基于PLC的Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課 題：基于PLC的Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 2010級(jí)學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)日期： 2012年12月24日-2013年1月6日成 績(jī)：重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院目 錄封面······························

2、3;·······················1目錄··························&

3、#183;···························21、 設(shè)計(jì)目的作用····················

4、83;·································4二、設(shè)計(jì)要求···············&#

5、183;······································53、 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)·········

6、83;·········································6-231、系統(tǒng)概述·······

7、;·············································6-71.1 Z3040型搖臂鉆床簡(jiǎn)介·

8、3;·················································

9、3;··61.2 Z3040型搖臂鉆床上運(yùn)動(dòng)形式············································&#

10、183;·········72、 單元電路設(shè)計(jì)與分析······································&

11、#183;············8-232.1. Z3040控制線路原理分析·································

12、83;····················82.1.1.主電路分析···························

13、83;··························82.1.2. 控制電路分析·····················&

14、#183;································92.2 PLC的選擇···············&#

15、183;·····································122.3 PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)·········

16、3;···········································132.4 PLC控制指令表····&#

17、183;················································162.5 主要

18、電氣元件及選擇·················································

19、;····192.5.1. 斷路器············································

20、;·········192.5.2. 接觸器·······································

21、;···············202.5.3. 熱繼電器································

22、3;·····················222.5.4. 熔斷器··························

23、3;···························234、 總結(jié)·····················

24、83;································245、 附錄················&#

25、183;··································25-33附錄1：Z3040型搖臂鉆床主電路圖···········

26、83;··········································25附錄2：Z3040型搖臂鉆床PLC控制I/O(輸入、輸出）地址分配表·

27、83;·················································

28、83;··26附錄3：Z3040型搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)圖···········································

29、83;··········27附錄4：Z3040型搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)梯形圖···································&

30、#183;··················28附件5：Z3040Z3040型搖臂鉆床安裝接線圖···························

31、;···························30附件6：Z3040型搖臂鉆床控制柜面板圖···················&

32、#183;··································31附件7：Z3040型搖臂鉆床元器件明細(xì)表···········

33、83;··········································326、 參考文獻(xiàn)······

34、················································34電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)

35、報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的作用1、了解電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟及設(shè)計(jì)原則。2、學(xué)以致用，鞏固書本知識(shí)。使初步具有設(shè)計(jì)電氣控制裝置的能力。從而培養(yǎng)和提高獨(dú)立工作的能力和創(chuàng)造能力。3進(jìn)行一次工程技術(shù)設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊(cè)、工具書的能力；上網(wǎng)查尋信息的能力；運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程繪圖的能力；編制技術(shù)文件的能力等等。二、設(shè)計(jì)要求1、主要控制電器為四臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)。2、主電動(dòng)機(jī)和液壓泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)均為短時(shí)工作，不設(shè)過載保護(hù)。3、搖臂的升降，主軸箱、立柱的夾緊放松都要求拖動(dòng)搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)能

36、夠正反轉(zhuǎn)。4、搖臂的升降控制：按下?lián)u臂上升起動(dòng)按鈕，液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)供給壓力油，經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動(dòng)活塞使搖臂松開。同時(shí)搖臂升降電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)使搖臂上升。如果搖臂沒有松開，搖臂升降電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，必須保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降，可使用限位開關(guān)控制。當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時(shí)，松開搖臂上升起動(dòng)按鈕，升降電動(dòng)機(jī)斷電，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù)13s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入的夾緊液壓腔，搖臂夾緊，同時(shí)液壓泵電動(dòng)機(jī)停止，完成了搖臂的松開上升夾緊動(dòng)作。5、搖臂升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。6、因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時(shí)的調(diào)整工作

37、，所以應(yīng)采用點(diǎn)動(dòng)方式。7、搖臂的上升或下降要設(shè)立極限位置保護(hù)。8、立柱和主軸箱的松開與夾緊控制：主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。由開關(guān)SA2和按鈕SB5（或SB6）進(jìn)行控制。SA2有三個(gè)位置：在中間位置（零位）時(shí)為松開及夾緊控制同時(shí)進(jìn)行，扳到左邊位置時(shí)為立柱的夾緊或放松，扳到右邊位置時(shí)為主軸箱的夾緊或放松。SB5是主軸箱和立柱的松開按鈕，SB6為主軸箱和立柱的夾緊按鈕。9、主軸箱的松開和夾緊為的動(dòng)作過程：首先將組合開關(guān)SA2扳向右側(cè)。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按下按鈕SB5，經(jīng)13s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松。主軸箱和立柱松開指

38、示燈HL2亮。當(dāng)要主軸箱夾緊時(shí)，按下按鈕SB6，經(jīng)13s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱夾緊。同時(shí)指示燈HL3亮， HL2滅，指示主軸箱與立柱夾緊。10、當(dāng)將SA2扳到左側(cè)時(shí)，立柱松開或夾緊。SA2在中間位置按下SB5或SB6時(shí)，主軸箱和主柱同時(shí)進(jìn)行夾緊或放松。其他動(dòng)作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同，不再重復(fù)。11、機(jī)床要有照明設(shè)施。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述1.1 Z3040型搖臂鉆床簡(jiǎn)介鉆床為孔加工機(jī)床，主要用來加工外形較復(fù)雜，沒有對(duì)稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔。如鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有較寬的調(diào)速范圍。Z3040型搖

39、臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50:1，正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為40 r/min，最高為2000 r/min，進(jìn)給范圍為0.051.60 r/min。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動(dòng)機(jī)和變速箱來實(shí)現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這樣可以簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)。鉆床按其結(jié)構(gòu)型式不同，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床及搖臂鉆床等。搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。Z3040型搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)如下所示。Z3040搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成，內(nèi)立柱固定在底座上，在它的外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著內(nèi)立柱回

40、轉(zhuǎn)。主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，它包括主軸及主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的全部傳動(dòng)變速和操作機(jī)構(gòu)。主軸箱安裝于搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。鉆削加工時(shí)，主軸箱可由夾緊裝置將其固定在搖臂的水平導(dǎo)軌上，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。1.2 Z3040型搖臂鉆床上運(yùn)動(dòng)形式1、主運(yùn)動(dòng)：主軸帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：鉆頭的上下運(yùn)動(dòng)；3、輔助運(yùn)動(dòng)：搖臂可沿外立柱的圓柱面上下垂直調(diào)整位置；主軸箱可沿?fù)u臂的導(dǎo)軌橫向調(diào)整位置；搖臂及外立柱繞內(nèi)立柱轉(zhuǎn)動(dòng)至不同的位置；工作時(shí)可以很方便的調(diào)整主軸的位置（工件不動(dòng)）。后兩者為手動(dòng)，另外還需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的

41、夾緊和松開。 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過機(jī)械轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。搖臂的上升、下降由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。主軸箱、立柱的夾緊和放松由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)齒輪泵，供給夾緊裝置所需要的壓力油。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)通常采用手動(dòng)。此外還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)對(duì)加工的刀具進(jìn)行冷卻。2、單元電路設(shè)計(jì)與分析2.1. Z3040控制線路原理分析2.1.1.主電路分析1M1為單方向旋轉(zhuǎn)，由接觸器KM1控制，主軸的正反轉(zhuǎn)則由機(jī)床液壓系統(tǒng)操縱機(jī)構(gòu)配合正反轉(zhuǎn)摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，并由熱繼電器FR1作電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載保護(hù)。

42、2 M2由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM2、KM3控制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)?？刂齐娐繁ＷC，在操縱搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后才使電動(dòng)機(jī)M2 起動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。當(dāng)移動(dòng)到位后，保證M2先停下，再自動(dòng)通過液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊，最后液壓泵電機(jī)才停下。M2為短時(shí)工作，不設(shè)長(zhǎng)期過載保護(hù)。 3M3由接觸器KM4、KM5實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有熱繼電器FR2作長(zhǎng)期過載保護(hù)。 4M4電機(jī)容量小，僅0.125kW，為短時(shí)工作，不設(shè)過載保護(hù)。2.1.2. 控制電路分析由變壓器TC將380V交流電壓降為110V，作為控制電源。指示燈電源為 6V。1主電動(dòng)機(jī)控制按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器K

43、M1吸合并自鎖，主軸電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB8，接觸器KM1釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。2搖臂升降控制搖臂上升、下降分別由SB3、SB4點(diǎn)動(dòng)控制。按上升按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT1得電吸合，瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4得電吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3接通電源正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂松開的油腔，推動(dòng)活塞，使搖臂松開。當(dāng)搖臂完全松開后，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān)SQ2，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2斷開，使接觸器KM4線圈斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，另一動(dòng)合觸點(diǎn)SQ2閉合，接觸器KM2線圈通電吸合，其主觸點(diǎn)接通升降電動(dòng)機(jī)M2的電源，M2啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。

44、如果搖臂沒有松開，SQ2的動(dòng)合觸點(diǎn)也不能閉合，KM2就不能吸合，M2不能旋轉(zhuǎn)，搖臂也就不可能上升，保證了只有在搖臂可靠松開后才能使搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到所需位置時(shí)，松開按鈕SB3，接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT1同時(shí)斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。由于KT1釋放，其延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)經(jīng)1-3秒延時(shí)后閉合，接觸器KM5的線圈經(jīng)線路通電吸合，液壓電動(dòng)機(jī)M3反向起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動(dòng)活塞，使搖臂夾緊。同時(shí)，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān)SQ2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，接觸器KM5斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停止旋轉(zhuǎn)，完成了搖臂的松開上升夾緊動(dòng)作。搖臂的下降

45、過程與上升基本相同，它們的夾緊和放松電路完全一樣。所不同的是按下降按鈕SB4時(shí)為KM3線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂下降。時(shí)間繼電器KT1的作用是控制KM5的吸合時(shí)間，使M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，再夾緊搖臂。KT1的延時(shí)時(shí)間應(yīng)視搖臂在M2斷電至停轉(zhuǎn)前的慣性大小調(diào)整，應(yīng)保證搖臂上升（或下降）后才進(jìn)行夾緊，一般調(diào)整在13秒。搖臂升降的限位保護(hù)，由組合開關(guān)SQ1來實(shí)現(xiàn)。SQ1有兩對(duì)觸點(diǎn)，SQ1-1是搖臂上升時(shí)的極限位置保護(hù)，SQ1-2是搖臂下降時(shí)的極限位置保護(hù)。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)，SQ1-1動(dòng)作，將電路斷開，則KM2斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停止旋轉(zhuǎn)。但SQ1的另一觸點(diǎn)SQ1-2仍處于閉合狀

46、態(tài)，保證搖臂能夠下降。同理，當(dāng)搖臂下降到極限位置時(shí)，SQ1-2動(dòng)作，電路斷開，KM3釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。而SQ1的另一動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ1-1仍閉合，以保證搖臂能夠上升。搖臂的自動(dòng)夾緊是由行程SQ3來控制的。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障而不能自動(dòng)夾緊搖臂，或者由于SQ3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，都會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)處于長(zhǎng)期過載運(yùn)行狀態(tài)，這是不允許的。為了防止損壞液壓泵電動(dòng)機(jī)，電路中使用了熱繼電器FR2。3立柱和主軸箱松開、夾緊控制立柱和主軸箱的松開及夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2和復(fù)位按鈕SB7（或SB8）進(jìn)行控制。SA2有3個(gè)位置：中間位（零位）時(shí)，

47、立柱和主軸箱的松開或夾緊同時(shí)進(jìn)行；左邊位為立柱的夾緊或放松；右邊位為主軸箱的夾緊或放松。復(fù)合按鈕SB7、SB8分別為松開、夾緊控制按鈕。以主軸箱的松開和夾緊為例：先將SA2扳到右側(cè)，觸點(diǎn)接通，斷開。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按松開按鈕SB7，時(shí)間繼電器KT2、KT3的線圈同時(shí)得電，KT2是斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，它的斷電延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)在通電瞬間閉合，電磁鐵YA1通電吸合。經(jīng)1-3秒延時(shí)后，KT3的延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4線圈經(jīng)線圈斷電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱右缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松?；钊麠U使行程開關(guān) SQ4復(fù)位，觸點(diǎn)SQ4常閉開關(guān),SQ4常開閉合。指示燈HL2亮，

48、表示主軸箱已松開。主軸箱夾緊的控制線路及工作原理與松開時(shí)相似，只要按松開按鈕SB7換成夾緊按鈕SB8，接觸器KM4換成KM5，M3由正向轉(zhuǎn)動(dòng)變成反向轉(zhuǎn)動(dòng)，指示燈HL2換成HL3即可。當(dāng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3拌到左側(cè)時(shí)，觸點(diǎn)接通，斷開。按松開按鈕SB7或夾緊按鈕SB8時(shí)，電磁鐵YA2通電，此時(shí)，立柱松開或夾緊；SA2在中間位時(shí)，觸點(diǎn)接通。按SB7或SB8，電磁鐵YA1、YA2均通電，主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行松開或夾緊。其他動(dòng)作過程與主軸箱松開或夾緊時(shí)完全相同，不在論述。由于立柱和主軸箱的松開與夾緊是短時(shí)間的調(diào)整工作，故采用點(diǎn)動(dòng)控制方式。4冷卻泵控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4容量小，所以用QF6直接控制其運(yùn)行和停止。

49、5照明、信號(hào)電路（1）機(jī)床照明電路QF5機(jī)床工作照明電路開關(guān)，同時(shí)過載及短路保護(hù)作用，EL為工作照明燈。（2）工作信號(hào)指示HL1電源指示燈，當(dāng)和上QF2時(shí)HL1指示燈亮，HL2為立柱和主軸箱松開指示燈，HL3為立柱和主軸箱夾緊指示燈，分別由限位開關(guān)SQ4長(zhǎng)閉觸頭和SQ4常開觸頭控制。HL4為主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈，由KM1常開觸頭控制。2.2 PLC的選擇根據(jù)原控制電路來確定I/O端口點(diǎn)數(shù)，其中：按鈕8個(gè)，行程開關(guān)5個(gè)，轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)（觸點(diǎn)位置3個(gè)），熱繼電器常閉2個(gè)，中間繼電器觸點(diǎn)1個(gè)，共19個(gè)輸入端口點(diǎn)數(shù)；接觸器7個(gè)，中間繼電器1個(gè)，信號(hào)燈4個(gè)，共計(jì)12個(gè)輸出端口點(diǎn)數(shù)。在選用PLC上，輸出端口

50、需要12個(gè)，輸入端口需要19個(gè)。而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。決定選用SIMATIC S7-200系列的S7200系列CPU226AC/DC/RELAY型，作為本次設(shè)計(jì)所用PLC。I/O分配表見附錄2。2.3 PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)1系統(tǒng)預(yù)開程序本段梯形圖程序是為主電動(dòng)機(jī)及其他電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)做準(zhǔn)備。當(dāng)按下SB1(I0.2)中間繼電器K1（Q0.0）得電并自鎖,其常開觸點(diǎn)K1(I0.3)閉合，接通了控制電路電源為機(jī)床工作做準(zhǔn)備。梯形圖程序如圖21所示。圖212主軸電動(dòng)機(jī)控制程序主軸電動(dòng)機(jī)只做單方向旋轉(zhuǎn)，需要過載保護(hù)，過載保護(hù)由熱繼電器FR1(I

51、0.4)完成。梯形圖程序如圖22所示。圖223搖臂升降控制程序搖臂的升（或降）嚴(yán)格按照搖臂松開升（或降）夾緊的順序進(jìn)行。為此，要求夾緊與放松作用的液壓泵電動(dòng)機(jī)與搖臂升降電動(dòng)機(jī)按一定順序啟動(dòng)工作，由搖臂松開行程開關(guān)與搖臂夾緊行程開關(guān)發(fā)出控制信號(hào)進(jìn)行控制。當(dāng)要求搖臂上升（或下降）時(shí)，按下SB3(或SB4)首先啟動(dòng)主軸箱、立柱、搖臂松開電路當(dāng)松開到位時(shí)SQ2(I1.3)常開觸點(diǎn)閉合,使液壓泵電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）,搖臂上升（或下降）。液壓泵電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)需必要的互鎖。梯形圖如圖23所示。圖2-34主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制程序Z3040搖臂鉆床，搖臂的松開、夾緊與搖臂的升降要求能自動(dòng)控制，本

52、設(shè)計(jì)采用定時(shí)器與行程開關(guān)配合完成，有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。梯形圖程序如圖24所示。圖245主軸箱、立柱松開、夾緊控制程序主軸箱、立柱松開與夾緊控制要求可單獨(dú)操作，也可以同時(shí)操作，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA和SB5、SB6配合定時(shí)器進(jìn)行控制。梯形圖程序如圖25所示。圖256信號(hào)指示梯形圖程序電源指示燈HL1（Q1.0）當(dāng)機(jī)床上電時(shí)指示，采用S200PLC特殊內(nèi)部繼電器SM0.0實(shí)現(xiàn)；立柱、主軸箱松開、夾緊指示燈HL2（Q1.1）、HL3(Q1.2)由限位開關(guān)SQ4(I2.0)控制；主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈HL4（Q1.3）由KM1（Q0.1）控制。梯形圖程序如圖26所示。圖262.4 PLC控制指令表LDN I0.0

53、LD I0.1O Q0.0ALD= Q0.0 系統(tǒng)準(zhǔn)備LD I0.4O Q0.1AN I0.5A I0.3= Q0.1 主軸電動(dòng)機(jī)控制LD I0.6AN I1.0LD I0.7AN I1.1OLD= M0.0LD M0.0A I1.2LPSAN I0.7AN Q0.3= Q0.2 搖臂上升LPPAN I0.6AN Q0.2= Q0.3 搖臂下降LD M0.0AN I1.2AN M0.1LD M0.1AN I1.6A T39OLDA I1.4AN Q0.5= Q0.4 主軸箱立柱搖臂松開LDN I1.6A M0.2ON I1.3A I1.4AN T37AN Q0.4= Q0.5 主軸箱立柱搖臂夾

54、緊LD M0.0TOF T37, 30LD I1.5O I1.6AN M0.0= M0.1TOF T38, 30LD I2.0O I2.1A T38= Q0.6 主軸箱松開夾緊LD I2.2O I2.1A T38= Q0.7 立柱松開夾緊LD M0.1= M0.2TON T39, 30LD SM0.0= Q1.0 電源指示LD I0.2LPSAN I1.7= Q1.1 立柱松開指示LRDA I1.7= Q1.2 立柱夾緊指示LPPA Q0.1= Q1.3 主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示2.5 主要電氣元件及選擇2.5.1. 斷路器1.1 低壓斷路器的選用低壓斷路器的選用應(yīng)符合GB/T 14048.1-19

55、92低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則、GB/T 14048.2-1993低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)、GB/T 14048.2-1994低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓斷路器等國家標(biāo)準(zhǔn)，而且與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。1.2 選用的技術(shù)原則（1）斷路器的額定工作電壓應(yīng)大于或等于線路或設(shè)備的額定工作電壓。對(duì)于配電電路來說應(yīng)注意區(qū)別是電源端保護(hù)還是負(fù)載保護(hù)，電源端電壓比負(fù)載端電壓高出約5%左右。（2）斷路器主電路額定工作電流大于或等于負(fù)載工作電流。（3）斷路器的過載脫扣整定電流應(yīng)等于負(fù)載工作電流。（4）斷路器的額定通斷能力大于或等于電路的最大斷路電流。（5）斷路器的欠電壓脫扣器額定電壓等于主電路的最大短路電流。（6）斷路器類型的

56、選擇，應(yīng)根據(jù)電路的額定電流及保護(hù)的 要求開選用。根據(jù)以上選擇原則以Z3040搖臂鉆床總電源輸入斷路器QF1為例說明：Z3040搖臂鉆床額定工作電壓為380V負(fù)載的工作電流既為4臺(tái)電動(dòng)機(jī)的工作電流之和，即I=IMN1+IMN2+IMN3+ =6.8+3.7+2.1=12.6A，故選擇DZ5-50/500，15A型斷路器。其它斷路器的選擇型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量請(qǐng)祥見附錄7Z3040型搖臂鉆床主要電元器件明細(xì)表。2.5.2. 接觸器為了保證系統(tǒng)的正常工作，必須根據(jù)以下原則正確選擇接觸器，使接觸器的技術(shù)參數(shù)滿足控制線路的要求。1接觸器的選擇原則（1）接觸器類型的選擇接觸器的類型應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類來選

57、擇。即交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，支流負(fù)載應(yīng)選用支流接觸器。根據(jù)使用類別選用相應(yīng)系列產(chǎn)品，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類別設(shè)計(jì)的，所以應(yīng)根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)的使用類別。若電動(dòng)機(jī)承受一般任務(wù)，其接觸器可選AC-3類；若承擔(dān)重任務(wù)可選用AC-4類，如選用AC-3類用于重任務(wù)時(shí)，應(yīng)降低容量使用，例如，AC-3設(shè)計(jì)的控制4kW電動(dòng)機(jī)的接觸器，用于中任務(wù)時(shí)，應(yīng)降低一個(gè)容量等級(jí)，只能控制2.2kW電動(dòng)機(jī)等。支流接觸器的選擇類別于交流接觸器類似。（2）接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓選擇 被選用的接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電壓。（3）接觸器主觸點(diǎn)額定電流的選擇對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，接觸器主觸點(diǎn)額定電

58、流按下式計(jì)算 IN=PN×103/UN cos. 式中：PN電動(dòng)機(jī)功率（kW）。UN電動(dòng)機(jī)額定線電壓（V）Cos電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，其值大約在0.850.9之間。電動(dòng)機(jī)的效率，其值一般在0.80.9之間。（4）接觸器吸引線圈電壓的選擇如果控制線路比較簡(jiǎn)單，所用接觸器數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復(fù)雜，使用的電器又比較多，為了安全起見，線圈的額定電壓可選底一些。例如，交流接觸器線圈電壓可選擇127V、36V等，這時(shí)需要附加一個(gè)控制變壓器。支流接觸器線圈的額定電壓應(yīng)視控制回路的情況而定。同一系列、同一容量等級(jí)的接觸器，其線圈的額定電壓有幾

59、種，可以選線圈的額定電壓與支流控制電路的電壓一致。直流接觸器的線圈加的是直流電壓，交流接觸器的線圈一般是加交流電壓。有時(shí)為了提高接觸器的最大操作頻率，交流接觸器也有采用直接線圈的。2接觸器的選擇（1）主軸電動(dòng)機(jī)接觸器KM1的選擇主軸電動(dòng)機(jī)需要起動(dòng)、停止控制。因此選擇AC3類接觸器。額定電流按下式計(jì)算=6.7A考慮到留有一定余量故選CJ0-20B型。線圈電壓110V2.5.3. 熱繼電器1熱繼電器選用原則（1）熱繼電器額定電流的選擇熱繼電器額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流，然后根據(jù)額定電流來選擇熱繼電器的型號(hào)。（2）熱繼電器熱元件額定電流的選擇IFRN=(0.951.05)IMN 式中：IFRN熱繼

60、電器熱元件的整定電流； IMN電動(dòng)機(jī)額定電流；2熱繼電器的選擇：（1）主軸電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR1的選擇 IFRN =（0.951.05）IMN=（0.951.05）×6.8=（6.467.14）A故選用熱繼電器的型號(hào)為JR0-20/3，熱元件額定電流6.811A，取6.8A（2）液壓泵電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR2的選擇IFRN =（0.951.05）IMN3=（0.951.05）×2.1=（1.9952.2）A故選用熱繼電器的型號(hào)為JR0-20/3，熱元件額定電流2.23.5A，取2.2A 2.5.4. 熔斷器1.熔斷器選擇原則工業(yè)上選擇熔斷器一般應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：（1）熔斷器的

61、類型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合幾安裝條件進(jìn)行選擇。（2）熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作點(diǎn)的電壓。（3）熔斷器的額定電流根據(jù)被保護(hù)的電路（支路）及設(shè)備的額定負(fù)載電流選擇。熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流。（4）熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。（5）熔斷器的選擇應(yīng)考慮電路中其他配電電器、控制電器之間選擇性配合等要求。為此，應(yīng)使上一級(jí)（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級(jí)（供電支路）大12個(gè)級(jí)差。（6）熔斷器所裝熔體額定電流的選擇：對(duì)于照明線路等沒有沖擊電流的負(fù)載，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流，既IFUI 式中IFU為熔體的額定電

62、流，I為電路的工作電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)類負(fù)載，要考慮起動(dòng)沖擊電流的影響，應(yīng)按下式計(jì)算IFU（1.52.5）IN 對(duì)于多太電動(dòng)機(jī)由一個(gè)熔斷器保護(hù)時(shí)，熔體額定電流應(yīng)按下式計(jì)算IFU（1.52.5）INMAX+IN 式中，INMAX為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，IN為其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。（7）降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)選用熔體的額定電流等于或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。2熔斷器的選擇Z3040型搖臂鉆床PLC輸出接點(diǎn)短路保護(hù)采用熔斷器保護(hù)。根據(jù)所選PLC S7-200 CPU226 DC/CD/繼電器型號(hào)，每個(gè)輸出點(diǎn)最大額定電流為2A，公共點(diǎn)最大額定電流為10A，及PLC使用輸出點(diǎn)的情況，選FU0、FU1、FU2型號(hào)為RL1-15A，熔體額定電流為6A 3只。四、總結(jié)基于PLC的Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取代傳統(tǒng)繼電接觸控制的方法, 達(dá)到了使控制系統(tǒng)滿足Z3040搖臂鉆床對(duì)電力拖動(dòng)和控制要求，簡(jiǎn)化了控制線,使得鉆床的可靠性和效率大為提高。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐我們學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)