机电传动控制课程设计文档格式.docx

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（3）热继电器的选型……………………………………………9

（4）时间继电器的选型…………………………………………9

（5）压力继电器的选型…………………………………………10

（6）照明与显示灯的选型………………………………………10

（7）变压器的选型………………………………………………10

（8）导线的选型…………………………………………………10

5.PLC控制系统设计…………………………………………………………10

三、小结………………………………………………………………………12

一．任务书

（一）、课程设计目的

本课程是机械设计制造与自动化专业的专业必修课。

课程设计的目的和任务在于使学生掌握机械设备电器控制的基本知识、基本原理和基本方法,以培养学生对电气控制系统的分析和设计的基本能力。

加深学生对课程内容的理解，验证理论和巩固、扩大所学的基本理论知识。

（二）、课程设计内容（含技术指标）

1专用机床概况介绍本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。

动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。

液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制，油泵电动机型号为Y80-4（O.55kW1.6A）。

机床的工作程序是：

（1）工件定位人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。

（2）工件夹紧零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。

（3）滑台入位滑台带动动力头一起快速进入加工位置。

（4）加工零件左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。

（5）滑台复位左右动力头退回原位后，滑台复位。

（6）夹具松开当滑台复位后夹具松开，取出零件。

以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表1。

表1电磁阀动作要求

YV1

YV2

YV3

YV4

YV5

定位

+

夹紧

入位

工进

退位

复位

放松

注：

“+”号表示电磁阀得电。

二．正文

1.课程设计的目的

机电传动控制是机械设计制造与自动化专业的专业必修课，本课程是一门实践性很强的课程，课程设计是本课程必不可少的环节。

2.机电传动控制概述

机电传动是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称。

它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行。

在现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包括控制电动机的一整套控制系统。

也就是说，现代机电传动是和由各种控制元件组成的自动控制系统紧密地联系在一起的，所以，称之为机电传动控制。

从现代化生产的要求出发，机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化；

从狭义上讲，则专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理用。

随着生产工艺的发展，对机电传动控制系统提出的要求愈来愈高。

在近代机械工业的发展过程中，机电传动的发展，经历了一个复杂的过程：

（1）电机的拖动的发展过程如下：

多电机拖动（不同电机成组拖动、单电机拖动、由单独电机拖动）。

（2）控制系统的发展过程如下：

继电器控制、接触器控制、电机放大机控制、计算机数字控制（PLC）、电力功率晶体管控制、磁放大器控制。

由整个发展过程，不难看出，随着机械加工要求不断提高，机电传动控制系统的复杂度也在不断增加。

本课程的重点在与控制部分，如何利用电气元件或计算机控制电气来拖动机械实现所要求的功能。

在设计控制系统时，就要求设计人员对执行元件（电动机）、控制元件的熟练掌握与运用，同时也要求对控要求进行了解。

3、总体设计

3.1控制要求的分析

任务书中控制要求有：

1）专用机床能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。

2）只有在油泵工作，油压达到一定压力（由压力继电器控制）后才能进行其他控制。

3）各程序应有显示并有照明要求。

4）必要的电气联锁与保护。

3.2继电器接触器和PLC控制的解决方法

继电器接触器控制系统：

1、控制方式：

继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。

2、控制速度：

继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。

3、延时控制：

靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。

PLC控制系统：

PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。

PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响

综上所述：

采用继电器接触器控制价格低，检修调整方便，简单。

设备质量相对大，安装空间大，适用于控制系统简单，时间控制要求不高的场合。

采用PLC控制价格贵，接线简单，可靠，结构紧凑体积小，适用于控制结构复杂，安装空间小，控制速度高，时间控制要求精确的场合。

对于双面铣的控制系统由于有不同的经济条件和加工条件，所以将两种解决方案都设计解决如下。

4.继电器接触器控制系统设计

在局部设计中，主要完成三部分内容：

原理图、设计元器件选型、接线图的设计。

这三部分内容是整个设计的核心部分，通过这部分，得出了整个设计的结果：

三张A3图纸，一张元器件明细表。

（见附录）

4.1原理图

4.1.1主电路

其中M1带动动力头，M2带动冷却泵，M3带动液压泵。

KM1，KM2为M1，M2,M3的接触器

图1.主回路电路设计图

4.1.2硬件接线图

在接线图中，采用设计所要求的压力继电器KP以及HI1.HI2.HI3.HI4.HI5指示显示，并接向220V电压。

4.1.3照明显示

在辅助回路中，主要包含有照明灯的控制与显示灯的控制。

照明灯所需电源为36V交流电，而显示灯所需电源为6V交流电。

故将它们分别有变压器TC的不同变压接口引出即可。

照明灯用一个刀闸开关控制，在需要照明时就开启，不需要照明时就关闭，是手动控制！

显示灯在相应的地方有标志，每一个灯代表着不同的运行过程。

可以看下面的标志与灯的亮灭来判断程序。

用HI1～HI5标识。

4.2程序流程图

当夹具松开之后，若再来一个零件则重新定位，开始循环。

若需要手动调节，则在每步动作时按下相应的转换开关，执行相应的工序

4.3元件选型

（1）电动机的选型

熔体电流计算公式为INF=（1.5~2.5）IMN式中：

INF是熔体额定电流

IMN是电动机的额定电流

取系数为2.0计算

1）INF1=47.8A；

INF2=INF3=30.8A；

INF4=3.2A

所以QF1、QF2、QF3的额定电压都选380V,QF1熔体额定电流为50A，QF2、QF3熔体额定电流为40A。

熔断器额定电流为60A，选用型号为RC1A-60。

QF4额定电压为380V，熔断器额定电流为10A，熔体额定电流为4A，选用型号为RC1A-10。

2）FU1起控制回路的短路保护作用，熔体额定电压、额定电流只要大于等于控制回路的实际负载电压电流即可。

控制回路负载电流为各线圈吸合时的工作电流，由于各个继电器及接触器的线圈额定电压为127V，吸收功率为156W，单个线圈电流为：

IN`=P/U=156/127=1.22A

合计有20个线圈：

IN=2*20IN`=49A

所以FU1选择RC1A-60型熔断器，熔体电流为50A。

3）FU2作为照明电路的短路保护。

因选电压为36V功率为40W的照明灯，其消耗电流为2.78A，故选用RL1-15型熔断器，熔体电流为4A。

（2）中间继电器的选择

对它们选择的主要技术参数为线圈额定电压、常开常闭触点数量，以及中间继电器的额定电压。

因控制回路电压为交流127V，所以中间继电器选用JZ7-44型。

（3）热继电器的选型

热继电器的作用是电动机的过载保护的自动电器，热继电器主要根据电动机的额定电流来确定其型号、热元件的电流等级和整定电流。

其计算公式如下：

IJN=（0.95~1.05）IN

所以FR1、FR2、FR3选择的型号分别为:

JR16-20/3、JR16-20/3、JR10-10/3。

（4）时间继电器的选型

选用JS23-1型通用延时继电器，这种继电器是在线圈得电后延迟一定时间（0.2~30S），触头才动作。

（5）压力继电器的选型

查电气手册可选压力继电器为YJ-1。

（6）照明与显示灯的选型

根据经验，一般照明灯使用的是36V交流电，故查手册得，照明灯选择型号为：

PZ220—60。

在设计的系统中，由于在每一个指示灯的地方都有标注，所以统一选为灰色，即H1～H12，型号定为：

AD1—22/212电压6V，灰色。

（7）变压器的选型

根据控制要求，需AC127V、AC36V电源，查手册选用BK-100型变压器。

（8）导线的选型

1）主电路中电动机M1、M2电流为15.4A，所以导线选L121型4芯铜线（4mm2）；

电动机M3电流为1.6A，导线选BVR型4芯铜线（1mm2）。

2）控制电路导线选择BVR型4芯铜线（1mm2）

5.PLC控制系统设计

1程序的实现

（1）.将零件装入夹具中，按下液压泵的启动按钮X0启动电机，继电器M0得电，MO闭合，然后液压泵工作，指示灯Y10亮。

（2）.当压力达到一定值之后，X6闭合，从而使电磁阀Y0得电闭合，定位指示灯Y11亮，工件开始定位.

（3）.零件定位之后，开始延时，延时15s之后电磁阀Y1开始得电，电磁继电器Y6也得电，加紧液压缸动作使零件固定在夹具里，使得同时定位液压缸退出以保证滑台入位.

（4）.当夹紧时，电流大于设定值后，电磁继电器Y6开关闭合，电磁阀Y2得电。

同时滑台入位指示灯Y12亮，电磁阀Y0断电，工件定位指示灯Y11灭。

（5）.入位之后，X7闭合，电磁阀Y3得电，同时Y4也得电，指示灯Y13亮，指示灯Y12灭，同时左右动力头开始进行两端面切削加工.当动力头到达加工终点位置即停止工进时，此时检测动力头工进限位开关X4,X5得电闭合使M1复位断电，使得电磁阀Y4断电，不再继续工进，延时30s后动力头停转，快速回到原点。

（6）.退位转换开关X2，X3闭合，同时退位指示灯Y14亮，动力头开始退回原位。

（7）.左右动力头退回原位后，滑台复位，原位检测信号开关X7动作，，M2得电，电流继电器KI2得电使夹具松开，松开零件后取出零件，M3得电，使得运行关闭，重新人工将零件装入家具，在开启动按钮。

2控制表如下：

输入

名称

输出

SB1

机床控制启动按钮

KM1

液压泵接触器

SB2

机床控制停止按钮

电磁阀YV1

QS1

左动力头原点限位

电磁阀YV2

QS2

右动力头原点限位

电磁阀YV3

QS3

左动力头进工限位

电磁阀YV4

QS4

右动力头进工限位

电磁阀YV5

QS5

滑台加工位置

HL1

液压泵运行指示

QS6

滑台停止位置

HL2

定位指示

KP

压力继电器

HL3

入位指示

KI1

夹紧电磁继电器

HL4

工进指示

KI2

放松电磁继电器

HL5

退位指示

三．小结

为期两个星期的课程设计结束了，本次的课程设计是千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计，采用装在动力滑台上的左右两个动力头同时进行切削切削加工，由液压缸驱动快进，工进及快退。

在此次设计过程中，我学到了许多知识，了解到了液压缸的原理和工作过程，同时掌握了PLC的设计和编程方法，进一步加强了对课本的了解和运用。

同时也让我学会了怎么样去分析问题和对知识的掌握更加熟练，同时也学会了一种分析问题，解决问题的方法。

让我对机电系统有一个更深刻的认识。

在此次的设计中我也发现不足之处，对机电传统控制系统了解的不是很深入，许多问题都没有很好地解决，更不能很好的把知识运用到实际中去。

并且在此次设计过程中，由于有些地方没有考虑周全，导致在设计中出现了许多的失误。

希望能通过这次的设计可以让我在以后的设计中更加的仔细周全。

参考文献

[1]冯清秀．机电传动控制[M]．武汉：

华中科技大学.2011

[2]吴昌林．机械设计[M]．武汉：