组合钻床电气控制系统设计.doc

组合钻床电气控制系统设计.doc

《组合钻床电气控制系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《组合钻床电气控制系统设计.doc（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

序号（学号）：

201140140125

课程设计说明书

课程名称

组合钻床电气控制系统设计

教学院

专业

班级

姓名

指导教师

2014

年

12

月

11

日

目录

一、设计任务书 3

二、正文 6

1.概述 6

1.1机电传动控制概述 6

1.2课程设计 7

2.总体设计 7

2.1控制要求的分析 7

2.2液压控制回路中电磁阀被控逻辑表达式 8

3.局部设计 8

3.1原理图 8

3.2接线图 12

3.3元件选型 12

4.PLC控制电路设计 14

4.1PLC的I/O接线 14

4.2PLC的I/O口分配 16

4.3PLC型号的确定 17

5.程序设计 18

5.1主回路控制程序设计 18

5.2回转工作台回转控制程序设计 18

5.3动力头液压系统控制程序 18

三、小结 19

四、参考文献 19

五、附录 20

2014～2015学年第1学期

课程设计任务书

设计名称：

组合钻床

电气控制系统设计

班级：

11机械电子

地点：

K1-514

一、课程设计目的

本课程是机械设计制造及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．机床概况：

本机为专用千斤顶油缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头（电机均为3KW）同时进行切削。

动力头的快进、工进及快退由液压油缸驱动。

液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用死挡铁方法实现位置控制。

液压系统的油泵电机370W，由电磁阀（YV1-YV5）控制，其动作表如下：

YV1

YV2

YV3

YV4

YV5

定位（SB1）

+

-

-

-

-

夹紧（YJ1）

+

+

-

-

-

入位（YJ2）

-

+

+

-

-

工进（SQ1\SQ5）

-

+

+

+

-

退位（SQ2\SQ4）

-

+

-

-

+

复位（SQ3\SQ6）

-

-

-

-

-

2．动作程序如下：

（1）零件定位。

人工将零件装入夹具后，定位油缸动力定位以保证零件的加工尺寸。

（2）零件夹紧。

零件定位后，夹紧油缸动作使零件固定在夹具内，同时定位油缸退出以保证滑台入位。

（3）滑台入位。

滑台带动夹具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，即停止工进，快速退回原位，动力头停转并能耗制动。

（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。

3．设计要求：

（1）动力头为单向运转，停车采用能耗制动

（2）只有在油泵工作，油压达到一定的压力后（由油压继电器控制）才能进行其它控制。

（3）专用机床能进行半自动循环，又能对各个动作单独进行调整。

（4）应用照明及工作状态显示。

（5）有必要的电报保护和联锁。

（6）有电气原理图（3号图纸）。

（7）元件明细表。

3．工作原理图

图1组合钻床工作原理

图2组合钻床液压系统图

三、进度安排

第1周

周一熟悉课程设计任务、计划、构思设计方案

周二逻辑设计法原理介绍，中间继电器、执行电器逻辑表达式，电气原理图，电气工作过程表

周三主电路原理图设计。

周四电机控制原理及线路图设计

周五电机控制原理及线路图设计

第2周

周一元件选用说明及元件明细表说明

周二元件选用说明及元件明细表说明

周三电气接线图设计

周四电气接线图设计

周五完成继电器接触器控制设计小结

第3周

周一熟悉 PLC设计任务、计划、构思设计方案

周二PLC选型，PLC硬件线图设计。

周三PLC软件梯形图设计

周四PLC软件调试，完成课程设计说明书

周五课程设计答辩，完成课程设计小结

四、基本要求

通过本课程设计的实验教学有计划的培养和训练，应达到以下诸方面的要求。

1.培养学生具有一定的实践技能，树立实事求是的思想和严谨的科学作风；

2.能正确设计电气控制线路原理图；

3.能正确选择常用低压电气元件；

4.能独立的完成课程设计，提高分析问题和解决问题的能力

机械电子系

2014年10月20日

一、正文

1.概述

1.1机电传动控制概述

机电传动（又称电力传动或电力拖动）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，保证生产过程正常运行。

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，本课程被命名为《机电传动控制》（也称为《机械电气控制》）。

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利用。

例如，一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米；重型镗床为保证加工精度和控制表面粗糙度，要求能在极慢的稳速下进给，即要求能在很宽的范围内调速；轧钢车间的可逆式轧机及其辅助操作频繁，要求在不到一秒的时间内疚能完成从正转到反转的过程，即要求能迅速地启动、制动和反转；对于电梯和提升机，要求启动和制动平稳，能并能准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或各部分，要求它们的转速保持一定的比例关系，以便进行协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设别组成的生产自动线实行统一控制和管理。

诸如此类要求，都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。

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：

成组拖动

多电机拖动（不同机构由单独电机拖动）

单电机拖动

（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

磁放大器控制

电力功率晶体管控制

计算机数字控制（PLC）

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。

1.2课程设计

在本次课程设计中，我们完成的是“全自动双面钻床控制系统”的设计任务。

此次课程设计的目的旨在学会利用电气元件（继电器——接触器）的控制方法，故在整个设计过程中，要求使用的元件为传统控制系统中的继电器、接触器来实现钻床的全自动工作过程。

另外，在本次课程设计中，我们还应学会如何设计主回路、控制回路以及辅助回路（照明与显示）。

同时，在回路的总体连接上，要熟悉设计的技巧；在液压控制回路的设计中，要学会利用“起保停”电路来实现液压系统的控制。

通过本次课程设计，除了复习掌握已学过的电气知识外，还应熟悉控制系统的设计流程与设计方法，从而增加自己的阅历，提高自己的工作能力。

2.总体设计

2.1控制要求的分析

任务书中的控制要求有以下几点：

（1）动力头位单向运转，停车采用能耗制动；

（2）只有在油泵工作，油压达到一定压力后（由油压继电器控制）才能进行其他的控制；

（3）专业机床能进行半自动循环，又能各个动作单独进行调整；

（4）需要一套局部照明装置以及工作状态指示灯；

（5）有必要地过电流保护和连锁；

（6）钻孔过程中需用冷却泵进行冷却，冷却泵电动机功率为0.125kW。

由上述控制要求，可分析出以下几点：

（1）在主回路中仅需对电机的启停进行控制和对动力头电机进行能耗制动的设计，不需控制正反转；

（2）在液压回路的液压泵附近处应添加压力继电器，并在液压控制回路的首端加入该压力继电器的常开触点，以实现满足油压后才能进行其他控制的要求；

（3）对于机床的半自动循环，可以采用起保停电路来实现，而对于各个动作的单独调整则可在控制首端加入万能转换开关，并对各个动作设置手动按钮来实现该控制要求；

（4）控制回路中可添加辅助回路，以控制照明和显示功能；

（5）在每个电动机的连接处，均接入一个适合的热继电器，以实现过热保护，在主回路中各个支路与主电源相连接处均接入一个适合的熔断器，以实现过流保护（短路保护），而在控制回路与变压器相连处也应接入适合的熔断器，同样实现过流保护；

（6）增选一个冷却泵，并接入主回路，在控制回路中加设一支路，通过按钮控制冷却泵的启停。

2.2液压控制回路中电磁阀被控逻辑表达式

据分析，电磁阀被控逻辑表达式如下：

3.局部设计

在局部设计中，我们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，我们得出了整个设计的结果：

两张A3图纸，一张元器件明细表。

（见附录）

3.1原理图

在原理图的设计部分，我们将其分为3大模块进行分工设计。

其中包括有主电路模块的设计、控制电路模块的设计与辅助电路模块的设计三部分。

而在控制电路模块中，我们将其又分为电机控制电路与液压控制回路两部分。

辅助回路中主要包括有照明与显示电路部分。

3.1.1主电路

主电路的设计中主要应满足一下几点要求：

（1）动力头电机应实现能耗制动；

（2）动力头电机、液泵电机、冷却泵电机三者应分开接向主电源，并由不同的接触器控制；

（3）三种电机君应实现短路保护（过流保护）与过热保护；

（4）电源处应有一个总闸控制电源的关断。

对于要求

（1）我们将左右动力头的两电机接在同一个接触器上进行控制，然后在接触器的首位接上一个可控的直流电源（由变压器和整流桥组成）来实现。

对于要求

（2）我们选用三个接触器来控制三种不同功率的电动机，并分开三个回路来控制即可。

对于要求（3）我们选用合适的熔断器，在三个回路接向电源出接上相应的熔断器来实现短路保护；再选用合适的热继电器，在接向电动机处接如相应热继电器来实现过热保护。

对于要求（4）我们在电源处，添加一个刀开关QS即可。

具体电路图如下：

图1主回路电路设计图

3.1.2控制电路

在控制回路中，主要有两部分：

电机控制回路与液压控制回路。

这两部分均应接向110V交流电压，故该回路与主回路相连接时，应将主电源的L1、L2相接如变压器来降压，以提供110V的两相交流电。

（1）电机控制回路

在控制电机时，为满足动力头