机床电器与可编程控制技术课程设计指导书Word下载.docx

1、二、设计内容：.零件图张.课程设计说明书 份三、课程设计工作计划第周，周一、二：绘制零件图第周，周三、四、五：撰写课程设计说明书草稿修订并完善课程设计说明书第周，周三、四：制定最终版本第周，周五：进行课程设计总结四、相关教材及参考书目：机床电器与可编程控制技术李西兵、郭强主编，电子工业出版社；原理及应用李长久主编，机械工业出版社；机床电气控制技术，齐占庆主编，机械工业出版社；.电气控制与原理及应用，常文平编著，西安电子科技大学出版社摘要 一 绪论 本设计的选题背景和意义 国内外关于本课题的技术研究现状和发展状态 二 摇臂钻床电器设备的分布及分工 三 摇臂钻床继电器原理图解 四 系统总体方案设计

2、 五、摇臂钻床的程序编制 控制系统设计的基本原则 电气控制部分 电气控制主电路 电机控制 的端口分配表 程序梯形图 仿真结果 六 结论 摘要本设计是研究机械加工中常用的摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于电气控制系统与继电器接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本设计对摇臂钻床电气控制系统的改造，将把控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程序控制

3、器改造摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括端口的分配、硬件接线图的绘制、梯形图程序的设计。关键词：可编程控制器；摇臂钻床；电气控制系统；梯形图 . , , . , , , , , , , , . , , , . . . , 、 . : ；一 绪论本设计的选题背景和意义摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进

4、给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。目前，我国的摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。可编程逻辑控制器（ ）简称，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之

5、功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。现在应用于各种工业控制领域的种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。可靠性高。可靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的，平均无故障时间都大大超过规定的万小时，例如：西门子、松下、三菱等微小型，而且都有完善的自诊断功能，判断故障迅速。灵活组态。可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入输

6、出端口选择灵活，有多种机型，组合方便。功能强大。除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、运算、过程运算、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程设备。因此，几乎是全能的工业控制计算机。编程方便，易于使用。的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（ ），使编程更加简单方便。运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量触点的机械动作进行控制，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。的控制速度则由工作速度和扫描速度决定。因此更适合处理高速复杂的控制任务，它与微

7、型计算机之间的差别越来越小 。同时，还具备了网络功能，能进行多台或与机之间的联网通讯，使用可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统，通过现场总线的通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证。正是由于电气控制系统的种种优点,因此本次对摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机同时，提高了编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用进行工业系统的设计打好基础。 国内外关于本课题的技术研究现状和发展状态早在上世纪六十年代国外就已经出现了可编程序控制器（）的应用，之后世界各国

8、争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在年西门子又成功地开发出了、系列，它具有 和 操作模板为用户提供了方便人机界面，用户程序三级口令保护，极强的计算性能，完善的指令集，接口和通过工业现场总线以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能；模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机；快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。由于电气控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司己将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决

9、的工作方式。由于的众多优点，使其迅速在工业控制中得到推广。虽然国内技术的应用前景很大，并且取得了一定的经济效益，而相比之下，由于受经济和技术水平的限制，大多数企业在生产上使用的摇臂钻床的电气控制系统，还是采用继电器接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患，极易发生故障，而且由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难，和国外大量采用技术替代继电器接触器系统相比，我们还存在很大差距。随着技术在我国的迅猛发展，我们和国外先进技术的差距会不断缩小。因此，抓住这个有利时机进一步促进技术的推广与应用，是提高我国工业自动化水平的迫切任务，此次对于摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借鉴国外先进

10、的工业控制技术，应用到工业现场，以提高摇臂钻床的工作性能。二 摇臂钻床电器设备的分布及分工摇臂钻床设有台电动机，即主轴电动机、冷却泵电动机、摇臂升降电动机及液压泵电动机。主轴电动机提供主轴转动的动力，形成钻床加工的主运动。主轴应具有正反转功能，但主轴电动机只有正传工作模式，反转由机械方式实现。冷却泵电动机用于提供冷却液，只需正转。摇臂升降电动机提供摇臂升降动力，需正反转。液压泵电动机提供液压油，用于摇臂、立柱和主轴箱的夹紧和松开，也需要正反转。摇臂机床的操作主要通过手轮和按钮实现，手轮用于主轴箱在摇臂上的移动，手轮操作。按钮用于主轴的启动、停止，摇臂的上升、下降，立柱及主轴箱的夹紧和放松等操作

11、，并配合限位开关完成机床调节的各种动作。零件图中给出了摇臂钻床的电器布置，电器元件表见表所示。以继电接触器电气原理图如图所示。图 摇臂钻床电气控制原理图表 摇臂钻床的电器元件表序号符号名称型号规格照明灯主轴电动机热继电器热元件液压电动机热继电器主电源熔断器熔体摇臂液压电动机控制电路熔断器照明灯熔断器立柱主轴箱放松指示灯黄色、装于内立柱主轴箱夹紧指示灯绿色、装于内主轴运转指示灯主轴电动机接触器线圈电压摇臂上升接触器摇臂下降接触器液压电动机正向接触器液压电动机反向接触器时间继电器主轴电动机、摇臂升降电动机液压电动机冷却泵电动机主电源组合开关板后接线冷却泵电动机组合开关照明灯开关装于照明灯上主轴停止

12、按钮绿主轴启动按钮带绿色指示灯（）摇臂上升按钮红摇臂下降按钮黄立柱主轴箱放松按钮带黄色指示灯（）立柱主轴箱夹紧按钮上下限位组合开关摇臂松开行程开关摇臂夹紧行程开关立柱主轴箱夹紧行程开关控制变压器、液压分配电磁阀三 摇臂钻床继电器原理图解图中交流电源经组合开关进入电动机主电路和控制电路的电源变压器。主轴电动机由接触器控制，摇臂升降电动机由接触器和控制，液压电动机由接触器和控制，冷却泵电动机功率较小，由组合开关手动控制。机床操动情况如下。、按下主轴启动按钮，接触器得电吸合且自保持，主轴电动机运转。按下停止按钮，主轴电动机停止。、需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮，断电延时时间继电器得电，其瞬动动合触

13、点和瞬时闭合延时打开的动合触点使接触器和电磁阀动作，液压电动机启动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂松开。待完全松开后，行程开关动作，其动断触点断开使接触器断电释放，液压电动机停止运转，其动合触头接通使接触器得电吸合，摇臂升降电动机正向启动，带动摇臂上升。上升到所需位置后，松开上升按钮，时间继电器、接触器断电释放，摇臂升降电动机停止运转，摇臂停止上升。延时秒后，时间继电器的动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关动断触头处于导通状态，故继续处于吸合状态，接触器吸合，液压电动机反向启动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧装置动作。夹紧完毕后，行程开关动作，接触器断电释放，液压电动机停止运转，电磁阀断电。时间继电器的作用是适应松开到摇臂停止上升之间的惯性时间，避免摇臂上升期间突然夹紧。、需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮，动作过程与摇臂上升时相似。、立柱和主轴箱同时夹紧和同时松开。按下立柱和主轴箱松开按钮，接触器得电吸合，液压电动机正向启动，由于电磁阀没有得电，处于释放状态，所以液压油经位通阀分配至立柱和主轴箱松开油缸，立柱和主轴箱夹紧装置松开。按下立柱和主轴箱夹紧按钮，接触器得电吸合，反向启动，液压油分配至立柱和主轴箱夹紧油缸，立柱和主轴箱夹紧装置夹紧。、摇臂升降限位保护是靠上下限