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1、湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 全自動(dòng)機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系： 電氣信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)：0601 學(xué)號(hào)：200601200101學(xué)生姓名： 張 揚(yáng) 導(dǎo)師姓名： 賴(lài)指南 完成日期： 2010年6月15日 誠(chéng) 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（

2、論文）任務(wù)書(shū)題目： 全自動(dòng)機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 張揚(yáng) 系別 電氣信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí) 0601 學(xué)號(hào) 200601200101 指導(dǎo)老師 賴(lài)指南 職稱(chēng) 副教授 教研室主任 李曉秀、林國(guó)漢 一、 基本任務(wù)及要求： 本全自動(dòng)機(jī)床用來(lái)完成對(duì)棒料工件的單面或雙面的鉆孔加工，它由1個(gè)工作臺(tái)，1個(gè)夾具，2個(gè)動(dòng)力頭,1個(gè)機(jī)械手，1條輸送帶組成，除動(dòng)力頭主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，機(jī)床的其余運(yùn)動(dòng)部件均由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)拖動(dòng)。本課題要求設(shè)計(jì)者以PLC為核心，為本全自動(dòng)機(jī)床設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)。具體要求如下1.該控制系統(tǒng)應(yīng)能使全自動(dòng)機(jī)床具有全機(jī)全自動(dòng)、全機(jī)半自動(dòng)、單機(jī)半自動(dòng)和單機(jī)手動(dòng)四種工作

3、方式，且能使各種工作方式不相互發(fā)生沖突，能滿(mǎn)足機(jī)床輸送帶送料機(jī)械手上料夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件夾緊左、右動(dòng)力頭向前進(jìn)行鉆削加工當(dāng)左、右動(dòng)力頭的鉆頭將要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，右動(dòng)力頭停止，左動(dòng)力頭繼續(xù)向前左動(dòng)力頭快速返回右動(dòng)力頭再次向前右動(dòng)力頭快速返回夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)機(jī)械手下料的整個(gè)工藝過(guò)程要求，具有啟動(dòng)、預(yù)停、緊急停止、緊急后退和計(jì)數(shù)功能，具有動(dòng)力頭在線(xiàn)離線(xiàn)選擇功能，具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)等功能。 2.應(yīng)確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；確定PLC的型號(hào)規(guī)格；確定PLC I/O元件；設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的電器控制線(xiàn)路原理圖；設(shè)計(jì)全自動(dòng)機(jī)床的單機(jī)手動(dòng)程序，單機(jī)單步程序，單機(jī)半自動(dòng)程序，全機(jī)半自動(dòng)程序，全機(jī)全自動(dòng)程序，全機(jī)自

4、動(dòng)回原點(diǎn)程序，故障報(bào)警和信號(hào)顯示程序；上機(jī)調(diào)試程序；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間：（1）3月1日至3月14日：明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，收集設(shè)計(jì)資料，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，了解本課題的研究現(xiàn)狀、存在問(wèn)題、實(shí)際意義和發(fā)展前景，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告，開(kāi)題報(bào)告上傳到FTP。 （2）3月15日至3月22日：全面了解全自動(dòng)機(jī)床的工藝過(guò)程和對(duì)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。撰寫(xiě)撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的緒論部分。 （3）3月23日至4月5日：畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。 （4）4月6日至6月19日：畢業(yè)設(shè)計(jì)。 4月6日至4月11日：確定全自動(dòng)機(jī)床的控制方案。 4月12日至4月22日：設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的電器控制系統(tǒng)原理圖

5、，確定PLC的型號(hào)規(guī)格，確定PLC I/O元件，列出PLC I/O元件分配表。 4月23日至5月20日：設(shè)計(jì)全自動(dòng)機(jī)床的公用程序，單機(jī)單步程序，全機(jī)半自動(dòng)程序，全機(jī)自動(dòng)回原點(diǎn)程序。 5月21日至5月31日：上機(jī)調(diào)試程序。 （4）6月1日至6月15日：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 （5）6月16日至6月19日：指導(dǎo)老師評(píng)閱、電子文檔上傳FTP。 （6）6月21日至6月23日：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 （7）6月24日：提交畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)。 （8）6月25日至6月29日：提交畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯相關(guān)表格及學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料。 目 錄摘 要3Abstract 4第1章 緒 論 5 1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展與種類(lèi) 51.1.1 集散控

6、制系統(tǒng)DCS 51.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) 51.1.3 PLC控制系統(tǒng)6 1.2課題的背景意義8 1.3研究?jī)?nèi)容9第2章 系統(tǒng)總體控制方案的確定 10 2.1 對(duì)全自動(dòng)機(jī)床的概述 102.1.1 全自動(dòng)機(jī)床的用途及基本結(jié)構(gòu)102.1.2 全自動(dòng)機(jī)床工作過(guò)程簡(jiǎn)述10 2.2 設(shè)計(jì)要求 11 2.2.1 對(duì)工作方式的設(shè)計(jì)要求 11 2.2.2 對(duì)單機(jī)控制的要求 11 2.2.3 對(duì)全機(jī)控制的要求 11 2.2.4 對(duì)保護(hù)方面的設(shè)計(jì)要求 11 2.2.5對(duì)局部照明的設(shè)計(jì)要求 11 2.2.6 對(duì)信號(hào)顯示及故障報(bào)警方面的設(shè)計(jì)要求 11 2.3 總體控制方案論證 12第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13

7、3.1 電動(dòng)機(jī)電器線(xiàn)路的設(shè)計(jì) 13 3.1.1 電器元件的配置 13 3.1.2 電器元件型號(hào)規(guī)格的選擇 13 3.1.3 動(dòng)力電路的設(shè)計(jì) 19 3.1.4 其他電路的設(shè)計(jì) 19 3.2 液壓傳動(dòng)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 3.2.1 PLC控制系統(tǒng)電器元件的配置 21 3.2.2 PLC控制系統(tǒng)電器元件的選擇 23 3.2.3 PLC機(jī)型的選擇 25 3.2.4 PLC I/O元件分配 27 3.2.5 PLC I/O接線(xiàn)圖的繪制 28第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 294.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案的確定 294.2 程序各部分簡(jiǎn)介 294.3 公用程序的設(shè)計(jì) 304.4 單機(jī)手動(dòng)工作方式的程序

8、設(shè)計(jì) 304.5 自動(dòng)回原點(diǎn)程序的設(shè)計(jì) 334.6 全機(jī)自動(dòng)半自動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 34結(jié)束語(yǔ)37參考文獻(xiàn) 38致謝 39附錄 40全自動(dòng)機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本論文主要介紹了PLC在全自動(dòng)機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，該全自動(dòng)機(jī)床具有全機(jī)全自動(dòng)，單機(jī)半自動(dòng)和單機(jī)手動(dòng)等多種工作方式，且能使各種工作方式不相互發(fā)生沖突，能滿(mǎn)足機(jī)床的控制要求。系統(tǒng)還具有啟動(dòng)、預(yù)停、緊急停止、緊急后退、記數(shù)功能、故障報(bào)警和具有動(dòng)力頭在線(xiàn)/離線(xiàn)選擇功能，具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)等功能。論文主要包括全自動(dòng)機(jī)床控制系統(tǒng)的概述，可編程序控制器型號(hào)的選擇，輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)此系統(tǒng)的特點(diǎn)，液

9、壓泵電機(jī)，冷卻泵電機(jī)等，因?yàn)檫\(yùn)行方式簡(jiǎn)單采用繼電器控制。其他由液壓拖動(dòng)部分和左右動(dòng)力頭的控制則由PLC控制。在軟件設(shè)計(jì)上，采用以順序功能圖為基礎(chǔ)的順序控制設(shè)計(jì)法，以及根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法，即順序控制圖的編程方式。在論文中，說(shuō)明了這種設(shè)計(jì)法的基本原則以及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：全自動(dòng)機(jī)床；PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)Design of PLC control system for fully automatic machineAbstract：This thesis has introduced the application in the control system of the full-a

10、utomatic lathe of PLC mainly, this full-automatic lathe has the whole full-automatic machine , the unit is semi-automatic and the unit plant the working way that some times manually, and can make various kinds of working ways not conflict each other , can meet the control request of the lathe . The

11、system is still started, stop in advance , stop promptly , go backwards promptly, count function, signal show , fault alarm and have power to be head online / choose the function off-line, is it is it protect to short out to have, overload protection, lose and pigeonhole the function of protecting e

12、tc.Thesis include full-automatic lathe summary of control system mainly, can programme choice , controller of type, input and output the sureness that counts, the hardware is designed, software design ,etc.Middle and upper in the design, according to the characteristic of this system, electrical mac

13、hinery of hydraulic pump, electrical machinery of coolant pump and so on, because the operation way adopts the relay to control briefly. Pull by hydraulic pressure some and about power control of hair control by PLC while being other. On software design , adopt the order based on functional diagram

14、of the order to control the law of designing, and design ladder-shaped method of picture by functional diagram according to order, namely order control programming way that pursue. In the thesis, the basic principle and precautions of this kind of design law that have proved Key words: Full-automati

15、c machine bed ；PLC； Control system ； Design第1章 緒 論1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展與種類(lèi)控制系統(tǒng)其實(shí)從20世紀(jì)40年代就開(kāi)始使用了，早期的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身?，F(xiàn)在所說(shuō)的控制系統(tǒng)，多指采用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱(chēng)為第三代控制系統(tǒng)，以PLC和DCS為代表，從70年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。從90年代開(kāi)始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)等.1.1.1 集散控制系統(tǒng)DCS70年代中期，由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工

16、藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動(dòng)單元組合儀表不能完全滿(mǎn)足要求。在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開(kāi)發(fā)的DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開(kāi)關(guān)量的順序控制和模擬量開(kāi)關(guān)量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。1975年前后，在原來(lái)采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器(DDC)的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(tǒng) (DCS)。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)并不普及，所以開(kāi)發(fā)DCS應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶(hù)可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用DCS;同時(shí)，開(kāi)發(fā)DCS還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶(hù)提供整個(gè)系統(tǒng)。此外，開(kāi)發(fā)的DCS

17、應(yīng)做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件，以保證可靠性、安全性。在以后的近30年間，DCS先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴(kuò)大到工藝裝置改造上，與此同時(shí)，也分成大型DCS和中小型DCS兩類(lèi)產(chǎn)品，使其性能價(jià)格比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒(méi)有多少突破，但由于技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產(chǎn)品。1975年至80年代前期為第一代產(chǎn)品，80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品，90年代中期至21世紀(jì)初為第三代產(chǎn)品。1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的突出特點(diǎn)在于它把集中與分散相結(jié)合的DCS集散控制結(jié)構(gòu)，變成新型的全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本

18、身實(shí)現(xiàn)基本控制功能?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面4:(1) 以數(shù)字信號(hào)完全取代傳統(tǒng)的模擬信號(hào)(2) 以數(shù)字信號(hào)完全取代傳統(tǒng)DCS的420mA模擬信號(hào)，且雙向傳輸信號(hào)。一對(duì)雙絞線(xiàn)或一條電纜上通常可掛接多個(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大為減少。同時(shí)，通信總線(xiàn)延伸到現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、控制器和伺服機(jī)構(gòu)，操作人員在控制室就能實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)視、診斷、校驗(yàn)和參數(shù)整定，節(jié)省了硬件數(shù)量與投資。(3) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的徹底分散(4) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在結(jié)構(gòu)上只有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和操作管理站2個(gè)層次，將傳統(tǒng)DCS的I/O控制站并入現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，取消了I/O模件，現(xiàn)場(chǎng)儀表都是內(nèi)裝微處理器的，

19、輸出的結(jié)果直接送到鄰近的調(diào)節(jié)閥上，完全不需要經(jīng)過(guò)控制室主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的徹底分散。(5) 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是開(kāi)放的將系統(tǒng)集成的權(quán)力交給用戶(hù)，用戶(hù)可以按自己的需要和考慮，把來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成規(guī)模各異的系統(tǒng)?？梢杂貌煌瑥S家的現(xiàn)場(chǎng)儀表去替換出現(xiàn)故障的另一廠家的現(xiàn)場(chǎng)儀表。1.1.3 PLC控制系統(tǒng)1968年，通用汽車(chē)公司的油壓部門(mén)確立了第一個(gè)可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)，他們的目的是消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。到1969年，第一個(gè)PLC誕生。當(dāng)時(shí)稱(chēng)為可編程控制器，英文是Programmable Con

20、troller，縮寫(xiě)為PC。由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式，形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。這些早期的控制器滿(mǎn)足了最初的要求，并且打開(kāi)了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門(mén)。在很短的時(shí)間，PLC就迅速擴(kuò)展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。PLC通常根據(jù)CPU所帶的I/O點(diǎn)數(shù)的規(guī)模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規(guī)模分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如表1-1所示。表1-1 PLC分類(lèi)一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊，這些模塊被插在一塊背板上。如果配置增加，可能會(huì)包括一個(gè)操作員界面、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通訊

21、模塊、軟件以及一些可選的特殊功能模塊。可編程控制器不僅容易安裝，占用空間小，能源消耗小，帶有診斷指示器可以幫助故障診斷，而且可以被重復(fù)使用到其它的項(xiàng)目中去?，F(xiàn)在，盡管PLC的功能，如運(yùn)行速度、接口種類(lèi)、數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)獲得了很大的提高，但PLC的一直保持了其最初設(shè)計(jì)的原則，那就是簡(jiǎn)單至上的原則。PLC的技術(shù)從誕生之日起，就不停地發(fā)展。這些發(fā)展不僅改進(jìn)了PLC的設(shè)計(jì)，也改變了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。過(guò)去，PLC適用于離散過(guò)程控制，如開(kāi)關(guān)、順序動(dòng)作執(zhí)行等場(chǎng)所，但隨著PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，PLC也開(kāi)始進(jìn)入過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域。以下列出了PLC的硬件進(jìn)展：采用新的先進(jìn)的微處理器和電子技術(shù)達(dá)到快速的掃描時(shí)間;小

22、型的、低成本的PLC，可以代替四到十個(gè)繼電器，現(xiàn)在獲得更大的發(fā)展動(dòng)力;高密度的/系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口;基于微處理器的智能I/O接口擴(kuò)展了分布式控制能力，典型的接口如PID，網(wǎng)絡(luò)，CAN總線(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，ASCII通信，定位，主機(jī)通訊模塊，和語(yǔ)言模塊(如BASIC，PASCALC)等;包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，使端子更加集成;特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測(cè)量、快速響應(yīng)脈沖等;外部設(shè)備改進(jìn)了操作員界面技術(shù)，系統(tǒng)文檔功能成為了PLC的標(biāo)準(zhǔn)功能。以上這些硬件的改進(jìn)，導(dǎo)致了PLC的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展，使PLC從最小的只有10個(gè)I/O點(diǎn)的微型P

23、LC，到可以達(dá)到8000點(diǎn)的大型PLC，應(yīng)有盡有。這些產(chǎn)品系列，用普通的I/O系統(tǒng)和編程外部設(shè)備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個(gè)PLC的產(chǎn)品系列概念對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。與硬件的發(fā)展相似，PLC的軟件也取得了巨大的進(jìn)展，大大強(qiáng)化了PLC的功能:PLC引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ撸⑶腋鶕?jù)國(guó)際電工委員會(huì)的IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)形成了多種語(yǔ)言;小型PLC也提供了強(qiáng)大的編程指令，并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域;高級(jí)語(yǔ)言，如BASIC，C在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時(shí)提供了更大的編程靈活性;梯形圖邏輯中可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)的功能塊指令，可以使用戶(hù)用簡(jiǎn)單的編程

24、方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能;診斷和錯(cuò)誤檢測(cè)功能從簡(jiǎn)單的系統(tǒng)控制器的故障診斷擴(kuò)大到對(duì)所控制的機(jī)器和設(shè)備的過(guò)程和設(shè)備診斷;浮點(diǎn)算術(shù)可以進(jìn)行控制應(yīng)用中計(jì)量、平衡和統(tǒng)計(jì)等所牽涉的復(fù)雜計(jì)算;數(shù)據(jù)處理指令得到簡(jiǎn)化和改進(jìn), 可以進(jìn)行涉及大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、跟蹤和存取的復(fù)雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。盡快PLC比原來(lái)復(fù)雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡(jiǎn)單性，對(duì)操作員來(lái)說(shuō)，今天的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作，甚至更為簡(jiǎn)單。PLC的未來(lái)發(fā)展不僅取決與產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制系統(tǒng)和工廠管理設(shè)備的集成情況。PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，被集成到計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)系統(tǒng)中，把他們的功能和資源與數(shù)控

25、技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及分層軟件系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在工廠的未來(lái)發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。 新的PLC的技術(shù)進(jìn)展包括，更好的操作員界面，圖形用戶(hù)界面（GUI），人機(jī)界面，也包括與設(shè)備、硬件和軟件的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O系統(tǒng)等。軟件進(jìn)展將采用廣泛使用的通訊標(biāo)準(zhǔn)提供不同設(shè)備的連接，新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性，基于知識(shí)的學(xué)習(xí)型的指令也將逐步被引入，以增加系統(tǒng)的能力。可以肯定的是，未來(lái)的工廠自動(dòng)化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開(kāi)來(lái)，而不是集中，超級(jí)PLC將在需要復(fù)雜運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信和對(duì)小型PLC和機(jī)器控制器的監(jiān)控的

26、應(yīng)用中獲得使用1.2 課題的背景意義目前在一般企業(yè)都擁有一定數(shù)量的用繼電器控制的組合機(jī)床。繼電器控制方式雖然有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在著接觸器觸電磨損快、壽命短、可靠性差等缺點(diǎn)。特別是在更換產(chǎn)品而改變動(dòng)作循環(huán)時(shí)，需重新設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求。若將原系統(tǒng)改裝為PLC控制系統(tǒng)，則能克服上述缺點(diǎn)?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)設(shè)備，它的功能強(qiáng)，可靠性極高，編程簡(jiǎn)單，使用方便，體積小巧，因此，從它誕生到現(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)中得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用，被稱(chēng)為工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一，也被稱(chēng)為機(jī)械之母。采用PLC改造機(jī)床，具有控制系統(tǒng)可靠性好、故障率低、工藝參數(shù)調(diào)整

27、方便等特點(diǎn)。這是因?yàn)榭删幊绦蚩刂破鞯目垢蓴_能力強(qiáng)，可靠性高，且配置靈活，已在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。這不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，還可以構(gòu)成適合工業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。用可編程控制器，具有投資省、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。因?yàn)槭褂肞LC控制機(jī)床電氣系統(tǒng)后，可去掉了機(jī)床的中間繼電器、時(shí)間繼電器、順序控制二極管及電阻，使線(xiàn)路簡(jiǎn)化。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還具有信號(hào)提示，這不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還能給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。本課題全自動(dòng)機(jī)床的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)來(lái)控制機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了以軟件代替部分硬件。本PLC控制系統(tǒng)主要控制方式有循環(huán)全自動(dòng)、循環(huán)半自動(dòng)

28、、單機(jī)半自動(dòng)、單機(jī)手動(dòng)等。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，查閱資料、初步設(shè)計(jì)，通過(guò)老師的精心指導(dǎo)，對(duì)PLC有了更深入的了解。大大的提高了我的個(gè)人能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的實(shí)際意義，通過(guò)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，使其升華，以符合實(shí)際的工程需要。為我們畢業(yè)后走上工作崗位，投入實(shí)際生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。1.3 研究?jī)?nèi)容該課題要求設(shè)計(jì)者以PLC為核心，為本全自動(dòng)機(jī)床設(shè)計(jì)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)。具體內(nèi)容如下：（1）制系統(tǒng)應(yīng)能使全自動(dòng)機(jī)床具有全機(jī)全自動(dòng)、全機(jī)半自動(dòng)、單機(jī)半自動(dòng)和單機(jī)手動(dòng)四種工作方式，且能使各種工作方式不相互發(fā)生沖突，能滿(mǎn)足機(jī)床輸送帶送料機(jī)械手上料夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件夾緊左、右動(dòng)力頭向前進(jìn)行鉆削加工當(dāng)左、右動(dòng)力頭的鉆頭將要進(jìn)

29、入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，右動(dòng)力頭停止，左動(dòng)力頭繼續(xù)向前左動(dòng)力快速返回右動(dòng)力頭再次向前右動(dòng)力頭快速返回夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)機(jī)械手下料的整個(gè)工藝過(guò)程要求，具有啟動(dòng)、預(yù)停、緊急停止、緊急后退和計(jì)數(shù)功能，具有動(dòng)力頭在線(xiàn)/離線(xiàn)選擇功能，具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)等功能。（2）應(yīng)確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；確定PLC的型號(hào)規(guī)格；確定PLC I/O元件；設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的電器控制系統(tǒng)原理圖；設(shè)計(jì)全自動(dòng)機(jī)床的公用程序，單機(jī)單步程序，全機(jī)半自動(dòng)程序，全機(jī)自動(dòng)回原點(diǎn)程序；上機(jī)調(diào)試程序；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。第2章 控制系統(tǒng)總體方案論證2.1 對(duì)全自動(dòng)機(jī)床的概述2.1.1 全自動(dòng)機(jī)床的用途及基本結(jié)構(gòu)本全自動(dòng)機(jī)床由工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)

30、構(gòu)、原動(dòng)機(jī)和自動(dòng)控制系統(tǒng)四個(gè)部分組成。本全自動(dòng)機(jī)床是針對(duì)棒料兩面同時(shí)進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔加工的專(zhuān)用機(jī)床，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，使被控對(duì)象（或生產(chǎn)過(guò)程），自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律去進(jìn)行工作。如機(jī)床按規(guī)定的程序自動(dòng)地起動(dòng)與停車(chē)；利用可編程序控制器，按照預(yù)先編制的程序，使機(jī)床實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)加工循環(huán)，所有這些都是全自動(dòng)機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。因此全自動(dòng)機(jī)床就可以根據(jù)情況對(duì)工件進(jìn)行循環(huán)生產(chǎn)。2.1.3 全自動(dòng)機(jī)床工作過(guò)程簡(jiǎn)述當(dāng)全自動(dòng)機(jī)床的各單機(jī)均處于原位，且液壓泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)和左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)均已啟動(dòng)完畢時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，機(jī)械手上料。上料到位時(shí)，機(jī)械手自動(dòng)返回，同時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)開(kāi)始對(duì)工件夾緊。當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件

31、已有足夠的夾緊力時(shí)，左、右動(dòng)力頭同時(shí)啟動(dòng)向前，對(duì)工件進(jìn)行鉆削加工。當(dāng)左、右動(dòng)力頭前進(jìn)到將要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，右動(dòng)力頭停止向前，而左動(dòng)力頭繼續(xù)向前。當(dāng)左動(dòng)力頭鉆至整個(gè)孔深的一半時(shí)停止向前，并快速返回。當(dāng)左動(dòng)力頭返回到原位時(shí)自動(dòng)停止在原位，同時(shí)右動(dòng)力頭再次啟動(dòng)向前，將孔的余下部分鉆穿。當(dāng)孔的余下部分被鉆穿時(shí)，右動(dòng)力頭停止向前，并快速返回。當(dāng)右動(dòng)力頭返回到原位時(shí)自動(dòng)停止在原位，同時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)。當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)完全松開(kāi)時(shí)，機(jī)械手開(kāi)始下料，直至下料完畢。至此，全自動(dòng)機(jī)床完成了一個(gè)循環(huán)的加工。其中，機(jī)械手的上料過(guò)程為：當(dāng)全自動(dòng)機(jī)床開(kāi)機(jī)前的一切工作準(zhǔn)備就緒時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，輸送帶送料。送料到位時(shí)，送料輸送帶自

32、動(dòng)停止，同時(shí)機(jī)械手開(kāi)始下行。下行到位時(shí)，機(jī)械手抓緊工件。抓緊工件后，機(jī)械手上行。上行到位時(shí)，機(jī)械手向前。向前到位時(shí)，手下行。下行到位時(shí)，上料機(jī)械手松開(kāi)，將工件放在機(jī)床的工作臺(tái)上。放好后，機(jī)械手向后。向后到位時(shí)，上料機(jī)械手自動(dòng)停止。至此，機(jī)械手的上料過(guò)程進(jìn)行完畢。機(jī)械手的下料過(guò)程為：當(dāng)左、右動(dòng)力頭加工完畢均已退回原位，且?jiàn)A具已松開(kāi)工件時(shí)，機(jī)械手向前。向前到位時(shí)，機(jī)械手下行。下行到位時(shí)，機(jī)械手從機(jī)床的工作臺(tái)上抓緊工件。抓緊工件后，機(jī)械手上行。上行到位時(shí)，機(jī)械手向后。向后到位時(shí)，機(jī)械手下行。下行到位時(shí)，機(jī)械手松開(kāi)，將工件放在輸送帶上。放好后，機(jī)械手上行。上行到位時(shí)，機(jī)械手自動(dòng)停止。至此，機(jī)械手的下料

33、過(guò)程進(jìn)行完畢。2.2 設(shè)計(jì)要求2.2.1 對(duì)工作方式的設(shè)計(jì)要求為了滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，全自動(dòng)機(jī)床要求設(shè)置多種工作方式，如手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步等、自動(dòng)返回初始狀態(tài)）工作方式。2.2.2 對(duì)單機(jī)控制的要求(1) 單機(jī)手動(dòng)工作方式：要求能對(duì)各單機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作，以便能對(duì)鉆孔深度等進(jìn)行調(diào)整。(2) 單機(jī)單步工作方式：要求能對(duì)各單機(jī)進(jìn)行單步操作，當(dāng)該單步進(jìn)行完畢時(shí)，該單機(jī)應(yīng)能自動(dòng)停止。(3) 單機(jī)半自動(dòng)動(dòng)工作方式：要求能對(duì)各單機(jī)單獨(dú)進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的操作，當(dāng)被操作的單機(jī)運(yùn)行完一個(gè)循環(huán)，并回到原位時(shí)應(yīng)能自動(dòng)停止。2.2.3 對(duì)全機(jī)控制的要求 (1) 一次循環(huán)工作方式：當(dāng)只要求加工一個(gè)工件時(shí)，在加工完一

34、個(gè)工件時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)停止加工。(2) 連續(xù)循環(huán)工作方式：在此工作方式下，要求全自動(dòng)機(jī)床能夠自動(dòng)地對(duì)成批工件進(jìn)行加工。(3) 自動(dòng)回原點(diǎn)工作方式：在此工作方式下，不論各單機(jī)原來(lái)處于什么位置，都應(yīng)能使各單機(jī)全部自動(dòng)回到各自的原位。(4) 要求能對(duì)本全自動(dòng)機(jī)床實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、預(yù)停、急停、急退和在線(xiàn)/離線(xiàn)選擇等操作，具有計(jì)數(shù)功能。2.2.4 對(duì)保護(hù)方面的設(shè)計(jì)要求在生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，如短路、過(guò)載、欠電壓、夾緊力不足以及超節(jié)拍等，因此，需要針對(duì)這些故障設(shè)計(jì)必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。2.2.5 對(duì)局部照明的設(shè)計(jì)要求應(yīng)設(shè)置一臺(tái)全自動(dòng)機(jī)床的局部照明燈，以方便工人和技術(shù)人員對(duì)機(jī)床的操作和維修，局部照明應(yīng)采用36伏安全電

35、壓供電，并具有足夠的亮度。2.2.6 對(duì)信號(hào)顯示及故障報(bào)警方面的設(shè)計(jì)要求要求控制系統(tǒng)具有機(jī)床的工作方式顯示、工作過(guò)程顯示、工作狀態(tài)顯示、故障狀態(tài)顯示和故障報(bào)警功能。2.3 總體控制方案論證對(duì)全自動(dòng)機(jī)床可以采用PLC控制，單片機(jī)控制，或繼電器控制。由于對(duì)于本機(jī)床的液壓泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)以及左右動(dòng)力頭主軸電機(jī)只需要用起保停電路進(jìn)行控制即可，控制要求比較簡(jiǎn)單，而且不需要對(duì)程序進(jìn)行修改，如果用單片機(jī)控制方案或PLC控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，和繼電器控制方案相比較前兩種的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)不出來(lái)，而且前兩種的價(jià)格和第三種相比都較高，因此，只需采用繼電器控制方案設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。而對(duì)于本機(jī)床的液壓系統(tǒng)，由于其工作過(guò)程和控制要

36、求復(fù)雜，如果選用繼電器控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，其控制線(xiàn)路多，接線(xiàn)工作量非常大，故障的檢測(cè)就很有難度了，因此這里就不宜采用該方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；如果選擇單片機(jī)控制系統(tǒng)，則設(shè)計(jì)者需制作印刷電路板和接口電路等，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，而且單片機(jī)對(duì)環(huán)境的要求高，抗干擾能力較差，因此，本全自動(dòng)機(jī)床不宜采用單片機(jī)控制方案。對(duì)于PLC控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)，前面已經(jīng)作了介紹。故采用PLC控制方案來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個(gè)部分，重點(diǎn)難點(diǎn)在軟件設(shè)計(jì)部分，為減小設(shè)計(jì)難度，軟件部分決定采用模塊化設(shè)計(jì)方案，即一種工作方式的程序用一個(gè)程序模塊。具體設(shè)計(jì)時(shí)，手動(dòng)程序、信號(hào)顯示程序以及故障報(bào)警程序采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，自動(dòng)程序采用順序控

37、制法設(shè)計(jì)。第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)電器線(xiàn)路的設(shè)計(jì)3.1.1 電器元件的配置 本全自動(dòng)機(jī)床的電動(dòng)機(jī)電器線(xiàn)路主要由液壓泵電機(jī)、冷卻泵電機(jī)以及左右動(dòng)力頭主軸電機(jī)組成。全自動(dòng)機(jī)床的各電動(dòng)機(jī)主電路的總電源開(kāi)關(guān)應(yīng)采用刀開(kāi)關(guān)加自動(dòng)開(kāi)關(guān)的組合形式，其中刀開(kāi)關(guān)起隔離電源、安全檢修的作用，自動(dòng)開(kāi)關(guān)起短路保護(hù)、失壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等作用。因此，要為主電路的總電源配置一只刀開(kāi)關(guān)QS和一只自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1。全自動(dòng)機(jī)床的每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用接觸器進(jìn)行控制，并采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)。因此，要為每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)配置一只接觸器和一只熱繼電器，具體配置情況如表3.1所示。其它的電器元件有電源指示燈HLD和局部照明燈EL、刀

38、開(kāi)關(guān)QS、自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1、自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2、熔斷器（FU1-FU2）、按鈕（SB1-SB11）、電流互感器TA、電流表PA、電壓表PV、變壓器TC與直流穩(wěn)壓電源GD等。表3.1全自動(dòng)機(jī)床各電動(dòng)機(jī)的電器元件配置情況液壓泵電動(dòng)機(jī) M1冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2左動(dòng)力頭主軸電動(dòng)機(jī)M3右動(dòng)力頭主軸電動(dòng)機(jī)M4接觸器KM1KM2KM3KM4熱繼電器FR1FR2FR3FR43.1.2 電器元件型號(hào)規(guī)格的選擇3.1.2.1 液壓泵電動(dòng)機(jī)選擇本全自動(dòng)機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓泵容量為3KW，因此可選擇型號(hào)為Y112M-4的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)作為全自動(dòng)機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓泵的拖動(dòng)電機(jī)M1，其主要技術(shù)參數(shù)如下：PN=3K

39、W，UN380V， IN8.2A，nN=2890r/min，85.5，cos0.87結(jié)合下述公式 (3.1) (3.2) QN=PNtg (3.3)就可算得液壓泵電機(jī)的參數(shù):, , QN=2.27VAR.3.1.2.2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)選擇本全自動(dòng)機(jī)床冷卻泵的容量為100W，選擇型號(hào)為SY6314的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)作為該機(jī)床冷卻泵的拖動(dòng)電機(jī)M2，其主要技術(shù)參數(shù)如下：PN=0.120KW， UN380V，IN0.48A，n0=1500r/min，59，os0.745由上述參數(shù),并結(jié)合式(3.1)(3.3)，就可算得冷卻泵電動(dòng)機(jī)的參數(shù):, , QN=0.11VAR.3.1.2.3 左、右動(dòng)力頭

40、主軸電動(dòng)機(jī)選擇可選型號(hào)為Y100L1-4的電動(dòng)機(jī)2臺(tái)作為左動(dòng)力頭主軸電機(jī)M3和右動(dòng)力頭的主軸電機(jī)M4，其主要技術(shù)參數(shù)如下：PN=1.5KW，UN380V，IN5.0A，nN=1430r/min，82.5，cos0.81由此可算得據(jù)此,并根據(jù)式(3.1)(3.3)，可算得上述動(dòng)力頭電機(jī)的參數(shù):, , QN=1.59VAR.3.1.2.4 電源指示燈和局部照明燈選擇選用型號(hào)為XD7信號(hào)燈1只作電源指示燈HLD, 其主要技術(shù)參數(shù)如下：UN220V，顏色為綠色，結(jié)構(gòu)為變壓器式。選用型號(hào)為JZS36-40白熾1只作為本全自動(dòng)機(jī)床局部照明燈EL的燈泡,其主要技術(shù)參數(shù)如下：PN=40W，UN36V，=550

41、lm3.1.2.5刀開(kāi)關(guān)QS選擇對(duì)于刀開(kāi)關(guān)的選擇需要對(duì)前面所選本全自動(dòng)機(jī)床各電動(dòng)機(jī)的額定功率進(jìn)行計(jì)算，那么根據(jù)前面所查的參數(shù)算的它們的和為PM=17.3KW，QM=11.92KVAR在本全自動(dòng)機(jī)床電動(dòng)機(jī)的主電藯中，因?yàn)閱蜗嘤秒娫O(shè)備兠都接于C相上，其總負(fù)荷為P12N=0.998KW，Q12N=0.133KVAR，所以C相上的總負(fù)荷最大。本全自動(dòng)機(jī)床電動(dòng)機(jī)主電路的總負(fù)荷應(yīng)按C相總負(fù)荷的3倍來(lái)計(jì)算，其值可根據(jù)下述公式P= PM+3P12N (3.4)Q= QM+3QP12N 耠 (3.5) 褠 (3.6) (3.7)算得為P=20.29KW，Q=12.32KVAR，S=23.74KVA，I=36.1

42、A.參照上面的計(jì)算結(jié)果，這里選用規(guī)格最小的HD11-100/18型單投三極刀開(kāi)關(guān)1只作為本全自動(dòng)機(jī)床電動(dòng)機(jī)主電路的刀開(kāi)關(guān)QS，其主要技術(shù)參數(shù)如下：UN380V，IN100A3.1.2.6 自動(dòng)開(kāi)關(guān)選擇3.1.2.6.1 自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1對(duì)主電路起短路保護(hù)作用，它接于本全自動(dòng)機(jī)床電動(dòng)機(jī)主電路的電源端。對(duì)于這種自動(dòng)開(kāi)關(guān)的選擇比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1所在的線(xiàn)路負(fù)荷小，因此可采用結(jié)構(gòu)緊湊的塑料外殼式自動(dòng)開(kāi)關(guān)作QF1，為了使自動(dòng)開(kāi)關(guān)作QF1具有短路保護(hù)功能，應(yīng)為其配置過(guò)電流電磁脫扣器。根據(jù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1所在線(xiàn)路的一些參數(shù)，可以計(jì)算出正常工作時(shí)通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1的總負(fù)荷電流為I36.1A，

43、那么就可選擇型號(hào)為DZ20Y-100/3200的塑料外殼式自動(dòng)開(kāi)關(guān)1只作自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1。3.1.2.6.2 自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2的選擇變壓器TC和PLC線(xiàn)路需要短路保護(hù)，那么就要為該線(xiàn)路安裝自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2，自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2接于變壓器TC和PLC的公共線(xiàn)路上。由于該線(xiàn)路為220V單相線(xiàn)路，和自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF1一樣也可以用塑料外殼式自動(dòng)開(kāi)關(guān)，那么根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)可以算得流過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2的該單相線(xiàn)路的負(fù)荷為：Sj=1KVA,Ij=4.6A。據(jù)此，可選擇型號(hào)為DZ20Y100/1300的塑料外殼式自動(dòng)開(kāi)關(guān)1只作自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF2。3.1.2.7 接觸器選擇（1）液壓泵電機(jī)接觸器KM1的選擇本全自動(dòng)機(jī)床所選液壓泵電機(jī)的P

44、N4KW，UN380V，IN8.2A，因此，可選型號(hào)為3TB40的接觸器1只作液壓泵電機(jī)的接觸器KM1。對(duì)主觸點(diǎn)數(shù)量要求：3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)；輔助觸點(diǎn)數(shù)量：2對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)和2對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)。為了使元件的購(gòu)買(mǎi)和安裝方便，這里都選擇同一廠家生產(chǎn)的同一系列的產(chǎn)品。（2）冷卻泵電機(jī)接觸器KM2的選擇本全自動(dòng)機(jī)床所選冷卻泵電機(jī)的相關(guān)參數(shù)PN=0.120KW，UN380V, IN0.48A，因此，選型號(hào)為3TB40的接觸器1只作冷卻泵電機(jī)的接觸器KM2（雖然3TB40型接觸器的規(guī)格已大大超過(guò)了冷卻泵電機(jī)的要求，但是在3TB系列的接觸器中，只有3TB40型接觸器的規(guī)格最?。?，并選擇其線(xiàn)圈的額定電壓為220VAC。（3）

45、左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)接觸器KM3、KM4的選擇動(dòng)力頭主軸電機(jī)的型號(hào)為Y100L1-4，由它們的主要技術(shù)參數(shù)為PN=2.2KW，UN380V，IN5.0A，可選型號(hào)為3TB40的接觸器2只作上述電機(jī)的接觸器KM3、KM4，并選擇其線(xiàn)圈的額定電壓為24VCD。（4）PLC電源及PLC負(fù)載電源接觸器KM選擇接觸器KM的線(xiàn)圈及其一對(duì)主觸頭均接于220V交流線(xiàn)路中，這對(duì)觸頭用來(lái)控制PLC電源的通和斷。接觸器KM的另外兩對(duì)主觸頭分別接于直流穩(wěn)壓電源GD的兩對(duì)24V直流輸出端，用來(lái)控制PLC負(fù)載電源的通和斷。選3TB40型接觸器1只作PLC電源及PLC負(fù)載電源的控制接觸器KM，并選擇其線(xiàn)圈的額定電壓為220

46、VAC的常開(kāi)輔助觸頭兩對(duì)，其中一對(duì)作KM的自保，另一對(duì)作PLC的輸入。3.1.2.8 熱繼電器FR1FR4選擇3.1.2.8.1液壓泵電機(jī)熱繼電器FR1的選擇熱繼電器應(yīng)按下述要求選擇(1) 熱繼電器的額定電壓UR.N應(yīng)大于或等于其所在線(xiàn)路的工作電壓UL.G，即UR.NUL.G(2) 熱繼電器的額定電流IR.N應(yīng)大于或等于其內(nèi)部所裝發(fā)熱元件的額定電流IRF.N，即IR.NIRF.N(3) 熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流IRT.N應(yīng)接近于或略大于其保護(hù)對(duì)象的額定電流IB.N，即IRF.N（0.951.05）IB.N液壓泵電機(jī)的PN4KW，UN380V，IN8.2A，因此，可選規(guī)格最小的JR16B-20

47、/3D型熱繼電器1只作液壓泵電機(jī)的熱繼電器FR1，該型熱繼電器的極數(shù)為3極，有斷相保護(hù)功能和溫度補(bǔ)償功能，有1對(duì)常開(kāi)觸頭和1對(duì)常閉觸頭。其主要技術(shù)參數(shù)16如下：UR.N380V，IR.N20A，IRT.N11A，IRT.F6.811A其中，IRT.F 熱繼電器發(fā)熱元件的整定電流范圍。3.1.2.8.2冷卻泵電機(jī)熱繼電器FR2的選擇冷卻泵電機(jī)的PN=0.120KW，UN380V, IN0.48A，據(jù)此，可選規(guī)格最小的JR16B-20/3D型熱繼電器1只作冷卻泵電機(jī)的熱繼電器FR2，該型熱繼電器的極數(shù)為3極，有斷相保護(hù)功能和溫度補(bǔ)償功能，有1對(duì)常開(kāi)觸頭和1對(duì)常閉觸頭。其主要技術(shù)參數(shù)如下：UR.N3

48、80V，IR.N20A，IRT.N0.5A，IRT.F0.320.5A3.1.2.8.3左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)熱繼電器FR3FR4的選擇左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)的PN=2.2KW，UN380V, IN5.0A，據(jù)此，可選規(guī)格最小的JR16B-20/3D型熱繼電器2只作左、右動(dòng)力頭主軸電機(jī)M3M4的熱繼電器FR3FR4，該型熱繼電器的極數(shù)為3極，有斷相保護(hù)功能和溫度補(bǔ)償功能，有1對(duì)常開(kāi)觸頭和1對(duì)常閉觸頭。其主要技術(shù)參數(shù)如下：UR.N380V，IR.N20A，IRT.N5A，IRT.F3.25A3.1.2.9 熔斷器FU1、FU2選擇3.1.2.9.1熔斷器FU1選擇熔斷器應(yīng)按下述要求選擇(1) 熔斷器

49、的額定電壓URD.N應(yīng)大于或等于其所在線(xiàn)路的工作電壓UL.G，即URD.NUL.G(2) 熔斷器的額定電流IRD.N應(yīng)等于或大于其內(nèi)部所裝熔體的額定電流IRT.N，即IRD.NIRT.N(3) 當(dāng)熔斷器所保護(hù)的線(xiàn)路為沒(méi)有沖擊性負(fù)荷的線(xiàn)路時(shí)，熔體的額定電流IRT.N應(yīng)等于或略大于該線(xiàn)路的正常負(fù)荷電流IFH，即IRT.NIFH(4) 當(dāng)熔斷器所保護(hù)的線(xiàn)路為有沖擊性負(fù)荷的線(xiàn)路時(shí)，熔體的額定電流IRT.N應(yīng)躲過(guò)該線(xiàn)路的尖峰電流IjfIRT.NIjf/其中，計(jì)算系數(shù)，對(duì)于容量在20KW及以下的電動(dòng)機(jī)，可開(kāi)略地取22.5。全自動(dòng)機(jī)床局部照明線(xiàn)路線(xiàn)路沒(méi)有沖擊性負(fù)荷，要選擇熔斷器FU1對(duì)該線(xiàn)路進(jìn)行保護(hù)，那么就

50、可按上述第(3)條的要求對(duì)FU1的熔體進(jìn)行選擇。局部照明燈EL的PN=40W，UN36V，IN1.11A，據(jù)此，可選型號(hào)選為RL1-15的螺旋式熔斷器1只作全自動(dòng)機(jī)床局部照明電路的短路保護(hù)熔斷器FU1，其主要技術(shù)參數(shù)如下：URD.N=380V，IRD.N=15A，IRT.N=2A，Idl=2KA其中，Idl 熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰?交流)。3.1.2.9.2熔斷器FU2選擇這里用熔斷器FU2對(duì)本全自動(dòng)機(jī)床的直流穩(wěn)壓電源GD進(jìn)行保護(hù)，熔斷器FU2接于本全自動(dòng)機(jī)床的直流穩(wěn)壓電源GD的輸入電路中，該直流穩(wěn)壓電源GD向PLC的負(fù)荷供電，其負(fù)荷中沒(méi)有沖擊性負(fù)荷，因此，該直流穩(wěn)壓電源GD的輸入電路中沒(méi)有沖擊

51、性電流，因此，可按上述第(3)條要求選擇FU2的熔體?？蛇x型號(hào)選為RL1-15的螺旋式熔斷器1只作全自動(dòng)機(jī)床局部照明電路的短路保護(hù)熔斷器FU1，其主要技術(shù)參數(shù)如下：URD.N=380V，IRD.N=60A，IRT.N=20A，Idl=5KA3.1.2.10 按鈕選擇選用LAY311型按鈕11只作PLC啟動(dòng)、停止和各功能按鈕SB1、SJ6、SB3、SB4、SB5SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB1，其技術(shù)參數(shù)如下：UN=220VAC，IN=3A3.1.2.11鈕子開(kāi)關(guān)SA選擇鈕子開(kāi)關(guān)SA用來(lái)控制全自廚機(jī)床的局部照明燈EL的電源通？斷，照明燈EL的N=40W，UN36V，IN1.11A

52、，據(jù)此，可選型號(hào)選為KN32的鈕子開(kāi)關(guān)1只作全自動(dòng)機(jī)床局部照明電路的控制開(kāi)關(guān)SA，其主要技術(shù)參數(shù)如下：UN220V，IN2A3.1.2.12電流表PA選擇在對(duì)電流表PA進(jìn)行選擇時(shí)，通常要注意其量程應(yīng)比正常情況下實(shí)際淺過(guò)它的線(xiàn)路電流大0.5倍。電流表PA安裝于的控制柜內(nèi)，接弨交流電流互感器TQ二次回路中，用來(lái)浫量全自動(dòng)機(jī)床的380220V配唵線(xiàn)路的電流，該線(xiàn)路正常情況下的負(fù)荷電流為I=36.1A，因此電流表PA的量程應(yīng)為Imx=36.1(1+0.5)54A據(jù)此，可選6L2A型交流電流表1只作PA，其主要技術(shù)參數(shù)如下：準(zhǔn)確度：1.5級(jí)；量程：50A；配用電流互感器二次側(cè)額定電流為5A。3.1.2.

53、13電壓表PV選擇電壓表PV直接跨接在全自動(dòng)機(jī)床的38020V配電線(xiàn)路的兩相火線(xiàn)之間?？蛇x6L2V型交流電壓表1只作PV，其主要技術(shù)參數(shù)如下：準(zhǔn)確度：1.5級(jí)；量程：600V。3.1.3 動(dòng)力電路的設(shè)計(jì)由于四臺(tái)電動(dòng)機(jī)在操作人員不離開(kāi)機(jī)加工自動(dòng)線(xiàn)控制系統(tǒng)的情況下，通常要求一直處于運(yùn)行狀態(tài)，由于它們的這種控制要求十分簡(jiǎn)單，因此，可直接采用由按鈕和接觸器組成的啟、保、停電路對(duì)它們進(jìn)行啟動(dòng)與停止的控制。其中按鈕在控制電路中，用于發(fā)布預(yù)開(kāi)、啟動(dòng)、預(yù)停、急停等各種操作命令；同時(shí),應(yīng)為它們的接觸器KM1、KM2、KM3、KM4線(xiàn)圈的控制回路各配置一只啟動(dòng)按鈕和一只停止按鈕，具體配置情況如表3.2所示。表3.

54、2 KM1、KM2的線(xiàn)圈控制回路的電器元件配置情況接觸器KM1的線(xiàn)圈控制回路接觸器KM2的線(xiàn)圈控制回路接觸器KM3的線(xiàn)圈控制回路接觸器KM4的線(xiàn)圈控制回路啟動(dòng)按鈕SB05SB06SB07SB08停止按鈕SB01SB02SB03SB04電動(dòng)機(jī)主電路圖的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3.1所示。電動(dòng)機(jī)電器控制電路采用起保停電路設(shè)計(jì)，如圖3.2。3.1.4 其他電路的設(shè)計(jì)為安全起見(jiàn)，局部照明燈應(yīng)采用24VAC安全電壓供電，并采用鈕子開(kāi)關(guān)控制，采用熔斷器作短路保護(hù)。因此，應(yīng)為該局部照明電路配置一臺(tái)220/36VAC變壓器TC、一只白熾燈EL、一只鈕子開(kāi)關(guān)SA。圖3.3為照明和顯示電路的簡(jiǎn)化圖。圖3.1 電動(dòng)機(jī)主電路原理圖圖

55、3.2 電動(dòng)機(jī)電器控制電路原理圖圖3.3 指示照明電路設(shè)計(jì)3.2 液壓傳動(dòng)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.2.1 PLC控制系統(tǒng)電器元件的配置3.2.1.1 PLC 輸入元件的配置接于PLC輸入點(diǎn)的電器元件都通稱(chēng)為PLC輸入元件。對(duì)于本全自動(dòng)機(jī)床控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這些輸入元件可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是用來(lái)向全自動(dòng)機(jī)床發(fā)出各種操作信號(hào)的操作類(lèi)元件，另一類(lèi)是用來(lái)檢測(cè)全自動(dòng)機(jī)床工作狀態(tài)、工作進(jìn)程和故狀情況的檢測(cè)類(lèi)元件。其中操作類(lèi)元件包括工作方式選擇開(kāi)關(guān)，單機(jī)選擇開(kāi)關(guān)，單機(jī)在線(xiàn)離線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)，向全自動(dòng)機(jī)床發(fā)出預(yù)開(kāi)、啟動(dòng)、預(yù)停、緊急停止、緊急后退等操作信號(hào)的按紐，以及電鈴試驗(yàn)按鈕。檢測(cè)類(lèi)元件包括可用來(lái)反映液壓泵電機(jī)和冷卻

56、泵電機(jī)是否處于運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)接觸器，檢測(cè)全自動(dòng)機(jī)床工作進(jìn)程的行程開(kāi)關(guān)和壓力繼電器，可用來(lái)反映各電動(dòng)機(jī)是否處于過(guò)載故狀狀態(tài)的熱繼電器。3.2.1.1.1操作類(lèi)元件的配置(1) 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)機(jī)工作方式的選擇，應(yīng)配置1只工作方式選擇開(kāi)關(guān)SA2；(2) 為了在單機(jī)單步工作方式下，實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)機(jī)床中各單機(jī)(輸送帶、機(jī)械手、夾緊機(jī)構(gòu)、左動(dòng)力頭和右動(dòng)力頭)的選擇，應(yīng)配置1只單機(jī)選擇開(kāi)關(guān)SA3。(3) 為了在全機(jī)半自動(dòng)工作方式下，實(shí)現(xiàn)對(duì)左、右動(dòng)力頭的在線(xiàn)離線(xiàn)選擇，應(yīng)配置2只在線(xiàn)離線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)SA4和SA5；(4) 為了在全機(jī)半自動(dòng)工作方式下，實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)機(jī)床的預(yù)開(kāi)、啟動(dòng)、預(yù)停、緊急停止和緊急后退的操作，應(yīng)分別配置1只預(yù)開(kāi)按紐SB1、啟動(dòng)按紐SB2、預(yù)停按紐SB3、緊急停止按紐SB4和緊急后退按紐SB5；(5) 為了在單機(jī)單步工作方式下，實(shí)