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1、湖南工业大学机床电气控制技术课程设计设计说明书组合机床电气控制课程设计起止日期：2012 年 6 月 18 日 至2012 年 6 月 22 日学生姓名秦锴班级机 械 设 计 093 学号09408100328 成绩指 导 教 师 ( 签 字 ) 孙 晓机械工程学院（部）2012 年 6 月 22 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学目录一、设计概述 . . - 3 -1 . 1组合机床的发展史. .
2、 - 3 -1 . 2组合机床加工方式. . - 3 -1 . 3设计要求 . . - 3 -二、组合机床的电气控制线路设计. . - 4 -2.1选择并确定控制方案. . - 4 -2.2确定机床的工作循环. . - 5 -2.3确定液压动力滑台系统的工作过程. . - 7 -2.4机床电气传动的特点及控制要求. . - 8 -2.5机床电气控制线路设计. . - 9 -2.6选择电气元件. . - 11 -2.6.1电动机 M1 、M2 、M3 的选择_ - 11 -2.6.2电源引入开关的选择_ - 11 -2.6.3热继电器的选择_ - 12 -2.6.4压力继电器KP _ - 12
3、-2.6.5中间继电器的选择_ - 13 -2.6.6熔断器的选择 _ - 13 -2.6.7接触器的选择 _ - 13 -2.6.8控制变压器的选择_ - 14 -2.6.9行程开关的选择_ - 14 -2.6.10控制开关的选择_ - 15 -2.7制定电动机和电气元件明细表. . - 15 -三、组合机床的可编程控制器控制系统的设计. . - 17 -3.1设计可编程控制器系统遵循的基本原则. . - 17 -3.2工艺要求及动作流程. . - 17 -3.3PLC选型 . - 19 -3.4I/O 点地址编号及硬件接线. - 19 -3.5软件编制 . . - 21 -四、设计心得 .
4、 . - 26 -五、参考文献 . . - 27 -名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学一、设计概述1 . 1组合机床的发展史二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、 密齿铣刀、 镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展， 组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05毫米/1000毫米， 表面粗糙度可低达2.50.63微米； 镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 0.030.02微
5、米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件， 因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1911年在美国制成的， 用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。1 . 2组合机床加工方式组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据
6、需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔。扩孔、铰孔、镗孔、铣削平面、 切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转， 由刀具作进给运动， 也可实现某些回转类零件的外圆和端面的加工。1 . 3设计要求要求如下：1）能按照本组最终要求合理设计继电器电气原理图，PLC电气原理图，再做成控制板，最后连线试验。2）要求上交 1 份设计说明书， 2 张图纸，测试结果
7、。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学二、组合机床的电气控制线路设计2.1 选择并确定控制方案组合机床通常是采用多刀、多面、多工序、多工位同时加工，由通用部件和专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它的电气控制线路是将各个部件组合成一个统一的循环系统。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削及磨削等工序。组合机床用于大批量生产。组合机床的控制系统大多采用机械、液压或气动、电气相结合的控
8、制方式。其中，电气控制又起着中枢连接的作用。因此，应注意分析组合机床电气控制系统与机械、液压或气动部分的相互关系。组合机床组成部件不是一成不变的，它将随着生产力的向前发展而不断更新，因此与其相适应的电气控制线路也随着更新换代，目前主要有以下两种：1、机械动力滑台控制线路机械动力滑台和液压动力滑台都是完成进给运动的动力部件，两者区别仅在于进给的驱动方式不同。 动力滑台与动力头相比较， 前者配置成的组合机床较动力头更为灵活。 在动力头上只能安装多轴箱， 而动力滑台还可以安装各种切削头组成的动力头， 用来组成卧式、 立式组合机床， 以完成钻、 扩、铰、镗、刮端面、倒角和攻螺纹等工序， 安装分级进给装
9、置后， 也可用来钻深孔。 一般机械动力滑台由滑台、 机械滑座及双电动机 （快速电动机和进给电动机）传动装置三部分组成。滑台进给运动的自动循环是通过传动装置将动力传递给丝杆来实现的。2、液压动力滑台控制线路液压动力滑台与机械动力滑台在结构上的区别在于：液压动力滑台的进给运动的借助压力油通过液压缸的前腔和后腔来实现的。液压动力滑台由滑台、 滑座及液压缸三部分组成， 液压缸驱动滑台在滑座上移动。 液压动力滑台也具有前面机械动力滑台的典型自动工作循环过程，它是通过电气控制线路控制液压系统来实现的。滑台的工进速度是通过调整节流调速阀进行无级调速的。电气控制一般采用行程原则、时间原则控制方式及压力控制方式
10、。组合机床电气控制系统总的特点， 是它的基本电路可根据通用部件的典型控制电路和一些基本控制环节组成，再按加工、 操作要求以及自动循环过程，无须或只要作少量修改综合而成。本设计分析对象是由一个液压动力滑台和两个铣削动力头来实现两面加工名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学的组合机床电气控制电路。2.2确定机床的工作循环组合相床由底座、床身、液压动力滑台、铣削动力头、液压站等通用部件以及有关的专用部件组成，如
11、图2-1 所示。组合机床的工作循环如图2-2 所示。1左电动机； 2左变速箱； 3液压缸；4右变速箱； 5右电动机；6滑台；7工件； 8夹具； 9机座图 2-1 组合机床结构示意图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学图 2-2 组合相床工作循环图加工时，工件随夹具安装在液压动力滑台上，当发出加工指令后， 工作台作快速进给，工作接近动力头时，工作台改为工作进给速度进给，同时，左铣削动力头启动加工， 当进给
12、到一定位置时， 右动力头也启动两面同时加工，直至终点时工作进给停止， 两动力头停转， 经死挡铁停留后， 液压动力滑台快速退回原位并停止，工作循环结束。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学2.3确定液压动力滑台系统的工作过程图 2-3 液压动力滑台的液压系统图液压系统工作过程如下： （元件动作见表 21）表 21 元件动作表工步YV1 YV2 KP 原位快进+ 工进+ 死挡铁停留+ /+ 快退+ （1）快
13、速趋进液压泵电动机启动后，按下SB3按钮发出滑台快速移动信号，KA1吸合，电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学磁铁 YV1得电，三位五通电磁阀向右移， 控制油路开通， 控制三位五通液控换向阀向右移， 接通工作油路， 压力经过行程阀进入液压缸大腔，而小腔内回油经过三位五通液控换向阀、单向阀、行程阀再进入大腔，液压缸体、滑台、工件向前快速移动。（2）工作进给滑台快速移动到工件接近铣削动力头时，滑台上的挡铁
14、压下行程阀， 切断压力油通路， 此时压力油只能通过调速阀进入液压缸大腔，减少进油量， 降低滑台移动速度，滑台转为工进进给。此时由于负载增加，工作油路油压升高，顺序阀打开， 液压缸小腔的回油不再经单向阀流入液压缸大腔，而是经顺序阀流回油箱。（3）死挡铁停留液压动力滑台工作进给结束时（铣削加工完成），滑台撞上死挡铁，停止前进，但油路仍处于工作进给状态，液压缸大腔内继续进油，至使油压升高，压力继电器 KP动作。（4）快速退回停于原位死挡铁停留，压力继电器KP动作，其常闭触点打开，使电磁铁YV1失电 ，KP常开触点闭合，电磁铁YV2得电，三位五通电磁阀左移，控制油控制阀左移，工作压力油直接进入液压缸小
15、腔，使液压缸体、滑台、工件迅速退回。同时大腔内的回油经单向阀、 三位五通液控换向阀无阻挡地流回油箱。工作台快速退回原位时，压下原位行程开关，电磁铁YV2失电，在弹簧作用下，液控换向阀处于中间状态，切断工作油路，系统中各元件均恢复原位状态，滑台停于原位，一个工作循环结束。2.4机床电气传动的特点及控制要求（1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。（2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后，液压泵电动机不停机，当按下总停机按钮时才停机。（3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。名师资料总结 - - -
16、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学（4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。（5）电磁铁 YV1 、YV2采用直流供电。（6）机床具有照明、保护和调整环节。2.5机床电气控制线路设计（1）电动机控制电路1M为液压泵电动机，操作按钮SB2或 SB1 ，使 KM1得电或失电，控制电动机启动或停止。机床所有的操作都必须在液压泵电动机启动以后进行。SA1为机床半自动工作与调整工作的选择开关。SA1开关置于 A位置时机床实现半自动工作，
17、左、右铣削动力头的电动机M2与 M3分别由滑台移动到位，压下行程开关SQ2与 SQ3 ，使 KM2 、KM3得电并自锁， M2 、M3分别启动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关SQ4 ，使 KM2 、KM3 断电，两动力头停转。（2）液压动力滑台控制液压泵电动机启动工作后，按下按钮SB3 ，继电器 KA1得电并自锁，电磁铁YV1得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点， 死挡铁停留， 进油路油压升高， 到压力继电器 KP 动作。KA1失电，电磁铁 YV1失电，同时 KA2得电，电磁铁 YV2得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关SQ1 ，
18、KA2失电， YV2失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。（3）照明电路机床照明灯 EL通过控制变压器 T1 降压为 24V ，由开关 SA2控制。（4）保护与调整环节熔断器 FU1用于对电动机 M1 ，变压器 T1、T2 一次侧进行短路保护； FU2用于对电动机 M2 、M3短路保护， FU3用于对电磁铁线圈电路短路保护，FU4用于对控制电路短路保护， FU5用于对照明电路短路保护。三台电动机的过载保护分别由FR1 、FR2 、FR3热继电器实现， 为了保护刀具与工件安全， 当其中一台电动机过载时， 要求其余两台电动机均应停止工作。因此，热继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。组合机床
19、是由通用部件和专用部件组成。组合机床在整机的安装、 调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。因此，控制电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关SA1于调整位置 M ，分别按下按钮 SB7 、SB8 ，实现左、右动力头点动对刀的调整。液压动力滑台前进、后退的调整是将SA1开关置于 M 位置，切断
20、 KM2 、KM3线圈电路，使滑台移动到SQ2 、SQ3位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按下点动按钮 SB5 、SB6 ，分别使 KA1 、KA2得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。（5）绘制电气控制原理图根据各局部线路之间的相互关系和电气保护线路，完成电气控制原理图， 如图 1 所示。图 1 电气控制原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学2.6选择电气元件2.6.1电动机 M1 、M2
21、、M3 的选择合理地选择电动机是指从驱动机床的具体对象、加工规范，也就是要从机床的使用条件出发，即从经济、合理、安全等多方面考虑，使电动机能够安全可靠地运行。在机床中，现阶段 Y系列电动机具有高效， 节能，性能好，振动小，噪声小，寿命长，可靠性高，维护方便，启动转矩大等优点而得到广泛的应用。考虑到以上情况， 所以选择液压泵电动机M1的型号为 Y160M 4，额定功率为 11kW ，额定电压为 380V ，额定电流为 22.6A，额定转速为 1460r/min 。选择左、右动力头电动机M2、M3的型号为 Y90L4，额定功率为1.5kW，额定电压为 380V ，额定电流为 3.7A，额定转速为
22、1400r/min 。2.6.2电源引入开关的选择开关选用原则：（1）开关的额定工作电压线路额定电压；（2）开关的额定电流线路负载电流；（3）有热继电器装置的开关，其热继电器整定电流应当与所控制负载额定名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学电流一致；（4）有电磁继电器装置的开关，其电磁继电器瞬时整定电流应不小于负载电路正常工作峰值电流；（5）有欠电压继电器装置的开关，其欠电压继电器额定电压就不小于线路额
23、定电压。Q 主要作为电源隔离开关用， 并不用它来直接启停电动机， 可按电动机额定电流来选。中、小型机床常用组合开关， 选用 HZ1025/3 型，额定电流为25A，为三级组合开关。2.6.3热继电器的选择热继电器的选用原则：（1）用做断相保护时，对Y 接法应使用一般不带断相保护装置的两相或三相热继电器。对接法应使用带断相保护装置的继电器。（2）用做长期工作保护或间断长期保护时，根据电动机启动时间，选取6倍的额定电流（ 6IN）以下具有可返回时间的热继电器。其额定电流或热元件整定电流应等于或大于电动机或被保护电路的额定电流。继电器热元件的整定值一般为电动机或被保护电路额定电流的11.15倍。液压
24、泵电动机 M1 的额定电流为22.6A，所以 FR1 应选用 JR2025，元件号 3T 型热继电器，热元件电流为25A，整定电流调节范围为172125A，工作时将额定带暖流调整为22.6A。同理， FR2、FR3应选用 JR2010 型,热元件号为10R 的热继电器，热元件电流为4A，整定电流调节范围为3.244.8A ，工作时将额定电流调整为3.7A 。2.6.4压力继电器KP 选用原则是： 根据被控制电路的电压等级， 所需触点数量、 种类和容量等要求来选择，应选用JZ744 型中间继电器作为压力继电器，额定电流5A。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
25、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学2.6.5中间继电器的选择选用原则是： 根据被控制电路的电压等级， 所需触点数量、 种类和容量等要求来选择。应选用 JZ744 型中间继电器，额定电流5A。2.6.6熔断器的选择熔断器的选用原则：（1）熔断器的额定电压应符合电动机的运行电压。（2）熔断器的额定电流应大于电动机回路长期通过的最大电流。（3）熔断器的极限断路电流应大于流过电路的最大短路电流。（4）熔断器的保护特性必须与保护对象的过载特性有良好的配合，使其在整个曲线范围内获得
26、可靠的保护。熔断器熔体的选用原则：对负载电流比较平稳，没有冲击电流的短路保护，熔体额定电流等于或稍大于负载工作电流；a. 单台直接启动电动机：熔体额定电流=（1.52.5）电动机额定电流；b. 多台直接启动电动机：熔体额定电流=（1.52.5）各台电动机电流之和。FU1用于对电动机 M1，变压器 T2、T3一次侧进行短路保护。其熔体电流为AIR2.45，查阅电工手册，常用螺旋式熔断产品型号以及主要技术参数，可选用 RL160 型熔断器，配 50A 的熔体。FU2用 于 对 电 动 机M2 、 M3短 路 保 护 。 其 熔 体 电 流 为AIR84.115.27 .377.3，查阅电工手册，常
27、用螺旋式熔断产品型号以及主要技术参数，可选用RL115 型熔断器，配 15A 的熔体。FU3用于对控制电路短路保护，FU4用于对照明电路短路保护，FU5用于对电磁铁线圈电路短路保护。可选用RL115 型熔断器，配 4A 的熔体。2.6.7接触器的选择接触器的选用主要考虑以下技术参数：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学（1）电源种类：交流或者直流。（2）主触点额定电压，额定电流。（3）辅助触点种类，数
28、量以及触点额定电压。（4）电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。（5）额定的操作频率，即允许的每小时接通的最多次数。综上所述，参考电工手册 ，接触器 KM1，根据液压泵电动机M1 的额定电流 22.6A，控制回路电源为127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对等情况，选用CJ1625 型接触器，电磁线圈电压为127V。由于 M2、M3 电动机额定电流比较小，M2、M3 可选用 JZ744 型交流中间继电器，其线圈电压为127V，触点电流为 5A，可完全满足要求，对小容量的电动机常用中间继电器充任接触器。2.6.8控制变压器的选择变压器最大负载时KM1 、KM2 及 KM3 同时工
29、作，根据机床电气可控制技术教材，式（ 49）得VAVAPKPxcbb8 .16)1125. 1 (2. 1由式（ 410）得:VAPPPsTxcb9 .24115.1146.05 .16.0可知变压器的容量应大于24.9VA，考虑到照明灯等其他电器容量，可选用BK100 型变压器，电压等级为380V/127-24-6.3，可满足辅助回路的各种电压需要。2.6.9行程开关的选择行程开关的一般选用原则是：（1）根据使用场合及控制对象选用种类；（2）根据安装环境选用防护形式；（3）根据控制回路的额定电压和额定电流选用系列；（4）根据机械与行程开关的传动与位移关系选用合适的操作头形式。查阅电工手册 ,
30、 JLXK1 系列行程开关具有瞬时换接动作机构，适用于交流 50HZ，电压到 380V 及直流电压到 220V 的电路中，作为机床的自动控制， 限制运动机构动作以及程序控制用。综上所述，所以 SQ1、SQ4应选 JLXK1111（单轮）型行程开关，其额定名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学电压为 380V，约定发热电流为5A。SQ2、SQ3 应选 JLXK1311（直动不带轮）型行程开关，其额定电压为
31、AC380V, DC220V，约定发热电流为5A。2.6.10控制开关的选择按钮开关的一般选用原则是：（1）根据使用场合选用按钮开关的种类；（2）根据用途选用合适的形式；（3）根据控制回路需要，确定不同按钮数；（4）按工作状态指示和工作情况要求，选用按钮和指示灯的颜色。所以 SB1、SB5、SB6 应选 LA101 型按钮开关，颜色为红色。SB2、SB3、SB4、SB7、SB8 应选应选 LA101 型按钮开关，颜色为黑色。2.7制定电动机和电气元件明细表电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表22。表 22 电动机和电气元件明细表符号名称型号规格数量M1 液压泵电动机Y1324
32、 7.5kW 380V 1440r/min 1 M2 左动力头电动机Y90L6 1.1kW 380V 910r/min 1 M3 右动力头电动机Y90L6 1.1kW 380V 910r/min 1 Q 组合开关HZ10 25/3 三级 500V 25A 1 FR1 热继电器JR16B 20/3 额定电流 16A 整定电流15.8A 1 FR2 、FR3 热继电器JR16B 额定电流 3.5A 整定电流2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 27 页 - -
33、 - - - - - - - 湖南工业大学20/3 2.67A KP 压力继电器JZ744 额定电流 5A 1 KA1 、KA2 、KA3 中间继电器JZ744 额定电流 5A 3 FU1 熔断器RL1 60 500V 熔体 20A 1 FU2 熔断器RL1 15 500V 熔体 10A 1 FU3 、FU4 、FU5 熔断器RL1 15 500V 熔体 4A 3 KM1 交流接触器CJ10 20 20A 线圈电压 127V 1 KM2 、KM3 交流中间接触器JZ744 5A 线圈电压 127V 2 T1、T2 控制变压器BK 100 100VA 380V/127-24-6.3 2 SQ1
34、、SQ4 行程开关JLXK1 11 额定电压 500V 额定电流5A 2 SQ2 、SQ3 行程开关JLXK1 311 额定电压 500V 额定电流5A 2 SB1 、SB5 、SB6 控制按钮LA101 红色3 SB2 、SB3 、SB4 、SB7 、SB8 控制按钮LA101 黑色5 YV1 、YV2 电磁铁2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学三、组合机床的可编程控制器控制系统的设计3.1设计
35、可编程控制器系统遵循的基本原则1. 最大限速地满足控制要求充分发挥可编程控制器功能， 最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原则。 设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。 同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。2. 保证系统安全可靠保证可编程控制器控制系统能够长期安全，可靠，稳定运行， 是设计控制系统的重要原则。3. 力求简单，经济，使用与维修方便在满足控制要求的前提下， 一方面要注意不断扩大工程的效益，另一方面也要注意不断降低工程的成本，不宜盲目追求自动化和高指标。4. 适应发展的需要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。3.
36、2工艺要求及动作流程（1）电力拖动控制要求1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。 2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后，液压泵电动机不停机，当按下总停机按钮时才停机。3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。5）电磁铁 YV1 、YV2采用直流供电。6）机床具有照明、保护和调整环节。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 2
37、7 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学（2）电动机控制电路M1为液压泵电动机， 操作按钮 SB2或 SB1 ，使 KM1得电或失电， 控制电动机启动或停止。机床所有的操作都必须在液压泵电动机启动以后进行。SA1为机床半自动工作与调整工作的选择开关。SA1 开关置于 A位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头的电动机M2与 M3分别由滑台移动到位，压下行程开关SQ2与 SQ3 ，使 KM2 、KM3得电并自锁， M2 、M3分别启动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关SQ4 ，使 KM2 、KM3 断电，两动力头停转。（3）液压动力滑台控制液压泵电动机启动工作后，按下按钮
38、SB3 ，继电器 KA1得电并自锁，电磁铁YV1得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点， 死挡铁停留， 进油路油压升高， 到压力继电器 KP 动作。KA1失电，电磁铁 YV1失电，同时 KA2得电，电磁铁 YV2得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关SQ1 ，KA2失电， YV2失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。（4）照明电路机床照明灯 EL 通过控制变压器 T1 降压为 24V ，由开关 SA2控制。（5）保护与调整环节熔断器 FU1用于对电动机 M1 ，变压器 T1、T2 一次侧进行短路保护。 FU2用于对电动机 M2 、M3短路保护
39、， FU3用于对控制电路短路保护， FU4用于对照明电路短路保护， FU5用于对电磁铁线圈电路短路保护。三台电动机的过载保护分别由FR1 、FR2 、FR3热继电器实现， 为了保护刀具与工件安全， 当其中一台电动机过载时， 要求其余两台电动机均应停止工作。因此，热继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关SA1于调整位置 M ，分别按下按钮 SB7 、SB8 ，实现左、右动力头点动对刀的调整。液压动力滑台前进、后退的调整是将SA1开关置于 M 位置，切断 KM2 、KM3线圈电路，使滑台移动到SQ2 、SQ3位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按
40、下点动按钮 SB5 、SB6 ，分别使 KA1 、KA2得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学3.3PLC 选型本系统有输入信号15 个，输出信号 10 个，均为开关量。根据 I/O 数量、类型及控制要求，同时 考虑到 维 护、改 造和经济性等诸多 因素，可以选择FX2N-32MR ，这样共有 16 个输入点、 16 个输出点，可以满足控制要求。3.4I/O 点地
41、址编号及硬件接线将输入信号、 输出信号按功能类型分配， 与 PLC的 I/O 端一一对应连接。 见附录一。将输入信号、输出信号按功能类型分配，与PLC 的 I/O 端一一对应连接。表 3-1 输入/ 输出设备与 PLC的 I/O 地址分配表输 入 设 备输 出 设 备符号功 能输入继电器符号功 能输出继电器SA1(A) 半自动与调整工作选择开关X0 KM1 M1启动接触器Y0 SA1(M) X1 KM2M2正向接触器Y1 SA2照明灯开关X2 KM3M2反向接触器Y2 SQ1原位行程开关X3 KA1YV1得失电继电器Y3 SQ2行程开关X4 KA2YV2得失电继电器Y4 SQ3行程开关X5 Y
42、V1进给电磁铁Y5 SQ4加工终点行程开关X6 YV2退回电磁铁Y6 SB1液压泵停止按钮X7 EL 照明灯Y7 SB2液压泵启动按钮X10 SB3快进按钮X11 SB4快退按钮X12 SB5前进点动调整开关X13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学SB6后退点动调整开关X14 SB7左动力点动对刀开关X15 SB8右动力点动对刀开关X16 KP 压力继电器X17 图 3-1 PLC 与 I/O 端
43、的分配图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学3.5软件编制根据系统要求可知， 当系统开始运行时， 组合机床处于复原状态， 用启动脉冲 M8002 直接使程序进入等待状态， M0 常开触点闭合。当液压泵电动机启动后，系统进入下降状态，开始系统要求的功能。电动机控制电路、 液压动力滑台控制和照明电路能同时进行工作。机床能够选择半自动工作和点动调节图 3-2 PLC 程序控制流程图（自动）准备液压滑台启动快
44、进左 刀 头 启动，工进右刀头启动死挡铁停留快速返回SB2 SQ2 SQ3 SQ4 KP SQ1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学图 3-3 手动挡的梯形图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学名师资料总结
45、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
46、- - 第 25 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学四、设计心得通过本次课程设计， 我大致掌握了机床电气控制技术的基本设计思路，感受到机电一体化在生产实践中的重要性，本设计主要介绍了两面加工组合机床的电气控制线路及其可编程控制器控制系统的设计。与之前做过的课程设计比较本次设计有这许多不同之处。首先，本次设计不是机械结构的设计， 而是纯粹的电气电路设计， 这让本来就对电气不熟悉的我们来说是一次很大的挑战。 其次，学习中积累的知识不够全面， 例如，对变频器，PLC 控制器的了解很少， 对它的工作原理、 基本结构没有基本的认识， 在设计中难免感到棘手。再次，没有过实际
47、的动手操作经验， 对一些基本控制功能的实现、电路的接法等只有理论的认识,在设计的过程中难免出现不合理的地方。在设计过程中遇到的种种问题，让我认识到自己学习中存在很多不足。首先，要认识到学习的最终目的是要学以至用，能够将学习到的知识真正运用到生产实际中， 而不是仅仅面对考试， 成绩高低只能反映理论知识的学习，要真正的学好知识绝对不能只是纸上谈兵。其次，在科技日益发达的今天， 机械的发展越来越离不开电气控制的配合，作为机械专业的我们单靠学习好机械是远远不够的，还应该多方面的发展自己的能力，将自己的知识面进一步的扩宽，应该对各学科都有深入的了解。 第三，在学习过程中， 我们要注重培养自己的实践动手操
48、作能力，理论知识固然重要， 但是实际操作过程中可能会发现有价值的问题，能够解决发现的问题就是进步，也只有通过实际操作才能够更好的解决问题。这次课程设计得以完成首先要感谢孙晓老师的督促指导，其次感谢我同组同学的帮助。也希望在以后的设计中多多使用机电结合的知识。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 27 页 - - - - - - - - - 湖南工业大学五、参考文献1 张万奎机床电气控制技术北京大学出版社，20072 邓星钏机电传动控制（第三版）武汉：华中科技大
49、学出版社，2001.9 3 程宪平机电传动与控制（第二版）武汉：华中科技大学出版社，2003.9 4 陈伯时电力拖动自动控制系统（第三版）北京：机械工业出版社，2003.8 5 莫正康半导体变流技术（第二版）北京：机械工业出版社，2001.8 6 邓星钟机电传动控制（第三版）华中科技大学出版社，2001.3 7电工手册 . 王其红 何乐如 . 刘祖喜主编 . 河南科学技术出版社 .2006.10 8可编程控制器应用技术何献忠等主编 . 清华大学出版社 .2007.11 9电工学秦曾煌主编 . 高等教育出版社 .2006.7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 27 页 - - - - - - - - -