線切割機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計

題目：線切割機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計目的要求：掌握線切割機(jī)的工作原理、適用范圍；掌握走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和傳動原理，PLC控制線切割機(jī)走絲機(jī)構(gòu)運(yùn)動的原理和方法；進(jìn)一步熟練應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品所開發(fā)設(shè)計；綜合運(yùn)用所學(xué)知識深入理解機(jī)電一體化概念。設(shè)計內(nèi)容：（具體附頁）設(shè)計說明書一份：走絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算、控制系統(tǒng)設(shè)計等；繪制工程圖：裝配圖（A1圖張）和全套零件圖（要求至少出圖：貯絲筒、傳動軸和一個齒輪的零件圖）；控制系統(tǒng)工程圖（A2圖1張）。設(shè)計資料《機(jī)電一體化設(shè)計手冊》，圖書館《機(jī)械零件》，教材《機(jī)電傳動控制》，教材西門子PLCS7－200說明書（電子版）說明書（或論文）結(jié)構(gòu)及要求（1）封面包括：題目、院系、班級、學(xué)生簽字、指導(dǎo)教師簽字及時間（年、月、日）。（2）任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫）（3）摘要摘要是論文內(nèi)容的簡短陳述，一般不超過400字。關(guān)鍵詞應(yīng)為反映論文主題內(nèi)容的通用技術(shù)詞匯，一般為4個左右，一定要在摘要中出現(xiàn)。（4）目錄目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁次，目錄的最后一項是無序號的“參考文獻(xiàn)資料”。（5）正文正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫，要求計算正確，論述清楚，文字簡練通順，插圖簡明，書寫整潔。文中圖、表及公式不能徒手繪制和書寫。（6）參考文獻(xiàn)（資料）附頁走絲機(jī)構(gòu)原理：工作原理：電機(jī)1，經(jīng)聯(lián)軸器2，傳動軸4，帶動貯絲筒3做正反高速旋轉(zhuǎn)，使貯絲筒上的鉬絲以一定的線速度作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。同時，在貯絲筒的另一端，通過三對齒輪5、6、7、8、9、10傳動，經(jīng)絲杠副11帶動滑板移動，使貯絲筒作往復(fù)直線運(yùn)動，以免發(fā)生疊絲現(xiàn)象，其往復(fù)行程大小視繞絲總長度而定，同時靠可調(diào)整位置的行程限位開關(guān)，實現(xiàn)拖動電機(jī)的換向。設(shè)計參數(shù)：電機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min鉬絲線速度9.81m/s鉬絲直徑d=0.09mm;0.12mm;0.14mm;0.16mm;0.18mm;0.20mm鉬絲最大長度控制設(shè)計前言機(jī)電一體化課程設(shè)計經(jīng)歷了兩周多的時間，主要完成線切割機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)設(shè)計，其中包括具體的工作臺機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計和PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)設(shè)計。是對學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計訓(xùn)練，也是把理論知識應(yīng)用于實踐的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，為以后的畢業(yè)設(shè)計（論文）奠定基礎(chǔ)。主要通過本次課程設(shè)計，掌握線切割機(jī)的走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動原理，以及PLC控制線切割機(jī)走絲機(jī)構(gòu)運(yùn)動的原理和方法。這次課程設(shè)計經(jīng)多位老師的指導(dǎo)，并提出許多寶貴意見，在此表示真摯的感謝！參加本次課程設(shè)計限于設(shè)計者水平有限，設(shè)計說明書中的錯誤和不妥之處，請各位老師批評指教。目錄前言3第一章課程設(shè)計的目的5第二章走絲機(jī)構(gòu)簡介52.1走絲機(jī)構(gòu)的原理52.2貯絲筒結(jié)構(gòu)6第三章走絲機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計73.1工作原理73.2齒輪傳動設(shè)計要求73.3絲杠副傳動設(shè)計要求73.4走絲機(jī)構(gòu)控制設(shè)計83.5已知條件8第四章部件的選擇與計算84.1儲絲筒電動機(jī)的選擇84.2聯(lián)軸器的選擇84.3軸承的選擇94.4傳動比的計算94.5儲絲筒尺寸的計算104.6齒輪部分計算104.7絲杠傳動副114.8導(dǎo)軌部分124.9行程開關(guān)12第五章線切割機(jī)床床控制系統(tǒng)設(shè)計125.1控制任務(wù)125.2工作臺工作過程如圖所示135.3I/O地址的分配及接線135.4電氣控制圖145.6PLC及元器件選型165.7設(shè)計說明16設(shè)計總結(jié)18參考文獻(xiàn)19第一章課程設(shè)計的目的課程設(shè)計是學(xué)生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計訓(xùn)練。通過課程設(shè)計使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計（論文）奠定基礎(chǔ)。設(shè)計目的：1、掌握線切割機(jī)的工作原理、適用范圍；2、走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動原理，掌握采用PLC、繼電器來控制線切割機(jī)走絲機(jī)構(gòu)運(yùn)動的原理和方法；3、進(jìn)一步熟練應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品所開發(fā)設(shè)計；4、綜合運(yùn)用所學(xué)知識深入理解機(jī)電一體化的概念。第二章走絲機(jī)構(gòu)簡介2.1走絲機(jī)構(gòu)的原理快走絲機(jī)構(gòu)快走絲機(jī)構(gòu)的電極絲材料一般采用鉬絲，細(xì)而長的鉬絲以一定張力平整地卷繞在貯絲筒上，貯絲筒通過彈性聯(lián)軸器與驅(qū)動電機(jī)相連，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時沿軸向移動，走絲速度等于貯絲筒周邊的線速度。為重復(fù)使用該段鉬絲，貯絲筒下方的走絲溜扳上置有左、右行程撞塊，當(dāng)貯絲筒軸向運(yùn)動到鉬絲供絲端終端時，行程撞塊碰到行程開關(guān)，立即控制貯絲筒反轉(zhuǎn)，使供絲端成為收絲端，鉬絲反向移動，如此循環(huán)交替運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鉬絲的往復(fù)運(yùn)動。在運(yùn)動過程中，鉬絲由絲架支撐，并依靠上、下導(dǎo)輪形成鋸弓狀慢走絲機(jī)構(gòu)慢走絲機(jī)構(gòu)主要包括供絲繞線軸、伺服電機(jī)恒張力控制裝置、電極絲導(dǎo)向器和電極絲自動卷繞機(jī)構(gòu)。電極絲材料一般采用成卷的黃銅絲，可達(dá)數(shù)千米長、數(shù)十公斤重，預(yù)裝在供絲繞線軸上，為防止電極絲散亂，軸上裝有力矩很小的預(yù)張力電機(jī)。切割時電極絲的走行路徑為：整卷的電極絲由供絲繞線軸送出，經(jīng)一系列輪組、恒張力控制裝置、上部導(dǎo)向器引至工作臺處，再經(jīng)下部導(dǎo)向器和導(dǎo)輪走向自動卷繞機(jī)構(gòu)，被拉絲卷筒和壓緊卷筒夾住，靠拉絲卷筒的等速回轉(zhuǎn)使電極絲緩慢移動。在運(yùn)行過程中，電極絲由絲架支撐，通過電極絲自動卷繞機(jī)構(gòu)中兩個卷筒的夾送作用，確保電極絲以一定的速度運(yùn)行；并依靠伺服電機(jī)恒張力控制裝置，在一定范圍內(nèi)調(diào)整張力，使電極絲保持一定的直線度，穩(wěn)定地運(yùn)行。電極絲經(jīng)放電后就成為廢棄物，不再使用，被送到專門的收集器中或被再卷繞至收絲卷筒上回收。走絲機(jī)構(gòu)的功能是帶動電極絲按一定的線速度往復(fù)運(yùn)絲，并將電極絲整齊地排繞在貯絲筒上，快速運(yùn)絲在放電加工區(qū)，有利于排屑，吸附工作液進(jìn)入放電區(qū)，克服集中放電，減小電極絲的損耗和燒斷。本次課程設(shè)計的走絲機(jī)構(gòu)選定為快走絲機(jī)構(gòu)。快走絲機(jī)構(gòu)示意圖2.2貯絲筒結(jié)構(gòu)（1）對貯絲筒的技術(shù)要求：在貯絲筒高速轉(zhuǎn)動時，同時要進(jìn)行相應(yīng)的軸向移動，以保證不同的直徑的電極絲能在貯絲筒上整齊排繞；為了保證電極絲的運(yùn)行平穩(wěn)無跳動現(xiàn)象，要求貯絲筒的各項運(yùn)動精度要高，徑向跳動小；貯絲筒具有正反向旋轉(zhuǎn)功能，電極絲的走絲速度在6-11m/s范圍內(nèi)可調(diào)或恒速運(yùn)轉(zhuǎn)；走絲機(jī)構(gòu)與床身相互絕緣；導(dǎo)軌、齒輪、絲杠等要具備潤滑措施。（2）貯絲筒電機(jī)：目前多數(shù)一般采用三相異步電動機(jī)?？紤]在實際傳動過程中所承擔(dān)的負(fù)載不是很大，優(yōu)先考慮功率較小的微型電動機(jī)。（3）聯(lián)軸器：由于貯絲筒在工作時頻繁換向，聯(lián)軸器瞬間受到很大的剪切力，因此，聯(lián)軸器就成了重要的部件，本設(shè)計采用凸緣聯(lián)軸器。且為適應(yīng)電機(jī)伸出軸的軸徑大小以及整體結(jié)構(gòu)尺寸選擇剛性聯(lián)軸器，其本身有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，拆裝維護(hù)簡便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，常用于載荷平穩(wěn)、無沖擊、傳遞精度要求高的傳動。（4）貯絲筒：它是電極絲高速運(yùn)行與整齊排繞貯絲的關(guān)鍵部件之一，一般采用45#鋼、不銹鋼和鋁合金材料制作。為減小轉(zhuǎn)動慣量，筒壁應(yīng)盡量薄。用鋼制作貯絲筒時，直徑一般采用≤?120mm；用鋁合金材料制作貯絲筒時，直徑在?120-?160mm之間。要求貯絲筒外表面粗糙度Ra≤0.8μm，貯絲筒組件要做動平衡試驗，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長軸承使用壽命。（5）齒輪副與絲杠副：走絲機(jī)構(gòu)的拖板傳動是由三級減速齒輪和絲杠副組成。它使貯絲筒每轉(zhuǎn)一圈時，拖板軸向移動0.25-0.3mm，保證直徑?0.25mm以下的電極絲整齊地排繞在貯絲筒上。優(yōu)點(diǎn)是傳動平穩(wěn)、噪聲小，絲杠采用梯形螺紋，螺母采用消間隙結(jié)構(gòu)。（6）導(dǎo)軌：在貯絲筒滑板與底座之間裝有導(dǎo)軌。初期多采用V-平式的滑動導(dǎo)軌或貼塑導(dǎo)軌，要求摩擦力小，減振性能好。（7）貯絲筒的工作原理及計算：見機(jī)械設(shè)計任務(wù)書原理圖所示。電動機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動貯絲筒，貯絲筒轉(zhuǎn)動帶動電極絲運(yùn)行，并通過齒輪副減速驅(qū)動絲杠副，絲杠副帶動拖板作軸向移動。使電極絲按規(guī)律排列在貯絲筒上，以避免發(fā)生疊絲現(xiàn)象。第三章走絲機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計3.1工作原理電動機(jī)1聯(lián)軸器2傳動軸3儲絲筒正反轉(zhuǎn)4三對齒輪嚙合傳動5絲杠副6帶動滑扳移動7行程開關(guān)8電動機(jī)正反轉(zhuǎn)3.2齒輪傳動設(shè)計要求（1）對走絲機(jī)構(gòu)的傳動齒輪實測齒數(shù)。（2）根據(jù)齒數(shù)選取齒輪模數(shù)、齒頂高系數(shù)、徑向間隙系數(shù)、計算分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑。3.3絲杠副傳動設(shè)計要求（1）絲杠螺距選取。（2）計算滑板使儲絲筒轉(zhuǎn)一圈的移動距離，且滑板移動距離不超過鉬絲最大寬度20mm。3.4走絲機(jī)構(gòu)控制設(shè)計（1）控制原理：合上電源開關(guān)，按下起動按鈕使電動機(jī)啟動。當(dāng)貯絲筒轉(zhuǎn)動并移動到規(guī)定行程的某一端時碰撞限位開關(guān)，使儲絲筒反向轉(zhuǎn)動并移動，當(dāng)碰撞另一限位開關(guān)后使貯絲筒恢復(fù)原來的轉(zhuǎn)動和移動方向。（2）走絲機(jī)構(gòu)控制要求：選擇儲絲筒拖動電機(jī)；選擇接觸器、行程開關(guān)、保護(hù)電器等，設(shè)計并繪制電氣原理圖。3.5已知條件電機(jī)轉(zhuǎn)速r=1400r/min、PLC控制、鉬絲的直徑d=0.16mm、貯絲筒有效長度150mm-300mm、鉬絲線速度v=9.81m/s、鉬絲長度l=400m。第四章部件的選擇與計算4.1儲絲筒電動機(jī)的選擇由于走絲機(jī)構(gòu)整體重量輕，轉(zhuǎn)速要求高，因此可選用一般異步電動機(jī)查《機(jī)械設(shè)計手冊*單行本*減（變）速器*電機(jī)與電器》2004年版化學(xué)工業(yè)出版社成大先主編，16-35頁，可選Y2-711-4型電動機(jī)。電動機(jī)伸出軸徑14mm、長度30mm、鍵槽寬5mm、深3mm。參數(shù)：16-46表16-1-24機(jī)座鐵心級數(shù)功率轉(zhuǎn)速軸頸D長度E鍵槽寬FG鍵槽深F-G7114250w1400r/min14mm30mm5mm11mm3mm平鍵的選擇查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》第3版，華中科技大學(xué)出版社第107頁表11—28選用b*h=5*5平鍵軸鍵深度公稱直徑d公稱尺寸b*h軸t公稱尺寸轂t1公稱尺寸>12~175*53.02.34.2聯(lián)軸器的選擇由于貯絲筒在工作時頻繁換向，聯(lián)軸器瞬間受到很大的剪切力，因此，聯(lián)軸器就成了重要的部件，本設(shè)計采用凸緣聯(lián)軸器。查《機(jī)械設(shè)計手冊*單行本*軸及其連接》2004年版化學(xué)工業(yè)出版社成大先主編，5-63頁，可選凸緣聯(lián)軸器YL2基本型、鐵質(zhì)。聯(lián)軸器用螺栓：8*M6。（特點(diǎn)：不能減振、緩沖，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、用于振動很小的工況條件。）參數(shù)：L=32mmL1=22mmD=80mmD1=64mmL0=68mm公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長度16N*m7200r/min14mm32mm4.3軸承的選擇軸承主要受徑向載荷且轉(zhuǎn)速較高，則選擇深溝球軸承，查《機(jī)械設(shè)計手冊*單行本*軸承》2004年版化學(xué)工業(yè)出版社成大先主編，6-243頁，可選型號6302的深溝球軸承。參數(shù)：dmmDmmBmm潤滑方式極限轉(zhuǎn)速r/min代號154213脂潤滑1600063024.4傳動比的計算設(shè)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1,絲杠的轉(zhuǎn)速為n2.選絲杠螺距為p=2mm。s=np(s：導(dǎo)程、n：線數(shù)、p：螺距)。所以，s*n2=d*n1(平移的轉(zhuǎn)速相等)2*n2=0.16*1400所以，n2=112r/min所以，i=n1/n2=(1400r/min)/（112r/min）=12.5根據(jù)傳動比公式分配傳動比：所以，i1=1.749i2=2.162i3=3.306i=i1*i2*i3=12.54.5儲絲筒尺寸的計算（1）計算貯絲筒直徑D：設(shè)儲絲筒半徑為R、取鉬絲線速度V=9.81m/s、儲絲筒周長L=2∏R=∏D、儲絲筒轉(zhuǎn)速即為電機(jī)的轉(zhuǎn)速r=1400r/min=23r/s。因為：L=V/r=∏D所以：D=V/∏r=(9810mm/S)/(23r/s*3.14)=133.4mm取D=134mm。因為：鉬絲的總長度為400m，所以：貯絲筒上鉬絲寬度為b=（200000mm/3.14D)*0.16=76.05mm。因為：根據(jù)實際要求貯絲筒的寬度一邊須長出5~10cm，所以：貯絲筒的實際總長度B定為B=220mm。4.6齒輪部分計算因為齒輪的最小跟切齒數(shù)為17，故初選Z1=30、m=1、C*=0.25、ha*=1Z2=Z1*i1=30*1.749=52.47≈52）d1=M*Z1=30mmd2=M*Z2=52mmda1=d1+2ha=（Z1+2ha*）m=32mmda2=d2+2ha=（Z1+2ha*）m=54mmdf1=d1-2hf=（Z1-2ha*-2C*）m=（30-2-2*0.25）=27.5mmdf2=d2-2hf=（Z2-2ha*-2C*）m=（52-2-2*0.25）=49.5mmdb1=dCosx=d1Cos20。=30*0.9397=28.19mmdb2=dCosx=d2Cos20。=52*0.9397=48.828mma=（d1+d2）/2=（30+52）/2=41mm同理：選Z3=35、m=1、C*=0.25、ha*=1Z4=Z3*i2=35*2.162=75.67≈76d3=m*Z3=35mmd4=m*Z4=76mmda3=d3+2ha=（Z3+2ha*）m=37mmda4=d4+2ha=（Z1+2ha*）m=78mmdf3=d3-2hf=（Z3-2ha*-2C*）m=32.5mmdf4=d4-2hf=（Z4-2ha*-2C*）m=75.5mmdb3=d3Cosx=d3Cos20。=32.89mmdb4=d4Cosx=d4Cos20。=71.42mma=（d3+d4）/2=（35+76）/2=55.5mm選Z5=25、m=1、C*=0.25、ha*=1Z6=Z5*i3=25*3.306=82.65≈83d5=m*Z5=25mmd6=m*Z6=83mmda5=d5+2ha=（Z5+2ha*）m=27mmda6=d6+2ha=（Z6+2ha*）m=85mmdf5=d5-2hf=（Z5-2ha*-2C*）m=22.5mmdf6=d6-2hf=（Z6-2ha*-2C*）m=80.5mmdb5=dCosx=d5Cos20。=23.49mmdb6=dCosx=d6Cos20。=77.99mma=（d5+d6）/2=（25+83）/2=54mm4.7絲杠傳動副絲杠選用Tr11X6LH型，絲母選用可自動消除軸向間隙的螺母。參數(shù)：P=2mm、公稱直徑18mm、牙頂牙底間隙0.25mm、旋合長度130mm、線數(shù)1。大徑中徑小徑牙型高牙高內(nèi)螺紋17mm15mm14mm1mm——外螺紋18mm17mm15.5mm——1.25mm絲母工作原理:靠彈簧的張力自動將兩個螺母反向撐開,以消除軸向間隙，性能穩(wěn)定。靠人工定期調(diào)整雙螺母，將螺旋的兩個螺母定期沿軸向壓緊，消除軸向間隙，調(diào)整后前后間隙不同。由于絲杠部分主要受軸向力，所以選用背靠背角接觸軸承。它可以同時承受較大的軸向負(fù)荷、徑向負(fù)荷和傾覆力矩。轉(zhuǎn)盤軸承一般都帶有安裝孔、內(nèi)齒輪或外齒輪、潤滑油孔和密封裝置，因而能使主機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)方便，安裝簡便和維護(hù)容易。4.8導(dǎo)軌部分坐標(biāo)工作臺的X、Y拖板是沿著兩條導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動的，因此機(jī)床對導(dǎo)軌的精度、剛度和耐磨性要求教高，導(dǎo)軌直接影響X、Y坐標(biāo)工作臺的運(yùn)動精度。導(dǎo)軌與拖板固定，保證運(yùn)動靈活、平穩(wěn)。目前，電火花線切割機(jī)床普遍采用滾動導(dǎo)軌副，因為滾動摩擦系數(shù)?。╢=0.0025-0.005），需要的驅(qū)動力小，運(yùn)動輕便，反應(yīng)靈敏，定位精度和重復(fù)定位精度高。滾動導(dǎo)軌采用鋼制淬硬，耐磨性高，精度壽命長，使用壽命周期可達(dá)10-15年，能使工作臺實現(xiàn)精確的微量移動，并且潤滑方法簡單。滾動導(dǎo)軌有滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌和直線滾動導(dǎo)軌等幾種形式。在滾珠導(dǎo)軌中，鋼珠與導(dǎo)軌是點(diǎn)接觸，承載能力不能過大；在滾柱導(dǎo)軌中，滾柱與導(dǎo)軌是線接觸，有較大的承載能力；直線滾動導(dǎo)軌有滾珠和滾柱兩種形式，運(yùn)動精度高剛性強(qiáng)，承載能力大，能夠承受四方向等載荷，是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的方向。4.9行程開關(guān)查《機(jī)械設(shè)計手冊》中國科技出版社確定參數(shù)：名稱型號產(chǎn)品大類產(chǎn)品系列行程開關(guān)XZ-8/107行程開關(guān)系列XZ-8/□型第五章線切割機(jī)床床控制系統(tǒng)設(shè)計5.1控制任務(wù)（1）.工作臺電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動由按鈕SB2控制，行程開關(guān)ST1控制工作臺正向移動工作位置，限位開關(guān)ST3限制工作臺正向移動最大行程位置。（2）.工作臺電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動由按鈕SB3控制，行程開關(guān)ST2控制工作臺反向移動工作位置，限位開關(guān)ST4限制工作臺反向移動最大行程位置。（3）.工作臺電機(jī)停止轉(zhuǎn)動由按鈕SB1控制。5.2工作臺工作過程如圖所示5.3I/O地址的分配及接線（1）、PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配表輸入信號名稱代號輸入點(diǎn)編號正向啟動按鈕SB1I0.0反向啟動按鈕SB2I0.1停止按鈕SB3I0.2熱鍵電器FRI0.3正向行程開關(guān)ST1I0.4反向行程開關(guān)ST2I0.5正向限位開關(guān)ST3I0.6反向限位開關(guān)ST4I0.7輸出信號名稱代號輸入點(diǎn)編號正向轉(zhuǎn)動線圈KM1Q0.0反向轉(zhuǎn)動線圈KM2Q0.1正向工作指示燈HL1Q0.2反向工作指示燈HL2Q0.3（2）、PLC控制接線圖5.4電氣控制圖5.5控制梯形圖5.6PLC及元器件選型元件型號數(shù)量ＳＢ１ＰＢ－３０４ＡＯＮ－ＯＦＦ１ＳＢ２ＰＢ－３０４ＡＯＮ－ＯＦＦ１ＳＢ３ＰＢ－３０４ＡＯＮ－ＯＦＦ１ＳＴ１Ｘｃｍ－Ａ１１０１ＳＴ２Ｘｃｍ－Ａ１１０１ＳＴ３Ｘｃｍ－Ａ１１０１ＳＴ4Ｘｃｍ－Ａ１１０１熔斷器ＸＲＮＭ３Ａ4刀開關(guān)ＨＤ１１Ｂ１熱繼電器ＪＢ１６Ｂ－２０／３Ｄ１5.7設(shè)計說明（1）、控制方案選擇控制繼電器存在的缺點(diǎn)：控制繼電器存在的缺點(diǎn)在工作條件表現(xiàn)出來的，如容易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，絕大多數(shù)控制繼電器多是長期磨損和疲勞引起嚴(yán)重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)和荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗大量的電能，并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費(fèi)大量時間及人力和物力去改進(jìn)、安裝和調(diào)試?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)勢、特點(diǎn)及功能：可編程控制以體積小功能強(qiáng)大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系。從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是現(xiàn)在由于信息技術(shù)的不斷更新進(jìn)步，拓展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)?？删幊炭刂破鱌LC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又兼顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套一繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的見到指令形式，是用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也很方便。用戶在購買所需的PLC后，只需按說明書或使用手冊的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。所以選擇PLC控制。（2）、PLC選型S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。適用范圍：S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。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(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動系統(tǒng)CPU單元設(shè)計：集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU224XP，CPU226分別輸出280，400mA?？捎米髫?fù)載電源。不同的設(shè)備類型CPU221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。CPU224：本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨(dú)立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1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/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。（3）、分析所編的程序并闡述系統(tǒng)的工作原理本次課程設(shè)計的控制部分主要實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制，用以驅(qū)動線切割機(jī)走絲機(jī)構(gòu)的直線往復(fù)運(yùn)動，并同時帶動儲絲筒轉(zhuǎn)動收放鉬絲。有編制的梯形圖可知，當(dāng)常開觸點(diǎn)I0.0有脈沖信號輸入時，I0.2，I0.3，I0.4，I0.7，Q0.1為常閉觸點(diǎn)信號導(dǎo)通線圈Q0.0得電，實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和指示燈1亮的控制，并采取自鎖方式控制脈沖信號的長期有效，又通過聯(lián)動開關(guān)使脈沖信號中斷的同時使常開觸點(diǎn)I0.1獲得信號，同理如上達(dá)到電機(jī)反轉(zhuǎn)的目的，即正反轉(zhuǎn)自動循環(huán)控制。詳細(xì)動作分析：當(dāng)SB2按鈕閉合，線圈KM1得點(diǎn)，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，指示燈HL1亮起，而KM1的動靜觸點(diǎn)實現(xiàn)互鎖，電機(jī)將一直工作，直到反向行程開關(guān)ST2被撞塊觸發(fā)，線圈KM1斷電，而線圈KM2得電，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)啟動，工作臺反向運(yùn)行，直到再次觸發(fā)行程開關(guān)ST1，線圈KM2斷電，KM1得電，電機(jī)又開始正轉(zhuǎn)，就這樣往復(fù)實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。ST3和ST4是兩個限位開關(guān)，安裝在工作臺兩端的極限位置，用于保證運(yùn)行安全。當(dāng)機(jī)工作臺沒有收行程開關(guān)控制時，運(yùn)動到限位開關(guān)位置，ST3或ST4被觸發(fā)將自動切斷線路中的電信號，使工作臺停止。設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計對學(xué)生而言是其對所學(xué)課程內(nèi)容掌握情況的一次自我驗證，從而有著極其重要的意義。通過課程設(shè)計能提高學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，能全面檢查并掌握所學(xué)內(nèi)容；《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》從課程性質(zhì)上講是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它的目的任務(wù)就是訓(xùn)練學(xué)生掌握機(jī)械和電子技術(shù)的設(shè)計方法及原理，鍛煉學(xué)生