組合鉆床設(shè)計說明書

1、序號（學號）:課程設(shè)計說明書課程名稱組合鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計教學院機電工程學院專 業(yè)班 級姓 名指導(dǎo)教師2014年12月11日目錄一、設(shè)計任務(wù)書3二、正文61。 概述61.1機電傳動控制概述61。2課程設(shè)計72. 總體設(shè)計72。1 控制要求的分析72。2液壓控制回路中電磁閥被控邏輯表達式83. 局部設(shè)計83。1 原理圖83.2 接線圖123。3 元件選型124。 PLC控制電路設(shè)計144。1 PLC的I/O接線144。2 PLC的I/O口分配164.3 PLC型號的確定175。 程序設(shè)計185.1 主回路控制程序設(shè)計185.2回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計185.3 動力頭液壓系統(tǒng)控制程序18三、

2、小結(jié)19四、參考文獻19五、附錄20一、 設(shè)計任務(wù)書20142015學年第1學期課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計名稱:組合鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計班級:11機械電子地點： K1514一、課程設(shè)計目的本課程是機械設(shè)計制造及與自動化專業(yè)的專業(yè)必修課.課程設(shè)計的目的和任務(wù)在于使學生掌握機械設(shè)備電器控制的基本知識、基本原理和基本方法,以培養(yǎng)學生對電氣控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計的基本能力.加深學生對課程內(nèi)容的理解，驗證理論和鞏固、擴大所學的基本理論知識.二、課程設(shè)計內(nèi)容（含技術(shù)指標)1機床概況：本機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（電機均為1.5KW）同時進行切削.動力頭的快進、工進及快退由液

3、壓油缸驅(qū)動.液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用死擋鐵方法實現(xiàn)位置控制。 液壓系統(tǒng)的油泵電機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(SQ1SQ5） - + + + 退位(SQ2SQ4) - + -+復(fù)位(SQ3SQ6) - - - 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.滑臺帶動夾具一起快速

4、進入加工位置。（4） 加工零件。左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點，即停止工進，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。當滑臺復(fù)位后夾具松開,取出零件。3設(shè)計要求：（1） 動力頭為單向運轉(zhuǎn)，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(diào)整.（4） 應(yīng)用照明及工作狀態(tài)顯示.（5） 有必要的電報保護和聯(lián)鎖。（6） 有電氣原理圖(3號圖紙）.（7） 元件明細表。3工作原理圖圖1 組合鉆床工作原理圖2 組合鉆床液壓系

5、統(tǒng)圖三、進度安排第1周周一 熟悉課程設(shè)計任務(wù)、計劃、構(gòu)思設(shè)計方案周二 邏輯設(shè)計法原理介紹，中間繼電器、執(zhí)行電器邏輯表達式，電氣原理圖,電氣工作過程表周三 主電路原理圖設(shè)計.周四 電機控制原理及線路圖設(shè)計.周五 電機控制原理及線路圖設(shè)計。第2周周一 元件選用說明及元件明細表說明周二 元件選用說明及元件明細表說明周三 電氣接線圖設(shè)計周四 電氣接線圖設(shè)計周五 完成繼電器接觸器控制設(shè)計小結(jié)第3周周一 熟悉PLC設(shè)計任務(wù)、計劃、構(gòu)思設(shè)計方案周二 PLC選型,PLC硬件線圖設(shè)計.周三 PLC軟件梯形圖設(shè)計周四 PLC軟件調(diào)試,完成課程設(shè)計說明書周五 課程設(shè)計答辯，完成課程設(shè)計小結(jié)四、基本要求通過本課程設(shè)計

6、的實驗教學有計劃的培養(yǎng)和訓(xùn)練，應(yīng)達到以下諸方面的要求.1。培養(yǎng)學生具有一定的實踐技能，樹立實事求是的思想和嚴謹?shù)目茖W作風；2。能正確設(shè)計電氣控制線路原理圖;3。能正確選擇常用低壓電氣元件；4。能獨立的完成課程設(shè)計，提高分析問題和解決問題的能力。機械電子系 2014年10月20日二、 正文1. 概述1.1 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(qū)動生產(chǎn)機械的系統(tǒng)之總稱.它的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、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)過程正常運行。在現(xiàn)代工業(yè)中,為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的要求，機電傳動不僅包括拖動生產(chǎn)機械的電動機

7、，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(chǎn)的要求出發(fā)，機電傳動控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，從廣義上講，就是要使生產(chǎn)機械設(shè)備、生產(chǎn)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(qū)動生產(chǎn)機械，實現(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(nèi)調(diào)速;軋鋼車間的可逆式軋機

8、及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時間內(nèi)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，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(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系，以便進行協(xié)調(diào)運轉(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(jīng)歷了一個復(fù)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(gòu)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

9、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(fù)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。在設(shè)計控制系統(tǒng)時,就要求設(shè)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。1.2 課程設(shè)計在本次課程設(shè)計中，我們完成的是“全自動雙面鉆床控制系統(tǒng)"的設(shè)計任務(wù)。此次課程設(shè)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(shè)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

10、全自動工作過程。另外，在本次課程設(shè)計中，我們還應(yīng)學會如何設(shè)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(shè)計的技巧；在液壓控制回路的設(shè)計中，要學會利用“起保?！彪娐穪韺崿F(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。通過本次課程設(shè)計，除了復(fù)習掌握已學過的電氣知識外，還應(yīng)熟悉控制系統(tǒng)的設(shè)計流程與設(shè)計方法，從而增加自己的閱歷，提高自己的工作能力。2. 總體設(shè)計2.1 控制要求的分析任務(wù)書中的控制要求有以下幾點：（1） 動力頭位單向運轉(zhuǎn),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(diào)整；（

11、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(shè)計，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(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)置手動按鈕來實現(xiàn)該控制要求;（4） 控制回路中可添加輔助

12、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(yīng)接入適合的熔斷器,同樣實現(xiàn)過流保護;（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。2。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：3. 局部設(shè)計在局部設(shè)計中，我們主要完成三部分內(nèi)容:原理圖、設(shè)計元器件選型、接線圖的設(shè)計。這三部分內(nèi)容是整個設(shè)計的核心部分,通過這部分，我們得出了整個設(shè)計的結(jié)果：兩張A3圖紙，一張元器

13、件明細表。（見附錄）3.1 原理圖在原理圖的設(shè)計部分，我們將其分為3大模塊進行分工設(shè)計。其中包括有主電路模塊的設(shè)計、控制電路模塊的設(shè)計與輔助電路模塊的設(shè)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分。3.1.1 主電路主電路的設(shè)計中主要應(yīng)滿足一下幾點要求:（1） 動力頭電機應(yīng)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(yīng)分開接向主電源，并由不同的接觸器控制;（3） 三種電機君應(yīng)實現(xiàn)短路保護（過流保護）與 過熱保護；（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接在同一個接觸器上

14、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(yīng)的熔斷器來實現(xiàn)短路保護；再選用合適的熱繼電器,在接向電動機處接如相應(yīng)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(guān)QS即可。具體電路圖如下:圖1 主回路電路設(shè)計圖3.1。2 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(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1

15、10V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?！彪娐穪砜刂疲覀兎謩e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(guān)來控制，以其常閉觸點為停止，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停回路,利用接觸器KM0與刀開QS0關(guān)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2 電機控制回路設(shè)計圖(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

16、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Y(jié)V5）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）-+退位（SQ2SQ4）+復(fù)位（SQ3SQ6）-表1 液壓回路電磁閥被控一覽表由上表可知,在設(shè)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(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），若要使其失電,

17、則應(yīng)兩動力頭均達復(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5個按鈕(SB2到SB6)來實現(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，我們增加一盒壓力繼電器YJ0,以實現(xiàn)在液壓回

18、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 液壓控制回路設(shè)計圖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)選擇有三個主觸點并帶有一對常開常閉輔助觸點的刀開關(guān),并將照明燈的控制接入刀開關(guān)QS的輔助常開觸點。在本設(shè)計中，我們共設(shè)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

19、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。故在該處分別接上相合適的熔斷器。具體電路圖如下：圖4。 輔助回路（照明與顯示)設(shè)計圖3.2 接線圖在接線圖的設(shè)計上,我們首先對箱體內(nèi)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

20、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） 電動機的選型根據(jù)任務(wù)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(jié)果：M1：Y2-90L-8M2：Y2-8018M

21、3、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：在實際設(shè)計當中，應(yīng)同時考慮工況、班制等選擇因素）（2） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機型號,可大致計算該電機工作時的最大電流：再根據(jù)以下經(jīng)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(jīng)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(jié)果如下FU1:RL15/4，最大熔斷電流4A;FU2:RL15/2,最大熔斷電流2A;FU3：RL60/25，最大熔斷電流2

22、5A；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。5；FR2：LR1D09306，整定電流范圍11.6；FR3:LR1D09310,整定電流范圍46；FR4:LR1D09310，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)前面計算出的電動機工作電流值，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

23、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(shè)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：JZ1444J/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(nèi).根據(jù)110V交流電,同樣查2，選擇時間繼電器如下：KT：JS71A，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根據(jù)經(jīng)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

24、。在我們設(shè)計的系統(tǒng)中，有三種指示燈:啟動、工進以及急停.根據(jù)經(jīng)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：AD122/11,電壓6V，綠色；工進：AD1-22/11，電壓6V,黃色；急停：AD122/11，電壓6V,紅色。（6） 變壓器的選型由于我們設(shè)計的系統(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SB

25、2SB6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(guān)。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;SB30為聯(lián)動開關(guān)，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：LA1911,綠色；SB10、SB20：LA19-11，紅色；SB30：LAZ-11A/XR，紅色。而在整個設(shè)計中，我們用到了兩個刀開關(guān)，總閘一個(即控制電源，

26、又控制照明燈）,急停一個。故總閘刀開關(guān)QS選用藍色；急停刀開關(guān)QS0選用紅色色。查2選擇刀開關(guān)如下：QS：DZ20100/3，藍色；QS0：DZ20100/3，紅色。4. PLC控制電路設(shè)計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電動機同時起動工作。由復(fù)合開關(guān)SA3、SA4控制M1與M2各自單獨起動、停止;M3電動機在動力頭工進時自動起動,也可以由按鈕SB3單獨控制。按動電動機起動按鈕SB2,交流接觸器KM1、KM2得電動作,M1、M2電動機起動。停止時,按動按鈕SB1, KM1、K

27、M2同時斷電,M1、M2電機停止.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)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,從而使回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。

28、回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到接近定位點時，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)臺夾緊壓力達到一定值后，電磁閥YA8、YA9斷電，電磁鐵YA10通電，使離合器脫開。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.活塞復(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

29、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,當按下按鈕SB5時，電磁鐵YA1、YA3同時得電，動力頭快速前進.當動力頭快進壓動行程開關(guān)ST3，電磁鐵YA3斷電,動力頭轉(zhuǎn)為工作進給.當動力頭工進到達終點時，壓動行程開關(guān)ST4，電磁鐵YA1失電，動力頭停止前進,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

30、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),進入下一道工序做好準備。其行程開關(guān)ST1、ST3、ST4、ST9,控制按鈕SB5,YA1、YA2、YA3如圖7 PLC外部接線圖YA1、YA2、YA3。4。2 PLC的I/O口分配組合機床的電氣控制屬單機控制 ,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分析設(shè)計出了PLC外部接線圖，從所設(shè)計出的PLC外部接線圖我們可以看出本設(shè)計需要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21個點輸入，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X000SB1停止

31、X001SB2啟動X002SB3冷卻啟動X003SB4回轉(zhuǎn)X004SB5快進X005SB6快退X006S冷卻方式X007SA3液壓泵啟動X010SA4主電機啟動X011S1長動點動X012S2動力頭控制X013ST1動力頭原位X014ST3快進到位X015ST4工進到位X016ST5微抬到位X017ST6回轉(zhuǎn)到位X020ST7回轉(zhuǎn)臺反靠X021ST8離合器脫開X022ST9回轉(zhuǎn)缸返回X023KP回轉(zhuǎn)臺夾緊X024SA5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13個點輸出其具體輸出口分配如表3所示。表3 PLC輸出口分配地址元件功能Y000KM1控制主電機Y001KM2

32、控制液壓泵電機Y002KM3控制冷卻泵電機Y003HL電源指示燈Y004YA1動力頭向前Y005YA2動力頭快退Y006YA3動力頭快進Y010YA5回轉(zhuǎn)臺微抬Y011YA6轉(zhuǎn)臺夾緊Y012YA7回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)Y013YA8回轉(zhuǎn)缸返回Y014YA9低速回轉(zhuǎn)Y015YA10離合器脫開4.3. PLC型號的確定 隨著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

33、，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，其基本單元、擴展單元和擴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具有強大的功能和很高的運行速度,可用于要求很高的機電一體化系統(tǒng)。而其具有的各種擴展單元和擴展模塊可以根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)功能的需要組成不同的控制系統(tǒng)，F(xiàn)X2N系列PLC的用戶程序存儲器可擴展到16步，I/O點最多可擴展到256點,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、高速計數(shù)模塊、

34、脈沖輸出模塊、位置控制模塊.使用特殊功能模塊和功能擴展板可以實現(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)計根據(jù)實際的控制要求 ，并考慮系統(tǒng)改造成本 ,在準確計算 I/O點數(shù)（輸入點為21個，輸出點為13個）的基礎(chǔ)上 , 選用三菱公司FX2N48MR型（繼電器輸出，整體式)PLC為基本單元（輸入24點,輸出24點)； FX2N32ER （輸入16點,輸出16點）為擴展單元。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”.輸 輸入 出單

35、 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器行程開關(guān)繼電器觸點按鈕指示燈圖6PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5. 程序設(shè)計5.1 主回路控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(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)計出其.用PLC進行設(shè)計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)計回轉(zhuǎn)工作臺多用于多工位組合機床上，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)一周完成在該機床上的全部加工工序。用PLC進行設(shè)計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)計出其控制程序如圖11所示。圖8 回轉(zhuǎn)工作臺

36、控制程序圖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 點數(shù)，使得控制柜的體積變小，配線減少,方便了安裝和調(diào)試.良好的人機界面，完善的監(jiān)視功能和保護措施，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1鄧星中等，機電傳動控制（第四版）,華中科技大學出版社，2007。72李正吾、趙文瑜等，新電工手冊（上冊），安徽科學技術(shù)出版社,2003.43周小群等，簡明電工使用手冊，安徽科學技術(shù)出版社，2006。6五、 附錄附表1：元器件選型明細表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1液壓泵電動機Y290L-8AU380V，0.55kW，660r/min1M2冷卻泵電動機Y28018AU380V,0。18kW，630r/min1M3、M4動力頭電動機Y2-100L14AU380V,2。2kW,1430r/min2KM0、KM1、KM2、KM3、KM4交流接觸器CJ2010AU380