數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文29125

1、 關(guān)于某鉆床電氣控制線路 設(shè)計的專業(yè)工程實踐 目錄摘 要4前 言5一.鉆床的基本結(jié)構(gòu)及工作要求91.基本結(jié)構(gòu)92.工作要求10二. 搖臂鉆床的電力拖動及控制要求11三. 電動機的選擇111.冷卻液泵電動機112.主軸電動機123.搖臂升降電動機124.液壓泵電動機12四電路設(shè)計及繪制121.主電路設(shè)計及繪制122.控制電路設(shè)計及繪制143.照明、信號燈電路設(shè)計及繪制164.電氣控制總原理圖設(shè)計及繪制17五電氣元件的選擇191.熔斷器的選擇192.熱繼電器的選擇203. 接觸器的選擇214. 控制變壓器的選擇21六plc改造電路設(shè)計及繪制211.plc介紹211.plc的定義212.plc的特點

2、223.plc的組成234.plc工作原理242.plc 型號的選擇253.plc 的i/o 端口分配表264.plc 的i/o 電氣接線圖的設(shè)計27附錄：元件明細表28結(jié)束語29致謝30參考文獻31摘 要本畢業(yè)設(shè)計是研究機械加工中常用的搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題,旨在解決傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題。由于plc電氣控制系統(tǒng)與繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強，故障率低，對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點。因此，本論文對搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把plc控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去

3、，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。論文分析了搖臂鉆床的控制原理，制定了可編程控制器改造搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計，其中包括plc機型的選擇、i/o端口的分配、i/o硬件接線圖的繪制、plc梯形圖程序的設(shè)計。對plc控制搖臂鉆床的工作過程作了詳細闡述，論述了采用plc取代傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)從而提高機床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖。關(guān)鍵詞：可編程控制器，搖臂鉆床，梯形圖，電氣控制系統(tǒng)， plc改造。 前言在制造工業(yè)和過程工業(yè)中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。

4、傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。隨著產(chǎn)品機型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設(shè)備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的，很難適應(yīng)這個要求。大型自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率較低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)的運行可靠性降低。搖臂鉆床是工廠中常用的金屬切削機床，它可以進行多種形式的加工，如：鉆孔、鏜孔、鉸孔及螺紋等。從控制上講，它需要機、電、液壓等系統(tǒng)相互配合使用，而且，要進行時間控制。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動機和變速箱來實現(xiàn)的。也有的是采用多速異

5、步電動機拖動，這樣可以簡化變速機構(gòu)。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運動和進給運動由一臺交流異步電動機拖動，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運動是通過機械轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。故主電動機只有一個旋轉(zhuǎn)方向。此外，搖臂的上升、下降和立柱的夾緊、放松各由一臺交流異步電動機拖動。目前，我國的搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式。因其所要控制的電機較多所以電路較復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制如：時間、計數(shù)控制用繼電器接觸器控制方式較難實現(xiàn)，所以，有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進行改進設(shè)計。plc 電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補上述系統(tǒng)的這一缺陷。 可編程邏輯控制器（program

6、mable logic controller）簡稱 plc，是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計算機控制技術(shù)，使之功能不斷增強，逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)。plc 之所以有較強的生命力，在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場和市場要求?？煽啃愿撸垢蓴_能力強、編程方便、價格低、壽命長。與單片機相比，它的輸入/輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件，這樣可以大大節(jié)省用戶的開發(fā)時間與生產(chǎn)成本。 現(xiàn)在應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域的plc 種類繁多，規(guī)模大小和功能強弱千差萬別，但他們具有以下一些共同的特點。可靠性高?？煽啃允怯脩舻氖走x要求，目前各廠家生產(chǎn)的plc，平均無故障時間都大大超過iec

7、規(guī)定的10 萬小時，例如：西門子、abb、松下、三菱等微小型plc，而且都有完善的自診斷功能，判斷故障迅速。靈活組態(tài)?？删幊炭刂破魇窍盗谢a(chǎn)品，通常采用模塊化結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合。輸入輸出端口選擇靈活，有多種機型，組合方便。功能強大，除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算功能外，配合特殊功能模塊還可實現(xiàn)點位控制、pto 運算、過程運算、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機通信，通過遠程模塊可以控制遠程設(shè)備。因此，plc 幾乎是全能的工業(yè)控制計算機。編程方便，易于使用。plc 的編程可采用與繼電器極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒?/p>

8、圖語言（sequential function chart），使編程更加簡單方便。運行速度快。傳統(tǒng)的機電接觸電氣控制系統(tǒng)通過大量觸點的機械動作進行控制，速度很慢，而且系統(tǒng)愈大速度愈慢。plc 的控制速度則由cpu 工作速度和掃描速度決定。因此更適合處理高速復(fù)雜的控制任務(wù)，它與微型計算機之間的差別越來越小。同時，plc 還具備了網(wǎng)絡(luò)功能，能進行多臺 plc 或 plc 與 pc 機之間的聯(lián)網(wǎng)通訊，使用plc 可以很方便的構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式電氣控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場總線的plc 通訊網(wǎng)絡(luò)，可使工廠的各種資源共享，就更適合于工廠自動化的需要，為工廠自動化提供了技術(shù)保證。正是由于plc 電

9、氣控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點,因此本次對 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的改造,可以大大提高 搖臂鉆床工作性能和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,為工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化帶來生機同時，提高了 plc 編程水平和實踐能力,為今后在實際工作中熟練使用plc 進行工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計打好基礎(chǔ)。 早在上世紀(jì)六十年代國外就已經(jīng)出現(xiàn)了可編程序控制器（plc）的應(yīng)用，之后世界各國爭相在該領(lǐng)域投入大量資金進行新產(chǎn)品的開發(fā)，在 1995 年西門子又成功地開發(fā)出了s7200、s7300 系列，它具有 td 200 和 coros ops 操作模板為用戶提供了方便人機界面，用戶程序三級口令保護，極強的計算性能，完善的指令集，mpi 接口和通過工業(yè)現(xiàn)場總線 p

10、rofd3us 以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力，強勁的內(nèi)部集成功能，全面的故障診斷功能。模塊式結(jié)構(gòu)可用于各處性能的擴展，脈沖輸出晶閘管步進電機和直流電機?？焖俚闹噶钐幚泶蟠罂s短了循環(huán)周期，并采用了高速計數(shù)器，高速中斷處理可以分別響應(yīng)過程事件，大幅度降低了成本。由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司己將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。由于plc 的眾多優(yōu)點，使其迅速在工業(yè)控制中得到推廣。雖然國內(nèi)plc 技術(shù)的應(yīng)用前景很大，并且取得了一定的經(jīng)濟效益，而相比之下，由于受經(jīng)濟和技術(shù)水平的限制，大多數(shù)企業(yè)在

11、生產(chǎn)上使用的z3040 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，還是采用采用繼電器接觸器控制方式，而這種控制方式存在著明顯的缺陷和隱患。極易發(fā)生故障。而且，由于線路復(fù)雜，要想找到問題所在也相當(dāng)?shù)睦щy。和國外大量采用plc 技術(shù)替代繼電器接觸器系統(tǒng)相比，我們還存在很大差距。 隨著plc 技術(shù)在我國的迅猛發(fā)展，我們和國外先進技術(shù)的差距會不斷縮小。因此，抓住這個有利時機進一步促進plc 技術(shù)的推廣與應(yīng)用，是提高我國工業(yè)自動化水平的迫切任務(wù)，此次對于z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計，就是希望借鑒國外先進的工業(yè)控制技術(shù)，應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場，以提高搖臂鉆床的工作性能。計算項目計算及說明計算結(jié)果1. 鉆床的基本結(jié)構(gòu) 2

12、. 鉆床的工作要求1.冷卻液泵電動機2.主軸電動機的選擇3.搖臂升降電動機4.液壓泵電動機1.主電路設(shè)計及繪制2.控制電路設(shè)計及繪制3. 照明、信號燈電路設(shè)計及繪制4.電氣控制總原理圖設(shè)計及繪制1.熔斷器的選擇2.熱繼電器的選擇3.接觸器的選擇4.控制變壓器的選擇1. plc介紹2.plc 型號的選擇3. plc 的i/o 端口分配表4.plc 的i/o 電氣接線圖的設(shè)計一.鉆床的基本結(jié)構(gòu)及工作要求 1.基本結(jié)構(gòu)搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。 某搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖1底座 2內(nèi)立柱 3、4外立柱5搖臂 6主軸箱 7主軸 8工作臺 如上圖所示。內(nèi)立柱固定在底座

13、的一端,在它外面套著外立柱,外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360,搖臂的一端為套筒,它套在外立柱上,借助絲杠的正反轉(zhuǎn)可使搖臂沿外立柱作上下移動,由于該絲杠與外立柱連為一體,而升降螺母固定在搖臂上,所以搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個復(fù)合部件,它由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構(gòu)、進給和變速機構(gòu)以及機床的操作機構(gòu)等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上,可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿搖臂移動。如上圖所示主軸箱可在搖臂上移動，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)的鉆床(見圖搖臂鉆床)搖臂還可沿立柱上下移動，以適應(yīng)加工不同高度的工件。較小的工件可安裝在工作臺上，較大的工件可直接放在機床底座或地面上。搖臂鉆床廣

14、泛應(yīng)用于單件和中小批生產(chǎn)中，加工體積和重量較大的工件的孔。鉆削加工時,主軸旋轉(zhuǎn)為主運動;主軸的縱向進給為進給運動。此時,主軸箱由夾緊接置將其緊固在搖臂水平導(dǎo)軌上,外立柱緊固在內(nèi)立柱上,搖臂緊固在外立柱上,然后進行鉆削加工,輔助運動有:搖臂沿外立柱的垂直移動;主軸箱沿搖臂長度方向的水平移動;搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面，鉆床必須具有鉆削運動和輔助運動。鉆削運動包括主運動和進給運動，而除此之外的所有運動都稱之為輔助運動鉆床的主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動，由主軸通過卡爪帶動刀具旋轉(zhuǎn)，它承受鉆削加工時的主要切削功率。?根據(jù)工藝要求，主軸應(yīng)有不同的切削速度。主軸變速是由主軸電動機經(jīng)

15、v帶傳遞到主軸變速箱實現(xiàn)的。鉆床的進給運動是搖臂的左右或上下直線運動，其運動形式有手動和機動兩種。加工螺紋是工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的移動之間有嚴(yán)格的比例關(guān)系，所以主運動和進給運動采用同一臺電動機來拖動。鉆床主軸箱輸出軸經(jīng)掛輪箱傳給進給箱，進行鉆削或攻絲。鉆床的輔助運動是鉆床上除鉆削運動以外的其他一切必需的運動。如搖臂的快速移動和模具的夾緊與放松。2.工作要求 鉆削加工時,主軸旋轉(zhuǎn)為主運動;主軸的縱向進給為進給運動。此時,主軸箱由夾緊接置將其緊固在搖臂水平導(dǎo)軌上,外立柱緊固在內(nèi)立柱上,搖臂緊固在外立柱上,然后進行鉆削加工,輔助運動有:搖臂沿外立柱的垂直移動;主軸箱沿搖臂長度方向的水平移動;搖臂與外立柱

16、一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面，鉆床必須具有鉆削運動和輔助運動。鉆削運動包括主運動和進給運動，而除此之外的所有運動都稱之為輔助運動。鉆床的主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動，由主軸通過卡爪帶動刀具旋轉(zhuǎn)，它承受鉆削加工時的主要切削功率。根據(jù)工藝要求，主軸應(yīng)有不同的切削速度。主軸變速是由主軸電動機經(jīng)v帶傳遞到主軸變速箱實現(xiàn)的。鉆床的進給運動是搖臂的左右或上下直線運動，其運動形式有手動和機動兩種。加工螺紋是工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的移動之間有嚴(yán)格的比例關(guān)系，所以主運動和進給運動采用同一臺電動機來拖動。鉆床主軸箱輸出軸經(jīng)掛輪箱傳給進給箱，進行鉆削或攻絲。鉆床的輔助運動是鉆床上除鉆削運動以外的其他一切必需的運

17、動。如搖臂的快速移動和模具的夾緊與放松。 二. 搖臂鉆床的電力拖動及控制要求1.搖臂鉆床運動部件較多,為簡化傳動裝置,采用多電動機拖動。 2.搖臂鉆床為適應(yīng)多種形式的加工,要求主軸及進給有較大的調(diào)速范圍。主軸一般速度下的鉆削加工常為恒功率負載;而低速時主要用于擴孔、餃孔、攻螺紋等加工,這時則為恒轉(zhuǎn)矩負載。 3.搖臂鉆床的主運動與進給運動皆為主軸的運動,為此這兩種運動由一臺主軸電動機拖動,分別經(jīng)主軸傳動機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)實現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進給。所以主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)都裝在主軸箱內(nèi)。4.為加工螺紋,主軸要求正、反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床主軸正反轉(zhuǎn)一般采用機械方法來實現(xiàn),這樣主軸電動機只需單方向旋轉(zhuǎn)。 5.

18、搖臂的升降由升降電動機拖動,要求電動機能正、反轉(zhuǎn)。 6.內(nèi)外立柱的夾緊與放松、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機械操作、電氣一機械裝置、電氣一液壓裝置或電氣一液壓一機械裝置等控制方法來實現(xiàn)。若采用液壓裝置則備有液壓泵電動機,拖動液壓泵供出壓力油來實現(xiàn)。 7.搖臂的移動嚴(yán)格按照搖臂松開移動搖臂夾緊的程序進行。因此,搖臂的夾緊放松與搖臂升降按自動控制進行。 8.根據(jù)鉆削加工需要,應(yīng)有冷卻泵電動機拖動冷卻泵,供出冷卻液進行刀具的冷卻。 9.具有機床安全照明和信號指示。 10.具有必要的聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)。3. 電動機的選擇1.冷卻液泵電動機 切削時，刀具及工件的冷卻由冷卻液泵供給所需要的冷卻液，冷卻液

19、流量的大小有專用閥門調(diào)節(jié)，與電動機轉(zhuǎn)速無關(guān)。 由經(jīng)驗可得冷卻泵電動機：m1型號選jcb-22，性能參數(shù)：0.125kw、0.43a、2790r/min。2.主軸電動機 主軸的旋轉(zhuǎn)的鉆頭的進給，是一臺電動機拖動的，由于多種方式加工的要求，所以對搖臂鉆床的主軸和進給都提出了較大的調(diào)速范圍要求。該機床的主軸調(diào)試范圍為80,正轉(zhuǎn)最低速度為25r/min，最高轉(zhuǎn)速為2000r/min，分6級變速；進給運動的調(diào)速范圍為80，最低進給量是0.04mm/r，最高進給量為3.2mm/r，也分為16級變速。在加工螺紋時，要求主軸能正反轉(zhuǎn)，有機械方法變換的，所以電動機不需要反轉(zhuǎn)。由以上可得：主軸電動機，m2，型號選

20、y100l-2，性能參數(shù)：3kw，380v，4.7a，2880r/min 。3. 搖臂升降電動機 當(dāng)工件與鉆頭高度不合適時，可將搖臂升高或降低，故需正反轉(zhuǎn)。由以上可得：搖臂升降電動機,m3型號選y908-4，性能參數(shù)：1.1km,2.0a,1390r/min。4.液壓泵電動機搖臂立柱、主軸箱的夾緊放松，均采用液壓傳動菱形塊夾緊機構(gòu)，夾緊用的高壓油是一臺電動機帶動高壓油泵送出的。由于搖臂的夾緊裝置與立柱的夾緊裝置，主軸的夾緊裝置不是同時動作，所以，采用一臺電動機拖動高壓油泵，有電磁閥控制油。由以上可得：液壓泵電動機，m4型號選j031，性能參數(shù)：0.6km，1.42a，2880r/min 。 四

21、電路設(shè)計及繪制1.主電路設(shè)計及繪制我國原來生產(chǎn)的搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運動和搖臂升降運動的操作是通過不能復(fù)位的十字開關(guān)來操作的,它本身不具有欠壓和失壓保護。因此在主回路中要用一個接觸器將三相電源引入?，F(xiàn)在的搖臂鉆床取消了十字開關(guān)。現(xiàn)在將根據(jù)以下設(shè)計繪制主電路圖。1.主電動機單向旋轉(zhuǎn)，它由接觸器 km2 控制，而主軸的正反轉(zhuǎn)依靠機床液壓系統(tǒng)，并配合正、反轉(zhuǎn)摩擦離合器來實現(xiàn)。2.搖臂升降電動機 m3 具有正反轉(zhuǎn)控制，控制電路保證在操縱搖臂升降時先通過液壓系統(tǒng)，將搖臂松開后 m3 才起動，帶動搖臂上升與下降，當(dāng)移動達到所需位置時控制電路又保證升降電動機先停止，然后自動液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊。由于 m3是短時

22、運轉(zhuǎn)的，所以沒有設(shè)置長期過載保護。3.液壓泵電動機 m4，送出壓力油作為搖臂的松開和夾緊、立柱和主軸箱的松開和夾緊的原動力。為此，m3 采用由 km4、km5 實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并設(shè)有熱繼電器f2 作長期過載保護。4.冷卻泵電動機 m1 容量小，所以由組合開關(guān)直接控制其運轉(zhuǎn)與停止。如下圖：2.控制電路設(shè)計及繪制本機床的控制電路采用隔離變壓器供電，但其二次繞組增設(shè) 24v 安全電壓供局部照明使用。1.搖臂升降的控制，按上升（或下降）按鈕 sb3 或 sb4）時間繼電器 kt 吸合，其延時斷開的常開觸點（1-39）與瞬時常開觸點（23-25）使電磁鐵 yv 和接觸器km4 同時吸合，液壓泵電動機 m

23、3 旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)二位六通閥進入搖臂松開的油腔，推動活塞和菱形塊，使搖臂松開。同時，活塞桿通過彈簧片壓限位開關(guān) sq4 使接觸器 km4 線圈斷電釋放，液壓泵電動機 m3 停轉(zhuǎn)，與此同時 km2（或km3）吸合，搖臂也就不可能升降。當(dāng)搖臂上升（或下降）到所需位置時，松開按鈕 sb3 或（sb4），km2 或（km3）和時間繼電器 kt 釋放，升降電動機 m2 停轉(zhuǎn)，搖臂停止升降，由于 kt 釋放，其延時閉合的常閉觸電（29-31）經(jīng) 1-3 秒延時后，接觸器 km5 吸合，液壓泵電動機 m3反向啟動旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)二位六通閥進入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動活塞和菱形塊，使

24、搖臂夾緊。同時，活塞桿通過彈簧片壓限位開關(guān) sq3，km5和 yy 同時斷電釋放，液壓泵電動機停止旋轉(zhuǎn)，夾緊動作結(jié)束。2.立柱和主軸箱的松開與夾緊控制，立柱和主軸箱的松開與夾緊是同時進行的。首先按下松開按鈕 sb5（或夾緊按鈕 sb6），接觸器 km4（或 km5）吸合，液壓泵電動機 m3 旋轉(zhuǎn)，供給壓力油，壓力油經(jīng)二位六通閥（此時電磁鐵處于 yy 處于釋放狀態(tài)）進入立柱松開及夾緊液壓缸和主軸箱松開及夾緊液壓缸，推動活塞和菱形塊，使立柱和主軸箱分別松開（或夾緊）。同時，松開（或夾緊）指示燈（或）顯示。3.主電動機的旋轉(zhuǎn)控制在主電動機啟動前，首先將自動開關(guān) q2、q3、q4 扳到接通狀態(tài)，同時將

25、配電盤的門關(guān)好并鎖上。然后再將自動開關(guān) q1 扳到接通位置，電源指示燈亮。這時按下 sb1，中間繼電器 k1 通電并自鎖,為主軸電動機與其他電動機的啟動做好了準(zhǔn) 備。當(dāng)按下按鈕 sb2 時，交流接觸器 km1 線圈通電并自鎖使主電動機旋轉(zhuǎn)，同時 主電動機旋轉(zhuǎn)的指示燈 hl4 亮。主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)用手柄通過機械變換的方法來實現(xiàn)。5.搖臂的升降控制按下按鈕 sb3，時間繼電器 kt1 通電吸合，它的瞬動觸點（33-35）閉合使km4 線圈通電，液壓電動機 m3 起動供給壓力油，經(jīng)分配閥體進入搖臂的松開油腔，推動活塞使搖臂松開。同時活塞桿通過彈簧片使行程開關(guān) st2 的動斷觸點斷開沒，km4 線圈斷

26、電,而 st2 的動合觸電（17-21）閉合 2m 線圈通電，它主觸點閉合，2m 電動機旋轉(zhuǎn) 使搖臂上升。如果搖臂沒有松開，st2 的動合觸點不能閉合，搖臂升降電動機不能轉(zhuǎn)動，這樣就保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降。當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時，松開按鈕 sb3，km2 和 kt1 斷電，升降電動機 m2 斷電停止，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù) 1-3 秒后，kt1 的斷電延時閉合的動斷觸點（47-49）閉合，km5 線圈經(jīng) 7-47-49-51 號線，km5 線圈通電液壓泵電動機m3 反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進入搖臂的夾緊液壓腔，搖臂夾緊。同時活塞桿通過彈簧片使 st3 的動斷觸點（7-4

27、7）斷開，km5 線圈斷電，m3 電動機停止，完成了搖臂的松開上升夾緊動作。搖臂升降電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時進行，否則將造成電源兩相間的短路。為避免由于操作錯誤造成事故，在搖臂上升和下降的線路中加入了觸點互鎖和按鈕互鎖。因為搖臂的上升或下降是短時的調(diào)整工作所以采用點動方式。行程開關(guān) st1 是為搖臂的上升或下降的極限位置保護而設(shè)立的。st1 有兩對常閉觸點，st1 的動斷觸點（15-17）是搖臂上升時的極限位置保護，st1 的動斷觸點（27-17）是搖臂于液壓夾緊機構(gòu)出現(xiàn)故障或 st3 調(diào)整不當(dāng)，將造成液壓泵電 動機 m3 過載它的過載保護熱繼電器的動斷觸點將斷開，km5 釋放同，m3 電動

28、機 斷電停止。6.立柱和主軸箱的松開及夾緊控制主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨進行，也可以同時進行，它由組合開關(guān) sa2 和按鈕 sb5（或 sb6）進行控制。sa2 有三個位置，在中間位置（零位）時為同時進行，搬到左邊位置時為立柱的夾緊或放松，搬到右邊位置為主軸箱的夾緊或放松。sb5 是主軸箱和立柱的夾緊按鈕。下面以主軸箱的松開和夾緊為例說明它的動作過程：首先將組合開關(guān) sa2 搬向右側(cè)，觸點（57-59）接通，觸點(57-63)斷開。當(dāng)要主軸箱松開時，按下按鈕sb5，這時時間繼電器 kt2 和 kt3 線圈同時通電，但 kt2 為斷電延時型時間繼電器，所以 kt2 的通電使瞬時常開觸點

29、閉合，斷電延時斷開的動斷觸點（7-57）也閉合使 ya1 通電，經(jīng) 1-3s 后 kt3 的延時動合觸點（7-41 ）閉合，通過3-5-7-41-43-37-39 使 km4 通電，液壓泵電動機正轉(zhuǎn)使壓力液壓油經(jīng)分配閥進入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱放松?；钊麠U使 st4 復(fù)位主軸箱和主柱分開，指示燈 hl2 亮。當(dāng)要主軸夾緊時，按下按鈕 sb6 仍首先為 ya1 通電，經(jīng) 1-3s 后中，km5 線圈通電，液壓泵電動機反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱夾緊。同時活塞桿使 st4 受壓，它的動合觸點（607-613）閉合，指示燈 hl3 亮，觸點（607-613）斷開，指

30、示燈 hl2 滅，指示主軸箱與立柱夾緊。當(dāng)將 sa2 搬到左側(cè)時，觸點（57-63）接通，（57-59）觸點斷開。按下按鈕sb5 或 sb6 時使 ya2 通電，此時主柱松開或夾緊。sa2 在中間位置時，觸點（57-59、57-63）均接通，按下 sb5 或 sb6 時，ya1、ya2 均通電，主軸箱和立柱同時進 行夾緊或放松。其它動作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同。7.搖臂鉆床控制線路分析該搖臂鉆床控制線路圖，如下圖所示。該機床共有四臺電動機：主電動機m1、搖臂升降電動機 m2、液壓泵電動機 m3 和冷卻泵電動機 m4。除冷卻泵電動機和電源引自配電盤外部外，其余電氣設(shè)備均安裝在回轉(zhuǎn)部分上。3

31、.照明、信號燈電路設(shè)計及繪制變壓器 tc 的另一組二次繞組提供 ac24v 照明電源。照明燈 el 由裝在燈頭上的開關(guān) sq3 控制。照明電路由熔斷器 fu4 作短路保護。為了安全，變壓器二次繞組一端接地，為接地保護。如下圖：4.電氣控制總原理圖設(shè)計及繪制 結(jié)合以上3圖即可繪出電氣控制總原理圖，如下圖： 五電氣元件的選擇1.熔斷器的選擇熔斷器的類型很多，通常有插入式，螺旋式，填料封閉管式等，選擇熔斷器，實際上主要是選擇熔斷器類型，額定電壓和電流，以及熔體的額定電流。對于具有沖擊電流的電氣設(shè)備，如異步電動機的啟動電流為額定電流的5-7倍，則應(yīng)采用經(jīng)驗計算方法。對于多臺電動機共用一個熔斷器進行保護

32、的，則取 ir=(1.52.5)inmax+iqt 其中 ir-熔體的額定電流 inmax-容量最大的電動機額定電流 iqt -其余電動機額定電流之和熔斷器是一種用于過載與短路保護的電器，當(dāng)超出限定值的電流通過熔斷器的熔體時將其熔化而分開電路。主軸電動機的電流是4.8a，所選的熔斷器（fu3）型號是rt18-32，額定電壓380v，熔斷體額定工作電流10a。快速移動電動機滿載時的電流是2.3a，冷卻泵電動機滿載時的電流是0.43a，所選的熔斷器（fu1）型號是rt18-32，額定電壓是380v，熔斷體額定工作電流是2a。選擇熔斷器的主要內(nèi)容是類型、額定電壓、熔斷器額定電流等級與熔體額定電流。依

33、據(jù)負載保護特性、短路電流大小、各類熔斷器的適用范圍來選取熔斷器的類型。額定電壓是依據(jù)被保護電路的電壓來選擇的。熔體額定電流是選擇熔斷器的關(guān)鍵，它與負載大小、伏在性質(zhì)密切相關(guān)。對于負載平穩(wěn)、無沖擊電流，可直接按負載額定電流選取。而對于像電動機一類有沖擊電流的負載，熔體額定電流可按下式計算值選取：單臺電動機長期工作 多臺電動機長期共用一個熔斷器保護 式中，容量最大一臺電動機的額定電流； 除容量最大的電動機之外，其余電動機額定電流之和。輕載及啟動時間短時，系數(shù)取1.5，啟動負載較重及啟動時間長，啟動次數(shù)又較多的情況，則取2.5。熔體額定電流的選擇還要照顧到上下級保護的配合，以滿足選擇性保護要求，使下

34、一級熔斷器的分段時間較上一級熔斷器熔體的分段時間要小，否則將發(fā)生越激動做，擴大停電范圍。2.熱繼電器的選擇對于工作時間較短，停歇時間長的電動機，以及雖長期工作但過載可能性很小的電動機可以不設(shè)過載保護。熱繼電器有兩相式、三相式及三相帶斷相保護等型式。對于星形接法的電動機及電源對稱性較好的情況可采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接法的電動機或電源對稱性不夠好的情況，則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)或帶斷相保護的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。熱繼電器發(fā)熱元件額定電流，原則上按被控制電動機的額定電流選取，并以此在一定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，去選擇發(fā)熱元件的型號。根據(jù)電機選擇熱繼電器:選擇熱繼電器的型號時，通常應(yīng)按電動機形式、工作環(huán)境、啟動情

35、況及負荷情況等幾方面綜合考慮。原則上熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動機的額定電流選擇。對于過載能力較差的電動機，其配用的熱繼電器（主要是發(fā)熱元件）的額定電流可適當(dāng)小些。通常，選取熱繼電器的額定電流（實際上選取發(fā)熱元件的額定電流）為電動機的額定電流的60%80%。在不頻繁啟動的場合，要保證熱繼電器在電動機的啟動過程中不產(chǎn)生誤動作，通常，當(dāng)電動機啟動電流為其額定電流的6倍以及啟動時間不超過6s時，若很少連續(xù)啟動，就可以按電動機的額定電流選取熱繼電器。當(dāng)電動機為重復(fù)短時工作時，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。因為熱繼電器的操作頻率是很有限的，如果用它保護操作頻率較高的電動機，效果很不理想，有時甚至不能

36、使用。按電動機地額定電流來確定熱繼電器地型號和規(guī)格。熱繼電器元件地額定電流ir應(yīng)接近或略大于電動機地額定電流in，即 ir=(0.951.05)in熱繼電器的作用是過載保護。3. 接觸器的選擇 接觸器分直流接觸器和交流接觸器兩大類，交流接觸器主要有cj0及cj10系列。在機床上應(yīng)用最多的是交流接觸器，選擇時主要考慮主觸點的額定電流，輔助觸點的數(shù)量，吸引線圈的電壓等級，操作頻率等。選擇的交流接觸器，其主觸點的額定電流應(yīng)大于負載或電動機的額定電流。 km1對m2進行控制，m2額定電流為4.7a ，控制回路電源為127v，所以km1選擇cj-10型接觸器，主觸點額定電流為10a，線圈電壓為127v。

37、 km2，km3對m3進行控制，m3額定電流為2.0a，控制回路電源為127v，所以km1選擇cj10-5型接觸器，主觸點額定電流為5a，線圈電壓為127v。 km4，km5對m4進行控制，m3額定電流為1.42a，控制回路電源為127v，所以km1選擇cj10-5型接觸器，主觸點額定電流為5a，線圈電壓為127v.4. 控制變壓器的選擇 在機床的控制電路中需要用到不同的電壓，例如：plc的外電路及電器元件，機床上的照明電路所需電壓，接觸器的電壓等。它們需要不同的電壓等級，提高系統(tǒng)的安全性。依據(jù)工作要求，變壓器比較簡單，可以直接選用控制變壓器的型號為bk-100型380v即可來控制電路。六pl

38、c改造電路設(shè)計及繪制1.plc介紹1.plc的定義 最初，可編程邏輯控制器（programmable logic controller）簡稱plc。只能進行計數(shù)、定時及開關(guān)量的邏輯控制。1987年2月，國際電工委員會（iec）對可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。它采用一類可編程序的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作等面向擁護的指令，并通過數(shù)字式和模塊式輸入/輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充功能的原則設(shè)計。2.plc的特

39、點（1）可靠性高在i/o環(huán)節(jié)，plc采用了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用eprom存儲，一般plc的平均無故障工作時間可達幾萬小時以上。（2） 控制功能強plc采用的cup一般是具有較強位處理功能的為處理機，為了增強其復(fù)雜的控制功能和連網(wǎng)通訊等管理功能，可以采用雙cpu的運行方式，使其功能得到極大的增強。（3） 編程方便易學(xué)第一編程語言（梯形圖）是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場人員學(xué)習(xí)。（4） 使用于惡劣的工作環(huán)境采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場合。（5） 與外部設(shè)備連接方便采用統(tǒng)一接

40、線方式的可坼裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電器規(guī)格。（6） 體積小、重量輕、功耗底。（7） 性價比高。（8） 模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強根據(jù)現(xiàn)場的需要進行不同功能的擴展和組裝，一種型號的plc可用于控制從幾個i/o點到幾百個i/o點的控制系統(tǒng)。（9） 維修方便，功能更靈活程序的修改就以意味著功能的修改，因此功能的改變非常靈活。3.plc的組成（1）輸入寄存器輸入寄存器可按為進行尋址，每一為對應(yīng)一個開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由相互如開關(guān)量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。cpu可以讀其值，但是不可以寫或進行修改。（2）輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了plc在下一個時間段的輸

41、出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值，表明的是上一時間段的真實輸出值，在程序執(zhí)行過程中，cpu可以讀其值，并作為條件參加控制，還可以修改其值，而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響。（3）存儲器 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能修改，plc要在系統(tǒng)程序的管理下運行。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運行所需要的資源，i/o寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。（4）cpu單元cpu單元控制著i/o寄

42、存器的讀、寫時序，以及對存儲器單元中的程序的解釋執(zhí)行工作，是plc的大腦。（5）其他單元接口其他單元接口用語提供plc與其他設(shè)備和模塊進行連接通信的物理條件4. plc工作原理cpu連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。cpu的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行cpu自診斷測試及寫輸出等等內(nèi)容。plc可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。他意識周而復(fù)始的循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，plc也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。典型的plc在一個周期中可以完成以下5個掃描過程。

43、（1）自診斷測試掃描過程。為保證設(shè)備的可靠行，及時放映所出現(xiàn)的故障，plc都具有自監(jiān)視功能。（2）與網(wǎng)絡(luò)進行通訊的掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的plc系統(tǒng)才有通訊掃描過程，這一過程用于plc之間及plc與上位計算機或終端設(shè)備之間的通信。（3）用戶程序掃描過程。機器處于正常運行狀態(tài)下，每一個掃描周期內(nèi)都包含該掃描過程。該過程在機器運行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進行設(shè)定。用戶程序的長短會影響過程所用的時間。（4）讀輸入、寫輸出掃描過程。機器在正常運行狀態(tài)下，每一個掃描周期都包含這個掃描過程。該過程在機器運行中是否被執(zhí)行是可控的。cpu在處理實際輸出點，而是在內(nèi)存中設(shè)

44、置了兩個映象寄存器：一個為輸入映象寄存器，另一個為輸出映象寄存器。用戶程序所用的輸入值是輸入映象寄存器的值，運算結(jié)果也放在輸出映像寄存器。在輸入掃描過程中，cpu把實際輸入點的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器：在輸出掃描過程中cpu把輸出映像寄存器的值的輸出點。2.plc 型號的選擇plc的種類和規(guī)格很多，不同廠家生產(chǎn)的大中小型plc的結(jié)構(gòu)功能不盡相同, 但它們的基本結(jié)構(gòu)與工作原理大體相同。s7-200系列plc是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制器，其結(jié)構(gòu)緊湊、系列完整、功能完善、具有很高的性價比，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)。由于有很強的通信功能，在

45、大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。s7-200系列plc可提供4種不同型號的cpu，根據(jù)本系統(tǒng)工藝要求選用了cpu226型的可編程控制器，本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量i/o 點或35路模擬量i/o 點。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器，2個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i

46、/o端子排可很容易地整體拆卸，用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能，可完全適應(yīng)于各種中小型控制系統(tǒng)。3. plc 的i/o 端口分配表根據(jù)所選plc 的型號進行i/o 點的端口分配，如下所示： 輸入信號端口分配表地址號符號名稱 用途i0.0sb1主電動機停止按鈕i0.1sb2主電動機起動按鈕i0.2sb3搖臂上升起動按鈕i0.3sb4搖臂下降起動按鈕i0.4sb5主軸箱、立柱、搖臂松開按鈕i0.5sb6主軸箱、立柱、搖臂夾緊按鈕i0.6sq1-1搖臂上升用行程開關(guān)i0.7sq1-2搖臂下降用行程開關(guān)i1.0sq2搖臂夾緊

47、、放松用行程開關(guān)i1.1sq3搖臂夾緊用行程開關(guān)i1.2sq4立柱夾緊、放松指示用行程開關(guān)i1.3fr1m1 電動機過載保護用熱繼電器i1.4fr2m3 電動機過載保護用熱繼電器i1.5sa系統(tǒng)總啟動 輸出信號端口分配表地址號符號名稱 用途q0.0km1主軸旋轉(zhuǎn)接觸器q0.1km2搖臂上升接觸器q0.2km3搖臂下降 接觸器q0.3km4主軸箱和立柱松開接觸器器q0.4km5主軸箱和立柱夾緊接觸器q0.6el電源工作狀態(tài)指示信號燈q0.7hl1立柱松開指示信號燈q1.0hl2立柱夾緊指示信號燈q1.1hl3主電動機旋轉(zhuǎn)指示信號燈4.plc 的i/o 電氣接線圖的設(shè)計 下圖為plc 的i/o 電

48、氣接線圖，圖中i0.0、i0.1、i0.2、i0.3、i0.4、。i0.5、i0.6、i0.7、i1.0、i1.1、i1.2、i1.3、i1.4、i1.5 共用一個com 端，輸入開關(guān)的其中一端應(yīng)并接在直流24v 電源上，另一端應(yīng)分別接入相應(yīng)的plc 輸入端子上。接線時注意plc 輸入/輸出com 端子的極性。接觸器的線圈工作電壓若為交流220v，則接觸器線圈連接的q0.0、q0.1、q0.2、q0.3、可以共用一個 com 端。q0.4、q0.5、q0.6 q0.7、q1.0可以共用一個com1 端。q1.1、q1.2、q1.3、q1.4、q1.5、q1.6、q1.7共用一個com 端，本電路的輸出端全為交流回路.因此在電源電壓相同的接口可共用一個com 端。 m1型號jcb-22，性能參數(shù)：0.125kw、0.43a、2790r/minm2型號：y100l-23kw，380v，4.7a，2880r/minm3型號y90s-4，性能參數(shù)：1.1km,2.0a,1390r/min。m4型號j031-2，性能參數(shù)：0.6km，1.42a，2880r/min 。待添加的隱藏文字內(nèi)容2fu3型號是rt18-32額定電壓380v熔斷體額定工作電流10afu1型號是rt18-32，額定電壓是380v，熔斷體額定工作電流是2a。fr1選用jr16-20