專用榫齒銑可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專用榫齒銑可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1課題背景及意義隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，幾乎所有的工廠開始使用自動(dòng)化生產(chǎn)線，這很大程度上依賴于變頻技術(shù)和PLC的發(fā)展。而為了適應(yīng)一些行業(yè)的特殊要求，在工廠的生產(chǎn)線上，需要配置相應(yīng)的高效率的榫齒銑床。它們由工頻電機(jī)直接帶動(dòng)運(yùn)行，電氣控制部分一般都很簡單，多數(shù)采用人工手動(dòng)控制或采用繼電器控制方式。而當(dāng)我們深入研究這些流程的時(shí)候，在這一環(huán)節(jié)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問題，能耗高，啟動(dòng)，停止和運(yùn)行不平穩(wěn)，過程動(dòng)作不可靠，故障率高，安全性能不高，這些都彰顯著發(fā)展的困難，使它在工業(yè)生產(chǎn)中很難被高效運(yùn)用，也是這些銑床與國外的自動(dòng)化生產(chǎn)線脫節(jié)。本課題即為了解決這一問題。解決這一問題，一個(gè)可行方案是應(yīng)用西門子S7-200PLC和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)它可以在變頻器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)將發(fā)生故障的電機(jī)切換到工頻狀態(tài)應(yīng)急工作，也可以完成對(duì)銑床自動(dòng)運(yùn)行的智能化控制和管理，也能很及時(shí)地提供各種信息。應(yīng)用這一方案后，可以使整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度有很大提高，與國外的設(shè)備也可以配套應(yīng)用，是一個(gè)較理想的解決方案2課題內(nèi)容2.1設(shè)備概況介紹榫齒銑是用于某型發(fā)動(dòng)機(jī)葉片根部榫齒銑削加工的一種高效專用銑床，其中有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即銃刀主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)Ml為1.7kW,960r/min銃刀架工進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2為lkW,1440r/min銃刀架快進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3為1kW,2860r/min冷卻泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M4為0.125kW,2900r/min根據(jù)加工工藝要求,其動(dòng)作循環(huán)如圖1所示。圖1加工動(dòng)作循環(huán)圖2.2設(shè)計(jì)要求具有兩種控制選擇，即加工時(shí)的連動(dòng)循環(huán)及調(diào)整中的單機(jī)點(diǎn)動(dòng)（快進(jìn)、工進(jìn)與快退）。有照明及必要的燈光顯示。有必要的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖。2.3設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)程序及必要的硬件系統(tǒng)。PLC選型及I/O口分配、電器元件選擇。繪制梯形圖。設(shè)計(jì)并繪制以下工藝圖紙中的一種：元器件配置圖、底板加工圖；控制面板布置及接線圖、面板加工圖；電氣箱圖，總接線圖。編寫設(shè)計(jì)、使用說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)及參考資料目錄。電氣控制設(shè)計(jì)3.1電路電氣原理設(shè)計(jì)電氣原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。在各種生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制中，無論在設(shè)計(jì)部門或者生產(chǎn)現(xiàn)場都得到廣泛的應(yīng)用。繪制電氣原理圖應(yīng)該遵循以下原則：電氣控制線路根據(jù)電路通過的電流大小分為主電路和控制電路。主電路包括從電源到電動(dòng)機(jī)的電路，是強(qiáng)電流通過的部分，用粗線條畫在原理圖的左邊?？刂齐娐肥峭ㄟ^弱電流的電路，一般由按鈕、電器元件的線圈接觸器的輔助觸點(diǎn)、繼電器的觸頭等組成，用細(xì)線條畫在原理圖的右邊。電氣原理圖中，所有電氣元件的圖像，文字符號(hào)必須采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。采用元件展開圖的畫法。所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時(shí)的原始狀態(tài)畫出。按照電路的分支線路，原則上按照動(dòng)作先后的順序排列，兩線交叉連接時(shí)的電氣連接點(diǎn)需要用墨點(diǎn)標(biāo)出。3.1.1電氣控制主電路圖圖2主電路電氣原理圖分析：在主電路中，熔斷器FU1起著全電路的保護(hù)作用，防止電流過大造成設(shè)備毀壞以及不必要的損失。繼電器KM1和KM4分別控制著主軸拖動(dòng)電機(jī)和冷卻泵拖動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)和停止運(yùn)行，這部分為點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。KM2控制銃刀架共進(jìn)運(yùn)行，KM3Z和KM3F分別控制著銃刀快進(jìn)電動(dòng)機(jī)的快進(jìn)運(yùn)行和快退運(yùn)行，其原理是電流的方向發(fā)生便于控制著電動(dòng)機(jī)的正反方向運(yùn)行，這一部分既可以點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行也可以自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行。另外，熱元件FR也對(duì)電動(dòng)機(jī)起到保護(hù)作用。3.1.2控制電路圖圖3控制電路圖分析：閉合開關(guān)SQ，小燈泡亮，起到照明的作用。電路對(duì)共進(jìn)電動(dòng)機(jī)和快進(jìn)電動(dòng)機(jī)起到循環(huán)自動(dòng)運(yùn)行的控制作用，結(jié)合PLC編程程序進(jìn)行運(yùn)行。在如圖SA所置的情況下，整個(gè)系統(tǒng)可進(jìn)行手動(dòng)控制，啟動(dòng)按鈕SB2、SB3、SB4、SB5、SB7分別控制KM1、KM2、KM3Z、KM3F和KM4。將SA合上，共進(jìn)電動(dòng)機(jī)和快進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)狀態(tài)。合上后，銃刀架快進(jìn)拖動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行，當(dāng)銃刀架到達(dá)某個(gè)指定位置長擋鐵壓SQ1時(shí)，開關(guān)SQ1合上銃刀架共進(jìn)拖動(dòng)機(jī)停止工作，共進(jìn)拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行工作。當(dāng)工作一段路徑后，SQ1被釋放，共進(jìn)拖動(dòng)機(jī)停止工作，快進(jìn)拖動(dòng)機(jī)重新繼續(xù)工作。當(dāng)工作一段路徑后，行程開關(guān)SQ2被壓，快進(jìn)拖動(dòng)機(jī)正想運(yùn)行停止工作，而快進(jìn)拖動(dòng)機(jī)在手動(dòng)控制下迅速進(jìn)入快退工作狀態(tài)，直到回到初始狀態(tài)壓行程開關(guān)SQ3,系統(tǒng)進(jìn)行下一階段的循環(huán)工作。3.2PLC選型及I/O口分配，控制梯形圖本次設(shè)計(jì)采用S7-200CPU221,具有6個(gè)輸入口和6個(gè)輸出口I/O口分配:10.0，10.1，I0.2，I0.3分別對(duì)應(yīng)著壓SQ1，放SQ1，壓SQ2，壓SQ3四個(gè)指定位置的信號(hào)輸入。Q0.0，Q0.1，Q0.2控制共進(jìn)，快進(jìn)和快退的指示命令?？刂铺菪螆D：3.3控制面板布置圖3.4電器元件的選擇3.4.1主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)(1.7kw,960r/min)共進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)(lkw,1440r/min)快進(jìn)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)(1kw,2860r/min)冷卻泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)(0.125kw,2900r/min)3.4.2行程開關(guān)：SQ1,SQ2,SQ3,SQ43.4.2交流接觸器：KM1,KM2，KM3，KM4線圈電壓380V3.4.3熱繼電器FR和斷路器FU,照明燈，變壓器TC3.4.4按鈕開關(guān)SB1—SB7，選擇開關(guān)SA設(shè)計(jì)小結(jié)此方案的應(yīng)用是銑床在生產(chǎn)中發(fā)揮了更加高效的作用，解決了傳統(tǒng)的方案中很難克服的缺陷，使得系統(tǒng)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)大。通過這次課題的研究，也再一次是我認(rèn)識(shí)到PLC在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，了解了我們所學(xué)知識(shí)在實(shí)