1551-四工位組合機(jī)床的電氣控制

1551-四工位組合機(jī)床的電氣控制,四工位,組合,機(jī)床,電氣控制 目 錄一、概述3二、設(shè)計(jì)任務(wù)4三、設(shè)計(jì)條件5四、設(shè)計(jì)要求7五、設(shè)計(jì)思想及步驟8六、主電路設(shè)計(jì)9七、變壓器設(shè)計(jì)11八、控制電路設(shè)計(jì)12九、液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的控制電路設(shè)計(jì)15十、液壓動(dòng)力頭控制電路設(shè)計(jì)18十一、指示燈電路設(shè)計(jì)23十二、總電路設(shè)計(jì)24十三、PLC 控制設(shè)計(jì)24 十四、電路元件選擇36十五、明細(xì)表40十六、參考文獻(xiàn)41河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)2十七、設(shè)計(jì)小結(jié)41一、概述四工位組合機(jī)床的對(duì)某種特定工件進(jìn)行特定加工的一種高效率、自動(dòng)化的專用設(shè)備。這種機(jī)床是具有自動(dòng)工作循環(huán)并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整的加工設(shè)備，它能夠用十幾把刀甚至幾十把刀具同時(shí)進(jìn)行加工。本組合機(jī)床是由通用部件組合而成，其控制系統(tǒng)是采用電氣、液壓、機(jī)械組合的控制方式。該組合機(jī)床由液壓動(dòng)力頭和液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)兩大部分組合而成，它用來加工一種輪轂工件上十二個(gè)孔所用的專用機(jī)床，立式動(dòng)力頭上裝有 36 把刀具，其中 12把鉆頭，12 把擴(kuò)鉆頭和 12 把鉸刀。加工位共有四個(gè)：第一是裝卸工件；第二個(gè)是鉆孔工序；第三個(gè)是擴(kuò)孔工序；第四個(gè)是鉸孔工序。加工工位布置圖見下圖所示。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)3圖 2- 四 工 位 組 合 機(jī) 床 示 意 圖一 工 位（ 裝 卸 ）四 工 位（ 鉸 孔 ） 三 工 位（ 擴(kuò) 孔 ） 二 工 位（ 鉆 孔 ）二、設(shè)計(jì)任務(wù)1：根據(jù)條件與要求設(shè)計(jì)出 KA-KM 電路。2：根據(jù)設(shè)計(jì)的 KA-KM 電路做一張 J-C 電路圖。3：根據(jù) KA-KM 列出輸入狀態(tài)表。4：根據(jù) KA-KM 列出輸出狀態(tài)表。5：根據(jù) KA-KM 列出中間元件狀態(tài)表。6：根據(jù) KA-KM 列出定時(shí)器狀態(tài)表。7：根據(jù)上表繪制梯形圖。8：根據(jù)梯形圖編制程序。9：作出現(xiàn)場接線圖。10：編寫說明書。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)4三、設(shè)計(jì)條件（一）組合機(jī)床的啟動(dòng)工作狀態(tài)回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起回轉(zhuǎn)抬回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊動(dòng)力頭快進(jìn)動(dòng)力頭工進(jìn)延時(shí)停留動(dòng)力頭快退。（二）液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制狀態(tài)液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是靠控制液壓系統(tǒng)的油路來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位動(dòng)作，而液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)是靠電氣電路控制。1：回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作。自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)工作臺(tái)反靠回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊。2：液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制電路采用低壓直流信號(hào)控制。（三）液壓動(dòng)力頭控制狀態(tài)動(dòng)力頭是既能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，又能同時(shí)完成刀具切削與動(dòng)的動(dòng)力部件。1：液壓動(dòng)力頭的自動(dòng)工作循環(huán)動(dòng)力頭快進(jìn)力頭工進(jìn)延時(shí)停留快速退回原位。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)52：工作狀態(tài)圖四工位組合機(jī)床動(dòng)力頭的工作狀態(tài)示意圖如下圖所示?？?退工進(jìn)SQ2SQ3快 進(jìn)SQ1起動(dòng)復(fù) 位停留圖 2-24 動(dòng)力頭工作示意圖3：動(dòng)力頭工作要求本組合機(jī)床有三個(gè)動(dòng)力頭，分別控制鉆頭、擴(kuò)孔、鉸孔工作，這三個(gè)動(dòng)力頭是同步實(shí)現(xiàn)。鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔的工藝分別是根據(jù)距離的不同由機(jī)械來保證，故在此我只作出一個(gè)動(dòng)力頭的電氣控制原理圖。動(dòng)力頭必須在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊后才能移動(dòng)。要求動(dòng)力頭能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)6要求動(dòng)力頭在任意時(shí)刻實(shí)現(xiàn)快退控制。四、設(shè)計(jì)要求機(jī)床的主電路由三臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)及、及其附屬電氣元件組成，由于各電動(dòng)機(jī)容量不大，可采用直接起動(dòng)控制。M1 是主電動(dòng)機(jī)，只需單方向起動(dòng)，要求有短路及過載保護(hù)。M2 是液壓泵電動(dòng)機(jī)，也只需單方向起動(dòng)，要求有短路及過載保護(hù)。M3 是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，功率較小，單方向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求有短路及過載保護(hù)。M1 和 M2 可以同時(shí)起停，也可單獨(dú)起停。要求在動(dòng)力頭工作時(shí)，M3 才接通，但也可以隨時(shí)調(diào)整。主電路供電電壓為 380V；控制電路電壓為 220V；直流控制電路電壓 24V，由橋式全波整流電路供給（整流之前為交流 28V） ，指示燈電路為 6.3V。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)7要求各工作狀態(tài)有指示燈顯示，以便說明機(jī)床工作在什么狀態(tài)。電路中設(shè)置必要的各種保護(hù)，聯(lián)鎖控制。五、設(shè)計(jì)思想及步驟由于四工位組合機(jī)床是由一些電氣控制基本環(huán)節(jié)組成。我們可以利用這些基本環(huán)節(jié)的組合機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將各部分聯(lián)系起來，再根據(jù)要求對(duì)整體電路進(jìn)行分析，進(jìn)行修正，直至達(dá)到控制要求，作出繼電接觸器原理圖。電力拖動(dòng)方案確定和電動(dòng)機(jī)選擇機(jī)床的主電路由三臺(tái)三相交流籠型異步電動(dòng)機(jī)及其附屬電氣元件組成，由于電動(dòng)機(jī)容量都不大，故可采用直接起動(dòng)控制。根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)要求，選擇電動(dòng)機(jī)。主軸電動(dòng)機(jī)為立式、防護(hù)式、斷續(xù)周期性工作制，額定電壓為 380V。液壓泵電動(dòng)機(jī)為臥式、封閉式、連續(xù)工作制，額定電壓為 380V 的交流異步電動(dòng)機(jī)。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)8繼電-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案確定為滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，應(yīng)充分了解工作性能、結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)情況、加工工藝及加工情況?？紤]控制方案時(shí)，采用必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)，保證生產(chǎn)工藝要求。為滿足控制電路的電壓值要求，采用降壓變壓器，二次電壓為 6.3V、28V、220V 三種電壓再經(jīng)橋式全波整流為 24V 直流輸出供給電磁閥電路。為保證控制電路工作的可靠性，對(duì)電器元件的聯(lián)接要求需考慮，應(yīng)盡量減少觸點(diǎn)數(shù)和聯(lián)接導(dǎo)線數(shù)，防止出現(xiàn)寄生電路。各種指示燈與控制電路分開供電。為了保證操作人員、電器設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的安全，并能有效地控制事故的擴(kuò)大，在電器控制電路中，采取了一定的保護(hù)措施，有短路保護(hù)、過載保護(hù)、失電壓、欠電壓、零電壓保護(hù)、聯(lián)鎖保護(hù)、限位保護(hù)、過電流保護(hù)等。六主電路設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)要求河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)9主軸電動(dòng)機(jī)單方向起動(dòng)，要求有過載及短路保護(hù)。液壓泵電動(dòng)機(jī)單方向起動(dòng)，過載及短路保護(hù)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)單向工作，過載及短路保護(hù)。2.元件選用根據(jù)上面要求，要選用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：M1控制主軸的電動(dòng)機(jī)；M2控制液壓泵的電動(dòng)機(jī)；M3控制冷卻泵的電動(dòng)機(jī)。再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的控制要求選擇元件：QF控制總電源的斷路器，實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)；FU1FU3控制各電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)；KM1控制主軸電動(dòng)機(jī)單向工作；KM2控制液壓泵電動(dòng)機(jī)工作；KM3控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)工作；FR1FR3用與各電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)控制。3.作出電路草圖如下：河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)10圖 2-5 主 電 路 冷 卻 泵 電 動(dòng) 機(jī)液 壓 泵 電 動(dòng) 機(jī)主 軸 電 動(dòng) 機(jī) 七、變壓器的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)條件：主電路要求供電電壓為交流 380V?？刂齐娐芬蠊╇婋妷簽榻涣?220V。直流控制電路（電磁閥電路）供電為直流 24V，由橋整電路供給。指示燈電路供電為交流 6.3V。2.元件選用TC選用輸出端的變壓器，分別輸出為220V、28V、6.3V；河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)11VC橋式整流裝置，輸出 24V。3.作變壓器草圖如下： 圖 2-6 變 壓 器 電 路 380 .3八、控制電路設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)要求主軸電動(dòng)機(jī) M1 和液壓泵電動(dòng)機(jī) M2 可以同時(shí)起停，也可以單獨(dú)起停。要求在動(dòng)力頭工作進(jìn)給時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 才接通，但也可以隨時(shí)調(diào)整。2.元件選用KM1KM3控制 M1M3 單向起動(dòng)動(dòng)作接觸器；SB1總停按鈕；SB2、SB3M1 與 M2 起動(dòng)按鈕；河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)12SB4、SB5M1 與 M2 停止按鈕；SB6冷卻泵電動(dòng)機(jī)（M3 ）調(diào)整按鈕；SB7冷卻泵電動(dòng)機(jī)單獨(dú)停止按鈕；SA1控制 M1 與 M2 的同時(shí)與單獨(dú)起停開關(guān)；SA2實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭工進(jìn)時(shí)自動(dòng)起動(dòng)與手動(dòng)調(diào)整的開關(guān)；FR1FR3M1M3 過載保護(hù)熱繼電器；SA3照明開關(guān)；HL1電源指示燈；EL照明燈。3.控制電路草圖根據(jù)所選元件與工作要求畫出控制電路圖，如下圖：河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)13圖 2-7 控 制 電 路4.工作原理主軸起動(dòng)首先合 QF HL1 燈亮，表示電源供電正常按下 SB2KM1（+ ） KM1 主閉M1 起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，拖動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，KM1 輔閉自鎖。主軸停止按 SB4（或 SB1）KM1（）KM1 主復(fù)位M1停止。液壓泵起動(dòng)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)14按 SB3KM2（+ ）KM2 主閉M2 起動(dòng)，提供高壓油，為液壓系統(tǒng)工作準(zhǔn)備，KM2 輔閉自鎖。液壓泵停止按 SB5KM2（）RM2 主復(fù)位M2 停止。主軸與液壓泵同時(shí)工作首先將 SA1 打開向左位置按 SB2KM1（+ ） KM1 主閉M1 起動(dòng)工作，同時(shí)KM2（+ ）KM2 主閉M2 同時(shí)起動(dòng)工作。冷卻泵手動(dòng)控制首先將 SA2 打在 M 位置，然后按 SB6KM3（+）M3 起動(dòng)，提供冷卻液，KM3 輔閉自鎖。停止冷卻泵按 SB7 即可。冷卻泵自動(dòng)控制首先將 SA2 打在 A 位置，當(dāng)動(dòng)力頭工作進(jìn)給時(shí)KA2（+） KA2 常開閉合KM3（+）KM3 主閉M3 自行起動(dòng)工作，提供冷卻液。九、液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的電氣控制電路設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)要求河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)15液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)是靠油路來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位工作，液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)是靠電氣電路控制。液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上加工工位有四個(gè)，一裝卸工件、二鉆孔、三擴(kuò)孔、四鉸孔?；剞D(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作自鎖銷脫開回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊向動(dòng)力頭發(fā)出工作信號(hào)?；剞D(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位必須動(dòng)力頭在原位時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。2.元件選用一般電磁閥均由中間繼電器控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種現(xiàn)場信號(hào)的傳遞轉(zhuǎn)換及放大功能。現(xiàn)選：KA4回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起KA5回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)KA6回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠KA7回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊KA8動(dòng)力頭退回原位SA1回轉(zhuǎn)臺(tái)手動(dòng)、自動(dòng)工作選擇開關(guān)SA2回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)按鈕河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)16SA8回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)按鈕3.液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)電氣控制電路圖如下所示：圖 2-30 液 壓 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 電 氣 控 制 電 路4.工作原理本液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)與調(diào)整的動(dòng)能，由轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 實(shí)現(xiàn)，SA1 打在 M 檔，按動(dòng)調(diào)整按鈕 SB8即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整，若 SA1 打在 A 檔，當(dāng)動(dòng)力頭快退至原位，則回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可自動(dòng)回轉(zhuǎn)。當(dāng)動(dòng)力頭退回原位，壓下行程開關(guān) SQ1，同時(shí)由于河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)17回轉(zhuǎn)臺(tái)在原位 SQ9 被壓合，KA8 得電，使 YV5 得電，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起，自鎖銷脫開，壓下 SQ5，由于 KA5處于失電狀態(tài)，電磁閥 YV7 得電，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由于YV10 不得電，離合器合著而回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)了一定角度壓下 SQ6，SQ6 常開閉合，使 KA4 得電并自瑣，由于KA7、KA6、SQ8 均處于常態(tài)，YV9 得電，回轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)反靠，反靠后壓合行程開關(guān) SQ7，因?yàn)?KA4 一直得電，回轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)落下夾緊。當(dāng)回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊壓力足夠時(shí)，壓力繼電器 KP 合上，KA7 得電，KA7 常開閉合，YV10 得電，離合器脫開， KA7 常閉斷開， YV9 失電，離合器脫開后壓下 SQ8，電磁閥 YV8 得電，液壓缸返回，為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下次工作做準(zhǔn)備，同時(shí)由 KA7 常開觸點(diǎn)發(fā)出向動(dòng)力頭工作信號(hào)，使動(dòng)力頭準(zhǔn)備工作。若 SA1 打在 M 檔，按下 SB8 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)整，控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作，松開 SB8，回轉(zhuǎn)臺(tái)則停止工作。十、液壓動(dòng)力頭電氣控制電路設(shè)計(jì)動(dòng)力頭是既能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，又能同時(shí)完成刀具的切削運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的四工位組合機(jī)床，有三個(gè)動(dòng)力頭，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)18每個(gè)動(dòng)力頭上有 12 把刀，在回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊后要求從三個(gè)方面同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、絞功能，從而提高了生產(chǎn)效率。1.設(shè)計(jì)要求動(dòng)力頭必須在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊后才能起動(dòng)工作。要求動(dòng)力頭能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制。要求動(dòng)力頭在任意時(shí)刻實(shí)現(xiàn)快退控制。 三個(gè)動(dòng)力頭同步工作，電路相同。 液壓動(dòng)力頭的工作示意圖見圖 2-24。 動(dòng)力頭工作循環(huán)狀態(tài)夾緊信號(hào)（KA7 ）動(dòng)力頭快進(jìn)延時(shí)停留快退至原位。2.元件選用在圖 2-24 中已知 SQ1、SQ2、SQ3 的工作狀態(tài)，在此不用再選了，其他元件可根據(jù)工作要求逐一選用。YV1實(shí)現(xiàn)工進(jìn)YV3實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給YV2實(shí)現(xiàn)快退KT實(shí)現(xiàn)延時(shí)停留河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)19KA1控制快進(jìn)電磁閥KA2控制工進(jìn)電磁閥KA3控制快退電磁閥SB9動(dòng)力頭手動(dòng)控制按鈕SB10動(dòng)力頭手動(dòng)快退按鈕3.作掖壓動(dòng)力頭電氣控制電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求與工作示意圖、工作循環(huán)狀態(tài)作出液壓動(dòng)力頭電氣控制電路圖，如下圖 2-31 所示。工 進(jìn) 快 進(jìn) 快 退圖 2-31 液壓動(dòng)力頭電氣控制電路河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)204.工作原理動(dòng)力頭由液壓缸帶動(dòng)，可以做前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。電磁閥 YV1 和 YV2 都斷電時(shí)，液壓缸進(jìn)油電磁閥處于中間位置，電磁閥 YV3 斷電時(shí)，關(guān)閉回油油路，動(dòng)力頭在原位停止不動(dòng)。這時(shí)，擋鐵壓動(dòng)限位開關(guān) SQ1，其SQ1 常閉斷開，切斷動(dòng)力頭工作電路，保證回轉(zhuǎn)合工作時(shí)，動(dòng)力頭不工作。動(dòng)力頭自動(dòng)控制動(dòng)力頭必須在回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊后才能運(yùn)動(dòng)。首先將 SA1打在“A”位置。當(dāng)回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊時(shí)，KA7 得電，KA7常開閉合，使 KA1 得電， KA1 常開閉合。這時(shí)回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)油缸活塞返回原位后壓 SQ9，SQ9 常閉復(fù)位，切斷回轉(zhuǎn)臺(tái)的工作電路，保證動(dòng)力頭工作時(shí)，回轉(zhuǎn)臺(tái)不動(dòng)，SQ9 常開閉合，使 KA2 得電，KA2 常閉斷開，使YV3 失電，關(guān)閉了動(dòng)力頭拖動(dòng)液壓缸回油循環(huán)電磁閥，從而減小了壓力油的流量，使動(dòng)力頭由快進(jìn)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)。當(dāng)動(dòng)力頭工進(jìn)到終點(diǎn)時(shí)，壓動(dòng)行程開關(guān)SQ3，SQ3 常開閉合，時(shí)間繼電器 KT 得電， KT 瞬時(shí)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)21觸點(diǎn)立即斷開，使中間繼電器 KA1、KA2 和電磁閥YV1、YV3 均斷電釋放，動(dòng)力頭停止前進(jìn)。經(jīng)過延時(shí)，時(shí)間繼電器 KT 延時(shí)閉合，使電磁閥 YV2 得電動(dòng)作。壓力油經(jīng)電磁閥進(jìn)入拖動(dòng)液壓缸右側(cè)，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，使動(dòng)力頭快速退回。退至原位，壓 SQ1、SQ2 常閉斷開，使 KA3 失電， KA3 常開復(fù)位使 YV2 失電，動(dòng)力頭停止運(yùn)動(dòng)，另一方面，SQ1 的常開閉合，為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位準(zhǔn)備。動(dòng)力頭電動(dòng)控制將旋鈕開關(guān) SA1 置于 M 位，按下 SB4，中間繼電器 KA1 得電。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)臺(tái)復(fù)位后， SQ9 一直閉合，所以 YV1 和 YV3 通電動(dòng)作，使動(dòng)力頭向前快進(jìn)。因?yàn)檫@時(shí) KA1 沒有自鎖，松開 SB4，故動(dòng)力頭停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 3 點(diǎn)動(dòng)功能。任意時(shí)刻動(dòng)力頭快退控制當(dāng)動(dòng)力頭不在原位時(shí)，SQ1 常閉復(fù)位，需要?jiǎng)恿︻^快退時(shí)，按下 SB5，中間繼電器 KA3 得電并自鎖，電磁閥 YV2 通電動(dòng)作，動(dòng)力頭快速退回，退到原位后，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)22壓 SQ1，KA3 和 YV2 相續(xù)斷電，動(dòng)力頭停止運(yùn)動(dòng)。十一、指示燈電路設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)要求為了便于觀察與維修、檢查、故設(shè)置了指示燈電路，對(duì)各種狀態(tài)進(jìn)行指示，我們對(duì)本電路列出 9 個(gè)狀態(tài)進(jìn)行指示顯示。指示燈電路用低壓 6.3V 交流電獨(dú)立供電。2.元件選用HL1電源指示HL2回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位指示HL3回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊指示HL4動(dòng)力頭共進(jìn)指示HL5動(dòng)力頭快進(jìn)指示HL6動(dòng)力頭快退指示HL7主軸電動(dòng)機(jī)工作指示HL8液壓泵電動(dòng)機(jī)工作指示HL9冷卻泵電動(dòng)機(jī)工作指示3.作指示燈電路圖河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)23根據(jù)上述所選元件及各狀態(tài)指示要求化畫出指示燈電路草圖。為了避免發(fā)生寄生電路，用獨(dú)立 6.3V 電源供電，如圖 2-32 所示。電源 回轉(zhuǎn) 夾緊 工進(jìn) 快進(jìn) 快退 主軸 液壓泵 冷卻泵 6.3十二、總電路設(shè)計(jì) 首先將以上所有基本電路組合成一個(gè)完整的電路，然后根據(jù)任務(wù)書給出的條件進(jìn)行逐一分析是否符合控制要求，主要是當(dāng)電路組合成一體后，各環(huán)節(jié)相互之間的連接、互鎖、保護(hù)等要考慮周全。經(jīng)過反復(fù)多次的修改，最后畫成總電路，如后續(xù)圖 2-33 所示電路。十三、PLC 控制的設(shè)計(jì)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)24電路圖在前面已設(shè)計(jì)出來，故現(xiàn)在重點(diǎn)闡述它的設(shè)計(jì)思路和方法。設(shè)計(jì)梯形圖的一般步驟為：列出對(duì)應(yīng)元件的狀態(tài)表（PLC 與 J-C 對(duì)照表）割據(jù)狀態(tài)表畫梯形圖。根據(jù)梯形圖編程。將程序送入 PLC 機(jī)調(diào)試。最后畫出現(xiàn)場接線圖。下面具體予以闡述。1.列出 I/O、TMP/CNT、內(nèi)部線圈的狀態(tài)表輸入狀態(tài)表在此我們采用中國無錫、美國 EG 公司及日本株社合資生產(chǎn)的 PLC 機(jī)SR20/21，22 系列 PLC 機(jī)型。首先選機(jī)型。機(jī)型根據(jù)原設(shè)備電氣控制電路中的I/O 點(diǎn)數(shù)來確定。從電氣控制電路圖 2-33 或圖 2-24 中可知，輸入信號(hào)有 22 點(diǎn)，總共有 48 點(diǎn)，從總點(diǎn)數(shù)可知，選 SR-20 系列的五槽框架 PLC 機(jī)可使用，因?yàn)?SR-20系列的五槽框架最大點(diǎn)數(shù)可控 64 點(diǎn)，看上去還有剩余，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)25但是，因?yàn)檩敵鳇c(diǎn)數(shù)中有三種不同電壓的控制方式（220V、24V、6.3V） ，而不同電壓一般不采用同一塊模塊控制，那么我們就要選用八槽模塊的 PLC 機(jī)供本機(jī)床使用。具體分配為：接觸器用 1 快、電磁閥用 2 快，指示燈用 1 快。輸入信號(hào)用 3 快，它們的定義分別為：輸入定義號(hào)：（2 快 8 點(diǎn)模塊） 輸出定義號(hào)：（8 點(diǎn)模塊）2 快 8 點(diǎn)：000017 接觸器：3037一塊 16 點(diǎn)：020027 電磁閥：4057120127 指示燈：6067 當(dāng)機(jī)型確定、定義號(hào)確定后就可作輸入狀態(tài)表見表 2-10。表 2-10 輸入狀態(tài)表河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)26標(biāo) 準(zhǔn) PLC 標(biāo) 準(zhǔn) PLC 標(biāo) 準(zhǔn) PLCSB 00 SA4 11 SQ5 21SB1 01 SA5 12 SQ6 22SB2 02 SA6 13 SQ7 23SB3 03 SA7 14 SQ8 24SB4 04 KP 15 SQ9 25SB5 05 SQ1 16 FR1 26SA1 06 SQ2 17 FR2 27SA2 07 SQ3 20 FR3 120SA3 10輸出狀態(tài)表輸出信號(hào)分別由 4 個(gè)模塊控制。其中電磁閥采用 8點(diǎn)模塊控制，每快只控制 4 個(gè)電磁閥，因?yàn)辄c(diǎn)數(shù)有多余，而電磁閥工作電流較大，為了減輕輸出模塊的承受力，則將負(fù)載工作頻繁分開，這樣輸出模塊就不會(huì)有超載而損壞，起到了保護(hù)的作用。輸出狀態(tài)表見表 2-21。輸出模塊的選用，為了保護(hù) PLC 機(jī)，可在輸出端處用一中間繼電器（放大器）進(jìn)行放大與隔離控制，使負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)不直接影響 PLC 機(jī)，而由中間繼電器控制動(dòng)作。為了使 PLC 機(jī)工作可靠，一般要求采用單獨(dú)變壓器供電，分別起隔離、保護(hù)作用，使工作平穩(wěn)。表 2-21 輸出狀態(tài)表河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)27標(biāo) 準(zhǔn) PLC 標(biāo) 準(zhǔn) PLC 標(biāo) 準(zhǔn) PLCKM1 30 YV7 51 HL4 62KM2 31 YV8 52 HL5 63KM3 32 YV9 53 HL6 64YV1 40 YV10 54 HL7 65YV2 41 EL 33 HL8 66YV3 42 HL1 37 HL9 67YV5 43 HL2 60YV6 50 HL3 61中間元件狀態(tài)表中間元件狀態(tài)表 2-12 包括中間繼電器、時(shí)間繼電器等 PLC 內(nèi)部元件的編號(hào)。注意：在 J-C 電路中，時(shí)間繼電器 KT 既有延時(shí)觸點(diǎn)，又有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。我們采用內(nèi)部線圈的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)作為定時(shí)器的瞬動(dòng)觸點(diǎn)使用。中間元件的定義號(hào)為：160377定時(shí)器的定義號(hào)為：600677下面作出中間元件狀態(tài)表，見表 2-12。表 2-12 中間元件狀態(tài)表河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)28標(biāo) 準(zhǔn) PLC 標(biāo) 準(zhǔn) PLCKA1 160 KA6 165KA2 161 KA7 166KA3 162 KA8 167KA4 163 170KA5 164 KT TMR6002.作梯形圖根據(jù)繼電器接觸器電氣控制電路圖與所作的各狀態(tài)表來畫梯形圖。在作梯形圖時(shí)，首先按電氣原理圖直接畫出，然后再整理。本機(jī)床電路中有幾個(gè)手動(dòng)及自動(dòng)切換開關(guān)。在梯形圖中，分別用常開表示手動(dòng)，常閉表示自動(dòng)。另外，電源指示燈在電氣控制電路中是直接接在母線上，而在梯形圖中只要借用一個(gè)不用的輸入點(diǎn)的常閉來控制即可。四工位組合機(jī)床的梯形圖如后續(xù)圖 2-34 所示。3 編制程序由梯形圖編制程序如下：河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)29河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)301 STR 14 2 OUT 333 STR NOT 004 MCS5 STR 016 STR 107 OR 308 STR 119 OR 3110 AND STR11 OR STR12 MCS13 STR NOT 1014 AND NOT 2615 OUT 3016 STR NOT 1117 AND NOT 2718 OUT 3119 MCR20 STR 16121 AND NOT 1322 STR 1323 AND 0224 OR 3225 OR STR26 AND NOT 1227 AND NOT 12028 OUT 3229 MCR30 STR 3131 MCS32 STR 1633 MCS34 S TR 0335 MCS36 STR 0337 OUT 4338 STR 21河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)3139 AND NOT 16440 OUT 5141 MCR 42 STR NOT 2543 MCS44 STR NOT 2545 MCS46 STR 2147 AND 2248 OR 16349 OUT 16350 STR NOT 16651 OR 2452 MCS 53 STR 16354 AND NOT 2455 OUT 5356 STR 16457 OUT 5258 MCR59 STR 2260 AND 16361 OUT 16462 STR 2363 AND 16464 OUT 16565 STR 16566 OUT 5067 AND 1568 OUT 16669 STR 16470 AND 16671 OUT 5472 MCR73 STR NOT 0774 MCS75 STR 0676 AND 04河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)3277 STR NOT 0678 AND 16679 STR 16080 AND NOT 17081 OR STR82 OR STR83 OUT 16084 STR 2085 TMR 600386 OUT 17087 STR TMR 60088 STR NOT 1689 STR 16290 OR 0591 AND STR92 OR STR93 OUT 16294 STR 2595 AND NOT 17096 AND 16097 OUT 4098 STR 2599 AND NOT 170100 AND 160101 AND 17102 OR STR103 OUT 161104 STR 25105 AND NOT 170106 AND 160107 AND NOT 161108 OUT 42109 STR 162110 OUT 41111 MCRMCR112 STR NOT 127河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)33113 STR 167114 OUT 60115 STR 166116 OUT 61117 STR 160118 AND NOT 161119 OUT 62120 STR 160121 OUT 63122 STR 162123 OUT 64124 STR 30125 OUT 65126 STR 31127 OUT 66128 STR 32129 OUT 67河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)344.程序調(diào)試分部調(diào)試首先將各個(gè)基本環(huán)節(jié)的程序送 PLC 機(jī)調(diào)試，然后根據(jù)工作流程順序調(diào)整，直至符合各基本工作條件為止。整體調(diào)試將全部程序送入 PLC 機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程中主要注意各基本環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系是否滿足控制要求，有無失步現(xiàn)象。要考慮各細(xì)微動(dòng)作后產(chǎn)生的相互影響，要將各輸入信號(hào)一個(gè)一個(gè)動(dòng)作，看其輸出的反應(yīng)是否符合控制要求。5.作輸入輸出現(xiàn)場接線圖根據(jù)前面定義號(hào)的確定可知，需要采用 SR-20 型PLC 機(jī)的八槽框架的模塊，其中輸入模塊選用三塊直流24V 模塊，選二塊 8 點(diǎn)為“E-01N”型，一塊 16 點(diǎn)為“E-05N”型；輸出模塊選用四塊，一塊 8 點(diǎn)交流 220V的模塊為“E-20T”型，二塊 8 點(diǎn)直流 24V 的模塊為“E-10T”，一塊 8 點(diǎn)交流 6.3V 模塊為“E-01T”型。各模塊型號(hào)選好后，只要根據(jù)前面列出的輸入輸出狀態(tài)表，對(duì)號(hào)入座，即可作出現(xiàn)場接線圖，如圖 2-35 所河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)35示。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)36十四、電路元件選擇電路元件選擇：按實(shí)際情況具體計(jì)算后，根據(jù)具體計(jì)算的參數(shù)來選擇具體元件所需要的型號(hào)。在此只大略說明選用對(duì)應(yīng)所需要的元件型號(hào)。1.電動(dòng)機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，4 極電動(dòng)機(jī)，2.2kW，3380V 。查手冊(cè)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用 JO-31-4 型，額定電壓 380V，額定轉(zhuǎn)速 1430r/min,額定功率 2.2kW，額定電流 5A。2.電磁閥根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電磁閥需 24V 支流電壓，查手冊(cè)電磁閥選用 MFZ1-07 直流電磁閥，吸合力為 7N，吸合距離河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)374mm,額定直流電壓 24V，消耗功率 10W，消耗電流0.4A。3.行程開關(guān)根據(jù)控制要求，選用直流 24V，阻抗小于 2 千歐，兩線制。查手冊(cè)選用 LXJ-1A，一開一閉觸點(diǎn)。4.壓力繼電器根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要壓力繼電器。查手冊(cè)選用 DP-63B型。5.自動(dòng)空氣開關(guān)（斷路器）因電動(dòng)機(jī)額定電流是 5A，考慮到起動(dòng)時(shí)電流較大，所以選用 DZ5-20 自動(dòng)空氣開關(guān)。主觸點(diǎn)額定電流為20A，能滿足起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流的需要，輔助觸點(diǎn)為一常開與一常閉，額定電流 5A，也能滿足控制要求。6.接觸器根據(jù)控制要求選用 CJX1-12，主觸點(diǎn)額定電流 12A，線圈使用交流 220V，能接通 12IN(144A),分?jǐn)?0IN（120A）滿足控制要求，消耗功率 65VA，消耗電流0.35A。7.主電路熔斷器河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)38對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，熔體額定電流，選用 1.52.5 倍電動(dòng)機(jī)額定電流。根據(jù)控制要求，電動(dòng)機(jī)額定電流 5A，所以選用 RL1-15 型溶電器，溶管額定電壓 380V，額定電流 15A，熔體額定電流選擇 15A。8.變壓器根據(jù)控制要求，需 DC24V，AC6.3V,AC220V 電源。查手冊(cè)選用 BK-100 型，規(guī)格 380/220-127-36-28-12-6.3的小型控制變壓器。9.主控制電路熔斷器因?yàn)橹鹘佑|器線圈只需消耗 0.35A 電流，所以選擇RL-15 型熔斷器，熔體選擇 2A，即能滿足要求。10.照明電路熔斷器照明電路電壓 AC220V，選用 40W 燈泡，消耗電流0.18A，故選用 RM10-15 型熔斷器，熔體電流為 2A。11.中間繼電器控制需要有 4 開 4 閉觸點(diǎn)的中間繼電器，所以選用HH54 型中間繼電器，線圈額定電壓直流 24V，觸點(diǎn)有 4開 4 閉，額定電流 3A，能滿足控制要求。12.時(shí)間繼電器河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)39根據(jù)控制，KT 選用 ST3PC，有一對(duì)瞬動(dòng)觸點(diǎn)，一對(duì)延時(shí)觸點(diǎn)，即能滿足控制要求。13.直流 24V 控制電路熔斷器考慮到最多工作時(shí)，有兩個(gè)中間繼電器。兩個(gè)電磁閥線圈得電，電流大約為 2A，故選用 RL1-15 型熔斷器，熔體電流選用 4A，出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，既能保護(hù)，又能滿足控制要求。14.AC6.3V 指示燈熔斷器考慮到最多工作時(shí)，有兩只信號(hào)燈，再加上電源，液壓泵共有 4 只指示燈亮，電流為 0.7A 左右。所以選用 BLX-1 小型螺旋式熔絲管座，額定電流為 1A，分?jǐn)嚯娏鳛?2A，即可滿足控制要求。15.信號(hào)燈根據(jù)控制要求，選用 XD1-6.3，1W，消耗電流為0.18A 左右，燈頭型號(hào) E10/13。16.按鈕根據(jù)控制要求，選用 LA2 型，開起式，規(guī)格為500V，5A，觸點(diǎn)數(shù)量是一開一閉，具有一個(gè)按鈕數(shù)。其中：起動(dòng)按鈕用綠色河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)40調(diào)整按鈕選黑色停止按鈕用紅色17.轉(zhuǎn)換開關(guān)考慮到起動(dòng)循環(huán)與切換自動(dòng)手動(dòng)使用較頻繁，且分?jǐn)嚯娏髑以?1A 以上，5A 以下，而且都具有兩對(duì)觸點(diǎn)座，故選擇 LW6-2/B，具有兩對(duì)觸點(diǎn)座，手柄交換位置左右各 30。18.自動(dòng)空氣開關(guān)因?yàn)橹麟娐酚腥_(tái)電動(dòng)機(jī)，故選用 DZ5-20 型自動(dòng)空氣開關(guān)，具有短路、過載保護(hù)。選用自復(fù)式、DZ5-20/330 型，能切斷 20A 電流，能滿足需要。19.二極管因?yàn)榭刂齐娐沸柚绷?24V，將變壓器輸出交流 28V 進(jìn)行橋式整流成直流 24V，故選用 ZDZ17A-X，額定正向整流電流量 5A，散熱器面積是 100mm10mm。20.電容選耐壓 50V，470 的電解電容即可滿足輸出直流 24V的要求。十五、列出明細(xì)表河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)41名稱 元件符號(hào) 型號(hào)與規(guī)格 數(shù)量 備注刀開關(guān) QF DZ5-20/330 1FU1-5 RL1-15 13熔斷器 FU6 BLX-1 2按鈕 SB LA2 型,開起式,550V,5A 6轉(zhuǎn)換開關(guān) SA LW6-2/B 7行程開關(guān) SQ LXJ-1A 8接觸器 KM CJX1-12 3壓力繼電器 KP DP-63B 1電動(dòng)機(jī) M JO2-31-4 3電磁閥 YV MFZ1-0.7 9中間繼電器 KA HH54 9指示燈 HL XD-1-6.3,6.3V,1W,0.18A 9變壓器 TC BK-100 型,380/220-110 1時(shí)間繼電器 KT ST3PC 1二極管 VD ZPZ17A-X 4電容 C 選耐壓 50V,470 1照明燈 EL 1十六、參考文獻(xiàn) 工廠電氣控制設(shè)備實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)指導(dǎo) 項(xiàng)毅 吳宜平 等編 機(jī)械工業(yè)出版社 電 氣 控 制 與 PLC 原 理 及 應(yīng) 用 主 編 ： 常 文平西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 出 版 社 設(shè) 備 電 器 控 制 與 PLC 主 編 ： 陳 紅 康 王 兆 晶河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)42山 東 大 學(xué) 出 版 社十七、設(shè)計(jì)小結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們最后一個(gè)也是最重要的一個(gè)設(shè)計(jì)、一個(gè)階段。是對(duì)我這三年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)是否踏實(shí)的檢驗(yàn)，它要求我們將這三年來所學(xué)到的知識(shí)能夠融會(huì)貫通、熟練的應(yīng)用，并要求我們能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合運(yùn)用能力以及解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解，等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)三年所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，為中國電氣工業(yè)添上自己的微薄之力。