專用鏜孔機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)東北林業(yè)大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 論文題目： 專用鏜孔機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程2009級3班 2012年7月課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書論文題目 專用鏜孔機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 專 業(yè) 機(jī)械電子工程2009級3班 學(xué) 生 2012年 7月 13日題目名稱：專用鏜孔機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)間安排、完成工作量與水平具體要求）機(jī)床概述：專用鏜孔機(jī)床用于大批量生產(chǎn)某零件的鏜孔與鉸孔加工工序。機(jī)床主運(yùn)動采用動力頭，由Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)拖

2、動，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。該設(shè)備能進(jìn)行鏜孔加工，當(dāng)更換刀具和改變進(jìn)給速度時(shí)，亦能進(jìn)行鉸孔加工(有鏜孔與鉸孔加工選擇)，加工動作流程如圖1所示?？爝M(jìn)快退（手動操作）原位起動SQ5SQ1工進(jìn)1SQ3（停）快進(jìn)快退（手動操作）原位起動SQ5SQ2工進(jìn)2SQ4（停）a）b）圖1 加工動作流程圖進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓控制，為提高工效，進(jìn)給速度分快進(jìn)與工進(jìn)兩種，且可以自動變換。液壓系統(tǒng)中的液壓泵拖動電機(jī)為Y801-2型(750W、1.9A)，由電磁閥(YVlYV4)控制進(jìn)給速度，動作要求如表1所示。表1 液壓控制動作要求YV1YV2YV3YV4快進(jìn)工進(jìn)1（鏜孔）工進(jìn)2（鉸孔）?？焱藶樘岣呒庸ぞ?，主軸采用靜壓軸承，由Y80

3、1-2型電動機(jī)拖動高壓液壓泵產(chǎn)生靜壓油膜?？刂埔螅?)主軸為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車要求制動(采用能耗制動)。2)主軸電動機(jī)與靜壓電動機(jī)的聯(lián)鎖要求是：先起動靜壓電動機(jī)，靜壓建立后(由油壓繼電器控制)才能起動主軸電動機(jī)，而停機(jī)時(shí)，要求先停主軸電動機(jī)，后停靜壓電動機(jī)。3)主軸加工操作，采用兩地控制。加工結(jié)束自動停止，手動快退至原位。4)根據(jù)加工動作流程要求，設(shè)置鏜孔加工及鉸孔加工選擇。5)應(yīng)有照明及工作狀態(tài)顯示。6)有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。任務(wù)內(nèi)容：1采用繼電器-接觸器控制，設(shè)計(jì)該機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)。（1）根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)主電路；（2）根據(jù)主電路的控制要求設(shè)計(jì)控制電路；（3）根據(jù)照明、指示、報(bào)警等要求設(shè)計(jì)

4、輔助電路；（4）正確、合理地選擇各電器元件，編制元件目錄表。（5）按GB6988電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理線路圖，并按GB5094電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號要求標(biāo)注器件的項(xiàng)目代號。2采用PLC控制，設(shè)計(jì)該機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)。1)根據(jù)控制要求選擇PLC型號，并分配I/O端口；2)設(shè)計(jì)I/O電路、選擇電氣元件。3)繪制控制程序梯形圖，編制用戶程序語句表并進(jìn)行模擬調(diào)試。3撰寫課程設(shè)計(jì)說明書（按東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文格式撰寫）。主要包括以下內(nèi)容：總體方案的選擇說明。原理線路設(shè)計(jì)說明(各控制要求如何實(shí)現(xiàn))。主要參數(shù)計(jì)算及主要電器元件選擇說明，編制元件明細(xì)表。附上控制原理圖、梯形圖等設(shè)計(jì)圖紙。（注：要求提交紙質(zhì)文件

5、和電子版各一份）設(shè)計(jì)參考資料電氣控制原理與設(shè)計(jì)、機(jī)電傳動控制及其他有關(guān)教材；電工手冊；工廠常用電氣設(shè)備手冊；低壓電器手冊；PLC編程手冊；其他設(shè)計(jì)手冊等。目錄參考文獻(xiàn)1專用鏜床的電氣控制線路分析1.1鏜床的主要結(jié)構(gòu)鏜床的床身是一個(gè)整體鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上又安裝有鏜頭架，鏜頭架可沿垂直導(dǎo)軌上下移動。在鏜頭架里集中里裝有主軸、變速箱、進(jìn)給箱和操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削刀具一般安裝在鏜軸前端的錐形孔里，或安裝在花盤的刀具溜板上。在切削過程中，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動，而花盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在他上面的刀具溜板可作垂直主軸軸線方向的徑向進(jìn)給運(yùn)動，鏜軸和花盤軸分別通過各自的傳

6、動鏈傳動，可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動。后立柱位于鏜床床身的另一端，后立柱上的尾座用來支撐裝夾在鏜軸上的鏜桿末端，它與鏜頭架同時(shí)升降，兩者的軸線始終在同一水平直線上。根據(jù)鏜桿的長短，可通過后立柱沿床身水平導(dǎo)軌的移動來調(diào)整前、后立柱之間的距離。 1.2鏜床的運(yùn)動形式（1）主運(yùn)動：鏜軸和花盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 （2）進(jìn)給運(yùn)動：鏜軸是軸向進(jìn)給、花盤上刀具的徑向進(jìn)給、鏜頭架的垂直進(jìn)給、工作臺的橫向和縱向進(jìn)給。 （3）輔助運(yùn)動：工作臺的回轉(zhuǎn)、后立柱的軸向水平移動、尾座的垂直移動及各部分的快速移動。1.3鏜床的電力拖動方式及電氣控制要求鏜床由兩臺電動機(jī)拖動：主軸電動機(jī)M1和靜壓電動機(jī)M2。主軸電動機(jī)M1用來驅(qū)動鏜軸或花盤的旋轉(zhuǎn)，

7、并通過變速箱的傳動產(chǎn)生鏜軸、花盤；靜壓電機(jī)M2用于啟動時(shí)先于主軸運(yùn)動產(chǎn)生靜壓油膜，當(dāng)停車時(shí)，主軸先停止運(yùn)動之后靜壓電機(jī)停止動作；工作臺及鏜頭架的進(jìn)給運(yùn)動通過液壓缸及兩個(gè)三位五通閥進(jìn)行控制； 鏜床的電氣控制要求如下： 1)主軸為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車要求制動(采用能耗制動)。2)主軸電動機(jī)與靜壓電動機(jī)的聯(lián)鎖要求是：先起動靜壓電動機(jī)，靜壓建立后(由油壓繼電器控制)才能起動主軸電動機(jī)，而停機(jī)時(shí)，要求先停主軸電動機(jī)，后停靜壓電動機(jī)。3)主軸加工操作，采用兩地控制。加工結(jié)束自動停止，手動快退至原位。4)根據(jù)加工動作流程要求，設(shè)置鏜孔加工及鉸孔加工選擇。5)應(yīng)有照明及工作狀態(tài)顯示。6)有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。2專

8、用鏜床繼電器接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1專用鏜床繼電器接觸器控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)圖繼電器接觸器控制主電路圖如圖2-1。 圖2-1主電路設(shè)計(jì)圖主電路中設(shè)計(jì)主電機(jī)M1、靜壓電機(jī)M2，熔斷器FU和FU1。熔斷器FU用作電源保護(hù)、FU1用于短路保護(hù)。接觸器KM1主觸點(diǎn)控制主電動機(jī)的啟動、接觸器KM2的主觸點(diǎn)控制靜壓電機(jī)；接觸器KM3主觸點(diǎn)以及RP和變壓器組成主電動機(jī)的能耗制動；FR為熱繼電器保護(hù)電路。由于主電動機(jī)選用Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)，則電動機(jī)的空載電流I0為I0=（30%40%）*4A=（1.21.6）A。變壓器二次側(cè)電壓取 U2=1.11RIZ變壓器二次側(cè)電流 I2=1.1

9、1IZ 。變壓器容量為 S=U2I2。2.2專用鏜床接觸器繼電器控制系統(tǒng)控制線路設(shè)計(jì) 鏜床RLC控制線路如圖2-2。 圖2-2RLC控制線路設(shè)計(jì)其中：SB1為緊急停止按鈕、SB2為啟動按鈕；SB3為工作臺運(yùn)動到工進(jìn)停止位置后的手動復(fù)位開關(guān)；SA為鏜孔/鉸孔選擇開關(guān)；SQ1為在鏜孔工作下的工進(jìn)開始位行程按鈕；SQ2為在鉸孔工作下的工進(jìn)開始位行程按鈕；SQ3為在鏜孔工作下工進(jìn)自動結(jié)束行程按鈕；SQ4為在鉸孔工作下工進(jìn)自動結(jié)束行程按鈕；SQ5為停止位行程開關(guān)；QS為照明電路開關(guān)。2.3專用鏜床接觸器繼電器控制系統(tǒng)控制流程 鏜床控制流程圖見下圖2-3圖2-3控制流程圖2.4鏜床接觸器繼電器控制系統(tǒng)控制

10、過程按下開始按鈕SB2接觸器線圈KM2得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，靜壓電動機(jī)啟動；KM2輔助觸點(diǎn)閉合，在SB2處形成自鎖。在按下開始按鈕SB2的同時(shí)，時(shí)間繼電器KT1得電；延時(shí)時(shí)間到，時(shí)間繼電器觸點(diǎn)KT1閉合；中間繼電器KA1得電；中間繼電器KA1觸點(diǎn)閉合，在KT1觸點(diǎn)處形成自鎖并且使接觸器KM1線圈得電。接觸器KM1線圈得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，主電動機(jī)啟動；KM1輔助觸點(diǎn)閉合在KA1輔助觸點(diǎn)處形成自鎖并且使電磁閥線路接通。通過主令控制器SA選擇工作方式，使KA3或KA4中間繼電器得電。1）選擇進(jìn)行鏜孔控制 線圈KA3得電，中間繼電器KA3觸點(diǎn)閉合，電磁閥控制部分得電。 YV1、YV4通電，快進(jìn)。

11、 運(yùn)動到行程開關(guān)SQ1，SQ1常閉觸點(diǎn)斷開；只有YV1通電，工進(jìn)，鏜孔。 運(yùn)動到行程開關(guān)SQ3，SQ3常閉觸點(diǎn)斷開；電磁閥控制部分?jǐn)嚯?，停車?按下復(fù)位按鈕SB3，中間繼電器KA2線圈得電；KA2輔助觸點(diǎn)閉合，在SB3處行成自鎖并且YV1、YV3通電，運(yùn)動臺快退。 運(yùn)動到行程開關(guān)SQ5，SQ5組合開關(guān)按下；接觸器KM1斷電，KM1主觸點(diǎn)斷開，切斷電動機(jī)電源；接觸器KM3、時(shí)間繼電器KT得電；KM3的主觸點(diǎn)閉合，給電動機(jī)兩相繞組通入直流電流，進(jìn)行能耗制動；延時(shí)時(shí)間到，KT觸點(diǎn)斷開，KM2線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開切斷直流電源。2） 選擇進(jìn)行鉸孔控制 線圈KA4得電，中間繼電器KA3觸點(diǎn)閉合，電磁閥控制

12、部分得電。 YV1、YV4通電，快進(jìn)。 運(yùn)動到行程開關(guān)SQ2，SQ2常閉觸點(diǎn)斷開、常開觸點(diǎn)閉合； YV1、YV2通電，工進(jìn)，鉸孔。 運(yùn)動到行程開關(guān)SQ4，SQ4常閉觸點(diǎn)斷開；電磁閥控制部分?jǐn)嚯姡＼嚒?按下復(fù)位按鈕SB3，中間繼電器KA2線圈得電；KA2輔助觸點(diǎn)閉合，在SB3處行成自鎖并且YV1、YV3通電，運(yùn)動臺快退。運(yùn)動到行程開關(guān)SQ5，SQ5組合開關(guān)按下；接觸器KM1斷電，KM1主觸點(diǎn)斷開，切斷電動機(jī)電源；接觸器KM3、時(shí)間繼電器KT得電；KM3的主觸點(diǎn)閉合，給電動機(jī)兩相繞組通入直流電流，進(jìn)行能耗制動；延時(shí)時(shí)間到，KT觸點(diǎn)斷開，KM2線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開切斷直流電源。3鏜床繼電器接觸器控

13、制系統(tǒng)主要原件的選擇3.1電動機(jī)的選擇 專用鏜孔機(jī)床所應(yīng)用的電動機(jī)主要有：主電動機(jī)、靜壓電動機(jī)、液壓泵拖動電動機(jī)。主電動機(jī)型號：Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)靜壓電動機(jī)型號：Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)液壓泵拖動電動機(jī)型號：為Y801-2型(750W、1.9A)3.2接觸器的選擇接觸器選型主要依據(jù)：種類、負(fù)載類型、主回路參數(shù)。負(fù)載類型：在鏜孔機(jī)床中接觸器負(fù)載為交流電源（380V）；負(fù)載情況：需要頻繁啟動，所控制的電動機(jī)功率為750W；使用環(huán)境：為廠房使用，環(huán)境惡劣；參 數(shù)：額定電流為9A；額定電壓為220V。綜上選擇接觸器型號為：3TS2932。3.3中間

14、繼電器的選擇中間繼電器可作為保護(hù)用，也可作為自動裝置控制用，以增加保護(hù)的控制回路的觸點(diǎn)數(shù)量及容量、擴(kuò)大控制范圍的提高控制能力等。 機(jī)械作用要素：主要指振動、沖擊、碰撞等應(yīng)力作用要素。專用鏜孔機(jī)床在廠房的工作環(huán)境下有很大的振動，宜選用采用平衡銜鐵機(jī)構(gòu)的小型中間繼電器。激勵(lì)線圈輸入?yún)⒘恳兀褐麟妱訖C(jī)為Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)拖動、液壓系統(tǒng)中的液壓泵拖動電機(jī)為Y801-2型(750W、1.9A)。故額定電流為4A；額定電壓=額定功率/額定電流=375V 綜上所述中間繼電器應(yīng)選用JDA1-44A。3.4熔斷器的選擇1）照明電路 熔體額定電流被保護(hù)電路上所有照明電器工作電流之和。

15、 2）電動機(jī)： 單臺直接起動電動機(jī)：熔體額定電流(1.52.5)×電動機(jī)額定電流。 多臺直接起動電動機(jī)：總保護(hù)熔體額定電流(1.52.5)×各臺電動機(jī)電流之和。 降壓起動電動機(jī)：熔體額定電流(1.52)×電動機(jī)額定電流。 繞線式電動機(jī)：熔體額定電流(1.21.5)×電動機(jī)額定電流。 3) 配電變壓器低壓側(cè)：熔體額定電流(1.01.5)×變壓器低壓側(cè)額定電流。 4) 并聯(lián)電容器組：熔體額定電流(1.31.8)×電容器組額定電流。 根據(jù)題目要求主電動機(jī)為Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)拖動、液壓系統(tǒng)中的液壓泵拖動電機(jī)為Y8

16、01-2型(750W、1.9A)。 故額定電流為4A；額定電壓=額定功率/額定電流=375V； 綜合所述熔斷器選擇：RL1-5和RL1-2。 3.5專用鏜孔機(jī)床各主要元器件型號選擇一覽表專用鏜孔機(jī)床主要元件及型號如表3-1。表3-1鏜孔機(jī)床各部分原件明細(xì)表靜壓電動機(jī)M2主電動機(jī)M1液壓泵拖動電機(jī)RLC主電路熔斷器FUY100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)Y100L6型(1.5kW-4A)三相異步電動機(jī)為Y801-2型(750W、1.9A)RL1-5輔助控制電路熔斷器FU1接觸器KM1接觸器KM2接觸器KM3急停按鈕啟動按鈕手動操作復(fù)位按鈕中間繼電器KA1中間繼電器KA2通電延時(shí)時(shí)間繼

17、電器KT通電延時(shí)時(shí)間繼電器KT1行程開關(guān)SQ1行程開關(guān)SQ2行程開關(guān)SQ3行程開關(guān)SQ4行程開關(guān)SQ5選擇開關(guān)SARL1-23TS29323TS29323TS2932XB5ASS42CXB7EA31CXB7EA33CJDA1-44AJDA1-44AJSK-10/1JSK-10/1LX32-2LX32-2LX32-2LX32-2LX32-2XB5AD33C4專用鏜孔機(jī)床可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1專用鏜孔機(jī)床可編程控制器控制系統(tǒng)I/O口分配表專用鏜孔機(jī)床可編程控制器控制系統(tǒng)I/O口的分配如表4-1。表4-1 專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表I口接線端O口接線端I0.0啟動按鈕SB2Q0.1電

18、磁閥YV1I0.1行程開關(guān)SQ1Q0.2電磁閥YV2I0.2行程開關(guān)SQ2Q0.3電磁閥YV3I0.3行程開關(guān)SQ3Q0.4電磁閥YV4I0.4行程開關(guān)SQ4Q0.5靜壓電動機(jī)I0.5行程開關(guān)SQ5Q0.6主電動機(jī)I0.6方式選擇開關(guān)SAI0.7方式選擇開關(guān)SBI1.1手動操作按鈕SB34.2專用鏜床可編程控制器控制系統(tǒng)硬件接線圖專用鏜床可編程控制器控制系統(tǒng)的硬件接線如圖4-1。圖4-1專用鏜床PLC控制硬件接線4.3專用鏜孔機(jī)床可編程控制器控制系統(tǒng)梯形圖鏜床可編程控制系統(tǒng)梯形圖如圖4-2。 圖4-2專用鏜床PLC控制梯形圖4.4專用鏜床可編程控制器控制系統(tǒng)控制過程（1） 觸發(fā)I0.0經(jīng)過T3

19、7常閉開關(guān)T37啟動接觸器M0.2；M0.2觸點(diǎn)動作形成自鎖并且啟動輸出端口Q0.5啟動靜壓電動機(jī)；（2） 經(jīng)I0.0啟動定時(shí)器T37，定時(shí)時(shí)間到，T37常開觸點(diǎn)閉合，觸發(fā)M0.4；（3） M0.4觸點(diǎn)觸發(fā)Q0.6，主電動機(jī)啟動；（4） 通過I0.7和I1.1選擇工作方式，并觸發(fā)相應(yīng)的M0.6/M0.7；（5） 經(jīng)M0.6和M0.1觸點(diǎn)觸發(fā)Q0.1和Q0.4，鏜床進(jìn)行快進(jìn)；進(jìn)行鏜孔工作方式經(jīng)I0.7觸發(fā)M0.6，經(jīng)由M0.6和M0.1觸點(diǎn)觸發(fā)輸出口Q0.1；鏜床進(jìn)行工進(jìn)1； 發(fā)形成開關(guān)I0.3，第9、10條指令斷電，工作臺停止；進(jìn)行鉸孔工作方式經(jīng)I1.1觸發(fā)M0.7，經(jīng)由M0.7和M0.1觸點(diǎn)

20、觸發(fā)輸出口Q0.1；經(jīng)由M0.7觸點(diǎn)觸發(fā)輸出口Q0.4，鏜床進(jìn)行工進(jìn)2；觸發(fā)形成開關(guān)I0.4，第11、12、13條指令斷電，工作臺停止；（6） 運(yùn)動臺運(yùn)動到I0.5，觸發(fā)常閉觸點(diǎn)斷開，第5條指令斷電，Q0.6斷電，主電動機(jī)停止；（7） I0.5常開觸點(diǎn)閉合，觸發(fā)M0.3；經(jīng)由I0.5和M0.3觸發(fā)定時(shí)器T38；（8） 經(jīng)由M0.3主觸點(diǎn)主電機(jī)接入直流電源進(jìn)行能耗制動；（9） T38定時(shí)時(shí)間到，觸點(diǎn)斷開，鏜床停車。4.5專用鏜床可編程控制器控制系統(tǒng)CPU的選擇在PLC選型是時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。（1）PLC輸入/輸

21、出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時(shí)要留出適當(dāng)余量；由控制要求可知有8個(gè)輸入口，則輸入的點(diǎn)數(shù)可選擇8點(diǎn)或16點(diǎn)；控制對象可知有5個(gè)，則輸出點(diǎn)數(shù)可以小于8點(diǎn)，可選擇8點(diǎn)。綜合以上兩點(diǎn)，選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)16點(diǎn)。（2）PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)容量應(yīng)選擇大一些；專用鏜孔機(jī)床PLC控制程序設(shè)計(jì)步驟200步之內(nèi)存儲容量小于20K，選擇8K即可。(3) 輸出類型：通常由于專用鏜孔機(jī)床由交流220V三相異步電機(jī)拖動，則選擇繼電器輸出型MR（有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載）或雙向晶閘管輸出型MS(無觸點(diǎn)，可帶交流負(fù)載)都可。（4）存儲維持時(shí)間：一般存儲約保持13年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲（不需備用電源），也可選外用存儲卡盒；PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動能力時(shí)應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；（5）PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺計(jì)算機(jī)與