机床电气控制
设计说明书
钻床电气控制设计
机械工程学院（部）
2017年6月16 日
目录
第1章Z3040摇臂钻床的结构 (3)
1.1 Z3040摇臂钻床的简介
1.2 Z3040摇臂钻床的结构
第2章Z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明 (4)
2.1 Z3040摇臂钻床的运动形式
2.2 电气控制要求的说明
第3章Z3040摇臂钻床继电接触器控制线路
图 (7)
3.1 z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图总图
3.2 具体控制过程
第4章元器件的选型 (10)
4.1 热继电器FR的选择
4.2 接触器的选择
4.3 时间继电器的选择
4.4 照明及指示灯的选择
4.5 Z3040摇臂钻床电器元器件明细表
第5章PLC控制电路的说明 (13)
5.1 PLC的选型
5.2 PLC的组成
5.3 PLC输入输出接口
5.4 PLC的I/O端口分配表
5.5 PLC梯形图
5.6 PLC接线图
第6章心得体会 (20)
第7章参考文献 (21)
附图一、钻床电气原理图
附图二、PLC梯形图
第1章 z3040摇臂钻床的结构
1.1 Z3040摇臂钻床的简介
钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。
1.2 Z3040摇臂钻床的结构
Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台等组成。摇臂的一端为套筒，套装在外立柱上，并借助丝杠的正、反转可沿外立柱作上下移动。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。加工时，根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杠可带着主轴箱沿外立柱上下升降。在升降之前，应自动将摇臂松开，再进行升降，当达到所需的位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。工作运动包括：主运动（主轴的旋转运动）和进给运动（主轴轴向运动）；辅助运动包括：主轴箱沿摇臂的横向移动，摇臂的回转和升降运动。钻削加工时，钻头一面旋转一面作纵向进给。钻床的主运动是主轴带着钻头作旋转运动。进给运动是钻头的上下移动。辅助运动是主轴箱沿摇臂水平移动，摇臂沿外立柱上下移动和摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。摇臂回转和主轴箱的左右移动采用手动.
第2章 z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明
2.1 Z3040摇臂钻床的运动形式
当进行加工时，由特殊的加紧装置将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;
（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。
2.2 电气控制要求的说明
1．主轴电动机控制主轴电动机1M为单向旋转，由按钮1SB、2SB和接触器1KM实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由1M电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。
2．摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。
2M为升降电动机，由按钮3SB、4SB点动控制接触器2 KM 、3KM接通或断开，使2M电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。
3M为液压泵电动机，通过接触器4 KM ，5KM接通或断开，使3M电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下3SB按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器4 KM 线圈得电，液压泵电动机3M起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关2SQ发出摇臂已松开信号。此时，2SQ触点(6-13)断开，使接触器4 KM 线圈断
电，液压泵电动机3M停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，2SQ触点(6-7)闭合，接触器2 KM 线圈得电，升降电动机2M得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮2SB，2KM线圈断电，2M电动机停转，摇臂停止上升。同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器5KM线圈得电，液压泵电动机3M反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关3SQ，使触点3SQ (1-17)也断开，电磁阀YV、5KM线圈断电。液压泵电动机3M停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关2SQ为摇臂放松信号开关。行程开关3SQ为摇臂夹紧信号开关。时间继电器 KT 延时断开常开触点是为保证当瞬间操作3SB或4SB，使4 KM 得电摇臂开始松开后放开3SB或 4SB时，若4 KM 过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使5KM 线圈得电，液压泵电动机3M反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT 触点断开，3SQ动作，5KM断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。
3．夹紧、松开控制 Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。
当按下松开按钮5SB，接触器4 KM 线圈得电，液压泵电动机3M正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关4SQ不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯1HL亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。同时推动摇臂(套在内立柱上)使外立柱绕内立柱旋转至适当的位置，按下夹紧按钮6SB，接触5KM线圈得电，3M电动机反转，拖动液压泵输送出反向压力油至夹紧油缸，使主轴箱和立柱夹紧。同时行程开关4SQ压下，触点(101-102)断开，1HL灯暗，而(101-103)闭合，2HL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1SA开关控制单向旋转。
5．联锁、保护环节电路中利用2SQ实现摇臂松开到位，开始升降的联锁控制，利用3SQ，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4SB、3SB机械互锁外，还采用2 KM 、3KM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5SB、6SB常闭触点切断YV线圈电路，达到联锁目的。
电路利用熔断器1FU作为总电路和电动机1M、4M的短路保护。利用熔断器2FU作为电动机2M、3M及控制变压器T一次侧的短路保护，利用热继电器1KR 为1M电动机的过载保护，2KR为 3M电动机的过载保护。组合行程开关1SQ作为摇臂上升、下降的极限位置保护，1SQ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 2 KM 、3KM，使2M 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3FU作为短路保护。当主轴电动机工作时，1KM触点(101-104)接通，指示灯3HL亮，表示主轴工作；当主轴箱、立柱处于夹紧状态时，4SQ触点(101-l03)接通，2HL灯亮。主轴箱、立柱处于松开状态，4SQ触点(101-102)接通，1HL灯亮。
第3章 Z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图
3.1 Z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图总图
图3-1 Z3040摇臂钻床电气控制线路图
3.2 具体控制过程
具体控制过程为：
（1）主轴电动机的启停按下主轴启动按钮SB2，接触器KM1得电吸合且自保持，主轴电动机M1运转。按下停止按钮SB1，主轴电动机停止。
（2）摇臂上升按下摇臂上升按钮SB3，时间继电器KT得电，其瞬动常开触头和瞬时闭合延时打开的常开触头使接触器KM4和电磁阀YA动作，液压泵电动机M3启动，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，其常闭触头断开使接触器KM4断电释放，液压泵电动机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正向启动，带动摇臂上升。上升到所需要的位置后，松开上升按钮SB3，时间继电器KT、接触器KM2断电释放，摇臂升降电动机M2停止运转，摇臂停止上升。延时1-3秒后，时间继电器KT的常闭触头闭合，常开触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3常闭触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM5吸合，液压泵电动机M3反向启动，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断电释放液压泵电动机M3停止运转，电磁阀YA断电。时间继电器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）摇臂下降按下摇臂下降按钮SB4，动作过程与摇臂上升使相似。
（4）立柱和主轴箱同时松开和同时夹紧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正向启动，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反向启动，液压油分配至立柱和主轴箱夹紧油缸，立柱和主轴箱装置夹紧。
（5）摇臂升降限位保护该动作时靠上下限位开关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，SQ1D动断触头断开，摇臂自动夹紧，同松开下降按钮SB4动作相同。
第4章元器件的选型
4.1 热继电器FR的选择
根据电动机的额定电流进行热继电器的选择，由前面M1、M2和M3的额定电流，现选择如下：
FR1选用JR16-20/3D型热继电器。热元件额定电流11A额定电流调节范围为6.8～11A工作时调整在6.82A.
FR2选用JR16-20/3型热继电器。热元件额定电流2.4A额定电流调节范围为1.5～2.4A工作时调整在1.42A。
4.2 接触器的选择
根据负载回路的电压、电流，接触器所控制回路的电压及所需点的数量等来进行接触器的选择。
本设计中KM1主要对M1进行控制，而M1额定电流为6.82A，控制回路电源为127V，需要主触点两对，所以，KM1选G0-10型接触器，主触点额定电流为10A，线圈电压为127V。
KM2与KM3对M2进行控制，而M2额定电流为2.01A，控制回路电源为127V，各需要主触点两对，KM2的辅助动断触点一对，KM3的辅助动断触点一对，所以，KM2、KM3选CD10-5型接触器，主触点额定电流为5A，线圈电压为127V。
KM4与KM5对M3进行控制，而M3的额定电流为1.42A，控制回路电源为127V，各需要主触点三对，KM4的辅助动断触点一对，KM5的辅助动断触点一对，所以，KM4、KM5选CJ10-5型接触器。
4.3 时间继电器的选择
本设计中由于摇臂的升降需要延时控制。需要常开触点一个，延时闭合动断触点一个，延时断开动合触点一个，我们选ISSI型时间继电器。额定电压AC127V、DC24V,额定功耗小于5W,动作频率1200次/h。
4.4 照明及指示灯的选择
本设计中，电源指示灯EL选择JC2，交流36V、40W，与灯开关SA2成套配置；指示灯HL1、HL2、HL3选择ZSD-0型，指标为6.3V，0.25A，颜色为黄色，绿色，红色各一个。
4.5 Z3040摇臂钻床电器元器件明细表
表4-1 Z3040摇臂钻床电器元件明细表
第5章 PLC控制电路的说明
5.1 PLC的选型
选择基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC机型，应从以下几个方面来考虑：
（1）根据PLC的物理结构
根据物理结构的不同，PLC分为整体式、模块式和叠装式。整体式的每一I/O 点的平均价格比模块式便宜，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器。此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统没有特殊的控制任务，整体式PLC完全可以满足控制要求，且在性能相同的情况下，整体式PLC较模块式和叠装式PLC价格便宜，因此，Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC选用整体式结构的PLC
（2）根据PLC的指令功能
考虑到任何一种PLC都可以满足开关量电气控制系统的要求，据此本课题将尽量采用价格便宜的PLC。
(3) 根据PLC的输入输出点数
摇臂钻床的电气控制系统需要8个输入口4个输出口，PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的余量。
（4）根据PLC的存储容量
摇臂钻床的电气控制系统需要8个输入口4个输出口，PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的余量。 4.3.4 根据PLC的存储容量PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输出信号的电气控制系统，将所需的输入/输出点数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量（单位为bit）即（17+11）×8=224bit
（5）根据输入模块的类型
输入模块的输入电压一般为DC24V和AC110V或AC220V。直流输入电路的延
迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。由于本基于PLC 的摇臂钻床电气控制系统的工作环境并不恶劣，且对电气控制系统操作人员来说DC24V电压较AC110V电压安全些。因此，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC输入模块应选直流输入模块，输入电压应DC24V电压。
5.2 PLC的组成
（1）输入寄存器输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但是不可以写或进行修改。
（2）输出寄存器输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值，表明的是上一时间段的真实输出值，在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。 (3）存储器存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能修改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。
（4）CPU单元 CPU单元控制着I/O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中的程序的解释执行工作，是PLC的大脑。
（5）其他单元接口其他单元接口用语提供PLC与其他设备和模块进行连接通信的物理条件。
5.3 PLC输入输出接口
输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理
的信号。输出接口电路将CPU 送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。
（1）输入接口 输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。
（2）输出接口 输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离
5.4 PLC 的I/O 端口分配表
输入信号
输出信号 名称 代
号
输入点编号 名称 代号 复位键 X000 HL1松开指示
灯
急停键
X001 HL2夹紧指示
灯 有无工件检测传感器
X035 HL3主轴工作指示灯 主轴停止
SB1 X003 计数器 主轴开始
SB2 X004 辅助作用 摇臂上升
SB3 X005 摇臂下降
SB4 X006 摇臂停止
ST1 X007 摇臂松开到位
SQ3 X030 计数器输出 摇臂夹紧到位
SQ4 X031 电磁阀1 摇臂上升到位
SQ1 X010 摇臂下降到位
SQ2 X011 电磁阀2
主轴箱左移 SB1
0 X012
主轴箱右移SB1
1
X013
电磁阀3
主轴箱夹紧到位SQ5 X014
主轴箱松开到位SQ6 X015 主轴电动机转主轴箱左移到位SQ7 X016 M2电动机正转主轴箱右移到位SQ8 X017 M2电动机反转主轴箱停止ST2 X032 M3电动机正转
摇臂顺回转SB1
7
X033 M3电动机反转
摇臂逆回转SB1
8
X020 M5电动机正转
摇臂回转夹紧到位SQ9 X021 M5电动机反转
摇臂回转松开到位SQ1
X022 M4电动机转
摇臂回转停止ST3 X023
冷却泵开SB2
2
X024
冷却泵关SB2
3
X025
5.5 PLC梯形图
图5-1 PLC梯形图
在梯形图的编制过程中用到了时间继电器，是用来代替原来继电器——接触器中的的。在原电气控制系统中通过KT延时动开的动合触点KT和延时闭合的动触点KT，KT能保证在，，KT的延时长短由摇臂升降电动机从切断电源到停止的惯性大小来决定，一般为1~3S。用PLC改造后，时间继电器代替了延时开关，摇臂升降电动机接到停止的命令2s后才能进行摇臂的夹紧动作。
5.6 PLC接线图
图5—2 PLC接线图
第6章心得体会
和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是钻床电气控制系统的plc控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了plc设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。
通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于plc设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。
总之一周的课设，让我觉得很累，但从中收获了很多，最终的成功让我觉得累也是值得的。在此，感谢同学们的帮助以及老师在此次实验中的指导。
电气控制课程设计 题目
实验指导书 《电气控制与仪表课程设计》 课程设计 学院: 学号: 专业( 方向) 年级: 学生姓名: 福建农林大学机电工程学院电气工程系 9 月 1 日 第一节概述 要能够胜任电气控制系统的设计工作, 按要求完成好设计任务,
仅仅掌握电气设计的基础知识是不够的, 必须经过重复的实践, 深入生产现场, 不断积累经验。课程设计正是为这一目的而安排的一个实践性教学环节, 它是一项初步的工程训练。经过集中1~2周时间的设计工作, 了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。课程设计题目不要太大, 尽可能取自生产中实用的电气控制装置。 本指导书主要讨论课程设计应达到的目的、要求、设计内容、深度及完成的工作量。并经过实例介绍, 进一步说明课程设计的设计步骤。 本指导书还收集了较多的设计参考题, 可作为课程设计练习题, 直接供设计者自由选取。命题结合生产需要, 具有真实感。设计中应严格要求, 力求做到图纸资料规范化。 电气设计包含原理设计与工艺设计两个方面, 不能忽视任何一面, 在高等工科应用型人才培养中特别要重视工艺设计。由于初次从事设计工作, 工艺要求不能过高, 不能面面俱到。设计工作量、说明书等要求与毕业设计应有较大的区别, 电气控制课程设计属于练习性质, 不强调设计结果直接用于生产, 个人的工艺设计, 只要求完成其中的一部份内容。 课程设计原则上应做到一人一题和自由选题。在几个人共选一个课题的情况下, 各人的设计要求及工艺设计内容, 绘图种类, 应有所区别。要强调独立完成, 以学生自身的独立工作为主, 教师指导帮助为辅。在设计工程中, 适当组织针对性参观, 并配以多种形式
皖西学院 课程设计报告书 系别：机电学院 专业：13电气 学生姓名：学号： 课程设计题目：PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制起迄日 期: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地 点:PLC电气控制实验室 指导教 师:翁志刚 下达任务书日期: 2016年 5月 15日
目录 前言 (1) 1 Z3050摇臂钻床的简介 (2) 1.1 摇臂钻床的主要结构 (2) 1.2 摇臂钻床的运动形式 (2) 1.3 摇臂钻床电气拖动特点 (3) 1.4 摇臂钻床及原理图说明 (4) 2 系统元器件选型 (5) 2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5) 2.2 PLC的选型 (6) 2.3 硬件的设计 (6) 2.4 PLC的I/O分配 (6) 2.5 PLC的外部接线图 (8) 3 程序的设计与仿真 (9) 3.1 梯形图程序设计 (9) 3.1仿真调试与结果 (11) 参考文献 (13) 致 (14)
前言 摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。常常影响企业生产。 PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。正是由于PLC 控制系统的种种优点，因此本次对Z3050摇臂钻床的电气控制系统，可以提高Z3050摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产的现代化带来生机。同时，提高了PLC编程水平和实践能力，为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。
PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计
一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中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。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施
Z3050摇臂钻床电气控制电路 钻床是一种用途广泛地孔加工机床?它主要是用钻头钻削精度要求不太高地孔，另外还可用来扩孔、铰孔、镗孔，以及刮平面、攻螺纹等?钻床地结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床及多轴钻床等.摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔地大型零件地孔加工.本节以 Z3050型摇臂钻床为例进行分析? Z3050型摇臂钻床地含义为: 一、主要结构及运动形式 图7-9是Z3050摇臂钻床地外形图.Z3050摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成.内立柱固定在底座上，在它外面套着空心地外立柱，外立柱可绕着内立柱回转一周，摇臂一端地套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杆，摇臂可沿着外立柱上下移动，但两者不能做相对转动，所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转.主轴箱b5E2RGbCAP 是一个复合地部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给地全部变速和操纵机构.主轴箱可沿着 摇臂上地水平导轨做径向移动.当进行加工时，可利用特殊地夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上,主轴箱紧固在摇臂导轨上,然后进行钻削加工.plEanqFDPw 钻削加工时，主运动为主轴地旋转运动；进给运动为主轴地垂直移动；辅助运动为摇臂在 外立柱上地升降运动、摇臂与外立柱一起沿内立柱地转动及主轴箱在摇臂上地水平移动.DXDiTa9E3d 主釉 e e 图7- 9 Z3050摇臂钻床结构示意图
摇臂钻床地电力拖动及控制要求 1 ?由于摇臂钻床地运动部件较多，为简化传动装置，需使用多台电动机拖动，主轴电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降、夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动.RTCrpUDGiT 2?为了适应多种加工方式地要求，主轴及进给应在较大范围内调速?但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求?主轴变速机构与进给变速机构在一个变速箱内，由主轴电动机拖动.5PCzVD7HxA 3?加工螺纹时要求主轴能正反转.摇臂钻床地正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转. 4?摇臂升降由单独地一台电动机拖动，要求能实现正反转. 5?摇臂地夹紧与放松以及立柱地夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置来完成，要求 这台电动机能正反转.摇臂地回转和主轴箱地径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动.jLBHrnAILg 6?钻削加工时，为对刀具及工件进行冷却，需要一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液. 7?各部分电路之间有必要地保护和联锁. 三、电气控制线路分析 图7- 10是Z3050型摇臂钻床地电气控制线路地主电路和控制电路图.
《电气控制与可编程序控制器应用技术》 课程设计 物理与电子信息工程学院
电气控制与可编程序控制器应用技术 课程设计报告 设计课题：采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路 专业班级：自动化0812 小组成员： 指导教师：冯浩源 设计时间：二〇二一年一月二十三日
采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路 一、设计任务与要求 1．通过使用三菱F X2N系列可编程控制器设计出专用钻床控制系统的电气控制线路； 2．当用户按下启动按钮后，相应的钻床自动工作，直至工件一次加工（钻头规定为两个，即一次钻一对孔）完成； 3．工件加工完成（即钻孔全部钻好，本设计以6个钻孔为任务）后，钻床可自动返回初始状态，为下一次启动做好准备； 二、方案设计与论证 钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。即工件固定不动，刀具做旋转运动。因此，设计的程序主要是控制刀具（即钻头）的运动，而且钻头应能根据钻孔的程度作出相应的响应，按照给定的顺序一步一步往下进行，使用步进顺序控制较为简单。根据对两个钻头的控制方式的不同，产生如下两个方案： 方案一、钻头异步工作 当钻床启动后，两个钻头同时工作，由于摩擦等因素，两钻头不可能同时钻孔完成，于是，钻孔先完成的钻头先回到初始位置，然后该钻头向某一方向旋转120°，继续执行钻孔操作，当另一钻孔也完成钻孔后，也向同方向旋转120°，执行钻孔任务。当任意一个钻头钻够三个钻孔时，就停止工作，先回到初始状态，等待另一个钻头完成任务，返回初始状态。此时，启动按钮按下才会生效。 方案二、钻头同步工作 当对钻床系统初始化后，按下启动按钮，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时开始工作，对工件钻孔。钻孔完成后，钻头回到初始位置，两个钻头同方向旋转120°，旋转到位后，两钻头再次同时工作钻孔，当钻好六个孔时，钻床各部件将回到初始状态，等待下一次启动按钮的按下。
组合机床电气控制课程设计专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 湖南工业大学 2011年6月11日
目录 1绪论 (3) 2设计方案 (4) 2.1 左、右两动力头进给电机 (4) 2.2电动机控制电路 (5) 2.3液压泵电动机 (5) 2.4液压动力滑台控制 (6) 2.5主电路及照明电路 (7) 2.6保护与调整环节 (8) 2.7继电器电气原理简图 (10) 4 I/O分配表 (12) 5组合机床电气控制电路图 (14) 6课程设计的具体内容 (15) 6.1单循环自动工作 (15) 6.1.1单循环自动工作循环图 (15) 6.1.3单循环自动工作梯形图 (16) 6.2左铣单循环工作 (18) 6.2.1左铣单循环功能表 (18) 6.2.2左铣单循环梯形图 (19) 6.3右铣单循环工作 (21) 6.3.1右铣单循环梯形图 (21) 6.4公用程序 (23) 6.5回原位程序 (23) 6.6手动程序 (24) 6.7 PLC梯形图总体结构图 (24) 6.8面板设计 (25) 7系统调试 (26) 8设计心得 (27) 9参考文献 (28)
1绪论 对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。 随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下： 组合机床结构示意图 组合机床工作循环图 组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw，
设计总体要求： 1、PLC的型号选择 2、设计PLC 的I/O接线图 3、完成主电路设计以及相应电器元件的选择 4、完成梯形图的设计 5、提交设计说明书 题目1数控钻床主轴进给控制系统PLC设计 控制要求： 卧式数控钻床采用G83指令完成钻深孔加工，动作如图，钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1，钻头进给至光电开关SQ2处后返回原点，然后再进给至光电开关SQ3处返回原点，以此类推，最后返回原点停止，主轴进给动作结束。
题目2 CA6140卧式车床的PLC改造 控制要求：CA6140卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成CA6140卧式车床的电气改造。
题目3 C650卧式车床的PLC改造 控制要求：C650卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成C650卧式车床的电气改造。 题目4 抢答器控制 控制要求： 1.系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效； 2.抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L 2、L 3、L 4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效； 3.主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键；
题目5 十字路口交通灯控制控制要求：
题目5自动售货机控制 控制要求： 课题6 自动售货机 在上图中，按M1、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币，按下“ZL”找零按键： 1.按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关，模拟投入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加起来，通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。 2.售货机内的二种饮料有相对应价格，当投入的货币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮，表示可以购买。 3.当可以购买时，按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”，同时与之对应的
电气控制课程设计PLC课程设计
电气控制课程设 计 说明书 学院机械工程学院 年级08级专业机械工程及自动化（机电工程）
目录 第一篇PLC模拟-----------------------------------------------------------------------------------------1任务一：PLC控制自动门仿真实验-----------------------------------------------------------------------------1 1.任务说明-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2.主电路图-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 3.PLC接线图----------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 4.输入输出列表----------------------------------------------------------------------------------------------------------5 5.流程图-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 6.梯形图
机床电气控制 设计说明书 钻床电气控制设计 机械工程学院（部） 2017年6月16 日 目录 第1章Z3040摇臂钻床的结构 (3) 1.1 Z3040摇臂钻床的简介 1.2 Z3040摇臂钻床的结构 第2章Z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明 (4) 2.1 Z3040摇臂钻床的运动形式 2.2 电气控制要求的说明 第3章Z3040摇臂钻床继电接触器控制线路
图 (7) 3.1 z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图总图 3.2 具体控制过程 第4章元器件的选型 (10) 4.1 热继电器FR的选择 4.2 接触器的选择 4.3 时间继电器的选择 4.4 照明及指示灯的选择 4.5 Z3040摇臂钻床电器元器件明细表 第5章PLC控制电路的说明 (13) 5.1 PLC的选型 5.2 PLC的组成 5.3 PLC输入输出接口 5.4 PLC的I/O端口分配表 5.5 PLC梯形图 5.6 PLC接线图 第6章心得体会 (20) 第7章参考文献 (21) 附图一、钻床电气原理图 附图二、PLC梯形图 第1章 z3040摇臂钻床的结构
1.1 Z3040摇臂钻床的简介 钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。 1.2 Z3040摇臂钻床的结构 Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台等组成。摇臂的一端为套筒，套装在外立柱上，并借助丝杠的正、反转可沿外立柱作上下移动。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。加工时，根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杠可带着主轴箱沿外立柱上下升降。在升降之前，应自动将摇臂松开，再进行升降，当达到所需的位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。工作运动包括：主运动（主轴的旋转运动）和进给运动（主轴轴向运动）；辅助运动包括：主轴箱沿摇臂的横向移动，摇臂的回转和升降运动。钻削加工时，钻头一面旋转一面作纵向进给。钻床的主运动是主轴带着钻头作旋转运动。进给运动是钻头的上下移动。辅助运动是主轴箱沿摇臂水平移动，摇臂沿外立柱上下移动和摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。摇臂回转和主轴箱的左右移动采用手动. 第2章 z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明
Z3040摇臂钻床的电气控制设计 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 年月日
目录 一、设计内容…………………………………………………………………………… 1.1设计内容………………………………………………………………… 二、Z3040摇臂钻床的结构和运动分析………………………………………… 2.1 Z3040摇臂钻床的结构……………………………………………………………… 2.2 Z3040摇臂钻床的运动分析………………………………………………………… 三、Z3040摇臂钻床传统电气控制系统原理………………………… 3.1电气原理图……………………………………………………………… 3.2主轴电动机控制……………………………………………………………… 3.3摇臂升降控制………………………………………………………………… 3.4夹紧松开控制………………………………………………………………… 3.5冷却泵电动机控制…………………………………………………………… 3.6连锁、保护环节……………………………………………………………… 3.7照明与信号指示电路………………………………………………………… 四、电气控制系统硬件设计…………………………………… 4.1选择PLC的原则…………………………………………………………… 4.2 PLC型号的选择………………………………………………………………… 4.3低压电器元件的选用……………………………………………………………… 4.4元件清单…………………………………………………………………… 五、电气控制系统的软件设计…………………………………………… 5.1控制系统的状态流程图…………………………………………………… 5.2控制系统的梯形图…………………………………………………………… 六、系统调试及结果…………………………………………………………… 6.1硬件调试………………………………………………………………………… 6.2软件调试………………………………………………………………………… 6.3模拟调式和联机调式…………………………………………………………………… 6.4调试结果………………………………………………………………………… 七、总结……………………………………………………………………………… 八、参考文献…………………………………………………………………………
项目六、钻床的电气控制 （一）、内容要求： 1．主轴电动机控制主轴电动机M1为单向旋转，由按钮SBl、SB2和接触器KMl实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由M1电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。 2．摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。 M2为升降电动机，由按钮SB3、SB4点动控制接触器KM2、KM3接通或断开，使M2电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。 M3为液压泵电动机，通过接触器KM4，KM5接通或断开，使M3电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。 下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下SB3按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2发出摇臂已松开信号。此时，SQ2触点(6-13)断开，使接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，SQ2触点(6-7)闭合，接触器KM2线圈得电，升降电动机M2得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2线圈断电，M2电动机停转，摇臂停止上升。同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀YV、KM5线圈断电。液压泵电动机M3停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关SQ2为摇臂放松信号开关。行程开关SQ3为摇臂夹紧信号开关。时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3或SB4时，若KM4过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。 3．夹紧、松开控制Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。 当按下松开按钮SB5，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯HLl亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。同时
电气控制与PLC 课程设计 题目: 自动洗车机控制设计 院系名称：电气工程学院 专业班级：自动F0805 学生姓名：周起伟 学号： 200848280525 指导教师：王艳芳 设计地点：中2-211 设计时间： 2011.07.04～2011.07.10 成绩： 指导老师签名： 日期：
目录 1系统描述及其要求 (1) 1.1系统描述 (1) 1.2系统要求 (2) 2硬件设计 (2) 2.1硬件选择 (2) 3 软件设计 (5) 3.1系统的整体程序流程图 (5) 3.2梯形图 (6) 4 系统调试分析 (12) 4.1 硬件调试 (12) 4.2 软件调试 (13) 4.3 整机调试 (13) 设计心得 (14) 参考文献 (15)
1系统描述及其要求 1.1系统描述 此文的主要思路是是基于PLC技术的自助洗车机设计。其中把PLC作为主要控制器，将各种继电器采集的信息经过一定的控制算法后，通过PLC的I/O口来控制继电器的闭合达到自动控制的目的。洗车机的主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其它动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。因每次动作的开始都是碰到左行程开关才实现，所以运用计数器记录左极限信号脉冲的次数从而控制上述辅助运动按要求依次动作。系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其它原因使洗车停止在非原点的其它位置，则需要手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗车机经启动后可自动完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。 此设计系统由三菱公司生产的FX2N系列的PLC、人机交互和串口通信、数码管、指示灯和电源部分组成。系统的总设计原理图如图1.1所示。 图1.1 系统总设计原理图 PLC :该部分的功能不仅包括对各种开关信息的采集、处理，还包括对执行单元的控制。PLC是整个系统的核心及数据处理核心。 人机交互和串口通信：人机交互的目的是为了提高系统的可用性和实用性。主要是按键输入。 输出显示：通过按键输入进入相应进程，而输出显示则是显示金额。串口通信的主要功能是完成PLC与上位机（比如电脑）的通信，便于进行系统的维修、改进和升级，为将来系统功能的扩展做好基础工作。 电源部分：本部分的主要功能是为PLC提供适当的工作电压，同时也为其他模块提供电源。如显示屏、按键等。
《电机与电气控制》课程设计 教案 彬县职业教育中心
第一讲一、章节：《电气控制课程设计》 课程设计任务安排及设计方法 二、教学目标 应知：课程设计要求及任务 应会：电气控制系统的设计方法 难点：电气控制系统的设计方法 三、教学方法： 结合实例讲授 四、教学过程： 1、介绍任务安排，分组选题 2、讲授电气控制系统的设计方法、设计思路及设计步骤 五、问题与讨论： 1、对所选课题的设计思路 六、考工必备 电气安装及布线原则 七、课后小结： 本次课让学生对本周的课程设计建立一个具体的认识，并组织自选题目和分工，便于实训的正常进行。
《电机与电气控制》课程设计 第一讲 一、课程设计的目的 电气控制课程设计的主要目的是：通过电气控制系统的设计实践，掌握电气控制系统的设计方法、电器元件和电气控制线路的安装过程、设计资料整理和电气绘图软件的使用方法。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。 二、课程设计的要求 电气控制课程设计的要求是：根据设计任务书中设备的工艺要求设计电气控制线路，计算并选择电器元件。布置并安装电器元件与控制线路。进行电气控制线路的通电调试，排除故障。达到工艺要求，完成设计任务。同时要求尽可能有创新设计，选用较为先进的电气元件。严格按照国家电气制图标准绘制相关图纸。选用合适的电气CAD 制图软件，制作电气设备的成套图纸与文件，以满足现代化电气工程的需要。 三、课程设计的目标 1．基础知识目标 （1）理解电气线路的工作原理； （2）掌握常用电器元件的选用； （3）掌握根据工艺要求设计电气控制线路； （4）掌握电气控制线路的安装与调试； （5）掌握电气控制设备的图纸资料整理； （6）掌握计算机电气绘图软件使用。 2．能力目标 （1）掌握查阅图书资料、产品手册和工具书的能力； （2）掌握综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； （3）具有自学能力、独立工作能力和团结协作能力。 四、课程设计任务 1．接受设计任务书，选定课程设计课题。 2．制订工作进度计划，进行人员分工，明确各阶段各人应完成的工作。 3．根据设计任务书分析电气设备的工艺要求，讨论最佳设计方案。 4．设计电气控制线路，选择电器元件。 5．绘制相关图纸（如：电气控制原理图、电器板元件布置图、电器板接线图，控
摘要 本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。 关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
目录 No table of contents entries found.附录A (15) 附录B (16)
1 绪论 本课题的选题背景和意义 Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动[1]。 目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。 现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。 可靠性高。可靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的PLC，平均无故障时间都大大超过IEC规定的10万小时，例如：西门子、ABB、松下、三菱等微小型PLC，而且都有完善的自诊断功能，判断故障迅速。 灵活组态。可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入输出端口选择灵活，有多种机型，组合方便。 功能强大，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PTO运算、过程运算、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程设备。因此，PLC几乎是全能的工业控制计算机。 编程方便，易于使用。PLC的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart），使编程更加简单方便。
2013届毕业生 毕业设计说明书题目: 双头钻床的控制系统设计 学院名称：电气工程学院班级：自动F0904 2013 年5 月20 日
目次 1 概述 (1) 1.1 课题研究背景及意义 (1) 1.2 国内外发展现状 (2) 1.3 设计任务及要求 (3) 2 卧式双头钻床介绍 (4) 2.1 送料装置和加紧装置 (4) 2.2 动力头 (5) 2.3 液压站 (5) 2.4 机床辅助装置 (6) 3 硬件电路设计 (6) 3.1 卧式双头钻床的工艺流程 (6) 3.2 主电路图 (7) 3.3 卧式双头钻床各电动和液压系统油路的控制 (8) 3.4 I/O分配及PLC选型 (12) 3.5 硬件接线图 (13) 4 系统软件设计 (14) 4.1 卧式双头钻床的逻辑控制流程 (14) 4.2 梯形图和指令表 (15) 总结 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)
1 概述 可编程逻辑控制器,英文全称为Programmable Logical Controller ，通常被人们简称为PLC。它是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点。基于以上优点以及PLC技术的不断发展，如今PLC已被广泛应用于自动化控制的各个领域。 钻床是机床的一种，是专门进行孔加工的机床。追溯到上世纪七十年代初期，那时候世界上最先进的钻床依然还是用普通继电器来控制的。但随着PLC技术的发展，人们逐渐将PLC应用于机床的控制当中。相比之下，传统的继电器控制系统电气线路复杂，触点多，灵活性差，要想改变机床的加工工艺，就得改变硬件接线，长期使用后，故障率还高，故障排除困难，影响企业的正常生产。因此普通继电器控制的机床越来越难以适应复杂多变的现代化生产过程。而采用PLC 作为机床的控制器使得机床的效率和加工精度都得到了大大的提高，机床的性能也更趋完善，可靠性更高，功能更完善，故障率更低，故障排除更加容易，编程也简单。 1.1 课题研究背景及意义 金属切削机床是使用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，一般简称为机床。普通机床主要包括车床、铣床、钻床、镗床、刨床、磨床。金属切削加工是机械制造行业中最基本的加工方法。 随着机械制造行业的不断发展，机械零件的加工方法也越来越多样化，除了切削加工以外，又出现了铸造、锻造、焊接、冲压、挤压和辊轧等加工方法。但是，在机械制造的总工作量当中，机床切削加工占到了40%——60%，所以在目前的机械制造行业中金属切削机床仍然是主要的加工设备。而机床的技术性能又直接影响到机械制造行业的产品质量和生产效率，传统的金属切削机床越来越难以适应现代化的机械加工要求。所以必须应用先进的科学技术来改造传统落后的机床，提高其技术性能，以满足高速发展的机械制造行业的加工要求。 钻床是一种在工件上进行孔加工的机床，如钻孔、扩孔、绞孔、攻丝等。20世纪70年代初，世界上钻床的控制还是通过继电器逻辑控制方式来实现的。采
123456控制变压器保护QF2 1照明和指示灯 电源主轴箱立柱 SB1主电机控制 起动停止横臂升降控制 上升下降液压泵电机 松开夹紧延时分配阀主轴箱立柱SA闭合表35 XT1 XT2给电延时,延时开启 DXT2 SB4 13 XT2 15 XT2 SQ2SB5 KT3E 25 XT2 15
SQ2 KT2G 31 XT2 KT2H37DXT1 XT2 SB6SQ3 41 XT1 XT2 43 断电延时,延时闭合SASB643XT2SB7 KT2D49XT1XT253XT2断电延时,延时开启SB2 TC 1.8U V~110V 241 ~24VXT1 XT2 QF3 243
KM1C 11 XT2 SQ4 CSQ17XT2SQ1SB7-60°0°60°39 XT1 XT2 KT3GABBA17XT2 SB5 21 XT2SB4 27 XT2 KM2D 29KM5D SQ5 33KT1C 45 KM4DKT1HSA245 XT1
XT1 XT2KM3D 55XT2XT357XT2XT3C2 FR1B XT1 PEXB NXT1 XT2 ELXT5 HL1HL2HL3KM1B 1. 32."4KT1BKM2B 2. 51."4 2."5KM3B 1. 52."5KM4B 1. 52."6 FR2B4
1. 62."5KT2B 2.5KT3AYA1 2.5YA2B A使用说明书第30页 1."3 2."6 1."4 1."5 1."5 1."6 2."6 2."5 1. 31."4 1."5 1."5 1."6 2."7 (3)摇臂升降
课程设计报告 题目消防水泵PLC电气控制系统设计 （OMRON CPM1A） 学院(部) 电控学院 专业电气工程及其自动化 班级32040901 学生姓名毛玉何 学号320409012 6 月11 日至 6 月1 7 日共 1 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 2012年 5 月26 日
课程设计任务书（B）
摘要 进入21世纪以来，随着经济发展和城市化的发展，使得人们居住的楼房越来越高，消防供水系统的安全、可靠、稳定运行显得越来越重要。所以本系统采用可编程序PLC来实现对消防水泵的控制，有效的保证火情发生时及时供水，而且可以手动/自动来回切换，确保消防供水系统的安全、稳定使用。 为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路上用两台电动机，由于功率较小可直接启动，同时采用了两个接触器对电机进行工作的控制，采用热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的OMRON CPM1A PLC为中心控制单元。再加入必需的一些压力继电器、按钮、开关、指示灯等。从而基本形成了一个基于PLC控制的智能消防水泵控制系统。 关键词：电动机 PLC OMRON 消防水泵
第一章、系统概述 本系统在主电路上采用两台电动机，因为电机功率小，所以可以直接启动。同时采用了两个接触器对电机进行工作控制，通过对电流的估算，同时还选定了相应合适的热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的OMRON CPM1A PLC为中心控制单元。同时，为满足控制要求，还需加入一些压力继电器、水位监测装置、按钮、开关、指示灯等。 在本次设计中，主要进行的工作是系统原理图的设计、接线图的绘制、元器件的选择、平面布置图的设计和控制柜尺寸的设计等。通过以上这些工作，最终完成了一个基于PLC控制的消防水泵系统的设计。 第二章、系统各部分的设计 2.1主电路的设计 由于两台泵，互为备用泵，所以需要对两台电机分别控制。又因为其功率都为7.5kw，所以可确定两台水泵电机均可直接启动。同时，每个电机分别用1个接触器控制其电源,一个低压断路器进行该支路的短路保护，1个热继电器进行电机的过载保护。为了加强保护，在主干路上也设置了一个低压断路器。即主电路的组成器件为：3个低压断路器，2个接触器的主触头，，2个热继电器，2台三相交流电机。主电路电路图见附录一。
目录 引言 (1) 一、设计目的 (3) 二、钻床传动特点与控制要求 (3) 三、机床控制线路的控制 (4) 四、摇臂钻床电气控制原理图 (9) 五、选择电气元件 1、电动机的选择 (11) 2、低压电器的选择 (11) 3、热继电器 (13) 4、熔断器 (13) 5、其他电器元件 (15) 六、主要硬件接线图 PLC I\O电气接线图 (17) 七、控制系统设计 1、控制程序流程图设计 (28) 2、摇臂钻床PLC程序设计 (19) 八、系统调试及结果分析 1、调试前安全检查 (22) 2、调试 (23) 五、总结 六、参考文献
引言 钻床为孔加工机床，按其结构形式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床。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。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，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。此次任务就是Z3040摇臂钻床的控制系统的设计。
Z3040型摇臂钻床结构示意图如下图所示： 图一
一、设计目的： 课程设计是机电控制技术课程的重要组成部分是考察学生动手能力的主要途径，能帮助学生提高解决实际问题的能力，做到学以致用。通过电气控制系统的设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法、安装过程、资料整理和电气绘图软件的使用方法。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 二、钻床传动特点与控制要求 1.传动特点 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）主运动：主轴的旋转运动； （2）进给运动：主轴的纵向进给； （3）辅助运动：摇臂沿外立柱上下运动，主轴箱沿摇臂水平导轨做长度方向移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。