2019 年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項-賽題4-專用機床控制系統(tǒng)

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試

（總時間：240分鐘）

工

作

任

務(wù)

書

場次號工位號

1

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

注意事項

一、本任務(wù)書共27頁，含維修工作票及排故機床圖紙2頁、

I/O分配表2頁和A3版空白圖紙2頁等。如出現(xiàn)缺頁、字跡不清

等問題，請及時向裁判示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。

二、在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)格遵守電氣安裝和電氣

維修的安全操作規(guī)程。電氣安裝中，低壓電器安裝按《電氣裝置

安裝工程低壓電器施工及驗收規(guī)范（GB50254-96）》驗收。

三、不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路，若現(xiàn)場設(shè)備安

裝調(diào)試有疑問，須經(jīng)設(shè)計人員（賽場評委）同意后方可修改。

四、競賽過程中，參賽選手認(rèn)定競賽設(shè)備的器件有故障，可

提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣

參賽隊1分；若因人為操作損壞器件，酌情扣5-10分；后果嚴(yán)

重者（如導(dǎo)致PLC、變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0

分。

五、所編PLC、觸摸屏等程序必須保存到計算機的“D:\場

次號-工位號”文件夾下，場次號和工位號以現(xiàn)場抽簽為準(zhǔn)。

六、參賽選手在完成工作任務(wù)的過程中，不得在任何地方標(biāo)

注學(xué)校名稱、選手姓名等信息。

七、比賽結(jié)束后，參賽選手需要將任務(wù)書以及現(xiàn)場發(fā)放的圖

紙、資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場。

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請按要求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“專用機床控制系統(tǒng)要求”，設(shè)計電氣控制原理圖，

制定相應(yīng)的I/O分配表，并按圖完成器件選型計算、器件安裝、

電路連接（含主電路）和相關(guān)元件參數(shù)設(shè)置。

二、按“用機床控制系統(tǒng)要求”，編寫PLC程序及觸摸屏程

序，完成后下載至設(shè)備PLC及觸摸屏，并調(diào)試該電氣控制系統(tǒng)

達(dá)到控制要求。

三、根據(jù)賽場設(shè)備上所提供的故障考核裝置，參考T68鏜床

電氣原理圖，排除機床電氣控制電路板上所設(shè)置的故障，使該電

路能正常工作，同時完成維修工作票。

本次工作任務(wù)請在YL-158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與

調(diào)試實訓(xùn)考核裝置上完成，該裝置的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法請參考

用戶說明書。

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專用機床控制系統(tǒng)說明書

一、系統(tǒng)運行說明

專用機床是對某種特定工件進(jìn)行特定加工的一種高效的自動化專

用加工設(shè)備。這類機床大都具有自動工作循環(huán)，并能同時用十幾把、

幾十把刀具進(jìn)行加工。專用機床都由通用部件和一些專用部件組成，

它的控制系統(tǒng)大多采用機械、液壓、電氣相結(jié)合的控制方式。本次運

用PLC改造的機床為加工某種軸系零件的的設(shè)備，其示意圖如圖1

所示。

主軸夾具

工件

帶輪

冷卻泵

V形帶

刀架

M3絲桿導(dǎo)軌

M2

M1

圖1某軸系零件加工專用機床示意圖

該設(shè)備裝有一只四面刀架，刀架上分別安裝了一把粗加工外圓車

刀（1號刀）、一把精加工外圓車刀（2號刀）、一把切槽刀（3號刀）

和一把鉆頭（4號刀），刀架及各刀具安裝位置示意圖如圖2所示。

假設(shè)刀架及刀具安裝位置已調(diào)整完畢，即刀架X軸、Z軸均處于原位

時，不論是哪一把刀處于加工位，四把刀的刀尖均處于設(shè)備坐標(biāo)的

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（0,0）注：括號內(nèi)標(biāo)注格式為（X軸、Z軸），單位為mm，下同位

置。

刀尖（0,0）

刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）

刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）

1號刀刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）

1號刀1號刀

4號刀

4號刀4號刀

2號刀2號刀2號刀

3號刀3號刀

3號刀

（a）各刀具安裝示意圖（b）1號刀處于加工位（c）2號刀處于加工位

刀尖（0,0）

刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）

刀尖（0,0）刀尖（0,0）刀尖（0,0）

1號刀

1號刀

4號刀4號刀

2號刀2號刀

3號刀3號刀

（d）3號刀處于加工位（e）4號刀處于加工位

圖2刀架刀具安裝示意圖

手動將毛坯裝夾到夾具上，假設(shè)毛坯裝夾到夾具上后，毛坯上N

點在設(shè)備坐標(biāo)中位置為（10,10）如圖3所示。

夾具

毛坯

N點

（10,10）

Z+

刀尖（0,0）

X+

刀架

圖3毛坯裝夾示意圖

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將毛坯（圓柱體）手動裝到夾具上后可以啟動系統(tǒng)。專用機床根

據(jù)以下工藝完成零件的自動加工：粗加工外圓→精加工外圓→切槽→

鉆孔。毛坯裝夾到位后主軸電機通過帶輪拖動主軸旋轉(zhuǎn)（帶輪傳動比

為2:1），從而使工件產(chǎn)生切削力；刀架可由步進(jìn)電機和伺服電機驅(qū)動

以實現(xiàn)X軸方向和Z軸方向的運動，其兩個方向的運動均由絲桿實

現(xiàn)將電機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動（受設(shè)備所限，X軸方向運動由

158GA1上絲桿機構(gòu)模擬；Z軸方向運動僅用電機空轉(zhuǎn)模擬）；刀架旋

轉(zhuǎn)電機可拖動刀架旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)刀具的更換；冷卻泵電機可噴出冷卻

泵帶走切削過程中產(chǎn)生的熱量。

X軸坐標(biāo)與設(shè)備絲桿機構(gòu)標(biāo)尺刻度關(guān)系：以滑塊左側(cè)輪廓為基準(zhǔn)，

對準(zhǔn)標(biāo)尺上刻度18CM處為刀架上各刀具的X軸0mm處，刀架向左

移動則坐標(biāo)向左遞增至滑塊左側(cè)輪廓到標(biāo)尺7CM處為坐標(biāo)X軸

110mm處。

專用機床控制系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：

刀架Z軸方向移動由步進(jìn)電機M1拖動，步進(jìn)電機主軸用聯(lián)軸器與

絲桿連接不使用減速器（此處僅用M1電機空轉(zhuǎn)模擬），假設(shè)絲桿螺距

為4mm【步進(jìn)驅(qū)動器設(shè)置為1000脈沖每轉(zhuǎn)，電流設(shè)置為1.5A，速度

根據(jù)工藝要求設(shè)定】；

刀架X軸方向移動由伺服電機M2拖動，伺服電機主軸用聯(lián)軸器與

絲桿連接不使用減速器，已知絲桿螺距為4mm【伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需

要1800個脈沖，速度根據(jù)工藝要求設(shè)定】；

主軸由一臺帶離心開關(guān)的三相異步電動機M3拖動，主軸電機和主

軸之間由一組傳動比為2:1的帶輪實現(xiàn)傳動，此處不考慮帶輪打滑因

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素（即如果M3電機轉(zhuǎn)速為1000r/min，主軸轉(zhuǎn)速則為500r/min）【要求

用變頻器控制，其轉(zhuǎn)速由模擬量給定，加、減速時間均設(shè)置為0.5s】；

刀架旋轉(zhuǎn)電機由一臺不帶離心開關(guān)的三相異步電動機M4拖動【要

求M4正轉(zhuǎn)實現(xiàn)刀架順時針轉(zhuǎn)動、M4反轉(zhuǎn)實現(xiàn)刀架逆時針轉(zhuǎn)動；不管

是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)停止時均需反接制動，制動時需串聯(lián)制動電阻。電路

應(yīng)設(shè)計成M4正常運行時其三相繞組連接成△形，需要過載保護(hù)，熱

繼電器整定電流設(shè)定為0.4A】；

冷卻泵電機M5為三相異步電動機電機，需要過載保護(hù)，熱繼電器

整定電流為0.3A。

本裝置所有電機：順時針旋轉(zhuǎn)為正向，逆時針旋轉(zhuǎn)為反向。

如無特別說明，題目中的所有開關(guān)、按鈕請使用控制柜正面元件；

使用設(shè)備上0-10V電壓源時應(yīng)安裝有電壓表。

二、控制系統(tǒng)設(shè)計要求

1、本系統(tǒng)使用三臺PLC，網(wǎng)絡(luò)指定QCPU/S7-300/S7-1500為主

站，2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站，分別以CC_Link或

工業(yè)以太網(wǎng)的形式組網(wǎng)。

2、MCGS觸摸屏應(yīng)連接到系統(tǒng)中主站PLC上（三菱系統(tǒng)中觸摸

屏連接到QPLC的RS232端口；西門子系統(tǒng)中觸摸屏連接到

S7-300/S7-1500的以太網(wǎng)端口，不允許連接到交換機）。

3、電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

三菱Q系列

方案西門子西門子

+FX3U系列方S7-300S7-1500

電機案

+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M3、M4

S7-200SmartCPU1212C

編碼器、FX3U-32MT

6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

SB1～SB2

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M5S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

4、根據(jù)本說明書控制要求，設(shè)計電氣控制原理圖，根據(jù)所設(shè)計

的電路圖連接電路，不允許借用機床考核單元電氣回路。在標(biāo)準(zhǔn)圖紙

上繪制5臺電機主電路，以及3臺PLC電氣控制原理圖，并標(biāo)

注I/O定義功能和變頻器、伺服驅(qū)動器、步進(jìn)驅(qū)動器、熱繼電器主要

參數(shù)。在設(shè)計欄填寫工位信息。

從站一：三菱FX3U-32MT/西

門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）/西

門子CPU1212C

（6ES7212-1AE40-0XB0）

變頻器：三菱FR-E740/西門子

MM420(G120C)

（a）正面

從站二：三菱FX3U-32MR/西門

子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）/西

門子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）

從站：三菱FX3U-32MR/西門子

S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）/西

主站：三菱Q00UCPU/西門子

門子CPU1212C

S7-300

（6ES7212-1BE40-0XB0）

/西門子S7-1500

（b）背面

圖4PLC和變頻器安裝位置示意圖

5、三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖4所示。不允許自行定

義位置，不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路，其余器件位置自行

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定義。

三、系統(tǒng)控制要求

專用機床控制系統(tǒng)具備三種工作模式，模式一：通信測試模式；

模式二：設(shè)備調(diào)試模式；模式三：自動運行模式。設(shè)備上電后觸摸屏

首先顯示用戶登錄界面；當(dāng)選擇用戶名Admin及輸入正確密碼

“2019”后，觸摸屏即進(jìn)入模式選擇界面，此時可以選擇進(jìn)入任意一

種模式；當(dāng)選擇用戶名User及輸入正確密碼（密碼為工位號）后，

觸摸屏只能進(jìn)入自動運行模式。當(dāng)輸入密碼錯誤時，彈出密碼錯誤提

示對話框。

圖5用戶登錄界面

圖6模式選擇界面

1.通訊測試模式

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圖7通訊測試界面

此模式為檢測觸摸屏與三臺PLC之間通信情況，如圖7所示，當(dāng)

三臺PLC上電后處于運行狀態(tài)時，若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接正常，則觸摸屏

中對應(yīng)的通信指示燈點亮。此外，每一臺PLC需要分配一個輸出點，

作為通信測試燈。分兩種情況測試：

（1）三臺PLC之間通信測試：按下SB1按鈕（從站一），主站

PLC輸出點的通信測試燈亮；再按下SB1按鈕，主站PLC輸出點的

通信測試燈保持點亮，從站二PLC輸出點的通信測試燈亮；再按下

SB1按鈕，主站、從站二PLC輸出點的通信測試燈滅，第一種通信

測試完成。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試：在觸摸屏測試框輸入（10），

主站PLC輸出點的通信測試燈亮；輸入（20），主站、從站一PLC

輸出點的通信測試燈亮；輸入（30），主站、從站一、從站二PLC輸

出點的通信測試燈亮；輸入其他值，所有通信測試燈熄滅。

2、設(shè)備調(diào)試模式

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圖8調(diào)試模式

調(diào)試模式畫面如圖8所示。通過下拉框來選擇需要調(diào)試的電機，

選中某個電機調(diào)試時，門板上指示燈根據(jù)表2所示亮滅。當(dāng)前電機調(diào)

試結(jié)束后HL1、HL2恢復(fù)為“0”的狀態(tài)。

表2調(diào)試狀態(tài)指示燈組顯示對應(yīng)功能表

狀態(tài)HL1HL2調(diào)試功能

0滅滅無

1長亮滅M1電機調(diào)試

21HZ閃亮滅M2電機調(diào)試

3滅長亮M3電機調(diào)試

4滅1HZ閃亮M4電機調(diào)試

51HZ閃亮1HZ閃亮M5電機調(diào)試

當(dāng)選中的電機已經(jīng)開始啟動調(diào)試，再選擇其他電機均無效，只有

在沒有電機正在調(diào)試時，選擇其他電機才可任意切換。

調(diào)試狀態(tài)指示欄中，當(dāng)某電機被選中時，其填充顏色為綠色、正

在調(diào)試時變?yōu)辄S色，調(diào)試完成變?yōu)榧t色。若某電機已經(jīng)調(diào)試完成，再

次被選中調(diào)試時則又變?yōu)榫G色，若已經(jīng)選擇某電機但未啟動調(diào)試則可

以任意切換。只有當(dāng)前選擇的電機調(diào)試狀態(tài)為綠色。

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（1）M1電機調(diào)試

選擇“M1電機調(diào)試”，可以通過十字開關(guān)來控制調(diào)試，十字手柄

向上時，M1電機正轉(zhuǎn)（刀架往Z軸+方向移動）；十字手柄向下時，

M1電機反轉(zhuǎn)（刀架往Z軸-方向移動）；十字手柄在中間時，M1電

機停止。通過調(diào)試，將刀架上安裝的刀架刀尖移動到Z軸“0mm”位

置，然后將SA1置于左位模擬到達(dá)“0mm”位置完成調(diào)試。調(diào)試過

程中觸摸屏上電機狀態(tài)指示欄實時顯示M1電機的運行狀態(tài)。

（2）M2電機調(diào)試

選擇“M2電機調(diào)試”，可以通過十字開關(guān)來控制調(diào)試，十字手柄

向左時，M2電機正轉(zhuǎn)（刀架往X軸+方向移動）；十字手柄向右時，

M2電機反轉(zhuǎn)（刀架往X軸-方向移動）；十字手柄在中間時，M2電

機停止。通過調(diào)試，將刀架上安裝的刀架刀尖移動到X軸“0mm”

位置（滑塊左側(cè)輪廓對準(zhǔn)標(biāo)尺18CM處），然后將SA2置于左位完成

調(diào)試。調(diào)試過程中觸摸屏上電機狀態(tài)指示欄實時顯示M2電機的運行

狀態(tài)。

（3）M3電機調(diào)試

選擇“M3電機調(diào)試”，按下SB1或觸摸屏上“啟動”按鈕，觸摸

屏自動進(jìn)入M3電機調(diào)試畫面如圖10所示，此時可通過旋轉(zhuǎn)設(shè)備正

面0~10V電壓源控制電機轉(zhuǎn)速，控制曲線要求如圖9所示：

轉(zhuǎn)速變化線

額定轉(zhuǎn)速

10V

圖9速度實時變化曲線界面

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M3調(diào)試畫面中的實時曲線構(gòu)件應(yīng)能準(zhǔn)確反映當(dāng)前電機速度，要求

繪制的曲線與電壓源的變化相一致，X軸為實時時間，Y軸為電機轉(zhuǎn)

速。如圖11所示即為隨機轉(zhuǎn)動電壓源所實時繪制的速度變化曲線。

圖10M3電機調(diào)試界面圖11實時曲線示例界面

在觸摸屏上按下“返回”或按下SB2則M3電機停轉(zhuǎn)完成調(diào)試，

觸摸屏返回調(diào)試畫面。

（4）M4電機調(diào)試

選擇“M4電機調(diào)試”，初始狀態(tài)為1號刀處于加工位（SQ1壓合），

按下SB1或觸摸屏上“啟動”按鈕M4電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動刀架順時針旋轉(zhuǎn)，

當(dāng)SQ2被壓合時即為2號刀處于加工位，M4電機制動停止；再次按

下SB1或“啟動”M4電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動刀架順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)SQ3被壓合

時即為3號刀處于加工位，M4電機制動停止；再次按下SB1或“啟

動”M4電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動刀架順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)SQ4被壓合時即為4號刀

處于加工位，M4電機制動停止；再次按下SB1或“啟動”M4電機

反轉(zhuǎn)驅(qū)動刀架逆時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)SQ1被壓合時即為1號刀處于加工位，

M4電機制動停止完成調(diào)試。

（5）M5電機調(diào)試

選擇“M5電機調(diào)試”，按下SB1或觸摸屏上“啟動”按鈕M5電

機正轉(zhuǎn)3S后自動停止完成調(diào)試。

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所有電機可反復(fù)調(diào)試！

3、自動運行模式

調(diào)試完畢，可進(jìn)入運行模式。本系統(tǒng)加工產(chǎn)品的零件圖如圖12所

示，使用的毛坯圖如圖13所示。

系統(tǒng)運行前，因在調(diào)試模式下已使刀架位于X軸、Z軸的原位，

即SA1、SA2置于左位、當(dāng)前加工位為1號刀，此時1號刀刀尖處于

（0,0）位置(請參考圖3)。

515510100

φ50

φ40φ30

φ50φ30

N點

15

(10，10)

圖12產(chǎn)品零件圖圖13使用的毛坯尺寸圖

按下SB1或“啟動按鈕”，HL3以1HZ頻率閃亮等待裝夾毛坯，

毛坯裝夾到位后，按下按鈕SB3主軸開始轉(zhuǎn)動、HL3變?yōu)殚L亮，設(shè)

備對毛坯進(jìn)行自動加工。加工過程分為以下四個階段，這四個階段分

別切削不同的部分，最終完成整個零件的加工，四個階段分別切削部

分如圖14（a）（b）（c）（d）中陰影所示。

14

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（a）第一階段切削部分（b）第二階段切削部分

（c）第三階段切削部分（d）第四階段切削部分

圖14各階段切削部分示意圖

第一階段：外圓粗加工

其加工軌跡示意圖如圖15中虛線所示,刀尖先從（0,0）位置到達(dá)

A位置，然后按照依次到達(dá)A→B→C→D→E→F點位置的順序進(jìn)行

切削加工，到達(dá)F點后刀尖返回（0,0）位置完成外圓粗加工。在進(jìn)

行切削加工時，M1電機和M2電機速度均設(shè)定為2mm/S；進(jìn)刀時（即

從（0,0）位到達(dá)A點）及退刀時（即從F點回到（0,0）位）時M1

速度為2mm/S，M2速度自行計算確定，要求進(jìn)刀和退刀均走最短路

線。

(20，19)

C

(45，14)(25，14)B(10，19)

ED

A(10，10)

F

(45，10)

圖15外圓粗加工軌跡示意圖

第二階段：外圓精加工

外圓粗加工完成后，刀架旋轉(zhuǎn)電機M4正轉(zhuǎn)，驅(qū)動刀架順時針轉(zhuǎn)

動開始換刀，當(dāng)2號刀位于加工位時（SQ2被壓下），M4制動停止，

15

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此時2號刀刀尖處于（0,0）位置，系統(tǒng)開始外圓精加工。

其加工軌跡示意圖如圖16中虛線所示,刀尖先從（0,0）位置到達(dá)

A位置，然后按照依次到達(dá)A→B→C→D→E→F點位置的順序進(jìn)行

切削加工，到達(dá)F點后刀尖返回（0,0）位置完成外圓精加工。在進(jìn)

行切削加工時，M1電機和M2電機速度均設(shè)定為2mm/S；進(jìn)刀時（即

從（0,0）位到達(dá)A點）及退刀時（即從F點回到（0,0）位）時M1

速度為2mm/S，M2速度自行計算確定，要求進(jìn)刀和退刀均走最短路

線。

(20，20)

C

(45，15)(25，15)B(10，20)

ED

A(10，10)

F

(45，10)

圖16外圓精加工軌跡示意圖

第三階段：切槽

外圓精加工完成后，刀架旋轉(zhuǎn)電機M4正轉(zhuǎn)，驅(qū)動刀架順時針轉(zhuǎn)

動開始換刀，當(dāng)3號刀位于加工位時（SQ3被壓下），M4制動停止，

此時3號刀刀尖處于（0,0）位置，系統(tǒng)開始切槽加工。

其加工軌跡示意圖如圖17中虛線所示,刀尖先從（0,0）位置到達(dá)

A位置，然后按照依次到達(dá)A→B→A點位置的順序進(jìn)行切削加工，

回到A點后刀尖返回（0,0）位置完成切槽加工。在進(jìn)行切削加工時，

M1電機和M2電機速度均設(shè)定為2mm/S；進(jìn)刀時（即從（0,0）位到

達(dá)A點）及退刀時（即從A點回到（0,0）位）時M1速度為2mm/S，

16

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

M2速度自行計算確定，要求進(jìn)刀和退刀均走最短路線。

(40，20)

B

A(40，10)

圖17切槽加工軌跡示意圖

第四階段：鉆孔

切槽加工完成后，刀架旋轉(zhuǎn)電機M4正轉(zhuǎn)，驅(qū)動刀架順時針轉(zhuǎn)動

開始換刀，當(dāng)4號刀位于加工位時（SQ4被壓下），M4制動停止，此

時4號刀刀尖處于（0,0）位置，系統(tǒng)開始鉆孔加工。

其加工軌跡示意圖如圖18中虛線所示,刀尖先從（0,0）位置到達(dá)

A位置，然后按照依次到達(dá)A→D→A點位置的順序進(jìn)行切削加工，

回到A點后刀尖返回（0,0）點完成鉆孔加工。在進(jìn)行切削加工時，

M1電機和M2電機速度均設(shè)定為2mm/S；進(jìn)刀時（即從（0,0）位到

達(dá)A點）及退刀時（即從A點回到（0,0）位）時M1速度為2mm/S，

M2速度自行計算確定，要求進(jìn)刀和退刀均走最短路線。

(25，35)

D

A(10，35)

圖18鉆孔加工軌跡示意圖

17

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

主軸轉(zhuǎn)速控制：

根據(jù)工藝要求不同，在進(jìn)行不同階段的加工時其主軸轉(zhuǎn)速也不同。

本設(shè)備要求進(jìn)行外圓粗加工時主軸轉(zhuǎn)速為280r/min；外圓精加工時主

軸轉(zhuǎn)速為560r/min；切槽加工時主軸轉(zhuǎn)速為210r/min；鉆孔加工時主

軸轉(zhuǎn)速為140r/min。

注意：此處應(yīng)考慮帶輪傳動減速比！主軸轉(zhuǎn)速在實際運行過程中允許有±5%

的誤差。

冷卻液泵控制：

主軸開始轉(zhuǎn)動時冷卻液泵即開啟噴出冷卻液冷卻工件和刀具，主

軸停止時冷卻液泵也隨即停止。在設(shè)備上安裝有一只量程為（0~500

攝氏度）的溫度傳感器，經(jīng)變換器變?yōu)?-10V的電壓量（此處用設(shè)備

背面0-10V電壓源代替）來檢測切削時的溫度，觸摸屏上應(yīng)有溫度實

時顯示。若溫度在250攝氏度以下則冷卻液泵不運行，若溫度達(dá)到

250攝氏度以上超過3S則冷卻液泵開始運行，若溫度升至300攝氏

度以上則HL4以1HZ頻率閃亮直至溫度降至300攝氏度以下。

以上四個階段加工全部完成且當(dāng)前加工位刀尖返回（0,0）點之后，

主軸電機和冷卻液泵電機先停止，刀架旋轉(zhuǎn)電機M4反轉(zhuǎn)，驅(qū)動刀架

逆時針轉(zhuǎn)動開始換刀，當(dāng)1號刀位于加工位時（SQ1被壓下），M4

制動停止，同時主軸電機也停轉(zhuǎn)。

18

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

圖19運行模式畫面

本次工件加工完畢之后，經(jīng)硬件時間繼電器延時后（初始設(shè)定為

3S）HL3滅，設(shè)備等待下一次啟動加工。

運行模式觸摸屏監(jiān)控畫面如圖19所示，要求在加工監(jiān)視區(qū)實時顯

示X軸、Z軸當(dāng)前極坐標(biāo)位置，演示功能時將以此位置作為刀具移動軌跡

依據(jù)。

4、非正常情況處理

（1）過載

當(dāng)M4電機發(fā)生過載時，系統(tǒng)暫停，運行界面跳轉(zhuǎn)至報警界面，

如圖20所示，觸摸屏上指示燈以1Hz頻率閃爍，解除過載后設(shè)備按

暫停前狀態(tài)繼續(xù)運行；

19

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

圖20M4電機報警畫面

M5電機過載時，電機停轉(zhuǎn)，但是其他電機仍然繼續(xù)工作，解除

過載后M5電機繼續(xù)運行。注意：此處應(yīng)由硬件電路實現(xiàn)，無需PLC編程！

（2）超限

刀架在移動的過程中，X軸方向如果超出了絲桿運動的范圍（壓

到了SQ11或SQ12）則相應(yīng)電機停轉(zhuǎn)，手動將其恢復(fù)后電機繼續(xù)運

行。

20

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

維修工作票

工作票編號N0：

發(fā)單日期：20年月日

工位號

工作任務(wù)T68鏜床電氣線路故障檢測與排除

工作時間自年月日時分至年月日時分

登陸學(xué)號：（即兩位數(shù)的工位號，如：01、10、20等）

工作條件

登陸密碼：無

觀察故障現(xiàn)象和排除故障后試機通電；檢測及排故過程停電。

工作許可人簽名

．在工作許可人簽名后方可進(jìn)行檢修；

維1

2．對電氣線路進(jìn)行檢測，確定線路的故障點并排除調(diào)試填寫下列表格；

修

3．嚴(yán)格遵守電工操作安全規(guī)程；

要

4．不得擅自改變原線路接線，不得更改電路和元件位置；

求

5．完成檢修后能恢復(fù)該鏜床各項功能。

故障

現(xiàn)象

描述

故障

檢測

和排

除過

程

故障

點描

述

注：選手在“工位號”欄簽工位號，裁判在“工作許可人簽名”欄簽

名。

21

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項

鏜床

SQ6

SQ4

80

76777879

75

SQ5

18

KM7

T68

反轉(zhuǎn)

74

444

型

6869

7071

72

快速移動

17

KM6

73

67

444

正轉(zhuǎn)

YL-ZT.0-6

YL-ZT

13

SQ163

61

626465

KT

16

66

14

電路故障點電氣原理圖

KM2