专用镗孔机床的电气控制系统设计说明书

1、东北林业大学课程设计论文题目：专用链孔机床的电气控制系统设计学生：指导教师：学院：机电工程学院专业：机械电子工程2009级3班2012年7月课程设计任务书论文题目专用键孔机床的电气控制系统设计指导教师专业机械电子工程2009级3班学生2012年7月13日题目名称：专用链孔机床的电气控制系统设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）机床概述：专用键孔机床用于大批量生产某零件的链孔与饺孔加工工序。机床主运动采用动力头，由Y100L-6型（1.5kW-4A）三相异步电动机拖动，单向运转。该设备能进行链孔加工，当更换刀具和改变进给速度时,亦能进行校孔加工（有链孔与钱孔加工选择）

2、，加工动作流程如图1所示。快进杀己动上SQ1快进去己动»SQ2工进1工进2SQ4SQ3（停）盾什快退'丁原位W快退原位（停）SQ5（手动操作）SQ5（手动操作）a）b）图1加工动作流程图进给系统采用液压控制，为提高工效，进给速度分快进与工进两种，且可以自动变换。液压系统中的液压泵拖动电机为Y8012型（750W、1.9A）,由电磁阀（YVlYV4）控制进给速度，动作要求如表1所示.表1液压控制动作要求YV1YV2YV3YV4快进十一-十工进1（链孔）+一-一工进2（钱孔）+十-一停一一-快退十十为提高加工精度，主轴采用静压轴承，由Y8012型电动机拖动高压液压泵产生静压油膜。

3、控制要求：1）主轴为单向运转，停车要求制动（采用能耗制动）。2）主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先起动静压电动机，静压建立后（由油压继电器控制）才能起动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机。3）主轴加工操作，采用两地控制。加工结束自动停止，手动快退至原位。4）根据加工动彳流程要求，设置链孔加工及钱孔加工选择。5）应有照明及工作状态显示。6）有必要的电气保护和联锁.任务内容：1.采用继电器-接触器控制，设计该机床的电气控制系统。(1)根据控制要求设计主电路；(2)根据主电路的控制要求设计控制电路；(3)根据照明、指示、报警等要求设计辅助电路；(4)正确、合理地选择各电器元

4、件，编制元件目录表。(5)按GB6988电气制图标准绘制电气原理线路图，并按GB5094电气技术中的项目代号要求标注器件的项目代号。2.采用PLC控制，设计该机床的电气控制系统。1)根据控制要求选择PLC型号，并分配I/O端口；2)设计I/O电路、选择电气元件。3)绘制控制程序梯形图，编制用户程序语句表并进行模拟调试。3.撰写课程设计说明书(按东北林业大学毕业论文格式撰写)。主要包括以下内容：总体方案的选择说明.原理线路设计说明(各控制要求如何实现)。主要参数计算及主要电器元件选择说明，编制元件明细表.附上控制原理图、梯形图等设计图纸。(注：要求提交纸质文件和电子版各一份)设计参考资料电气控制

5、原理与设计、机电传动控制及其他有关教材；电工手册；工厂常用电气设备手册；低压电器手册；PLC编程手册；其他设计手册等.目录1专用链床的电气控制线路分析11.1 镇床的主要结构11.3 链床的电力拖动方式及电气控制要求12专用链床继电器接触器控制系统设计22.1 专用键床继电器-接触器控制系统主电路设计22.2 专用链床接触器-继电器控制系统控制线路设计32.3 专用链床接触器-继电器控制系统控制流程42.4 链床接触器-继电器控制系统控制过程43链床继电器接触器控制系统主要原件的选择53.1 电动机的选择53.2 接触器的选择63.3 中间继电器的选择63.4 熔断器的选择63.5 专用键孔机

6、床各主要电气元件型号选择一览表74专用键孔机床可编程控制器控制系统设计74.1 专用链孔机床可编程控制器控制系统I/O分配表74.2 专用键床可编程控制器控制系统硬件接线图94.3 专用链孔机床可编程控制器控制系统梯形图104.4 专用链床可编程控制器控制系统控制过程124.5 专用链床可编程控制器控制系统CPU勺选择125结束语13参考文献1专用链床的电气控制线路分析1 O1链床的主要结构镇床的床身是一个整体铸件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上又安装有链头架，键头架可沿垂直导轨上下移动。在镇头架里集中里装有主轴、变速箱、进给箱和操纵机构等部件。切削刀具一般安装在键轴前端的锥形孔

7、里，或安装在花盘的刀具溜板上。在切削过程中，链轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动，而花盘只能旋转，装在他上面的刀具溜板可作垂直主轴轴线方向的径向进给运动，链轴和花盘轴分别通过各自的传动链传动，可以独立转动。后立柱位于霞床床身的另一端，后立柱上的尾座用来支撑装夹在键轴上的链杆末端，它与键头架同时升降，两者的轴线始终在同一水平直线上。根据键杆的长短，可通过后立柱沿床身水平导轨的移动来调整前、后立柱之间的距离.1.2 键床的运动形式（1）主运动：链轴和花盘的旋转运动（2）进给运动：键轴是轴向进给、花盘上刀具的径向进给、链头架的垂直进给、工作台的横向和纵向进给.（3）辅助运动：工作台的回转、后立柱的轴向

8、水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。1.3 链床的电力拖动方式及电气控制要求链床由两台电动机拖动：主轴电动机M1和静压电动机M2主轴电动机M1用来驱动键轴或花盘的旋转，并通过变速箱的传动产生链轴、花盘；静压电机M2用于启动时先于主轴运动产生静压油膜，当停车时，主轴先停止运动之后静压电机停止动作；工作台及镇头架的进给运动通过液压缸及两个三位五通阀进行控制；键床的电气控制要求如下：1）主轴为单向运转，停车要求制动（采用能耗制动）。2）主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先起动静压电动机，静压建立后（由油压继电器控制）才能起动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机.3）主轴

9、加工操作，采用两地控制.加工结束自动停止，手动快退至原位.4）根据加工动作流程要求,设置链孔加工及银孔加工选择。5）应有照明及工作状态显示。6）有必要的电气保护和联锁。2专用链床继电器接触器控制系统设计2。1专用键床继电器接触器控制系统主电路设计图继电器接触器控制主电路图如图2-1。图21主电路设计图主电路中设计主电机M1静压电机M2,熔断器FU和FU1.熔断器FU用作电源保护、FU1用于短路保护。接触器KM1主触点控制主电动机的启动、接触器KM2的主触点控制静压电机；接触器KM3主触点以及RP和变压器组成主电动机的能耗制动；FR为热继电器保护电路由于主电动机选用Y1006型(1.5kW4A)

10、三相异步电动机，则电动机的空载电流I。为Io=(30%-40%)变压器二次侧电压取UIS=U*4A=（1。2-1.6）Ao2=1.11RIz2=1.111Zo2I2.2。2专用链床接触器继电器控制系统控制线路设计链床RLC控制线虫&如图2-2.图2-2RLC控制线路设计其中：SB1为紧急停止按钮、SB2为启动按钮；SB3为工作台运动到工进停止位置后的手动复位开关;SA为键孔/钱孔选择开关；SQ1为在链孔工作下的工进开始位行程按钮；SQ2为在钱孔工作下的工进开始位行程按钮；SQ3为在链孔工作下工进自动结束行程按钮；SQ4为在钱孔工作下工进自动结束行程按钮；SQ5为停止位行程开关；QS为照

11、明电路开关.2.3 专用链床接触器继电器控制系统控制流程链床控制流程图见下图232.4 链床接触器继电器控制系统控制过程按下开始按钮SB2接触器线圈KM2导电，KM在触点闭合，静压电动机启动；KM21助触点闭合,在SB2处形成自锁。在按下开始按钮SB2的同时，时间继电器KT1得电；延时时间到，时间继电器触点KT1闭合；中间继电器KA1得电；中间继电器KA1触点闭合，在KT1触点处形成自锁并且使接触器KM1线圈得电。接触器KM1线圈得电,KM1主触点闭合，主电动机启动；KM11助触点闭合在KA1辅助触点处形成自锁并且使电磁阀线路接通。通过主令控制器SA选择工作方式，使KA3或KA4中间继电器得电

12、。1）选择进行键孔控制线圈KA3得电，中间继电器KA3触点闭合，电磁阀控制部分得电.YV1YV4通电，快进。运动到行程开关SQ1,SQ1常闭触点断开；只有YV1通电，工进，镇孔。运动到行程开关SQ3SQ3常闭触点断开；电磁阀控制部分断电，停车。 按下复位按钮SB3中间继电器KA2线圈得电；KA2辅助触点闭合，在SB3处行成自锁并且YV1、YV3通电，运动台快退。 运动到行程开关SQ5,SQ5&合开关按下；接触器KM1断电，KM1主触点断开，切断电动机电源；接触器KM3时小8电器KT得电；KM3的主触点闭合，给电动机两相绕组通入直流电流，进行能耗制动；延时时间到，KT触点断开，KM戏圈断

13、电，主触点断开切断直流电源. ）选择进行校孔控制 线圈KA4得电，中间继电器KA3触点闭合，电磁阀控制部分得电。YVtYV4通电，快进.运动到行程开关SQ2SQ2常闭触点断开、常开触点闭合；YV1、YV2通电，工进，较孔. 运动到行程开关SQ4,SQ4a闭触点断开；电磁阀控制部分断电，停车。 按下复位按钮SB3,中间继电器KA2线圈得电；KA2辅助触点闭合，在SB3处行成自锁并且YV1、YV3通电，运动台快退。运动到行程开关SQ5SQ5组合开关按下；接触器KM1断电，KM1主触点断开，切断电动机电源；接触器KM3时间Z8电器KT得电；KM3勺主触点闭合，给电动机两相绕组通入直流电流，进行能耗制

14、动；延时时间到，KT触点断开，KM2线圈断电，主触点断开切断直流电源.3链床继电器接触器控制系统主要原件的选择3.1 电动机的选择专用键孔机床所应用的电动机主要有：主电动机、静压电动机、液压泵拖动电动机。主电动机型号：Y1006型（1.5kW-4A）三相异步电动机静压电动机型号：Y100L6型（1。5kW-4A厂相异步电动机液压泵拖动电动机型号：为Y801-2型（750W1。9A）3.2 接触器的选择接触器选型主要依据：种类、负载类型、主回路参数。负载类型：在链孔机床中接触器负载为交流电源（380V）;负载情况：需要频繁启动，所控制的电动机功率为750W使用环境：为厂房使用，环境恶劣；参数：额

15、定电流为9A;额定电压为220V。综上选择接触器型号为：3TS29-323.3 中间继电器的选择中间继电器可作为保护用，也可作为自动装置控制用，以增加保护的控制回路的触点数量及容量、扩大控制范围的提高控制能力等。机械作用要素：主要指振动、冲击、碰撞等应力作用要素。专用键孔机床在厂房的工作环境下有很大的振动，宜选用采用平衡衔铁机构的小型中间继电器。激励线圈输入参量要素：主电动机为Y100-6型（1.5kW4A）三相异步电动机拖动、液压系统中的液压泵拖动电机为Y801-2型（750W1.9A）。故额定电流为4A;额定电压呦定功率/额定电流=375V综上所述中间28电器应选用JDA1-44A.3。4

16、熔断器的选择1）照明电路熔体额定电流被保护电路上所有照明电器工作电流之和。2）电动机：单台直接起动电动机：熔体额定电流=（1。52。5）X电动机额定电流。多台直接起动电动机：总保护熔体额定电流=（1.52。5）X各台电动机电流之和。降压起动电动机：熔体额定电流=（1.52）X电动机额定电流。绕线式电动机：熔体额定电流=（1.21。5）X电动机额定电流。3）配电变压器低压侧：熔体额定电流=（1.01。5）X变压器低压侧额定电流。4）并联电容器组：熔体额定电流=（1.31。8）X电容器组额定电流.根据题目要求主电动机为Y100-6型（1.5kW-4A）三相异步电动机拖动、液压系统中的液压泵拖动电机

17、为Y8012型（750W1.9A）.故额定电流为4A;额定电压哪定功率/额定电流=375V;综合所述熔断器选择：RL1-5和RL1-2.专用键孔机床主要元件及型号如表3-1。表31链孔机床各部分原件明细表静压电动机M2Y100L-6型(1。5kW4A)三相异步电动机主电动机M1Y100L-6型(1.5kW4A)三相异步电动机液压泵拖动电机为丫801-2型(750W1.9A)RLC主电路熔断器FURL1-5辅助控制电路熔断器FU1RL1-2接触器KM13TS2832接触器KM23TS2932接触器KM33TS2932急停按钮XB5ASS42C启动按钮XB7EA31C手动操作复位按钮XB7EA33

18、C中间继电器KA1JDA1-44A中间继电器KA2JDA1-44A通电延时时间继电器KTJSK-10/1通电延时时间继电器KT1JSKH10/1行程开关SQ1LX3"2行程开关SQ2LX32-2行程开关SQ3LX3"2行程开关SQ4LX32-2行程开关SQ5LX32-2选择开关SAXB5AD33C4专用键孔机床可编程控制器控制系统设计4。1专用链孔机床可编程控制器控制系统I/O口分配表专用键孔机床可编程控制器控制系统I/O口的分配如表4-1表41专用链孔机床PLC控制I/O分配表I接线端O10。0启动按钮SB2Q0.1电磁阀YV1I0.1行程开关SQ1Q0.2电磁阀YV2I

19、0.2行程开关SQ2QQ3电磁阀YV3I0.3行程开关SQ3QQ4电磁阀YV4I0.4行程开关SQ4Q0.5静压电动机I0o5行程开关SQ5QQ6主电动机I0.6方式选择开关SAI0o7方式选择开关SBI1.1手动操作按钮SB3专用键床可编程控制器控制系统的硬件接线如图4-1图41专用键床PLC控制硬件接线键床可编程控制系统梯形图如图4-2VAIN：-；3'hJwti护伙"Netz.'ffrkTitm也。T3I喇UT-C>wzHew。*2Nttmrk10IQ3W6MtIOT1GO4TIIIIIIIC)Netmr"11IC.4UQ7HO1DO.lII1I

20、1I1)N«twwk12IQ.4M07|Q284TIIIII<)Network1310.4MQ7102QOZ-1I1I1I)N-etwrk14tio.eMO.54丁)M.SNetwork15MOM0.1MJTIIIc>NMwvkIB的533HI_()N号t*E17也5TMU0.3TSIHI1I1IINT-200开100ms图4-2专用链床PLC控制梯形图(1)触发I0.0经过T37常闭开关T37启动接触器MQ2;M0.2触点动作形成自锁并且启动输出端口Q。5启动静压电动机；(2)经10。0启动定时器T37,定时时间到,T37常开触点闭合，触发MQ4；(3)M0O4触点触发

21、Q0.6,主电动机启动；(4)通过I0.7和I1.1选择工作方式，并触发相应的MQ6/M0O7;(5)经M06和M0.1触点触发Q01和Q0.4,链床进行快进；进行链孔工作方式经I0.7触发M0.6,经由M0.6和MQ1触点触发输出口Q0.1;链床进行工进1;发形成开关I0o3,第9、10条指令断电，工作台停止；进行校孔工作方式经I1.1触发MQ7,经由M07和MQ1触点触发输出口Qd1;经由M0.7触点触发输出口Q。4,键床进行工进2;触发形成开关I0.4，第11、12、13条指令断电，工作台停止；(6)运动台运动到I0o5,触发常闭触点断开，第5条指令断电,Q0.6断电，主电动机停止；(7

22、)I0.5常开触点闭合，触发M0.3;经由I0。5和MQ3触发定时器T38;(8)经由M0.3主触点主电机接入直流电源进行能耗制动；(9)T38定时时间到，触点断开，链床停车。4.5专用键床可编程控制器控制系统CPU勺选择在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。(1) PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量；由控制要求可知有8个输入口，则输入的点数可选择8点或16点；控制对象可知有5个，则输出点数可以小于8点，可选择8点。综合以上两点，选择输入输出点数16点。(2) PLC存储容量：系统有模拟量信号存在

23、或进行大量数据处理时容量应选择大一些；专用键孔机床PLC控制程序设计步骤200步之内存储容量小于20K,选if88K即可.(3)输出类型：通常由于专用链孔机床由交流220V三相异步电机拖动，则选择继电器输出型MR值触点，可带交直流负载)或双向晶闸管输出型MS优触点，可带交流负载)都可。(4)存储维持时间：一般存储约保持13年(与使用次数有关)。若要长期或掉电保持应选用EEPROM存储(不需备用电源)，也可选外用存储卡盒；PLC的扩展:可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式.扩展模块有输入单元、输出单元、输入/输出一体单元。扩展部分超出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持；（5）PLC的联网：PLC的联网方式分为PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种.与计算机联网可通过RS232c