摇臂钻床电气控制课程设计说明书Word下载.docx
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同时行程开关SQ4压下,触点(101-102)断开,HLl灯暗,而(101-103)闭合,HL2灯亮,指示主轴箱与立柱处于夹紧状态,可以进行钻削加工。
4.冷却泵电动机控制冷却泵电动机容量小(0.125kW),由SA1开关控制单向旋转。
5.联锁、保护环节电路中利用SQ2实现摇臂松开到位,开始升降的联锁控制,利用SQ3,实现摇臂完全夹紧的联锁控制。
通过KT延时断开的常开触点实现摇臂松开后自动夹紧的联锁控制。
摇臂升降除了按钮SB4、SB3机械互锁外,还采用KM2、KM3电气的双重互锁控制。
主轴箱与立柱进行松开、夹紧工作时,为保证压力油不供给摇臂夹紧油路,通过SB5、SB6常闭触点切断YV线圈电路,达到联锁目的。
电路利用熔断器FUl作为总电路和电动机M1、M4的短路保护。
利用熔断器FU2作为电动机M2、M3及控制变压器T一次侧的短路保护,利用热继电器KRl为M1电动机的过载保护,KR2为M3电动机的过载保护。
组合行程开关SQl作为摇臂上升、下降的极限位置保护,SQl有两对常闭触点,当摇臂上升下降至极限位置时,相应触点动作切断与其对应的上升下降接触器KM2、KM3,使M2电动机停止转动,摇臂停止升降,实现升降极限位置保护,电路中失压或欠压保护由各接触器实现。
6.照明与信号指示电路通过控制变压器T降压提供照明灯EL安全电压,由SA2开关操作。
熔断器FU3作为短路保护。
当主轴电动机工作时,KMl触点(101-104)接通,指示灯HL3亮,表示主轴工作;
当主轴箱、立柱处于夹紧状态时,SQ4触点(101-l03)接通,HL2灯亮。
主轴箱、立柱处于松开状态,SQ4触点(101102)接通,HLl灯亮。
(二)设计参考图
(三)要求
能按照本组最终要求合理设计电气控制图,并画出电气施工图,再做成控制板,最后连线试验。
五、参考资料
1、张万奎等编.《机床电气控制技术》北京大学出版社,2007
2、机电传动控制(第三版),邓星钏主编,武汉:
华中科技大学出版社,2001年9月
3、机电传动与控制(第二版),程宪平主编,武汉:
华中科技大学出版社,2003年9月。
4、电力拖动自动控制系统(第三版),陈伯时主编,北京:
机械工业出版社,2003年8月。
5、半导体变流技术(第二版),莫正康主编,北京:
机械工业出版社,2001年8月。
6、邓星钟等编.《机电传动控制(第三版)》华中科技大学出版社,2001.3第3版
课程设计说明书
课程名称:
机床电气控制技术
设计题目:
钻床电气控制课程设计
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
机设
学生姓名:
xxx
学号:
指导教师:
湖南xxxxxxxxxx教务部制
2012年12月30日
目录
一、引言…………………………………………………………2
1、设计目的…………………………………………3
2、设计要求…………………………………………3
二、系统总体实际………………………………………………4
1、系统硬件配置及组成原理………………………4
2、硬件接线图………………………………………4
3、系统变量定义及分配表…………………………6
4、系统接线图设计…………………………………7
三、控制系统设计……………………………………………8
1、控制程序流程图设计……………………………8
2、控制程序设计思路……………………………10
3、摇臂钻床PLC程序设计…………………………10
四、系统调试及结果分析……………………………………14
1、调试前安全检查………………………………14
2、调试……………………………………………15
五、总结
六、参考文献
引言
钻床是一种孔加工设备,可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。
按用途和结构分类,钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。
在各类钻床中,摇臂钻床操作方便、灵活,适用范围广,具有典型性,特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工,是一般机械加工车间常见的机床。
摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。
主轴箱可在摇臂上移动,并随摇臂绕立柱回转的钻床。
摇臂还可沿立柱上下移动,以适应加工不同高度的工件。
较小的工件可安装在工作台上,较大的工件可直接放在机床底座或地面上。
摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中,加工体积和重量较大的工件的孔。
摇臂钻床加工范围广,可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。
摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。
滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成,滑座可沿床身导轨移动,以扩大加工范围,适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。
万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外,并可作水平移动,主轴箱可在摇臂上作倾斜调整,以适应工件各部位的加工。
此外,还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。
此次试验就是要将滑座式Z3040摇臂钻床的控制系统改为PLC控制。
摇臂钻床加工时,主轴箱紧固在摇臂导轨上,而外立柱紧固在内立柱上,摇臂紧固在外立柱上,然后进行钻削加工。
钻削加工时,钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给,其运动形式为:
(1)摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动;
(2)进给运动为主轴的纵向进给;
(3)辅助运动有:
摇臂沿外立柱垂直移动,主轴箱沿摇臂长度方向的移动,摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。
Z3040型摇臂钻床的工作原理:
Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动,他们分别是主轴电动机,摇臂升降电动机,液压泵电动机和冷却泵电动机。
主轴电动机控制钻床的进给运动;
摇臂升降电动机要求能正反向旋转,可用手动操作;
摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现,液压电动机需可正反转,摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。
因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。
冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液,只要求单向旋转。
系统具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。
1、设计目的:
(1)、了解Z3040摇臂钻床的操作顺序,并作出功能图。
(2)、熟悉并会接较复杂的PLC控制系统电路。
(3)、领悟电气控制电路PLC改造的要领。
2、设计要求:
(1)按下主轴起动按钮SB2,接触器KMl得电吸合且自保持,主轴电动机M1运转。
按下停止按钮SBl,主轴电动机停止。
(2)需要摇臂上升时,按下摇臂上升按钮SB3,时间继电器KT得电,其瞬动触头和瞬时闭合延时打开的动合触头使接触器KM4和电磁阀YA动作,液压电动机M3起动,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sQ2动作,其动断触头断开使接触器KM4断电释放,液压电动机M3停止运转,其动合触头接通使接触器KM2得电吸合,摇臂升降电动机M2正向起动,带动摇臂上升。
上升到所需的位置后,松开上升按钮SB3,时间继电器KT、接触器KM2断电释放,摇臂升降电动M2停止运转,摇臂停止上升。
延时l~3s后,时间继电器KT的动断触头闭合,动合触头断开,但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态,故YA继续处于吸合状态,接触器KM5吸合,液压电动机M3反向起动,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SQ3动作,接触器KM5断电释放,液压电动机M3停止运转,电磁阀YA断电。
时问继电器KT的作用是适应SB3松开到摇臂停止上升之间的惯性时间,避免摇臂惯性上升中突然夹紧。
(3)需要摇臂下降时,按下摇臂下降按钮SB4,动作过程与摇臂上升时相似。
(4)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SB5,接触器KM4得电吸合,液压电动机:
M3正向起动。
由于电磁阀YA没有得电,处于释放状态,所以液压油经2位6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SB6,接触器KM5得电吸合,M3反向起动,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。
(5)摇臂升降限位保护是靠上下限位开关SQ1U和SQ1D实现的。
上升到极限位置后,SQ1U动断触头断开,摇臂自动夹紧,同松开上升按钮SB3动作相同;
下降到极限位置后,SQlD动触头断开,摇臂自动夹紧,同松开下降按钮SB4动作相同。
二、系统总体设计
1、摇臂钻床电气控制原理图
2、硬件接线图
3、系统电器元件明细表
符号
名称
型号
规格
数量
M1
三相异步电动机
Y100L2-4
3.0KW,380V,6.82A,1430r/min
1
M2
摇臂升降电动机
Y90S-4
1.1KW,2.01A,1390r/min
M3
液压泵电动机
JO31-2
0.6KW,1.42A,2880r/min
M4
冷却泵电动机
JCB-22
0.125KW,0.43A,2790r/min
QS
组合开关
HZ5-20
三极,500V,20A
KM1
交流接触器
CJ-10
10A,线圈电压127V
KM2,KM3
KM4,KM5
CJ10-5
5A,线圈电压127V
5
KT
时间继电器
JSSI
AC127V,DC24V
FR1
热继电器
JR16-20/3
热元件额定电流11A,整定电流6.82A
FR2
热元件额定电流2.4A,整定电流2.01A
FU1
熔断器
RL1-60
500V,熔体20A
FU2
RL1-15
500V,熔体10A
FU3
RL1-16
500V,熔体2A
TC
控制变压器
BK-100
100VA,380V/127,36,6.3V
SB1,SB4
控制按钮
LA-18
5A,红色
2
SB2,SB5
5A,绿色
SB3,SB6
5A,黑色
HL1,HL2,
HL3
指示灯
ZSD-0
6.3V,绿色1红色1黄色1
3
EL,SA1,
SA2
照明灯,控制开关
JC2
36V,40W
二、控制系统设计
1、系统流程图
2、控制设计思路
利用顺控指令,根据机床的运行原理,把机床分成四个字程序:
主轴起停、摇臂上升、摇臂下降、主轴箱立柱的限位,并用一个主程序来分别调用子程序来实行机床的功能。
、
3、摇臂钻床PLC程序设计
1主电动机的起动控制程序
X4为主电动机起动输入继电器,接通X4,此时输出继电器Y1接通并自锁,从而使电机起动。
图4.1主电动机的起动梯形图程序
2摇臂升降控制程序
当X5接通时,同时Y4得电,使得液压泵电动机起动,摇臂放松,当摇臂彻底放松后,X30的常开触点闭合,常闭触点断开,Y4断电,Y2得电,摇臂开始上升,当上升到极限位置时,X10的常闭触点断开,Y2失电。
摇臂完成松开,然后上升的过程。
如果想要完成摇臂下降的过程,需接通X6,在摇臂放松后,使Y4得电,使摇臂下降,当下降到极限位置时,X10的常闭触点断开,Y3失电。
摇臂完成松开,然后下降的过程。
图4.2摇臂升降梯形图程序
3主轴箱放松或夹紧控制程序
当X012接通后,使Y4得电,主轴箱左移,当X015接通时,Y2得电,主轴箱松开到位。
加紧过程与其相似。
图4.3主轴箱放松或夹紧梯形图程序
4摇臂回转控制梯形图程序
当X033接通后,使Y4得电,同时Y14得电,摇臂开始回转,当X020接通后,摇臂开始逆回转,当X022接通后,使Y7得电,电机反转,摇臂开始加紧。
图4.4摇臂回转控制梯形图程序
5冷却泵开关控制梯形图程序
当X024接通后,使Y015得电,冷却泵开始工作,当X025接通后,冷却泵停止工作。
图4.5冷却泵开关控制梯形图程序
四、系统调试及结果分析:
1、测试前安全检查:
(1)、检测电路时,确定三相电源只接进去一端,防止二相进入单相电源供电的电路否则直接烧毁PLC或开关电源。
(2)、检查开关连接是否正常,是否连错或少。
(3)、确定熔断器应与电源相线L端相连;
确定电路没有短路。
(4)、经老师同意后,才能通电测试,并按实验步骤操作。
2、开始测试:
等待
通电——HL1亮
按SB3——KM1吸合,HL2亮(主轴转动)
按SB2——KM1断开,HL2灭(主轴停转)
按SB4——KM5断开,KM4吸合,YA亮,再按SQ2——KM4断开,KM2吸合指示灯点亮(摇臂上升)
按SB5——KM5吸合,KM4吸合,YA亮,再按SQ2——KM4断开,KM3吸合指示灯点亮(摇臂下降)
断开SB4\SB5一段时间后——KM5吸合
按SB7——KM4吸合,YA灭
按SB1全部断开,按SQ5全部电源断开
总结
本课题所研究的基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的设计实现了Z3040摇臂钻床的控制自动化,方便了工人在生产中对机床的实际操作。
可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器,具有结构简单,抗干扰性强,编程方便等特点,本课题采用PLC自动控制技术取代了传统继电器—接触器电气控制系统,实现了对Z3040摇臂钻床的自动控制,从而提高了机床的工作效率、工作稳定性和可靠性,而且,还大大降低了工人的劳动强度,改善了产品的加工质量,降低了设备故障率,提高了生产率。
另外,通过这次毕业设计使我对PLC和电控方面的知识又有了更加深刻的理解和掌握,为今后走向工作岗位从事相关工作奠定了很好的基础。
由于时间精力有限,还有许多功能有待扩展、完善。
主要是没有对所控制电动机的调速问题进行研究,包括主电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速只能通过机械调速或多速电机来进行,属于有级调速,其加工范围将受到某些限制,系统仅限于逻辑开关量的控制,对于PLC的许多高级指令没有应用到。
以上问题有待今后进一步研究解决。
参考文献
[1]张桂岭.浅谈现代PLC的优势特点.自动化博览,2003(4),66-67
[2]李国厚主编.PLC原理与应用.北京:
清华大学出版社,2005
[3]邱公伟.可编程序控制器网络通信及应用.北京:
清华大学出版社,2003,1-5
[4]李亚东.用PLC实现位置控制的方法.上海交通大学学报,2002(4),491-493
[5]王培良.发电机自动检测的PLC电气控制系统.电气自动化,2004
(1),60-61
[6]李桂芹.提高PLC电气控制系统可靠性的措施.电气自动化,2006
(1),57-58
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