàn)需要借助過程儀表等。這種系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性差，運行有較多的噪聲，外部硬接線為主，不具有良好的柔性，一旦電路結構完成就要相對固定下來，需要更改時會很麻煩。繼電器觸點有過載、發(fā)熱粘連等缺點，維護量較大。一般用于結構簡單,電流量小的場合。（2） 微機控制方案微機控制，成本比PLC低,邏輯針對性高，所以要在對整個系統(tǒng)非常了解的時候才會使用，智能化比PLC高，專業(yè)應用的時候，實現(xiàn)的功能要比PLC多，具有安全性可靠性最高的特點，輸入輸出信號還可

31、以實現(xiàn)一體化隔離，通訊組態(tài)模式最多。開發(fā)周期最長，一旦要有變化修改比較麻煩。一旦實現(xiàn)自有批量生產，如果不包括軟件附加值，成本甚至比繼電器控制還要低。微機最突出的特點是具備計算機的運算能力和存儲容量, 適用于復雜應用和大量數(shù)據(jù)處理.。微機系統(tǒng)也具有軟硬件結合實現(xiàn)功能的特點，而且目前的微機系統(tǒng)有專業(yè)的工控機適用于工業(yè)控制環(huán)境，其抗干擾能力、運行穩(wěn)定性等都比最初使用商用機好得多了。而硬件上，已經有多種基于現(xiàn)有總線形式的功能塊可以選用，如數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、過程控制卡、智能通信卡等，這些功能塊是專業(yè)廠家進行專門設計的，讓用戶可以結合各種通用編程軟件如VC+、VB、Delphi以及各種數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件

32、等即可迅速實現(xiàn)控制系統(tǒng)軟件的設計。不過在造價上恐怕是最高的，而其可靠性雖然已經有很大提高能夠適應許多工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境了，但仍然還不足以達到PLC的水平。另外還通過微機直接控制過元器件，他的功能可謂更加強大。但是另一方面他體型大，也太笨拙，一般微機也不適合用于工業(yè)控制場合，但是工業(yè)控制計算機可以。機最突出的特點是具備計算機的運算才干和存儲容量，適用于復雜應用和大量數(shù)據(jù)處置。微電路控制，就是單片機控制，這個系統(tǒng)其把PLC模塊化的各個部分集中在一起，其主要通過一塊電路板實現(xiàn)，空間大大減小，但是由于所有的電路集中在一塊板子上，其實現(xiàn)的功能、輸入輸出的點數(shù)受到限制，而且系統(tǒng)的散熱性，維護性受到考驗，若其中

33、一部分損壞，其只能全部更換。單片機現(xiàn)在主要用在功能單一的小型系統(tǒng)中，如隨小型設備來的控制系統(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算機控制基礎上開發(fā)的工業(yè)自動控制裝置。PLC最突出的特點是抗干擾能力強, 編程簡單靈活, 適用于大多數(shù)工業(yè)控制場合.。.PLC系統(tǒng)是具有柔性的軟接線系統(tǒng)，多數(shù)情況下通過不算復雜的編程，以軟硬件結合的方式可以實現(xiàn)控制功能，目前應用也極為廣泛，可靠性極高、抗干擾能力強，已經被廣泛接受。現(xiàn)在的PLC可以實現(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，還可以方便的通過各種功能模塊、通信模塊、

34、智能模塊、人機界面等實現(xiàn)過程控制、閉環(huán)控制、通信、位置/伺服控制、人機交互等，功能極為強大。PLC系統(tǒng)更改方便，改動程序可以節(jié)省大量外圍硬接線的改動工作量。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程序的“個性”風格十分突出，可移植性、可維護性不如微機控制系統(tǒng)做得好。PLC系統(tǒng)的價格也不是太高，在性價比上應該是最好的。PLC就是為了替代繼電器的缺點而開發(fā)的，其就是可編程控制器，其眾多的邏輯控制在PLC內部來實現(xiàn)，引起大大的節(jié)省了設備空間，其只需要外部的輸入輸出接口來與外界連接，這樣的狀況使整個系統(tǒng)耗

35、電量、可靠性、維護性有到顯著的改善，其最優(yōu)越的特點就是程序更改方便，對待外部實現(xiàn)的功能更加人性化。（4） 結論通過以上比較了繼電器，微機，PLC控制的特點后，可得出結論，本課題中選用PLC控制為最佳方案。五PLC控制系統(tǒng)設計（1） PLC控制系統(tǒng)電器元件的選擇表2 PLC控制系統(tǒng)元器件目錄表序號代號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1SA12轉換開關22QS2電源開關1HZ10-10/33SB110按鈕10紅、綠4PLC可編程控制器1CPU224XP5FU熔斷器1RL1-606SQ1SQ7行程開關7LXK2-131（2） 控制系統(tǒng)PLC I/O接線圖設計圖5-1 PLC I/O接線圖六控制系統(tǒng)軟件設計（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） 手動子程序設計控制系統(tǒng)手動子程序如下：圖6-2 手動子程序（3） 自動子程序設計控制系統(tǒng)自動子程序如下：圖6-3 自動子程序（1）圖6-4 自動子程序（2）（4） 公用子程序設計控制系統(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左動力頭右動力頭M0.6YV6前進M0.7暫

37、停M1.0YV6前進M1.1YV5后退M1.2等待M0.3YV3前進M0.4YV4后退M0.5等待M1.3M1.4C0復位FUW圖6-6 順序功能圖七軟件的調試（1） 公用子程序調試公用子程序的程序語句比較少，因此調試也相對簡單。調試準備工作如下：1打開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和計算機用通訊線連接好，將PLC程序下載到PLC中；3連接好PLC內部的電源線；調試的具體過程如下：接通SQ1(I0.6)，SQ3(I1.0),SQ5(I1.2),使左動力頭，右動力頭，送料裝置處于初始位置。接通輸入點I0.6，I0.1，I1.2，此時線圈M1.5通電；線圈M1.5

38、通電后常開觸點M1.5接通，常閉觸點M1.5斷開，此時將I0.0接通，使M0.0置位，M1.0復位，然后斷開I0.0。（2） 自動子程序的調試自動子程序是系統(tǒng)能自動執(zhí)行的主要程序，程序語句較多，因此調試也相對復雜些。調試的具體過程如下：按下啟動按鈕SB1（I0.3），YV1通電，送料機構送料。送料到位時，碰SQ2(I0.7)，YV1斷電，送料機構自動返回。當返回到原位時，碰SQ2(I0.7)，YV2通電，夾緊機構對工件夾緊。當夾緊到位時，碰KP(I1.5)；當對工件有足夠的夾緊力時，壓力繼電器KP1動作。此時，YV3和YV5通電，左、右動力頭同時向前進給，開始對工件進行鉆削加工。當左、右動力頭將要進入危險區(qū)時，右動力頭碰SQ6(I1.3)，使YV5斷電，右動力頭停止進給，而左動力頭繼續(xù)進給。當左動力頭鉆至整個孔深的一半時，碰SQ4(I1.1)，使YV3斷電，YV4通電，左動力頭停止進給并快速返回。當左動力頭返回到原位時，碰SQ3(I1.0)，于是YV4斷電，左動力頭停在原位。同時YV5重新通電，使左動力頭在此進給。當右動力頭將孔的余下部分鉆穿時，碰SQ7(I1.4)，使YV5斷電，YV6通電，右動力頭停止進給并快速返回。當右動力頭返回到原位時，碰SQ5，使YV6斷電，右動力頭停止。同時 YV2斷電，夾緊機構松開。當夾緊機構完全松開時，碰SQ3。