去毛刺專用機床電氣系統(tǒng)控制設(shè)計

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Because this machine control system has used the advanced electricity, the hydraulic pressure and the machinery unifies closely, acts the procedure interlock, the monitoring strict programmed control system, therefore has the automaticity to be high, productivity is strong, the simplicity of operator is reliable and characteristics and so on service convenience. Mainly has carried on to the electric control system's improvement, in the beforehand black-white control system product's foundation, has used the industrial control special purpose computer - - programmable controller control system. In PLC and under exterior electrical system control, through the control to feed oil pump electrical machinery, the main axle electrical machinery, cools the electrical machinery, and so on three solenoid valve's logical program movements, completes removes each kind of components the burr duty. This graduation project, is according to produces machinery's control request, the deburring special purpose machine electric control system's design and completes the electrically controlled installment the pattern which and the material in the manufacture, the use and the maintenance process needs, requests (PLC) comes using the function and a merit more complete programmable controller to the deburring electric control system to carry on the control and the movement, as well as the engine bed electric control completes the entire components processing process to the system hydraulic circuit's control the movement request, thus completes in the entire operating process each duty. KEY WORDS：Main axle electrical machinery, deburring electric control system, engine bed electric control, PLC 目 錄 摘要--------------------------------------------------------------------3 一、概述---------------------------------------------------------------4 （一）電氣控制系統(tǒng)-------------------------------------------------4 （二）可編程序控制器-----------------------------------------------4 （三）設(shè)計任務(wù)及要求-----------------------------------------------6 二、機床電氣控制流程的設(shè)計---------------------------------------------7 （一）設(shè)備名稱、用途、工藝過程及技術(shù)性能---------------------------7 （二）電源---------------------------------------------------------8 （三）對電氣控制特性要求-------------------------------------------8 （四）電氣傳動-----------------------------------------------------8 （五）有關(guān)操作功能及控制系統(tǒng)選擇-----------------------------------9 三、機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計--------------------------------------------10 （一）主電路控制設(shè)計---------------------------------------------10 1.主電路設(shè)計--------------------------------------------------10 2.中間繼電器--------------------------------------------------10 （二）執(zhí)行電路控制設(shè)計--------------------------------------------10 1.機床電氣傳動的特點及控制要求--------------------------------10 2.控制電路電源------------------------------------------------11 （三）輔助電路設(shè)計-----------------------------------------------11 1.信號指示與照明電路------------------------------------------11 2.控制箱------------------------------------------------------12 3.操縱箱------------------------------------------------------12 4.面板設(shè)計----------------------------------------------------12 （四）繪制電氣原理圖---------------------------------------------12 四、電氣元器件型號的選擇----------------------------------------------13 五、編程的調(diào)試與PLC的選用--------------------------------------------16 （一）調(diào)試與運行--------------------------------------------------16 （二）可編程控制器（PLC）的選用------------------------------------17 1.控制要求---------------------------------------------------17 2.輸入輸出配置-----------------------------------------------17 3.工作方式與梯形圖-------------------------------------------18 六、結(jié)論與體會-------------------------------------------------------23 1.結(jié)論----------------------------------------------------------23 2.體會----------------------------------------------------------23 謝辭-----------------------------------------------------------------25 參考文獻(xiàn)-------------------------------------------------------------26 附圖-----------------------------------------------------------------27 一、概 述 隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，在以機械、電子技術(shù)為主的多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科。它對產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)或管理方式以及人才的知識結(jié)構(gòu)等將產(chǎn)生巨大影響，并使國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)生深刻的變化。 去毛刺專用機床電氣控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件組成，即由電氣控制系統(tǒng)和可編程序控制器PLC組成。 （一）電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)是由電氣元件按照一定要求連接而成，是機床的重要組成部分。不但可對各臺電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、停車等進行控制，還具有對各臺電動機之間實行協(xié)調(diào)、聯(lián)鎖、順序切換、顯示工作狀態(tài)的功能。對生產(chǎn)過程比較復(fù)雜的系統(tǒng)還要求對影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種工藝參數(shù)如溫度、壓力、流量、速度、時間等能夠自動測量和自動調(diào)節(jié)，這樣就構(gòu)成了功能相當(dāng)完善的電氣自動化系統(tǒng)。根據(jù)專用機床的各項要求其控制裝置也不相同，對于這一要求電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程應(yīng)遵循幾條基本原則：①最大限度地滿足機械設(shè)備對電氣控制提出的要求。②妥善處理機與電的關(guān)系，采用機電結(jié)合的方法，達(dá)到系統(tǒng)的控制要求。③在滿足控制要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單，避免盲目地追求高性能、高指標(biāo)。④積極慎重地采用新技術(shù)、新工藝。⑤正確合理地選用電器元件，盡可能減少元器件的品種和規(guī)格，降低生產(chǎn)成本。⑥操作、維護要方便，外形協(xié)調(diào)、美觀。 （二）可編程序控制器 可編程序控制器（Programmable Logic Controller，習(xí)慣上簡稱為PLC）是以微處理器為核心的通用工業(yè)自動化裝置。是20世紀(jì)60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，PLC已不僅能實現(xiàn)繼電器控制所具有的邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能，同時還具有了執(zhí)行算術(shù)運算，對模擬量進行控制等功能。所以美國電氣制造商協(xié)（National Electrical Manufacturers Association,簡稱NEMA）會經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年將其正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱PC。為避免在使用中與個人計算機（Personal Computer）的簡稱PC相混淆，人們通常仍習(xí)慣地把可編程控制器簡稱為PLC?？删幊炭刂破饕驗槠鋬?yōu)點眾多，自其誕生以來，已成功地應(yīng)用于工業(yè)中幾乎所有領(lǐng)域。包括鋼鐵廠、紙漿廠、食品加工廠、化工和石油化工廠、汽車廠和電廠。具體來說，PLC的特點表現(xiàn)為以下幾個方面：①硬件的可靠性高。PLC專業(yè)在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計。一個設(shè)計良好的PLC能置于有很強電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。在硬件設(shè)計方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固、簡化安裝，使它易于抗振沖擊，對印刷電路板的設(shè)計、加工和焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以在發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部位以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁閥、電機等外圍裝置上。②編程簡單，使用方便。用微機實現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。PLC采用面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序的執(zhí)行時間，但對大多數(shù)的機電控制設(shè)備來說，這種損耗是微不足道的。③接線簡單，通用性好。在電信號匹配的情況下，PLC的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作量少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的邏輯關(guān)系，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實際上已經(jīng)設(shè)計成為PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于使用。④可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC可連接成為功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般PLC網(wǎng)絡(luò)可以分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為500~2500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，通信速率1M~10Mbps，傳輸距離為500~1000m，網(wǎng)上結(jié)點達(dá)1024。這兩類網(wǎng)絡(luò)相連，可以兼容不同類型的可編程控制器和計算機，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。⑤易于安裝，便于維護。PLC安裝簡單而且功能強大，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方。在大型PLC系統(tǒng)的安裝中，遠(yuǎn)程輸入/輸出安放在最優(yōu)地點。遠(yuǎn)程I/O站通過同軸電纜或雙軸線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠(yuǎn)程子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場地安裝時間。從一開始，PLC便以易維護作為設(shè)計目標(biāo)。由于幾乎所有的器件都是模塊化的，維護時只需要換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借阻于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障。另外，PLC把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，并且還可以完成以下功能：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進控制、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)、對控制系統(tǒng)監(jiān)控。總的來說，PLC的推廣應(yīng)用已在世界范圍內(nèi)形成熱潮，目前PLC發(fā)展方向主要是朝著小型化、廉價化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展，這將使PLC功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用而更廣。 因此，近年來在工業(yè)自動化控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面廣泛的應(yīng)用。 （三）設(shè)計任務(wù)及要求 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)工藝要求的提升，使得在工業(yè)生產(chǎn)的各個過程中工作要求更加縝密，更加仔細(xì)。其中之一的對工廠加工部件的去毛刺機的這一過程就突顯對生產(chǎn)工藝的要求之高。是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中對工部件表面進行拋光處理的一種較為先進的系統(tǒng)設(shè)備。此次畢業(yè)設(shè)計，是根據(jù)生產(chǎn)機械的控制要求，去毛刺專用機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計和完成電控裝置在制造、使用和維護過程中所需的圖樣和資料，要求利用功能和優(yōu)點較為齊全的可編程控制器（PLC）來對去毛刺電氣控制系統(tǒng)進行控制及運行，以及機床電氣控制對系統(tǒng)液壓回路的控制來完成整個零件加工過程的動作要求，從而來完成整個操作過程中的各項任務(wù)。 任務(wù)是：將加工出來的半成品零件在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的毛刺進行去除。 要求是：工件從定位夾緊→插刀進→去刺進→去刺退→插刀退→松夾撥銷。其中動作的工作的方式可分為兩類：一類是自動控制、另一類是手動控制。自動控制動作方式是由可編程控制器來進行控制，手動控制動作方式是由電氣系統(tǒng)來控制，機床電機的控制是用繼電器和接觸器來控制。如液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖和電氣控制電器元件動作表（圖1-1和表1-1）。 二、機床電氣控制流程的設(shè)計 為適應(yīng)將要加工產(chǎn)品的要求，進行加工過程中零件產(chǎn)生的毛刺去除，收集了有關(guān)資料，并將有關(guān)資料作了分析。對有些影響總體設(shè)計，但尚難以確定的環(huán)節(jié)作了原理性試驗，最后確定了一些設(shè)計內(nèi)容。 （一）設(shè)備名稱、用途、工藝過程及技術(shù)性能 該設(shè)備名稱為去毛刺專用機床電氣控制系統(tǒng)。它是適用于各類零件毛刺去除。主要解決如何快速去除毛刺的有關(guān)電氣控制和PLC程序編制系統(tǒng)工作過程如圖1-1所示。工件的定位夾緊裝置的動作由二位四通電磁換向閥完成定位液壓缸和夾緊缸動作，控制插刀液壓缸和去刺液壓缸活塞運動方向的切換電磁閥線圈三位四通電磁換向閥與三位四通電磁換向閥來完成。各工步電磁閥線圈通電狀態(tài)表1-1所示。液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖1－1（去毛刺液壓控制生產(chǎn)線的工藝流程） 表2－1 液壓系統(tǒng)電氣控制電器元件動作表 注：（ ）為保持得電；“+”為得電；“—”為失電。 圖2－1液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖 去毛刺液壓控制生產(chǎn)線的工藝流程具體說明如下： （1）、定位夾緊缸工作：夾緊工件，工件被夾緊后，夾緊缸內(nèi)壓力達(dá)到壓力繼電器KP設(shè)定的值后停止工作，轉(zhuǎn)到下一步工序。 （2）、插刀缸工作： 插刀前進，碰到工件后即觸到限位開關(guān)2ST（SQ2）后停止。 （3）、去刺缸工作：去刺前進，去刺結(jié)束后，碰到限位開關(guān)4ST（SQ4）后停止。 （4）、去毛刺完畢后：去刺后腿，退回至碰到限位開關(guān)3ST（SQ3）后停止。 （5）、插刀后腿：碰到限位開關(guān)1ST（SQ1）即停止工作。 （6）、插刀完畢后：定位夾緊缸開始松夾停止，被去過毛刺好的工部件被取下來。 至此，整個取毛刺的過程完成了一個工作循環(huán)，再按下啟動按鈕，則開始下一個工件去毛刺的工作循環(huán)。 （二）電源 系統(tǒng)供電電源采用交流380V三相四線制工業(yè)用電，頻率50HZ，容量10KV·A，負(fù)荷等級為二級。 （三）對電氣控制特性要求 系統(tǒng)定位加緊工進工件，松夾、拔銷采用自動/手動動作方式。只要根據(jù)PLC程序運行進行動作，可自動/手動的操作進行去毛刺。從系統(tǒng)工作可靠性和可維護性出發(fā)，系統(tǒng)作為如下考慮：系統(tǒng)控制方式為順序步進邏輯控制運動部件定位、夾緊采用行程開關(guān)；系統(tǒng)位置調(diào)整可用按鈕點動/自動；電網(wǎng)斷電用掉電保持繼電器作狀態(tài)記憶保護；系統(tǒng)短路及過載保護；在軟件和硬件上采用了聯(lián)鎖和系統(tǒng)故障檢測手段。 （四）電氣傳動 系統(tǒng)中工件定位夾緊快進速度較低，定位精度要求不高，加工工件電氣傳動方式為電氣控制液壓缸進行動作，無間接啟動、制動和動作功能，運動由電氣輸出信號驅(qū)動電磁閥線圈，控制液壓完成規(guī)定運動；油泵電動機根據(jù)油壓高低自動控制。 （五）有關(guān)操作功能及控制系統(tǒng)選擇 控制調(diào)試則將手動按鈕統(tǒng)一裝在控制板上進行手動控制。系統(tǒng)使用的環(huán)境為車間，溫度在-5℃～40℃范圍內(nèi)，相對溫度35％～90％?？紤]到操作者在車間操作和各項干擾信號等因素。要求系統(tǒng)工作可靠性高，抗干擾能力強及液壓電氣系統(tǒng)動作對PLC的控制速度要求低，綜合上述要求和特點。對照各種控制系統(tǒng)性能表，選擇小型可編程程序控制器作為專用機床電氣的系統(tǒng)控制器，可編程序控制器具有軟、硬件開發(fā)工作量小，輸出負(fù)載能力強，工作可靠性高等特點，適合作機電一體化產(chǎn)品的控制器。 三、機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)機床加工的零件的設(shè)計要求，其確定了具體從四方面來進行考慮: 主電路控制設(shè)計、執(zhí)行電路控制設(shè)計、輔助電路控制設(shè)計、繪制電氣原理圖。 （一）主電路控制設(shè)計 1．主電路設(shè)計 根據(jù)電氣傳動的要求，由接觸器KM1、KM2、KM3分別控制電動機M1、M2、M3，如圖電氣原理圖所示。 機床的三相電源由電源引入開關(guān)QS引入。主電動機M1的過載保護，由熱繼電器KR1實現(xiàn)，它的短路保護可由機床的前一級配電箱中的熔斷器充任。冷卻泵電動機M3的過載保護，由熱繼電器KR2實現(xiàn)。進給電動機M2由于是短時工作，不設(shè)過載保護。電動機M3設(shè)短路保護------熔斷器FU1。 主軸電動機M1------M1的功率較大，超過10KW，但是由于插刀/去刺在電氣系統(tǒng)啟動后才進行，所以電路中采用了接觸器KM1、KM4來控制電機的運轉(zhuǎn)和制停的動作（Y-△降壓啟動）。用接觸器KM1、KM4進行控制。在設(shè)計時考慮到過載保護，就采用熔斷器FU1來限制M1的電流及電壓。 進給電動機M2和冷卻電動機M3------由于電動機M2和M3的功率都較小，額定電流分別為2.7A和0.43A，為了節(jié)省成本和縮小體積，可分別用接觸器KM2和KM3（額定電流都為5A），其M3則用熔斷器FU2作為過載保護。 2．中間繼電器 考慮到輸出部分會經(jīng)常出現(xiàn)一系列故障，如過載，過負(fù)荷運轉(zhuǎn)會將可編程控制器的觸點或保險絲燒壞，所以在PLC輸出點與閥之間使用一個中間繼電器進行轉(zhuǎn)換，這樣做可以保證在過流、過壓、過負(fù)荷等情況下，不至于將PLC燒壞，中間繼電器在這起到保護PLC的作用。 （二）執(zhí)行電路控制設(shè)計 1．機床電氣傳動的特點及控制要求 (1) 機床主運動由電動機M1集中傳動，旋轉(zhuǎn)零件（滿足零件加工要求）是靠主軸運動來完成。 (2) 主軸電動機M1制動采用接觸器反接制動器。 (3) 刀架快速移動、加工由進給油泵電動機M2拖動，而液壓缸的前后運動由電磁閥控制。 (4) 冷卻泵由電動機M3拖動。 (5) 進給運動的縱向左右運動，橫向前后運動，以及快速移動、轉(zhuǎn)動都由手動/自動（PLC）操縱。 電動機型號：( GB 755-81《電機基礎(chǔ)技術(shù)要求》) 主軸電機M1：Y160M-4 11KW 380V 23.0A 1460r/min 進給電機M2：Y90S-4 1.1KW 380V 2.7A 1400r/min 冷卻電機M3：JCB-22 0.15KW 380V 0.43A 2790r/min 2．控制電路電源 考慮安全可靠及照明指示燈的要求，采用變壓器供電，控制線路127V，照明36V，指示燈6.3V。 （三）輔助電路控制設(shè)計 1．控制箱 設(shè)計一個控制箱，其主要目的是用來存放可編程控制器PLC與電線。其技術(shù)要求：①玻璃窗的玻璃厚5mm。②玻璃窗的四周包覆橡皮框。③箱體下底板由兩塊可拆卸的薄鋼板拼成，以便安裝地腳螺絲。④前后門和觀察窗均安裝門鎖。 2．操縱箱 設(shè)計一個操縱箱，其主要目的是用來設(shè)置擺放各種開關(guān)、按鈕，用它來操縱控制箱，以完成整個去毛刺的控制過程。 3．面板設(shè)計 根據(jù)去刺機電氣控制系統(tǒng)手動、自動操作的需要，設(shè)計的操作面板如去刺機操縱面板（附圖）所示。 4．信號指示與照明電路 可設(shè)電源指示燈HL2（綠色），在電源開關(guān)QS接通后，立即發(fā)光顯示，表示機床電氣線路已處于供電狀態(tài)。設(shè)指示燈HL1（紅色）表示主電機是否遠(yuǎn)行。這兩個指示燈可由接觸器KM1的動合和動斷兩對輔助觸電進行切換通電顯示。如電氣原理圖右上方所示。 在操作板上設(shè)有交流表A，它串聯(lián)在電動機主回路中（附圖 控制柜面板），用以指示機床的工作電流。這樣可根據(jù)電動機工作情況調(diào)整切削用量使主電動機盡量滿載運行，提高生產(chǎn)率，并能提高電動機功率因數(shù)。 設(shè)照明燈FL安全照明（36V安全照明）。 （四）繪制電氣原理圖 根據(jù)各局部線路之間互相關(guān)系和電氣保護線路，畫成電氣原理圖，如電氣原理圖所示。 四、電氣元器件型號的選擇 電動機的選擇，實際上是在機電設(shè)計密切配合并進行實際實驗的情況下定型的。現(xiàn)對其它電氣元件的選擇具體如下： 1．電源引入開關(guān)QS QS主要作為電源隔離開關(guān)用，并不用它來直接起停電動機，可按電動機額定電流來選。顯然應(yīng)該根據(jù)三臺電動機來選。中小型機床常用組合開關(guān)，選用HZ10-25/3型，額定電流為25A，三相組合開關(guān)。 2．熱繼電器KR1、KR2 主電動機M1額定電流23.0A,KR1應(yīng)選用JR0-40型熱繼電器，熱元件電流為25A，整定電流調(diào)節(jié)范圍為16-25A，工作時將額定電流調(diào)整為23.0A。 同理，KR2應(yīng)選用JR10-10型熱繼電器，選用1號元件，整定電流調(diào)節(jié)范圍是0.40~0.64A，整定在0.43A。 3．熔斷器FU1、FU2、FU3 用做電路電動機控制電路中的過載和短路保護用。熔體電流為： A=7.6 A 可選用RL1-15型熔斷器，配用10A的熔斷體。型號為：RL1-15/5。 4．接觸器KM1、KM2、KM3、KM4 接觸器KM1、KM4 ，根據(jù)主電動機M1的額定電流=23.0A，控制器回路電源127V，需主觸點對，動合輔助觸電兩對，動斷輔助觸點一對，根據(jù)上述情況，選用CT0-40型接觸器，電磁線圈電壓為127V。 由于M2、M3電動機額定電流很小，KM2、KM3可選用JZ7-44交流接觸器，線圈電壓為127V，觸點電流5A，可完全滿足要求。對小容量的電動機常用中間繼電器充任接觸器。 5．控制變壓器TC (1) 變壓器最大負(fù)載時是KM1、KM2、KM3及KM4同時工作，根據(jù)公式 （ 5—1 ） 式中 --------所需變壓器容量（VA）； -------變壓器容量儲備系數(shù)，=1.1~1.25； --------控制線路最大負(fù)載時工作的電器所需的總功率（VA）。 顯然對于交流電器（交流接觸器、交流中間繼電器及交流電磁 鐵等），應(yīng)取吸持功率值。 = (2) 變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合另一些電器時仍能吸合，可按公式 （ 5—2 ） 式中 --------同時起動的電器的總吸持功率（VA）。 VA 可知變壓器容量應(yīng)大于68.4VA?？紤]到照明燈等其他電路容量，可選用BK-100型變壓器或BK-150型變壓器，電壓等級：380V/127-36-6.3V，可滿足輔助回路的各種電壓需要。 6．限位開關(guān)SQ 因為機械式開關(guān)在被機械運動部件碰撞后，有的能自動復(fù)位，有的則不能自動復(fù)位，限位不準(zhǔn)確，反應(yīng)不靈敏，甚至達(dá)不到設(shè)計所期望的要求，因此選擇感應(yīng)開關(guān)。感應(yīng)開關(guān)靈敏度好，反映準(zhǔn)確，是理想化行程開關(guān)的選擇。 7．按鈕SB1 在泵起停時要用到按鈕，控制泵起停的按鈕選擇一般普通按鈕，結(jié)構(gòu)型式：元件式。 型號：LA18-22 顏色：紅色、綠色 8．旋鈕開關(guān) SB2 手動控制過程中，使用旋鈕開關(guān)。 型號：LA18-22×3 電壓：交流500V/ 直流400V 電流：5A 結(jié)構(gòu)型式：旋鈕三位置 觸點對數(shù)：常開2、常閉2 顏色：黑色 9．腳踏開關(guān)SF1、SF2 自動控制過程中，使用腳踏開關(guān)。 型號：LT21/2 10．鈕子開關(guān)SB3、SB4 進行PLC編程時，使用鈕子開關(guān)。 型號：KN3-A 11．旋轉(zhuǎn)開關(guān)SB5 主電路中使用。 型號：LA18-22×2 電壓：交流500V/直流440V 電流：5A 結(jié)構(gòu)型式：旋鈕二位置 觸點對數(shù)：常開2、常閉2 顏色：黑色 12．急停開關(guān)SB 自動控制過程中，用于出現(xiàn)異常情況制停的作用。 型號：LA-22J 電壓：交流500V/440V 電流：5A 結(jié)構(gòu)型式：緊急式 觸點對數(shù)：常閉 顏色：紅色 表4—1其它各元件的選用 符號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù)量 M1 異步電動機 Y160M-4 11KW 380V 1460r/min 1 M2 進給電機 Y90S-4 1.1KW 380V 1400r/min 1 M3 冷卻電機 JCB-22 0.15KW 380V 2790r/min 1 Q 組合開關(guān) HZ10-25/3 3級 500V 25A 1 KR1 熱繼電器 JR0-40 額定電流25A 整定電流23A 1 KR2 熱繼電器 JR10-10 熱元件1號 整定電流0.43A 1 FU1 熔斷器 RL1-15/5 500V 熔體10A 3 KM1、KM4 交流接觸器 CT0-40 40A 線圈電壓127V 2 KM2/KM3 中間繼電器 JZ7-44 5A 線圈電壓127V 2 TC 控制變壓器 BK-100 100VA 380V/127-36-6.3V 1 SL 限位開關(guān) 1 SB1 按鈕 LA18-22 紅色、綠色 1 SB2 旋鈕開關(guān) LA18-22×3 黑色 2 SF1、SF2 腳踏開關(guān) LT21/2 黑色 2 SB3、SB4 鈕子開關(guān) KN3-A 黑色 2 SB5 旋轉(zhuǎn)開關(guān) LA18-22×2 黑色 2 SB 急停開關(guān) LA-22J 紅色 1 HL1、HL2 指示燈 XDN-220 XH16-2 紅色、綠色 2 VC 橋式整流器 QL10 1 五、編程的調(diào)試與PLC的選用 （一）調(diào)試與運行 PLC程序編寫完成后，通過手編程器寫入到PLC存儲器中，首先對照步進流程圖進行校對、修改、補充后，然后進行室內(nèi)模擬調(diào)試。把電氣控制系統(tǒng)的各限位開關(guān)、液動電磁閥負(fù)載，在模擬板上用信號指示燈代替。然后運行程序，看是否符合預(yù)計的動作要求，發(fā)現(xiàn)錯誤立即修改和調(diào)整程序，直到滿足工藝流程和狀態(tài)流程圖要求。 室內(nèi)模擬調(diào)試完成后，把程序固化在PLC中，可以進入現(xiàn)場實際運行調(diào)試階段。這時先不帶負(fù)載，只帶上驅(qū)動電磁閥的線圈，而與之連接的機械負(fù)載則脫開，再連上必要的指示信號燈，即空載運行調(diào)試。在空載運行調(diào)試階段時，可以按運行方式如回原點、點動、手動操作、單周期運行等逐步進行，最后進行連續(xù)運轉(zhuǎn)調(diào)試。在調(diào)試運行中，可借助于步進流程圖，判斷故障原因與部位，隨時查清原因，及時采取修改程序或接線等措施予以排除。如果運行正常了，則可以進入帶負(fù)載運行調(diào)試階段。將各電磁閥連接上機械負(fù)載，并通過操作按鈕按去毛刺專用機床工藝順序，手動運行各機械部份看動作是否正常，如插刀進/退、去刺進/退、定位夾緊動作順序，有無機械位置干涉等現(xiàn)象。如有機械干涉可通過調(diào)整各個接近開關(guān)的安裝位置等措施解決，還可以通過調(diào)節(jié)其距離來控制去刺刀的范圍。經(jīng)仔細(xì)調(diào)整一切正常后，就可以啟動PLC進行自動運轉(zhuǎn)。但在自動運轉(zhuǎn)階段時，必須密切注意觀察機床各部件動作，如有異常立即按緊急停止按鈕停車檢查。 最后再進行考機運行，一般連續(xù)運行72小時以上，以考核電氣及機械運行是否穩(wěn)定可靠，如遇干擾一般要采取以下措施來解決如：檢查PLC控制柜、液動電磁閥等接地是否良好（一定要分別接地）；清查接線看強弱電信號線有無分開敷設(shè)；在PLC輸入通道加接硬件濾波（如阻容濾波）。 通過對專用機床PLC控制系統(tǒng)的室內(nèi)模擬調(diào)試和現(xiàn)場帶負(fù)載運行調(diào)試工作，我深切體會到以上調(diào)試原則和步驟的重要性，往往遇到問題按學(xué)過的知識和方法去處理就能順利解決了。 （二）可編程控制器（PLC）的選用 1．控制要求 本生產(chǎn)線除裝卸工部件外，整個工藝過程能自動運行。同時，定位加緊缸、去刺缸、插刀缸均能進行手動控制，以便對設(shè)備進行調(diào)整和檢修。 2．輸入輸出配置 本去毛刺生產(chǎn)線過程I/0口信號分析選用F1-40MR型PLC，輸入輸出（I/O）配置見表5—1。如下： I/O信號分配表 表5-1 輸 入 輸 出 定位夾緊到位 X400 建壓 Y430 定位夾緊后位 X505 定位夾緊 Y431 插刀到位 X401 拔銷松夾 Y432 插刀后位 X404 插刀進 Y433 去刺到位 X402 插刀退 Y434 去刺后位 X403 去刺進 Y435 腳踏開關(guān)（開） X405 去刺退 Y436 腳踏開關(guān)（關(guān)） X406 自動 X407 手動 X410 定位夾緊 X411 拔銷松夾 X412 插刀進 X413 插刀退 X500 急停 X502 去刺進 X503 去刺退 X504 泵啟動 X506 泵停止 X507 總計輸入點數(shù)為 19 總計輸出點數(shù)為 7 已知控制系統(tǒng)的輸入輸出的電數(shù)：輸入點為19點；輸出點為7點。選擇日本三菱公司生產(chǎn)的F系列產(chǎn)品。因此選擇了F1-40MR型可編程控制器。其輸入繼電器編號為X400~X413和X500~X513，共24點；輸出繼電器的編號為Y430~Y437和Y530~Y537，共16點。 3．工作方式與梯形圖 根據(jù)生產(chǎn)工藝和控制要求編制的梯形圖，應(yīng)包括手動操作和自動控制兩段程序。具體如附圖（梯形圖）所示。 （1）手動操作 設(shè)有夾緊、放松手動操作；插刀進、退手動操作；去刺進、退手動操作。手動控制梯形圖見附圖 第1段程序CJP700－EJP700邏輯行程序段。當(dāng)工作方式選擇旋鈕SB4置于“手動”時，X410常閉觸點斷開，轉(zhuǎn)換條件成立，執(zhí)行“手動”控制程序。按下按鈕SB2時，X506常開觸點接通Y430、YV1得電，液壓機建壓啟動。撥動旋鈕SB5時，X411或X412常開觸點接通，Y431或Y432、YV2或YV3 得電吸合，定位夾緊缸定位夾緊或撥銷松夾。同理，撥動旋鈕SB6時，X413常開觸點接通Y433或X500常開觸點接通Y434，YV4得電，插刀缸進刀或退刀。撥動SB7時，X503常開觸點接通Y433或X504常開觸點接通Y436，YV4得電，去刺缸去刺進或去刺退。為了避免定位夾緊缸、插刀缸、去刺缸在完成了相應(yīng)的定位夾緊/撥銷松夾；插刀/退刀；去刺進/去刺退的工作后仍然繼續(xù)施加壓力，所以在進行每項工作時都添加了限位保護開關(guān)，以確保施力準(zhǔn)確到位。另外，在每步中，也都添加了互鎖的環(huán)節(jié)，為了防止定位夾緊和撥銷松夾、插刀進退、去刺進退的同時進行。最重要一點就是在插刀進到去刺退的這個階段還要保證定位夾緊缸時時刻刻夾緊工部件，否則，這個階段所有工作全都失效。 圖5-1 手動操作梯形圖 （2）自動控制 去毛刺的過程時典型的順序控制，通常采用中間繼電器來實現(xiàn)控制要求。去毛刺PLC控制系統(tǒng)的梯形圖如附圖及圖1（PLC外部接線圖）所示。圖中第2段程序CJP701—EJP701為自動控制程序段，要進行自動控制程序，自動工作的動作過程說明如下： （1）、定位夾緊缸工作：夾緊工件，工件被夾緊后，夾緊缸內(nèi)壓力達(dá)到壓力繼電器KP設(shè)定的值后停止工作，轉(zhuǎn)到下一步工序。 （2）、插刀缸工作： 插刀前進，碰到工件后即觸到限位開關(guān)2ST（SQ2）后停止。 （3）、去刺缸工作：去刺前進，去刺結(jié)束后，碰到限位開關(guān)4ST（SQ4）后停止。 （4）、去毛刺完畢后：去刺后腿，退回至碰到限位開關(guān)3ST（SQ3）后停止。 （5）、插刀后腿：碰到限位開關(guān)1ST（SQ1）即停止工作。 （6）、插刀完畢后：定位夾緊缸開始松夾停止，被去過毛刺好的工部件被取下來。 至此，整個取毛刺的過程完成了一個工作循環(huán)，再按下啟動按鈕，則開始下一個工件去毛刺的工作循環(huán)。 值得注意的是：在實際自動控制過程中，會出現(xiàn)一系列步可預(yù)見的情況，在此特別注明，在設(shè)計中增加了腳踏開關(guān)SF1、SF2，因為在實際定位夾緊工部件所處的位置并不是象理想中一樣完美，添加SF1以便于調(diào)整零件的位置，SF2實為SF1自鎖，伴隨整個自動過程。添加急停按鈕SEM1，目的是為了在工作中如果出現(xiàn)意外事故，即可以采取緊急的制停措施，從而不至于造成更大的傷害。 圖5-2 自動操作梯形圖 4．程序清單 根據(jù)梯形圖編制的程序單如下： 程序號 指 令 程序號 指 令 0001 LD X506 0054 OUT M100 0002 ANI X507 0055 LD X406 0003 OUT T454 0056 OR Y433 K5 0057 ANI T452 0005 LD T454 0058 ANI X404 0006 OR Y430 0059 ANI Y434 0007 OUT Y430 0060 AND Y431 0008 LDI X410 0061 AND M100 0009 ANI Y430 0062 OUT Y433 CJP700 0063 LD X404 0011 LD X411 0064 OUT T450 0012 ANI X400 K1 0013 ANI Y432 0066 OR Y435 0014 OUT Y431 0067 LD M100 0015 LD X412 0068 AND T450 0016 ANI X505 0069 OUT T452 0017 ANI Y431 K12 0018 OUT Y432 0071 ANI X403 0019 LD X413 0072 ANI T452 0020 ANI X402 0073 ANI Y436 0021 ANI Y434 0074 AND Y431 0022 AND Y431 0075 OUT Y435 0023 OUT Y433 0076 LD X404 0024 LD X500 0077 OR T452 0025 ANI X401 0078 OR Y434 0026 AND Y431 0079 ANI Y433 0027 ANI Y433 0080 ANI X401 0028 OUT Y434 0081 AND Y431 0029 LD X503 0082 OUT Y434 0030 ANI X404 0083 LD X403 0031 ANI Y436 0084 OR Y436 0032 AND X431 0085 ANI Y435 0033 OUT Y435 0086 ANI X402 0034 LD X504 0087 ANI X431 0035 ANI X403 0088 OUT Y436 0036 ANI Y435 0089 LD X404 0037 ANI Y431 0090 ANI X405 0038 OUT Y436 0100 OUT T451 EJP700 K4 0040 LDI X407 0101 ANI M100 0041 ANI Y430 0102 ANI Y431 CJP701 0103 ANI T451 0043 LD X405 0104 OUT Y432 0044 OR M100 EJP701 0045 ANI Y432 END 0046 ANI Y502 0047 OUT Y431 0048 LD X400 0049 AND X406 0050 OR M100 0051 LD X403 0052 ORI Y436 0053 ANI X502 六、總結(jié)與體會 （一）總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，通過2個月的刻苦努力，在張承陽老師的幫助下，基本上按照畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的要求，較好的完成了任務(wù)。 根據(jù)零件對控制系統(tǒng)的要求，論證了總體方案，選擇了我認(rèn)為是最佳方案的PLC控制系統(tǒng)。通過對PLC的輸入、輸出信號的分析計算、論證，合理的對PLC進行了選型。并且通過現(xiàn)場實習(xí)，弄清了去刺機的各部組成，結(jié)構(gòu)及工藝動作要求，繪制出了控制邏輯動作程序圖及程序梯形圖，據(jù)此編制出了PLC控制程序。并且參加了電動機、電磁閥和各限位開關(guān)的外部電路設(shè)計。從而，初步掌握了機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程和要求?？傮w來說，此次設(shè)計給我的影響頗大，讓我知道了什么才算是一個真正的設(shè)計方案，它與以往的PLC課程設(shè)計有很大的區(qū)別，后者只要畫出外部接線圖，并且編好程序，整個工作就差不多算完工了。而現(xiàn)在，不僅僅要考慮這些，還要考慮諸多方方面面的問題。如：控制機器的各種按鈕開關(guān)的選型；PLC機身如何放置，怎樣放置？在操縱PLC和放置PLC時都要考慮到應(yīng)該設(shè)計怎樣一個操縱設(shè)備和控制設(shè)備來解決這些問題等等。對于現(xiàn)在新型的PLC技術(shù)，我還十分陌生，我一定要結(jié)合此次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)驗，努力學(xué)習(xí)，掌握好新技術(shù)，為以后踏上工作崗位打好基礎(chǔ)。 （二）體會 三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我的專業(yè)知識有了進一步的提高。畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)習(xí)中最后一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，它是一個綜合性較強的設(shè)計課題，為我們以后從事實際的技術(shù)工作，打下了一個良好的基礎(chǔ)。并且對我們掌握所學(xué)知識情況，進行了全面而又直觀的檢驗。為了能夠完成這次畢業(yè)設(shè)計，我投入了全部精力，做了充分的準(zhǔn)備工作。 首先，我針對所選畢業(yè)課題，在指導(dǎo)老師的指點和幫助下，搜集和整理了有關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計要求，再對資料做歸類、分析。 其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計任務(wù)要求，先制定并論證了總體設(shè)計方案，按以保證設(shè)計不走彎路，按照已得到老師認(rèn)可的總體方案，一步一步去做，從而順利的完成了本課題設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計雖已經(jīng)結(jié)束了，但想想我在其中所學(xué)到的知識，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個復(fù)雜的技術(shù)過程，容不得半點含糊。設(shè)計人員應(yīng)先明白設(shè)計的目的，了解產(chǎn)品的價值和實用性，其次要對設(shè)計的產(chǎn)品進行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計說明書，進行繪圖…，這些一步都不能少。 這次的畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我的獨立思考、分析解決問題的能力，拓寬了我的知識面，是一次極好的鍛煉機會！ 謝 辭 在老師悉心指導(dǎo)下，本人順利完成了“去毛刺專用機床電氣控制系統(tǒng)”課題的畢業(yè)設(shè)計。張老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、待人和藹，他是我學(xué)習(xí)的好榜樣。在畢業(yè)設(shè)計過程中，所在單位的領(lǐng)導(dǎo)、工程師以及我的同事們提供了相關(guān)的資料，并為我的設(shè)計提出了許多好建議。同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，機械系部領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)老師，都給予我很大幫助，在此一并表示衷心感謝。 另外還要感謝課外指導(dǎo)老師周德卿教授，他在工作之余對我此次畢業(yè)設(shè)計給予了很大的幫助! 最后，誠摯的感謝四年來所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和親友們！ 參考文獻(xiàn) 1. 趙永成、五豐、李明穎 編著：機電傳動控制 北京：中國計量出版社。2003.8 2. 程周主 編著：電氣控制與PLC原理及應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社。2003.7 3. 吳曉君、楊向明 編著：電氣控制與可編程控制器應(yīng)用 北京：中國建材工業(yè)出版社。2004.2 4.常曉玲 編著：電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 北京：機械工業(yè)出版社 2004.1 5.王也仿 編著： 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 北京：機械工業(yè)出版社 2001.9 6.余雷聲、方宗達(dá) 編著： 電氣控制與PLC應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社 1998.10 7．齊占慶 機床電氣控制技術(shù) 北京：機械工業(yè)出版社 1999.10 8．張文寬 編著：《怎樣擴大車床的應(yīng)用》 機械工業(yè)出版社 9．史貴權(quán) 編著：《機械畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》 哈爾濱兵器工業(yè)職工大學(xué) 1984 10.《常見機構(gòu)的原理及應(yīng)用》編導(dǎo)組編《常見機構(gòu)