1551-四工位組合機床的電氣控制

1551-四工位組合機床的電氣控制,四工位,組合,機床,電氣控制 目 錄一、概述…………………………………………3二、設(shè)計任務(wù)……………………………………4三、設(shè)計條件……………………………………5四、設(shè)計要求……………………………………7五、設(shè)計思想及步驟……………………………8六、主電路設(shè)計…………………………………9七、變壓器設(shè)計…………………………………11八、控制電路設(shè)計………………………………12九、液壓回轉(zhuǎn)工作臺的控制電路設(shè)計…………15十、液壓動力頭控制電路設(shè)計…………………18十一、指示燈電路設(shè)計…………………………23十二、總電路設(shè)計………………………………24十三、PLC 控制設(shè)計……………………………24 十四、電路元件選擇……………………………36十五、明細表……………………………………40十六、參考文獻…………………………………41河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計2十七、設(shè)計小結(jié)…………………………………41一、概述四工位組合機床的對某種特定工件進行特定加工的一種高效率、自動化的專用設(shè)備。這種機床是具有自動工作循環(huán)并能實現(xiàn)自動調(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進行加工。本組合機床是由通用部件組合而成，其控制系統(tǒng)是采用電氣、液壓、機械組合的控制方式。該組合機床由液壓動力頭和液壓回轉(zhuǎn)工作臺兩大部分組合而成，它用來加工一種輪轂工件上十二個孔所用的專用機床，立式動力頭上裝有 36 把刀具，其中 12把鉆頭，12 把擴鉆頭和 12 把鉸刀。加工位共有四個：第一是裝卸工件；第二個是鉆孔工序；第三個是擴孔工序；第四個是鉸孔工序。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3圖 2- 四 工 位 組 合 機 床 示 意 圖一 工 位（ 裝 卸 ）四 工 位（ 鉸 孔 ） 三 工 位（ 擴 孔 ） 二 工 位（ 鉆 孔 ）二、設(shè)計任務(wù)1：根據(jù)條件與要求設(shè)計出 KA-KM 電路。2：根據(jù)設(shè)計的 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4三、設(shè)計條件（一）組合機床的啟動工作狀態(tài)回轉(zhuǎn)臺抬起→回轉(zhuǎn)抬回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)臺反靠→回轉(zhuǎn)臺夾緊→動力頭快進→動力頭工進→延時停留→動力頭快退。（二）液壓回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)控制狀態(tài)液壓回轉(zhuǎn)工作臺是靠控制液壓系統(tǒng)的油路來實現(xiàn)工作臺轉(zhuǎn)位動作，而液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)是靠電氣電路控制。1：回轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)臺動作。自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺抬起→回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖→回轉(zhuǎn)工作臺反靠→回轉(zhuǎn)工作臺夾緊。2：液壓回轉(zhuǎn)工作臺控制電路采用低壓直流信號控制。（三）液壓動力頭控制狀態(tài)動力頭是既能完成進給運動，又能同時完成刀具切削與動的動力部件。1：液壓動力頭的自動工作循環(huán)動力頭快進→力頭工進→延時停留→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52：工作狀態(tài)圖四工位組合機床動力頭的工作狀態(tài)示意圖如下圖所示。快 退工進SQ2SQ3快 進SQ1起動復(fù) 位停留圖 2-24 動力頭工作示意圖3：動力頭工作要求本組合機床有三個動力頭，分別控制鉆頭、擴孔、鉸孔工作，這三個動力頭是同步實現(xiàn)。鉆孔、擴孔、鉸孔的工藝分別是根據(jù)距離的不同由機械來保證，故在此我只作出一個動力頭的電氣控制原理圖。①動力頭必須在回轉(zhuǎn)工作臺夾緊后才能移動。②要求動力頭能實現(xiàn)點動調(diào)整控制。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計6③要求動力頭在任意時刻實現(xiàn)快退控制。四、設(shè)計要求①機床的主電路由三臺三相交流異步電動機及、及其附屬電氣元件組成，由于各電動機容量不大，可采用直接起動控制。②M1 是主電動機，只需單方向起動，要求有短路及過載保護。③M2 是液壓泵電動機，也只需單方向起動，要求有短路及過載保護。④M3 是冷卻泵電動機，功率較小，單方向運轉(zhuǎn)，要求有短路及過載保護。⑤M1 和 M2 可以同時起停，也可單獨起停。⑥要求在動力頭工作時，M3 才接通，但也可以隨時調(diào)整。⑦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7⑧要求各工作狀態(tài)有指示燈顯示，以便說明機床工作在什么狀態(tài)。⑨電路中設(shè)置必要的各種保護，聯(lián)鎖控制。五、設(shè)計思想及步驟由于四工位組合機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)的組合機床進行設(shè)計，然后將各部分聯(lián)系起來，再根據(jù)要求對整體電路進行分析，進行修正，直至達到控制要求，作出繼電接觸器原理圖。㈠電力拖動方案確定和電動機選擇①機床的主電路由三臺三相交流籠型異步電動機及其附屬電氣元件組成，由于電動機容量都不大，故可采用直接起動控制。②根據(jù)生產(chǎn)機械的技術(shù)要求，選擇電動機。主軸電動機為立式、防護式、斷續(xù)周期性工作制，額定電壓為 380V。液壓泵電動機為臥式、封閉式、連續(xù)工作制，額定電壓為 380V 的交流異步電動機。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計8㈡繼電-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計方案確定①為滿足生產(chǎn)機械的工藝要求，應(yīng)充分了解工作性能、結(jié)構(gòu)性能、運動情況、加工工藝及加工情況。考慮控制方案時，采用必要的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)，保證生產(chǎn)工藝要求。②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。③為保證控制電路工作的可靠性，對電器元件的聯(lián)接要求需考慮，應(yīng)盡量減少觸點數(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。④為了保證操作人員、電器設(shè)備、生產(chǎn)機械設(shè)備的安全，并能有效地控制事故的擴大，在電器控制電路中，采取了一定的保護措施，有短路保護、過載保護、失電壓、欠電壓、零電壓保護、聯(lián)鎖保護、限位保護、過電流保護等。六主電路設(shè)計1.設(shè)計要求河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計9①主軸電動機單方向起動，要求有過載及短路保護。②液壓泵電動機單方向起動，過載及短路保護。③冷卻泵電動機單向工作，過載及短路保護。2.元件選用根據(jù)上面要求，要選用三臺電動機：M1——控制主軸的電動機；M2——控制液壓泵的電動機；M3——控制冷卻泵的電動機。再根據(jù)電動機的控制要求選擇元件：QF——控制總電源的斷路器，實現(xiàn)短路和過載保護；FU1～FU3——控制各電動機短路保護；KM1——控制主軸電動機單向工作；KM2——控制液壓泵電動機工作；KM3——控制冷卻泵電動機工作；FR1～FR3——用與各電動機的過載保護控制。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10圖 2-5 主 電 路 冷 卻 泵 電 動 機液 壓 泵 電 動 機主 軸 電 動 機 ～～～七、變壓器的設(shè)計1.設(shè)計條件：①主電路要求供電電壓為交流 380V。②控制電路要求供電電壓為交流 220V。③直流控制電路（電磁閥電路）供電為直流 24V，由橋整電路供給。④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1.設(shè)計要求主軸電動機 M1 和液壓泵電動機 M2 可以同時起停，也可以單獨起停。要求在動力頭工作進給時，冷卻泵電動機 M3 才接通，但也可以隨時調(diào)整。2.元件選用KM1～KM3——控制 M1～M3 單向起動動作接觸器；SB1——總停按鈕；SB2、SB3——M1 與 M2 起動按鈕；河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計12SB4、SB5——M1 與 M2 停止按鈕；SB6——冷卻泵電動機（M3 ）調(diào)整按鈕；SB7——冷卻泵電動機單獨停止按鈕；SA1——控制 M1 與 M2 的同時與單獨起停開關(guān)；SA2—實現(xiàn)動力頭工進時自動起動與手動調(diào)整的開關(guān)；FR1～FR3——M1～M3 過載保護熱繼電器；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13圖 2-7 控 制 電 路4.工作原理⑴主軸起動首先合 QF→ HL1 燈亮，表示電源供電正常按下 SB2→KM1（+ ） →KM1 主閉→M1 起動運轉(zhuǎn)，拖動主軸旋轉(zhuǎn)，KM1 輔閉自鎖。⑵主軸停止按 SB4（或 SB1）→KM1（–）→KM1 主復(fù)位→M1停止。⑶液壓泵起動河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計14按 SB3→KM2（+ ）KM2 主閉→M2 起動，提供高壓油，為液壓系統(tǒng)工作準備，KM2 輔閉自鎖。⑷液壓泵停止按 SB5→KM2（–）→RM2 主復(fù)位→M2 停止。⑸主軸與液壓泵同時工作首先將 SA1 打開向左位置按 SB2→KM1（+ ）→ KM1 主閉→M1 起動工作，同時KM2（+ ）→KM2 主閉→M2 同時起動工作。⑹冷卻泵手動控制首先將 SA2 打在 M 位置，然后按 SB6→KM3（+）→M3 起動，提供冷卻液，KM3 輔閉自鎖。停止冷卻泵按 SB7 即可。⑺冷卻泵自動控制首先將 SA2 打在 A 位置，當動力頭工作進給時KA2（+）→ KA2 常開閉合→KM3（+）→KM3 主閉→M3 自行起動工作，提供冷卻液。九、液壓回轉(zhuǎn)工作臺的電氣控制電路設(shè)計1.設(shè)計要求河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計15①液壓回轉(zhuǎn)臺是靠油路來實現(xiàn)工作臺轉(zhuǎn)位工作，液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)是靠電氣電路控制。②液壓回轉(zhuǎn)工作臺上加工工位有四個，一裝卸工件、二鉆孔、三擴孔、四鉸孔。③回轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)臺動作→自鎖銷脫開→回轉(zhuǎn)臺抬起→回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖→回轉(zhuǎn)臺反靠→回轉(zhuǎn)工作臺夾緊→向動力頭發(fā)出工作信號。④回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位必須動力頭在原位時才能實現(xiàn)。2.元件選用一般電磁閥均由中間繼電器控制，實現(xiàn)對各種現(xiàn)場信號的傳遞轉(zhuǎn)換及放大功能?，F(xiàn)選：KA4——回轉(zhuǎn)臺抬起KA5——回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)KA6——回轉(zhuǎn)臺反靠KA7——回轉(zhuǎn)臺夾緊KA8——動力頭退回原位SA1——回轉(zhuǎn)臺手動、自動工作選擇開關(guān)SA2——回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)按鈕河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計16SA8——回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)按鈕3.液壓回轉(zhuǎn)工作臺電氣控制電路圖如下所示：圖 2-30 液 壓 回 轉(zhuǎn) 臺 電 氣 控 制 電 路4.工作原理本液壓回轉(zhuǎn)臺可實現(xiàn)自動循環(huán)與調(diào)整的動能，由轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 實現(xiàn)，SA1 打在 M 檔，按動調(diào)整按鈕 SB8即可實現(xiàn)調(diào)整，若 SA1 打在 A 檔，當動力頭快退至原位，則回轉(zhuǎn)工作臺可自動回轉(zhuǎn)。當動力頭退回原位，壓下行程開關(guān) SQ1，同時由于河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計17回轉(zhuǎn)臺在原位 SQ9 被壓合，KA8 得電，使 YV5 得電，回轉(zhuǎn)工作臺抬起，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)臺實現(xiàn)反靠，反靠后壓合行程開關(guān) SQ7，因為 KA4 一直得電，回轉(zhuǎn)臺自動落下夾緊。當回轉(zhuǎn)臺夾緊壓力足夠時，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)工作臺下次工作做準備，同時由 KA7 常開觸點發(fā)出向動力頭工作信號，使動力頭準備工作。若 SA1 打在 M 檔，按下 SB8 實現(xiàn)手動調(diào)整，控制回轉(zhuǎn)工作臺的工作，松開 SB8，回轉(zhuǎn)臺則停止工作。十、液壓動力頭電氣控制電路設(shè)計動力頭是既能完成進給運動，又能同時完成刀具的切削運動?，F(xiàn)設(shè)計的四工位組合機床，有三個動力頭，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計18每個動力頭上有 12 把刀，在回轉(zhuǎn)臺夾緊后要求從三個方面同時對工件進行鉆、擴、絞功能，從而提高了生產(chǎn)效率。1.設(shè)計要求①動力頭必須在回轉(zhuǎn)工作臺夾緊后才能起動工作。②要求動力頭能實現(xiàn)點動調(diào)整控制。③要求動力頭在任意時刻實現(xiàn)快退控制。 ④三個動力頭同步工作，電路相同。 ⑤液壓動力頭的工作示意圖見圖 2-24。 ⑥動力頭工作循環(huán)狀態(tài)夾緊信號（KA7 ）→動力頭快進→延時停留→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——實現(xiàn)工進YV3——實現(xiàn)快速進給YV2——實現(xiàn)快退KT——實現(xiàn)延時停留河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計19KA1——控制快進電磁閥KA2——控制工進電磁閥KA3——控制快退電磁閥SB9——動力頭手動控制按鈕SB10——動力頭手動快退按鈕3.作掖壓動力頭電氣控制電路圖根據(jù)設(shè)計要求與工作示意圖、工作循環(huán)狀態(tài)作出液壓動力頭電氣控制電路圖，如下圖 2-31 所示。工 進 快 進 快 退圖 2-31 液壓動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204.工作原理動力頭由液壓缸帶動，可以做前后進給運動。電磁閥 YV1 和 YV2 都斷電時，液壓缸進油電磁閥處于中間位置，電磁閥 YV3 斷電時，關(guān)閉回油油路，動力頭在原位停止不動。這時，擋鐵壓動限位開關(guān) SQ1，其SQ1 常閉斷開，切斷動力頭工作電路，保證回轉(zhuǎn)合工作時，動力頭不工作。⑴動力頭自動控制動力頭必須在回轉(zhuǎn)臺夾緊后才能運動。首先將 SA1打在“A”位置。當回轉(zhuǎn)臺夾緊時，KA7 得電，KA7常開閉合，使 KA1 得電， KA1 常開閉合。這時回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)油缸活塞返回原位后壓 SQ9，SQ9 常閉復(fù)位，切斷回轉(zhuǎn)臺的工作電路，保證動力頭工作時，回轉(zhuǎn)臺不動，SQ9 常開閉合，使 KA2 得電，KA2 常閉斷開，使YV3 失電，關(guān)閉了動力頭拖動液壓缸回油循環(huán)電磁閥，從而減小了壓力油的流量，使動力頭由快進自動控制轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)。當動力頭工進到終點時，壓動行程開關(guān)SQ3，SQ3 常開閉合，時間繼電器 KT 得電， KT 瞬時河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計21觸點立即斷開，使中間繼電器 KA1、KA2 和電磁閥YV1、YV3 均斷電釋放，動力頭停止前進。經(jīng)過延時，時間繼電器 KT 延時閉合，使電磁閥 YV2 得電動作。壓力油經(jīng)電磁閥進入拖動液壓缸右側(cè)，推動活塞向左移動，使動力頭快速退回。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，動力頭停止運動，另一方面，SQ1 的常開閉合，為回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位準備。⑵動力頭電動控制將旋鈕開關(guān) SA1 置于 M 位，按下 SB4，中間繼電器 KA1 得電。因為回轉(zhuǎn)臺復(fù)位后， SQ9 一直閉合，所以 YV1 和 YV3 通電動作，使動力頭向前快進。因為這時 KA1 沒有自鎖，松開 SB4，故動力頭停止運動，實現(xiàn) 3 點動功能。⑶任意時刻動力頭快退控制當動力頭不在原位時，SQ1 常閉復(fù)位，需要動力頭快退時，按下 SB5，中間繼電器 KA3 得電并自鎖，電磁閥 YV2 通電動作，動力頭快速退回，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22壓 SQ1，KA3 和 YV2 相續(xù)斷電，動力頭停止運動。十一、指示燈電路設(shè)計1.設(shè)計要求為了便于觀察與維修、檢查、故設(shè)置了指示燈電路，對各種狀態(tài)進行指示，我們對本電路列出 9 個狀態(tài)進行指示顯示。指示燈電路用低壓 6.3V 交流電獨立供電。2.元件選用HL1——電源指示HL2——回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位指示HL3——回轉(zhuǎn)臺夾緊指示HL4——動力頭共進指示HL5——動力頭快進指示HL6——動力頭快退指示HL7——主軸電動機工作指示HL8——液壓泵電動機工作指示HL9——冷卻泵電動機工作指示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，用獨立 6.3V 電源供電，如圖 2-32 所示。電源 回轉(zhuǎn) 夾緊 工進 快進 快退 主軸 液壓泵 冷卻泵～ 6.3十二、總電路設(shè)計 首先將以上所有基本電路組合成一個完整的電路，然后根據(jù)任務(wù)書給出的條件進行逐一分析是否符合控制要求，主要是當電路組合成一體后，各環(huán)節(jié)相互之間的連接、互鎖、保護等要考慮周全。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)計河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計24電路圖在前面已設(shè)計出來，故現(xiàn)在重點闡述它的設(shè)計思路和方法。設(shè)計梯形圖的一般步驟為：①列出對應(yīng)元件的狀態(tài)表（PLC 與 J-C 對照表）②割據(jù)狀態(tài)表畫梯形圖。③根據(jù)梯形圖編程。④將程序送入 PLC 機調(diào)試。⑤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⑴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——SR—20/21，22 系列 PLC 機型。首先選機型。機型根據(jù)原設(shè)備電氣控制電路中的I/O 點數(shù)來確定。從電氣控制電路圖 2-33 或圖 2-24 中可知，輸入信號有 22 點，總共有 48 點，從總點數(shù)可知，選 SR-20 系列的五槽框架 PLC 機可使用，因為 SR-20系列的五槽框架最大點數(shù)可控 64 點，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25但是，因為輸出點數(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 機供本機床使用。具體分配為：接觸器用 1 快、電磁閥用 2 快，指示燈用 1 快。輸入信號用 3 快，它們的定義分別為：輸入定義號：（2 快 8 點模塊） 輸出定義號：（8 點模塊）2 快 8 點：000～017 接觸器：30～37一塊 16 點：020～027 電磁閥：40～57120～127 指示燈：60～67 當機型確定、定義號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26標 準 PLC 標 準 PLC 標 準 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 10⑵輸出狀態(tài)表輸出信號分別由 4 個模塊控制。其中電磁閥采用 8點模塊控制，每快只控制 4 個電磁閥，因為點數(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，則將負載工作頻繁分開，這樣輸出模塊就不會有超載而損壞，起到了保護的作用。輸出狀態(tài)表見表 2-21。①輸出模塊的選用，為了保護 PLC 機，可在輸出端處用一中間繼電器（放大器）進行放大與隔離控制，使負載出現(xiàn)故障時不直接影響 PLC 機，而由中間繼電器控制動作。②為了使 PLC 機工作可靠，一般要求采用單獨變壓器供電，分別起隔離、保護作用，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27標 準 PLC 標 準 PLC 標 準 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 61⑶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、時間繼電器等 PLC 內(nèi)部元件的編號。注意：在 J-C 電路中，時間繼電器 KT 既有延時觸點，又有瞬動觸點。我們采用內(nèi)部線圈的對應(yīng)觸點作為定時器的瞬動觸點使用。中間元件的定義號為：160～377定時器的定義號為：600～677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28標 準 PLC 標 準 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，首先按電氣原理圖直接畫出，然后再整理。本機床電路中有幾個手動及自動切換開關(guān)。在梯形圖中，分別用常開表示手動，常閉表示自動。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不用的輸入點的常閉來控制即可。四工位組合機床的梯形圖如后續(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29河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計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344.程序調(diào)試⑴分部調(diào)試首先將各個基本環(huán)節(jié)的程序送 PLC 機調(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。⑵整體調(diào)試將全部程序送入 PLC 機調(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。要考慮各細微動作后產(chǎn)生的相互影響，要將各輸入信號一個一個動作，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)前面定義號的確定可知，需要采用 SR-20 型PLC 機的八槽框架的模塊，其中輸入模塊選用三塊直流24V 模塊，選二塊 8 點為“E-01N”型，一塊 16 點為“E-05N”型；輸出模塊選用四塊，一塊 8 點交流 220V的模塊為“E-20T”型，二塊 8 點直流 24V 的模塊為“E-10T”，一塊 8 點交流 6.3V 模塊為“E-01T”型。各模塊型號選好后，只要根據(jù)前面列出的輸入輸出狀態(tài)表，對號入座，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35示。 ～ ～河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計36十四、電路元件選擇電路元件選擇：按實際情況具體計算后，根據(jù)具體計算的參數(shù)來選擇具體元件所需要的型號。在此只大略說明選用對應(yīng)所需要的元件型號。1.電動機根據(jù)設(shè)計要求，4 極電動機，2.2kW，3～380V 。查手冊，電動機應(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)計要求，電磁閥需 24V 支流電壓，查手冊電磁閥選用 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。查手冊選用 LXJ-1A，一開一閉觸點。4.壓力繼電器根據(jù)設(shè)計要求，需要壓力繼電器。查手冊選用 DP-63B型。5.自動空氣開關(guān)（斷路器）因電動機額定電流是 5A，考慮到起動時電流較大，所以選用 DZ5-20 自動空氣開關(guān)。主觸點額定電流為20A，能滿足起動電動機電流的需要，輔助觸點為一常開與一常閉，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，主觸點額定電流 12A，線圈使用交流 220V，能接通 12IN(144A),分斷10IN（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38對于單臺電動機，熔體額定電流，選用 1.5～2.5 倍電動機額定電流。根據(jù)控制要求，電動機額定電流 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為主接觸器線圈只需消耗 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，觸點有 4開 4 閉，額定電流 3A，能滿足控制要求。12.時間繼電器河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計39根據(jù)控制，KT 選用 ST3PC，有一對瞬動觸點，一對延時觸點，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，有兩個中間繼電器。兩個電磁閥線圈得電，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)運行故障時，既能保護，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，有兩只信號燈，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，分斷電流為 2A，即可滿足控制要求。15.信號燈根據(jù)控制要求，選用 XD1-6.3，1W，消耗電流為0.18A 左右，燈頭型號 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，觸點數(shù)量是一開一閉，具有一個按鈕數(shù)。其中：起動按鈕用綠色河 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)考慮到起動循環(huán)與切換自動手動使用較頻繁，且分斷電流且在 1A 以上，5A 以下，而且都具有兩對觸點座，故選擇 LW6-2/B，具有兩對觸點座，手柄交換位置左右各 30°。18.自動空氣開關(guān)因為主電路有三臺電動機，故選用 DZ5-20 型自動空氣開關(guān)，具有短路、過載保護。選用自復(fù)式、DZ5-20/330 型，能切斷 20A 電流，能滿足需要。19.二極管因為控制電路需直流 24V，將變壓器輸出交流 28V 進行橋式整流成直流 24V，故選用 ZDZ17A-X，額定正向整流電流量 5A，散熱器面積是 100mm×10mm。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、列出明細表河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計41名稱 元件符號 型號與規(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電動機 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《 工廠電氣控制設(shè)備實驗與設(shè)計指導(dǎo)》 項毅 吳宜平 等編 機械工業(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42山 東 大 學(xué) 出 版 社十七、設(shè)計小結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是我們最后一個也是最重要的一個設(shè)計、一個階段。是對我這三年來所學(xué)的專業(yè)知識是否踏實的檢驗，它要求我們將這三年來所學(xué)到的知識能夠融會貫通、熟練的應(yīng)用，并要求我們能夠理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)我們的綜合運用能力以及解決實際問題的能力。同時畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學(xué)三年所學(xué)知識的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，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對社會有所貢獻的人，為中國電氣工業(yè)添上自己的微薄之力。