鉆床電氣控制設(shè)計(jì)

1、機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)說明書鉆床電氣控制設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院（部）2017年6月 16 日目 錄第1章 Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu).31.1 Z3040搖臂鉆床的簡(jiǎn)介1.2 Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)第2章 Z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式和電氣控制要求的說明42.1 Z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式2.2 電氣控制要求的說明第3章 Z3040搖臂鉆床繼電接觸器控制線路圖.73.1 z3040搖臂鉆床繼電接觸器控制線路圖總圖3.2 具體控制過程第4章 元器件的選型.104.1 熱繼電器FR的選擇4.2 接觸器的選擇4.3 時(shí)間繼電器的選擇4.4 照明及指示燈的選擇4.5 Z3040搖臂鉆床電器元器件明細(xì)表第5章 P

2、LC控制電路的說明.135.1 PLC的選型5.2 PLC的組成5.3 PLC輸入輸出接口5.4 PLC的I/O端口分配表5.5 PLC梯形圖5.6 PLC接線圖第6章 心得體會(huì).20第7章 參考文獻(xiàn).21附圖一、鉆床電氣原理圖附圖二、PLC梯形圖第1章 z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)1.1 Z3040搖臂鉆床的簡(jiǎn)介鉆床是一種孔加工機(jī)床，可用來鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床等。搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。 1.2 Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)Z3040搖臂鉆

3、床主要由底座、內(nèi)外立座、搖臂、主軸箱和工作臺(tái)等組成。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正、反轉(zhuǎn)可沿外立柱作上下移動(dòng)。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上可通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。加工時(shí)，根據(jù)工件高度的不同，搖臂借助于絲杠可帶著主軸箱沿外立柱上下升降。在升降之前，應(yīng)自動(dòng)將搖臂松開，再進(jìn)行升降，當(dāng)達(dá)到所需的 位置時(shí)，搖臂自動(dòng)夾緊在立柱上。搖臂鉆床鉆削加工分為工作運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。工作運(yùn)動(dòng)包括：主運(yùn)動(dòng)（主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（主軸軸向運(yùn)動(dòng)）；輔助運(yùn)動(dòng)包括：主軸箱沿?fù)u臂的橫向移動(dòng)，搖臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。鉆削加工時(shí)，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)一面作縱向進(jìn)給。鉆床的主運(yùn)動(dòng)是主軸帶著鉆頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

4、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是鉆頭的上下移動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)是主軸箱沿?fù)u臂水平移動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)和搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。搖臂回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)采用手動(dòng). 第2章 z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式和電氣控制要求的說明2.1 Z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，由特殊的加緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，而外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削加工。鉆削加工時(shí)，鉆頭一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，一邊進(jìn)行縱向進(jìn)給，其運(yùn)動(dòng)形式為： （1）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng); （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主; （3）輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向的移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

5、2.2 電氣控制要求的說明1主軸電動(dòng)機(jī)控制 主軸電動(dòng)機(jī)1M為單向旋轉(zhuǎn)，由按鈕1SB、2SB和接觸器1KM實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止控制。主軸的正、反轉(zhuǎn)則由1M電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過液壓系統(tǒng)操縱機(jī)構(gòu)，配合正、反轉(zhuǎn)摩擦離合器驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 2搖臂升降控制 搖臂鉆床在加工時(shí)，要求搖臂應(yīng)處于夾緊狀態(tài)，才能保證加工精度。但在搖臂需要升降時(shí)，又要求搖臂處于松開狀態(tài)，否則電動(dòng)機(jī)負(fù)載大，機(jī)械磨損嚴(yán)重，無法升降工作。搖臂上升或下降時(shí)，其動(dòng)作過程是，隨著升降指令發(fā)出，先使搖臂與外立柱處于松開狀態(tài)，而后上升或下降，待升降到位時(shí)，要自行重新夾緊。由于松開與夾緊工作是由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因此，升降控制必須與松緊機(jī)構(gòu)液壓

6、系統(tǒng)緊密配合。 2M為升降電動(dòng)機(jī)，由按鈕3SB、4SB點(diǎn)動(dòng)控制接觸器2 KM 、3KM接通或斷開，使2M電動(dòng) 機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)搖臂上升或下降移動(dòng)。 3M為液壓泵電動(dòng)機(jī)，通過接觸器4 KM ，5KM接通或斷開，使3M電動(dòng)機(jī)正向帶動(dòng)雙向液壓 泵送出壓力油，經(jīng)二位六通閥至搖臂夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊與松開。 下面以搖臂上升為例簡(jiǎn)述動(dòng)作過程：按下3SB按鈕，時(shí)間繼電器KT線圈通電，瞬時(shí)常開觸點(diǎn)(13-14)閉合，接觸器4 KM 線圈得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)3M起動(dòng)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)液壓泵送出壓力油，同時(shí)斷 電延時(shí)斷開的KT常開觸點(diǎn)(1-17)閉合，使電磁閥YV線圈得電，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂夾緊機(jī)構(gòu)的松開

7、油腔，推動(dòng)活塞和菱形塊，將搖臂松開。同時(shí)，活塞桿通過彈簧片壓上行程開關(guān)2SQ發(fā)出搖臂已松開信號(hào)。此時(shí)，2SQ觸點(diǎn)(6-13)斷開，使接觸器4 KM 線圈斷電，液壓 泵電動(dòng)機(jī)3M停轉(zhuǎn)，油路單向閥保壓，搖臂處于松開狀態(tài)。與此同時(shí)，2SQ觸點(diǎn)(6-7)閉合，接觸器2 KM 線圈得電，升降電動(dòng)機(jī)2M得電起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升，待搖臂上升至所需位置時(shí)，松開按 鈕2SB，2KM線圈斷電，2M電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)， 搖臂停止上升。同時(shí)KT線圈也斷電，KT常閉觸點(diǎn)(17-18)瞬時(shí)閉合，而其延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)(1-17)仍未打開，使電磁閥YV繼續(xù)得電，同時(shí)接觸器5KM線圈得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)3M反轉(zhuǎn)，反向送出壓力油，經(jīng)二

8、位六通閥反方向推動(dòng)活塞和菱形塊，將搖臂夾緊。KT延時(shí)打開觸點(diǎn)，經(jīng)過13s延時(shí)后斷開，同時(shí)活塞桿通過彈簧壓下行程開關(guān)3SQ，使觸點(diǎn)3SQ (1-17)也斷開，電磁閥YV、5KM線圈斷電。液壓泵電動(dòng)機(jī)3M停轉(zhuǎn)，搖臂上升后重新夾緊過程結(jié)束。行程開關(guān)2SQ為搖臂放松信號(hào)開關(guān)。行程開關(guān)3SQ為搖臂夾緊信號(hào)開關(guān)。時(shí)間繼電器 KT延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)是為保證當(dāng)瞬間操作3SB或4SB，使4 KM 得電搖臂開始松開后放開3SB或 4SB時(shí)，若4 KM 過早斷電，可能造成搖臂處于半松開狀態(tài)。有了KT延時(shí)斷開觸電(1-17)后，則能 在KT線圈斷電13s內(nèi)處于閉合狀態(tài)，使5KM線圈得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)3M反向旋轉(zhuǎn)，使搖臂

9、重新夾緊，直到延時(shí)時(shí)間到，KT觸點(diǎn)斷開，3SQ動(dòng)作，5KM斷電為止，這樣就保證了搖臂在加工工件前總是處于夾緊狀態(tài)。 3夾緊、松開控制 Z3040型搖臂鉆床除了上述搖臂上升下降過程需要夾緊、松開控制外，還有主軸箱和立柱的松開、夾緊控制。主軸箱和主柱的松開、夾緊從液壓系統(tǒng)中看出二者是同時(shí)進(jìn)行的。 當(dāng)按下松開按鈕5SB，接觸器4 KM 線圈得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)3M正轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵輸送出壓力油， 經(jīng)二位六通閥，進(jìn)入主軸箱與立柱的松開油缸推動(dòng)活塞和菱形塊，使主軸箱與立柱實(shí)現(xiàn)松開，此時(shí)由于YV不得電，壓力油不會(huì)進(jìn)入搖臂松開活塞，搖臂仍處于夾緊狀態(tài)。當(dāng)主軸箱與立柱松開時(shí)，行程開關(guān)4SQ不受壓，觸點(diǎn)(10l-1

10、02)閉合，指示燈1HL亮，表示主軸箱與立柱處于松開狀態(tài)，可以手動(dòng)操作主軸箱在搖臂的水平導(dǎo)軌上移動(dòng)至適當(dāng)位置。同時(shí)推動(dòng)搖臂(套在內(nèi)立柱上)使外立柱繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)奈恢?，按下夾緊按鈕6SB，接觸5KM線圈得電，3M電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵輸送出反向壓力油至夾緊油缸，使主軸箱和立柱夾緊。同時(shí)行程開關(guān)4SQ壓下，觸點(diǎn)(101-102)斷開，1HL燈暗，而(101-103)閉合，2HL燈亮，指示主軸箱與立柱處于夾緊狀態(tài)，可以進(jìn)行鉆削加工。 4冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制 冷卻泵電動(dòng)機(jī)容量小(0.125kW)，由1SA開關(guān)控制單向旋轉(zhuǎn)。 5聯(lián)鎖、保護(hù)環(huán)節(jié) 電路中利用2SQ實(shí)現(xiàn)搖臂松開到位，開始升降的聯(lián)鎖控制，利用

11、3SQ，實(shí)現(xiàn)搖臂完全夾緊的聯(lián)鎖控制。通過KT延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)搖臂松開后自動(dòng)夾緊的聯(lián)鎖控制。搖臂升降除了按鈕4SB、3SB機(jī)械互鎖外，還采用2 KM 、3KM電氣的雙重互鎖控制。主軸箱與立 柱進(jìn)行松開、夾緊工作時(shí)，為保證壓力油不供給搖臂夾緊油路，通過5SB、6SB常閉觸點(diǎn)切斷YV線圈電路，達(dá)到聯(lián)鎖目的。 電路利用熔斷器1FU作為總電路和電動(dòng)機(jī)1M、4M的短路保護(hù)。利用熔斷器2FU作為電動(dòng)機(jī)2M、3M及控制變壓器T一次側(cè)的短路保護(hù)，利用熱繼電器1KR為1M電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，2KR為 3M電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。組合行程開關(guān)1SQ作為搖臂上升、下降的極限位置保護(hù)，1SQ有兩對(duì)常閉 觸點(diǎn)，當(dāng)搖臂上升下

12、降至極限位置時(shí)，相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作切斷與其對(duì)應(yīng)的上升下降接觸器2 KM 、3KM， 使2M電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂停止升降，實(shí)現(xiàn)升降極限位置保護(hù)，電路中失壓或欠壓保護(hù)由各接觸器實(shí)現(xiàn)。 6照明與信號(hào)指示電路 通過控制變壓器T降壓提供照明燈EL安全電壓，由SA2開關(guān)操作。熔斷器3FU作為短路保護(hù)。 當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，1KM觸點(diǎn)(101-104)接通，指示燈3HL亮，表示主軸工作； 當(dāng)主軸箱、立柱處于夾緊狀態(tài)時(shí)，4SQ觸點(diǎn)(101-l03)接通，2HL燈亮。主軸箱、立柱處于松開狀態(tài)，4SQ觸點(diǎn)(101-102)接通，1HL燈亮。第3章 Z3040搖臂鉆床繼電接觸器控制線路圖3.1 Z3040搖臂鉆床繼電接觸

13、器控制線路圖總圖圖3-1 Z3040搖臂鉆床電氣控制線路圖3.2 具體控制過程具體控制過程為： （1）主軸電動(dòng)機(jī)的啟停 按下主軸啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1得電吸合且自保持，主軸電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB1，主軸電動(dòng)機(jī)停止。 （2）搖臂上升 按下?lián)u臂上升按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT得電，其瞬動(dòng)常開觸頭和瞬時(shí)閉合延時(shí)打開的常開觸頭使接觸器KM4和電磁閥YA動(dòng)作，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)，液壓油進(jìn)入搖臂裝置的油缸，使搖臂松開。待完全松開后，行程開關(guān)SQ2動(dòng)作，其常閉觸頭斷開使接觸器KM4斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，其動(dòng)合觸頭接通使接觸器KM2得電吸合，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2正向啟動(dòng)，帶動(dòng)搖臂上

14、升。 上升到所需要的位置后，松開上升按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT、接觸器KM2斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。延時(shí)1-3秒后，時(shí)間繼電器KT的常閉觸頭閉合，常開觸頭斷開，但由于夾緊到位行程開關(guān)SQ3常閉觸頭處于導(dǎo)通狀態(tài)，故YA繼續(xù)處于吸合狀態(tài)，接觸器KM5吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反向啟動(dòng)，向夾緊裝置油缸中反向注油，使夾緊裝置動(dòng)作。夾緊完畢后，行程開關(guān)SQ3動(dòng)作，接觸器KM5斷電釋放液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥YA斷電。 時(shí)間繼電器KT的作用是適應(yīng)SB3松開到搖臂停止上升之間的慣性時(shí)間，避免搖臂慣性上升中突然夾緊。（3）搖臂下降 按下?lián)u臂下降按鈕SB4，動(dòng)作過程與搖臂上升使相

15、似。 （4）立柱和主軸箱同時(shí)松開和同時(shí)夾緊 按下立柱和主軸箱松開按鈕SB5，接觸器KM4得電吸合，液壓電動(dòng)機(jī)M3正向啟動(dòng)，由于電磁閥YA沒有得電，處于釋放狀態(tài)，所以液壓油經(jīng)2位6通閥分配至立柱和主軸箱松開油缸，立柱和主軸箱夾緊裝置松開；按下立柱和主軸箱夾緊按鈕SB6，接觸器KM5得電吸合，M3反向啟動(dòng)，液壓油分配至立柱和主軸箱夾緊油缸，立柱和主軸箱裝置夾緊。 （5）搖臂升降限位保護(hù) 該動(dòng)作時(shí)靠上下限位開關(guān)SQ1U和SQ1D實(shí)現(xiàn)的。上升到極限位置后，SQ1U動(dòng)斷觸頭斷開，搖臂自動(dòng)夾緊，同松開上升按鈕SB3動(dòng)作相同；下降到極限位置后，SQ1D動(dòng)斷觸頭斷開，搖臂自動(dòng)夾緊，同松開下降按鈕SB4動(dòng)作相同

16、。第4章 元器件的選型4.1 熱繼電器FR的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行熱繼電器的選擇，由前面M1、M2和M3的額定電流，現(xiàn)選擇如下： FR1選用JR16-20/3D型熱繼電器。熱元件額定電流11A額定電流調(diào)節(jié)范圍為6.811A工作時(shí)調(diào)整在6.82A. FR2選用JR16-20/3型熱繼電器。熱元件額定電流2.4A額定電流調(diào)節(jié)范圍為1.52.4A工作時(shí)調(diào)整在1.42A。4.2 接觸器的選擇根據(jù)負(fù)載回路的電壓、電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來進(jìn)行接觸器的選擇。本設(shè)計(jì)中KM1主要對(duì)M1進(jìn)行控制，而M1額定電流為6.82A，控制回路電源為127V，需要主觸點(diǎn)兩對(duì)，所以，KM1選G0-1

17、0型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為10A，線圈電壓為127V。KM2與KM3對(duì)M2進(jìn)行控制，而M2額定電流為2.01A，控制回路電源為127V，各需要主觸點(diǎn)兩對(duì)，KM2的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，KM3的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM2、KM3選CD10-5型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為5A，線圈電壓為127V。 KM4與KM5對(duì)M3進(jìn)行控制，而M3的額定電流為1.42A，控制回路電源為127V，各需要主觸點(diǎn)三對(duì)，KM4的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，KM5的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM4、KM5選CJ10-5型接觸器。4.3 時(shí)間繼電器的選擇本設(shè)計(jì)中由于搖臂的升降需要延時(shí)控制。需要常開觸點(diǎn)一個(gè)，延時(shí)閉合動(dòng)斷觸點(diǎn)一個(gè)，延時(shí)斷

18、開動(dòng)合觸點(diǎn)一個(gè)，我們選ISSI型時(shí)間繼電器。額定電壓AC127V、DC24V,額定功耗小于5W,動(dòng)作頻率1200次/h。4.4 照明及指示燈的選擇本設(shè)計(jì)中，電源指示燈EL選擇JC2，交流36V、40W，與燈開關(guān)SA2成套配置；指示燈HL1、HL2、HL3選擇ZSD-0型，指標(biāo)為6.3V，0.25A，顏色為黃色，綠色，紅色各一個(gè)。4.5 Z3040搖臂鉆床電器元器件明細(xì)表序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格1EL照明燈JC240W,36V2FR1主軸電動(dòng)機(jī)熱繼電器JR0-40熱元件4-6.4A3FR2液壓電動(dòng)機(jī)熱繼電器JR0-40熱元件1-1.6A4FU1主電源熔斷器RL1-60熔體20A5FU2搖臂液壓電動(dòng)機(jī)

19、控制電路熔斷器RL1-15熔體10A6FU3照明燈熔斷器RL1-15熔體2A7HL1立柱主軸箱放松指示燈LA19-11D黃色、6.3V、裝于SB5內(nèi)8HL2立柱主軸箱夾緊指示燈LA19-11D綠色、6.3V、裝于SB3內(nèi)9HL3主軸運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈LA19-11D綠色、6.3V、裝于SB2內(nèi)10KM1主軸電動(dòng)機(jī)接觸器CJ0-20B線圈電壓127V11KM2搖臂上升接觸器CJ0-20B線圈電壓127V12KM3搖臂下降接觸器CJ0-20B線圈電壓127V13KM4液壓電動(dòng)機(jī)正向接觸器CJ0-20B線圈電壓127V14KM5液壓電動(dòng)機(jī)反向接觸器CJ0-20B線圈電壓127V15KT時(shí)間繼電器JS7-4A

20、線圈電壓127V16M1主軸電動(dòng)機(jī)JO2-32-4,T23KW、380V、6.5A、1430r/min17M2搖臂升降電動(dòng)機(jī)JO2-21-4,T21.1KW、380V、2.64A、1410r/min18M3液壓電動(dòng)機(jī)JO2-11-4,T20.6KW、380V、1.62A、1380r/min19QS1主電源組合開關(guān)HZ2-25/3板后接線20QS2冷卻泵電動(dòng)機(jī)組合開關(guān)HZ2-10/3板后接線21SB照明燈開關(guān)裝于照明燈上22SB1主軸停止按鈕LA19-11紅23SB2主軸啟動(dòng)按鈕LA19-11D帶綠色指示燈(HL3)24SB3搖臂上升按鈕LA19-11紅25SB4搖臂下降按鈕LA19-11黃26

21、SB5立柱主軸箱放松按鈕LA19-11D帶黃色指示燈（HL1）27SB6立柱主軸箱夾緊按鈕LA19-11D帶綠色指示燈（HL2）28SQ1上下限位組合開關(guān)HZ4-2229SQ2搖臂松開行程開關(guān)LX5-1130SQ3搖臂夾緊行程開關(guān)LX5-1131SQ4立柱主軸箱夾緊行程開關(guān)LX3-11K32TC控制變壓器BK-150380/127V、36V、6.3V33YA液壓分配電磁閥MQJ1-3線圈電壓127V表4-1 Z3040搖臂鉆床電器元件明細(xì)表第5章 PLC控制電路的說明5.1 PLC的選型選擇基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC機(jī)型，應(yīng)從以下幾個(gè)方面來考慮：（1）根據(jù)PLC的物理結(jié)構(gòu) 根據(jù)物

22、理結(jié)構(gòu)的不同，PLC分為整體式、模塊式和疊裝式。整體式的每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式便宜，小型電氣控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程控制器。此次所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)沒有特殊的控制任務(wù)，整體式PLC完全可以滿足控制要求，且在性能相同的情況下，整體式PLC較模塊式和疊裝式PLC價(jià)格便宜，因此，Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC（2）根據(jù)PLC的指令功能考慮到任何一種PLC都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求，據(jù)此本課題將盡量采用價(jià)格便宜的PLC。(3) 根據(jù)PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)需要8個(gè)輸入口4個(gè)輸出口，PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或

23、大于所需輸入點(diǎn)數(shù)，PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點(diǎn)數(shù)，在條件許可的情況下盡可能留有10%-20%的余量。（4）根據(jù)PLC的存儲(chǔ)容量 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)需要8個(gè)輸入口4個(gè)輸出口，PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點(diǎn)數(shù)，PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點(diǎn)數(shù)，在條件許可的情況下盡可能留有10%-20%的余量。 4.3.4 根據(jù)PLC的存儲(chǔ)容量 PLC存儲(chǔ)器容量的估算方法：對(duì)于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號(hào)的電氣控制系統(tǒng)，將所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)乘以8，就是所需PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量（單位為bit）即 （17+11）×8=224bit（5）根據(jù)輸入模塊的類型輸入模塊的輸入

24、電壓一般為DC24V和AC110V或AC220V。直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。由于本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境并不惡劣，且對(duì)電氣控制系統(tǒng)操作人員來說DC24V電壓較AC110V電壓安全些。因此，本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC輸入模塊應(yīng)選直流輸入模塊，輸入電壓應(yīng)DC24V電壓。5.2 PLC的組成 （1）輸入寄存器 輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)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(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。CPU可以讀其值，但

25、是不可以寫或進(jìn)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(gè)時(shí)間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值，表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)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(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。 (3）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)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(yùn)行。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決

26、定著存儲(chǔ)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寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)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(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件。5.3 PLC輸入輸出接口 輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點(diǎn)輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于

27、低頻負(fù)載。 現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給PLC各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。 （1）輸入接口 輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。 （2）輸出接口 輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥（模

28、擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離5.4 PLC的I/O端口分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)復(fù)位鍵X000HL1松開指示燈急停鍵X001HL2夾緊指示燈有無工件檢測(cè)傳感器X035HL3主軸工作指示燈主軸停止SB1X003計(jì)數(shù)器主軸開始SB2X004輔助作用搖臂上升SB3X005搖臂下降SB4X006搖臂停止ST1X007搖臂松開到位SQ3X030計(jì)數(shù)器輸出搖臂夾緊到位SQ4X031電磁閥1搖臂上升到位SQ1X010搖臂下

29、降到位SQ2X011電磁閥2主軸箱左移SB10X012主軸箱右移SB11X013電磁閥3主軸箱夾緊到位SQ5X014主軸箱松開到位SQ6X015主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)主軸箱左移到位SQ7X016M2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)主軸箱右移到位SQ8X017M2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)主軸箱停止ST2X032M3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)搖臂順回轉(zhuǎn)SB17X033M3電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)搖臂逆回轉(zhuǎn)SB18X020M5電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)搖臂回轉(zhuǎn)夾緊到位SQ9X021M5電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)搖臂回轉(zhuǎn)松開到位SQ10X022M4電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)搖臂回轉(zhuǎn)停止ST3X023冷卻泵開SB22X024冷卻泵關(guān)SB23X0255.5 PLC梯形圖圖5-1 PLC梯形圖 在梯形圖的編制過程中用到了時(shí)間繼電器，是用來代替原來繼電器接觸器中的的。在原電氣控制系統(tǒng)中通過KT延時(shí)動(dòng)開的動(dòng)合觸點(diǎn)KT和延時(shí)閉合的動(dòng)觸點(diǎn)KT，KT能保證在，KT的延時(shí)長(zhǎng)短由搖臂升降電動(dòng)機(jī)從切斷電源到停止的慣性大小來決定，一般為13S。用PLC改造后，時(shí)間繼電器代替了延時(shí)開關(guān)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)接到停止的命令2s后才能進(jìn)行搖臂的夾緊動(dòng)作。5.6 PLC接線圖圖52 PLC接線圖第6章 心得體會(huì)和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完plc理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。我們做的是鉆床電氣控制系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料