组合机床电气控制系统设计docWord文件下载.docx

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组合相床由底座、床身、液压动力滑台、铣削动力头、液压站等通用部件和有关的专用部件组成，如图2-1所示。

组合机床的工作循环如图2-2所示。

1—左电动机；

2—左变速箱；

3—液压缸；

4—右变速箱；

5—右电动机；

6—滑台；

7—工件；

8—夹具；

9—机座

图2-1组合机床结构示用意

图2-2组合相床工作循环图

加工时，工件随夹具安装在液压动力滑台上，当发出加工指令后，工作台作快速进给，工作接近动力头时，工作台改成工作进给速度进给，同时，左铣削动力头启动加工，当进给到必然位置时，右动力头也启动两面同时加工，直至终点时工作进给停止，两动力头停转，经死挡铁停留后，液压动力滑台快速退回原位并停止，工作循环结束。

肯定液压动力滑台系统的工作进程

图2-3液压动力滑台的液压系统图

液压系统工作进程如下。

（1）快速趋进

液压泵电动机启动后，按SB3按钮发出滑台快速移动信号，电磁铁YV1得电，三位五通电磁阀向右移，控制油路开通，控制三位五通液控换向阀向右移，接通工作油路，压力通过行程阀进入液压缸大腔，而小腔内回油通过三位五通液控换向阀、单向阀、行程阀再进入大腔，液压缸体、滑台、取得向前快速移动。

（2）工作进给

滑台快速移动到工件接近铣削动力头时，滑台上的挡铁压下行程阀，切断压力油通路，现在压力油只能通过调速阀进入液压缸大腔，减少进油量，降低滑台移动速度，滑台转为工进进给。

现在由于负载增加，工作油路油压升高，顺序阀打开，液压缸小腔的回油再也不经单向阀流入液压缸大腔，而是经顺序阀流回油箱。

（3）死档铁停留

液压动力滑台工作进给结束时（铣削加工完成），滑台撞上死挡铁，停止前进，但油路仍处于工作进给状态，液压缸大腔内继续进油，至使油压升高，压力继电器KP动作。

（4）快速退回停于原位

死挡铁停留，压力继电器KP动作，其常闭触点打开，使电磁铁YV1失电，KP常开触点闭合，电磁铁YV2得电，三位五通电磁阀左移，控制油控制阀左移，工作压力油直接进入液压缸小腔，使液压缸体、滑台、工件迅速退回。

同时大腔内的回油经单向阀、三位五通液控换向阀无阻挡地流回油箱。

工作台快速退回原位时，压下原位行程开关，电磁铁YV2失电，在弹簧作用下，液控换向阀处于中间状态，切断工作油路，系统中各元件均恢恢复位状态，滑台停于原位，一个工作循环结束。

表2-1元件动作表

工步

YV1

YV2

KP

原位

—

快进

+

工进

死挡铁停留

—/+

快退

三．组合机床电气控制电路设计

电气控制线路设计遵循的原则

（1）应最大限度地知足生产机械的工艺要求

（2）力求控制线路安全、靠得住、简单、经济

（3）合理选择各类电气元件

（4）便于操作和维修、符合人机关系

电动机控制电路分析与设计

（1）主电路

为液压泵电动机，操作按钮SB2或SB1，使KM1得电或失电，控制电动机启动或停止。

机床所有的操作都必需在液压泵电动机启动以后进行。

SA1为机床半自动工作与调整工作的选择开关。

SA1开关置于

位置机会床实现半自动工作，左、右铣削动力头的电动机M2与M3别离由滑台移动到位，压下行程开关SQ2与SQ3，使KM二、KM3得电并自锁，M二、M3别离启动工作。

加工到终点时，滑台压下终点行程开关SQ4，使KM二、KM3断电，两动力头停转。

（2）控制电路

液压泵电动机启动工作后，按下按钮SB3，继电器KA1得电并自锁，电磁铁YV1得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。

工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器

动作。

KA1失电，电磁铁YV1失电，同时KA2得电，电磁铁YV2得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关SQ1，KA2失电，YV2失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。

（3）照明电路

机床照明灯

通过控制变压器T1降压为24

，由开关SA2控制。

（4）保护与调整环节

熔断器FU1用于对电动机M1，变压器T一、T2一次侧进行短路保护。

FU2用于对电动机M二、M3短路保护，FU3用于对控制电路短路保护，FU4用于对照明电路短路保护，FU5用于对电磁铁线圈电路短路保护。

三台电动机的过载保护别离由FR一、FR二、FR3热继电器实现，为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均应停止工作。

因此，热继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。

组合机床是由通用部件和专用部件组成。

组合机床在整机的安装、调试进程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。

因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。

左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关SA1于调整位置

，别离按下按钮SB7、SB8，实现左、右动力头点动对刀的调整。

液压动力滑台前进、后退的调整是将SA1开关置于

位置，切断KM二、KM3线圈电路，使滑台移动到SQ二、SQ3位置时，左、右铣削动力头不该起动工作。

按下点动按钮SB五、SB6，别离使KA一、KA2得电，取得滑台前进与后退的点动调整工作。

电气控制线路总图

按照各局部线路之间的彼此关系和电气保护线路，完成电气原理图，如附图1所示。

四．组合机床的PLC控制设计

PLC选型

本系统有输入信号15个，输出信号10个，均为开关量。

按照I/O接口数量、类型及控制要求，同时考虑到保护、改造和经济性等诸多因素，能够选择FX2N-32MR，如此共有16个输入点、16个输出点，能够知足控制要求。

表4-1输入/输出设备与PLC的I/O地址分派表

输入设备

输出设备

符号

功能

输入继电器

输出继电器

SA1（A）

半自动与调整工作选择开关

X0

KM1

M1启动接触器

Y0

SA1（M）

X1

KM2

M2正向接触器

Y1

SA2

照明灯开关

X2

KM3

M2反向接触器

Y2

SQ1

原位行程开关

X3

压力继电器

Y3

SQ2

行程开关

X4

KA1

YV1得失电继电器

Y4

SQ3

X5

KA2

YV2得失电继电器

Y5

SQ4

加工终点行程开关

X6

进给电磁铁

Y6

SB1

液压泵停止按钮

X7

退回电磁铁

Y7

SB2

液压泵启动按钮

X8

EL

照明灯

Y8

SB3

快进按钮

X9

SB4

快退按钮

X10

SB5

前进点动调整开关

X11

SB6

后退点动调整开关

X12

SB7

左动力点动对刀开关

X13

SB8

右动力点动对刀开关

X14

I/O点地址编号及硬件接线

将输入信号、输出信号按功能类型分派，与PLC的I/O端一一对应连接。

如图4-1所示。

图4-1可编程控制器硬件接线图

软件编制

按照系统要求可知，当系统开始运行时，用启动脉冲M8002直接使程序进入等待状态，M0常开触点闭合。

当液压泵电动机启动后，系统进入下降状态，开始执行系统要求的功能。

电动机控制电路、液压动力滑台控制和照明电路能同时进行工作。

机床能够选择半自动工作和点动调节。

绘制的步进梯形图如图4-2所示。

图4-2步进梯形图

按照步进梯形图写出的指令表如表4—2所示。

表4-2系统指令表

步序

指令

LDM8002

32

RSTY1

64

LDX4

1

SETS20

33

RSTY2

65

ANDX5

2

STLS20

34

LDX3

66

ANDX6

3

LDIX7

35

ANDX7

67

SETS30

4

OUTM0

36

SETS32

68

STLS30

5

LDM0

37

STLS25

69

SETY3

6

ANDX8

38

OUTY1

70

RSTY4

7

SETS21

39

LDX14

71

SETY5

8

ANDX2

40

SETS26

72

RSTY7

9

SETS33

41

STLS26

73

LDIY4

10

STLS21

42

OUTY2

74

SETY8

11

SETY0

43

75

12

44

ANDX11

76

SETS31

13

ANDX0

45

SETS27

77

STLS31

14

ANDX4

46

STLS27

78

RSTY3

15

SETS22

47

LDIY3

79

RSTY5

16

ANDX1

48

ANIY6

80

RSTY8

17

ANDX13

49

OUTY4

81

STLS32

18

SETS25

50

LDX5

82

RSTY0

19

ANDX9

51

ANDX12

83

STLS33

20

SETS29

52

SETS28

84

SETY9

21

STLS22

53

STLS28

85

22

LDIX8

54

OUTY5

86

23

SETY1

55

LDX7

87

LDX2

24

56

ANDX10

88

SETS34

25

SETS23

57

89

STLS34

26

STLS23

58

STLS29

90

RSTY9

27

LDIX9

59

91

28

SETY2

60

92

RET

29

LDX6

61

SETY4

93

END

30

SETS24

62

LDIY5

31

STLS24

63

SETY7

五．辅助电气元件的选择

辅助元件的选择说明

（1）电动机M一、M二、M3

合理地选择电动机是指从驱动机床的具体对象、加工规范，也就是要从机床的利用条件动身，即从经济、合理、安全等多方面考虑，使电动性能够安全靠得住地运行。

考虑到以上情形，所以选择液压泵电动机M1的型号为Y132—4，额定功率为，额定电压为380V，额定电流为，额定转速为1440r/min。

选择左、右动力头电动机M二、M3的型号为Y90L—6，额定功率为，额定电压为380V，额定电流为，额定转速为910r/min。

（2）电源引入开关Q

开关选用原则：

1）开关的额定工作电压≥线路额定电压；

2）开关的额定电流≥线路负载电流；

3）有热继电器装置的开关，其热继电器整定电流应当与所控制负载额定电流一致；

4）有电磁继电器装置的开关，其电磁继电器瞬时整定电流应不小于负载电路正常工作峰值电流；

5）有欠电压继电器装置的开关，其欠电压继电器额定电压就不小于线路额定电压。

Q主要作为电源隔离开关用，并非用它来直接启停电动机，可按电动机额定电流来选。

中、小型机床常常利用组合开关，选用HZ10—25/3型，额定电流为25A，为三级组合开关。

（3）热继电器FR一、FR二、FR3

选用原则：

1）用做断相保护时，对Y接法应利用一般不带断相保护装置的两相或三相热继电器。

对△接法应利用带断相保护装置的继电器。

2）用做长期工作保护或中断长期保护时，按照电动机启动时刻，选取6倍的额定电流（6IN）以下具有可返回时刻的热继电器。

其额定电流或热元件整定电流应等于或大于电动机或被保护电路的额定电流。

继电器热元件的整定值一般为电动机或被保护电路额定电流的1～倍。

液压泵电动机M1的额定电流为15.8A，所以FR1应选用JR16B—20/3型热继电器，热元件电流为16A，整定电流调节范围为10~16A，工作时将额定带暖流调整为15.8A。

同理，FR二、FR3应选用JR16B—20/3型热继电器，热元件电流为，整定电流调节范围为~，工作时将额定电流调整为。

（4）压力继电器KP

应选用JZ7—44型中间继电器作为压力继电器，额定电流5A。

（5）中间继电器KA一、KA二、KA3

选用原则是：

按照被控制电路的电压品级，所需触点数量、种类和容量等要求来选择。

应选用JZ7—44型中间继电器，额定电流5A。

（6）熔断器FU一、FU二、FU3、FU4、FU5

正确选用熔断器（熔断器和其熔体）才能起到保护作用。

一般情形下应先选择熔体的规格，再按照熔体的规格来肯定熔断器的规格。

其选用的一般原则如下：

1）熔体额定电流的选用：

对负载电流比较平稳，没有冲击电流的短路保护，熔体额定电流等于或稍大于负载工作电流；

用于单台电动机短路保护时，熔体额定电流=（～）×

电动机额定电流；

用于多台电动机短路保护时，熔体额定电流=（～）×

额定功率最大的一台电动机额定电流+其余电动机额定电流总和。

其中系数大小的选取原则为：

电动机功率越大，系数选取值越大；

相同功率时，启动电流越大，系数选得越大。

2）熔断器选用：

熔断器的额定电压不得小于线路的工作电压；

熔断器的额定电流不得小于所装熔体的额定电流。

FU1用于对电动机M1，变压器T一、T2一次侧进行短路保护。

其熔体电流为

，可选用RL1—60型熔断器，配20A的熔体。

FU2用于对电动机M二、M3短路保护。

，可选用RL1—15型熔断器，配10A的熔体。

FU3用于对控制电路短路保护，FU4用于对照明电路短路保护，FU5用于对电磁铁线圈电路短路保护。

可选用RL1—15型熔断器，配4A的熔体。

（7）接触器KM一、KM二、KM3

1）按照所控制的电动机及负载电流类别选用接触器的类型；

2）接触器的主触点额定电压应大于等于负载回路额定电压；

3）接触器的主触点额定电流应大于等于负载回路额定电流；

4）按照吸引线圈的额定电压选用不同种类接触器。

接触器吸引线圈分交流线圈（36V，110V，127V，220V，380V）和直流线圈（24V，48V，110V，220V，440V）两种。

接触器KM1，按照液压泵电动机M1的额定电流

，控制回路电源为127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对等情形，选用CJ10—20型接触器，电磁线圈电压为127V。

由于M二、M3电动机额定电流比较小，M二、M3可选用JZ7—44型交流中间继电器，其线圈电压为127V，触点电流为5A，可完全知足要求，对小容量的电动机常常利用中间继电器充任接触器。

（8）控制变压器T一、T2

变压器最大负载时KM一、KM2及KM3同时工作，按照参考文献得

由式（4—10）得

可知变压器的容量应大于，考虑到照明灯等其他电器容量，可选用BK—100型变压器，电压品级为380V/，可知足辅助回路的各类电压需要。

（9）行程开关SQ一、SQ二、SQ3、SQ4

行程开关的一般选用原则是：

1）按照利用处合及控制对象选用种类；

2）按照安装环境选用防护形式；

3）按照控制回路的额定电压和额定电流选用系列；

4）按照机械与行程开关的传动与位移关系选用适合的操作头形式。

所以SQ一、SQ4应选JLXK1—11型行程开关，其额定电压为500V，额定电流为5A。

SQ二、SQ3应选JLXK1—311型行程开关，其额定电压为500V，额定电流为5A。

（10）控制开关SB一、SB二、SB3、SB4、SB五、SB六、SB7、SB8

按钮开关的一般选用原则是：

1）按照利用处合选用按钮开关的种类；

2）按照用途选用适合的形式；

3）按照控制回路需要，肯定不同按钮数；

4）按工作状态指示和工作情形要求，选用按钮和指示灯的颜色。

所以SB一、SB五、SB6应选LA10—1型按钮开关，颜色为红色。

SB二、SB3、SB4、SB7、SB8应选应选LA10—1型按钮开关，颜色为黑色。

电气元、器件清单

名称

型号

规格

数量

M1

液压泵电动机

Y132—4

380V1440r/min

M2

左动力头电动机

Y90L—6

380V910r/min

M3

右动力头电动机

Q

组合开关

HZ10—25/3

三级500V25A

FR1

热继电器

JR16B—20/3

额定电流16A整定电流

FR2、FR3

额定电流整定电流

JZ7—44

额定电流5A

KA1、KA2、KA3

中间继电器

FU1

熔断器

RL1—60

500V熔体20A

FU2

RL1—15

500V熔体10A

FU3、FU4、FU5

500V熔体4A

交流接触器

CJ10—20

20A线圈电压127V

KM2、KM3

交流中间接触器

5A线圈电压127V

T1、T2

控制变压器

BK—100

100VA380V/

SQ1、SQ4

JLXK1—11

额定电压500V额定电流5A

SQ2、SQ3

JLXK1—311

SB1、SB5、SB6

控制按钮

LA10—1

SB2、SB3、SB4、SB7、SB8

YV1、YV2

电磁铁

六．设计总结

虽然在这次设计以前曾有过课程设计的经历，不过在这次课程设计中确实感到了专门大的难度.第一，这次的课程设计是机电传动，以电为主，这对学机械的咱们感到很陌生。

第二，平时的学习中知识不够全面，例如，对变频器，PLC控制器的了解很少，对它的工作原理、大体结构没有大体的熟悉，在设计中不免感到棘手。

再次，就是没有过实际的动手经验，对一些大体控制功能的实现、电路的接法等不知如何下手。

正是由于在设计进程中的各种问题，也让我对自己学习的不足有了更进一步的熟悉。

第一，要熟悉到学习的最终目的是要学以至用，能够将学习到的知识真正运用到生产实际中，而不是仅仅应付一下考试，如此的话即便分数再高也只能是纸上谈兵。

第二，在科技日趋发达的今天，各学科彼此渗透，咱们机械专业的学生要想有所作为，有所创新，就应该对各学科都有深切的了解，如电气等方面。

第三，在学习进程中，咱们要注重从实际动手中学习知识，而不单单是知足书本的知识，因为有许多问题只有在实际中才能发觉，也只有在实际中才能更好的解决。

对于这次设计，我虽然想尽力去做得最好，但由于知识有限，在设计进程中不免有各类错误乃至不会的地方，例如电气接线图，因为不知到变频器、PLC的接线方式，无法完成它的绘制，还有许多有误的地方，望老师指正，我当将虚心学习，并尽力更正。

七.参考文献

[1]张万奎