第一章引言
可编程控制器（Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是20世纪60年代发展起来的控制设备。最早的可编程控制器可追溯到1969年。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller,简称PLC，主要作用就是替代继电器实现逻辑控制。工业控制领域的快速发展和不断增长的新需求。使得目前这种装置的功能已经大大超出逻辑控制的范围，因此原来的说法已经不贴切地表示其功能了。今天我们称之为可编程控制器，简称PC。但为了避免与个人计算机Personal Computer的简称混淆，还是简称PLC。
PLC是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便地直接用于机械制造、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。即可用于老设备的技术改造，也可用于新产品的开发和机电一体化。近年来，可编程序控制器的发展非常快，不仅应用普及非常快，而新产品的开发速度也是非常快的。
随着我国的经济飞速发展，人民生活水平迅速提高，工作居住条件得到了巨大改善。钻床作为工业生产内的重要生产工具，与人们的工作和效力的产生息息相关。对它的性能要求很精确。在此，我们采用了PLC的控制来实现钻床的运行稳定。
钻床的电气系统由液压系统、冷却泵和电磁吸盘以及照明电路等部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前钻床设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。改造后使生产线的效率得到提到，使用寿命更长久等优点。
改造钻床是一门专业知识相当广泛的专业，它涉及到自动化专业的多门专业基础课：电子技术、计算机控制、计算机接口、自控原理、检测技术、电力电子技术、电机拖动、电气系统控制、可编程逻辑控制器等。通过这些专业课程的学习，在此次毕业设计中，又使这些课程得到了复习、巩固。掌握所学知识并解决实际问题的方法和技能。
Z30130×31型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。
摇臂钻床的运动部件较多，常采用多台电动机拖动，一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主运动和进给运动都有较大的调速范围。
Z30130X31型钻床的传统的继电器—接触器控制系统过于复杂烦琐。若采用PLC控制进行改造后，便线路简化，可靠性提高，响应加快精确更正确，给设备维护、检修带来方便，同时在成本上也合理，能够产生较大的经济效益。
第二章机床的主要参数
1.机床的主要参数
（1）最大钻孔直径 100mm
（2）主轴中心线至立柱母线距离：最大 3150mm
最小 570mm
（3）主轴箱水平移动距离 2580mm
（4）主轴端面至底座工作面距离：最大 2500mm
最小 750mm
（5）摇臂升降距离 1250mm
（6）摇臂升降速度 0.61m/min
（7）摇臂回转角度 360度
（8）主轴圆锥孔莫氏6号
（9）主轴转速范围 8～1000r/min
（10）主轴转速级数 22级
（11）主轴进给量范围 0.06～3.2mm/r
（12）主轴进给量级数 16级
（13）主轴行程 500mm
（14）刻度盘每转钻孔深度 170mm
（15）主轴允许最大扭转力矩 2450N·m
（16）主轴允许最大进给抗力 49×10 3.N
（17）主电机功率 15kw
（18）摇臂升降电机功率 3kw
（19）主轴箱及摇臂液压夹紧电机功率 0.75k
（20）立柱液压夹紧电机功率 0.75kw
（21）主轴箱水平移动电机功率 0.25kw
（22）主轴箱水平移动速度 1.6m/min
（23）冷却泵电机功率0.09kw
2.钻床的机械及运动形式
（一）Z30130x31型摇臂钻床适用于在重大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔。
Z30130x31行摇臂钻床，其零部件通用化程度较高，本机床具有如下特点：
采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动
作都用一个手柄控制，操纵轻便；主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；摇臂上导轨、主套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；
主轴箱的移动除手动，还可以机动；有完善的安全保护装置及外柱防护和自动润滑装置。（二）液压系统的主要特点
（1）该液压系统中工作台的换向采用了时间控制的换向回路。在换向阀阀芯上的四个控制边均带有锥度较小的制动锥，同时可采用单向节流阀来调整阀芯的移动速度，使制动过程平稳，减小了换向冲击，这对工作台运动速度较高、换向要求平稳。
（2）液压系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲现象。
（3）具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。
第三章继电器接触器控制原理
3.1控制线路特点与电气线路概述
3.1.1．控制线路特点
（1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气断路器作为电源引入开关。自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。
（2）由于各台点动机的容量不同，在起动时须区别对待。主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了Y—△起动控制线路。其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。
（3）控制线路装有总起动与总停止按钮，便于操作和在发生事故时紧急停车。
（4）摇臂的上升运动和下降运动有严格的动作顺序，由限位开关SQ3给以保证。
（5）每一个主要动作均有指示灯作出指示，便于操作和进行电气维修。
（6）主柱的夹紧与松开单独用一台电动机拖动，使控制更为灵活。
（7）主轴箱的水平移动单独用一台电动机拖动，降低了操作者的劳动强度。
（8）摇臂的上升运动和下降运动可以用主轴箱上的十字开关操作，也可以装在立柱下部的控制按钮操作，属于两地控制线路。
（9）立柱与主轴箱的松开与夹紧可以同时进行操作，也可以单独进行。
（10）控制线路采取了可靠的电气联锁措施，以防止发生电源短路事故。
3.1.2．电气线路概述
主电路由六台三相交流异步电动机及其有关的电气元件组成。主轴电动机只有一个旋转方向，因为功率较大，所以采用Y—△起动控制线路。冷却泵电动机也只有一个旋转方向，采用开关直接起动控制线路。其它四台交流电动机都有两个旋转方向，采用交流接触器起动控制线路。
M1为主电动机，由交流接触器KM1、KM2和KM3进行Y—△起动，KM1和KM3也是M1的停止电器。M1的短路保护电器是总电源引入开关——自动空气断路器QF1中的电磁脱扣装置。热继电器FR1是M1的过载保护电器。
M2是摇臂升降电动机。交流接触器KM4控制M2的正向起动与停止。M2的反向起动与停止由反向交流接触器KM5控制。M2的短路保护电器也是自动空气断路器QF1中的电磁脱扣装置。因为M2是短时间工作，所以不设过载保护电器。
M3是摇臂和主轴箱松开与夹紧电动机，它实质上是液压油泵电动机，为摇臂与主轴箱的松开与夹紧提供压力油。交流接触器KM6控制M3的正向起动与停止。M3反向转动的起
动与停止由交流接触器KM7控制。自动空气断路器QF4中的电磁脱扣装置是M3的短路保护器。
虽然摇臂与主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，M3并不长期运转，但液压系统出现故障或行程开关调整不当时，M3也会处于长时间过载状态而造成事故，所以在电路中装设了热继电器FR2。
M4是立柱的松开与夹紧电动机，也是液压油泵电动机，专供立柱松开与夹紧用的压力油。M4的正反向起动与停止分别由正向交流接触器KM8与反向交流接触器KM9控制。M4的短路保护电器是自动空气断路QF4的电磁脱扣装置。由于M4不是长期运行的电动机，所以不设过载保护电器。
M5是主轴箱水平移动电动机，有两个旋转方向，由交流接触器KM10和KM11分别控制其起动与停止。短路保护电器仍为自动空气断路器QF4中的电磁脱扣装置。由于短时间工作，所以不设过载保护电器。
M6是冷却泵电动机，功率很小，虽然长时间工作，也不设过载保电器。由自动空气断路器QF2控制其起动和停止，并兼作短路保护电器。
控制线路中装设了三台时间继电器，其中KT1为通电延时型、KT2和KT3为断电延时型
在主轴箱水平移动控制线路中，主轴箱与电动机之间接入了直流电磁离合器YC1，使控制更为可靠。
控制线路电压为110V，信号等电路电压为交流6V，均变压器TC2提供电源。电磁离合器电压为24V，由控制变压器TC1供电。照明线路除了装设两台照明灯外，还装有电源插座，便于接临时照明灯。照明电路电压为24V，由变压器TC2供电
3.2控制原理分析及分立控制线路
3.2.1．开车前准备工作
先将自动空气断路器QF7~QF8扳到闭合位置，然后扳动总电源开关QF1，引入三相380V 交流电源。这时，电源接通指示灯HL1亮，表示机床的电气线路已处于通路状态。
按下总起动按钮SB1，中间继电器KA1的线圈经(1-3-5-7-0)线路得电吸合并自锁，为控
制线路提供了电源通路，并为其它电器得电做好准备。
3.2.2．主轴电动机起动与停止控制线路
在中间继电器KA1得电并自锁的基础上，按下起动按钮SB2，时间继电器KT1的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合。接触器KM1的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合并自锁。接触器KM3。接触器KM2的线圈经(1-3-5-7-11-13-15-17-2-0)线路通电吸合。KM2的主触点闭合，短路主电动机三相绕组的末端，将主电动机接成Y形。由于KM1主触点闭合，接通M1的三相电源，主轴电动机在定子绕组接成Y的情况下得电旋转。
当主轴电动机的转速逐渐升高到接近额定转速时，时间继电器KT1延时开启的动断触点KT1-2(13-15)断开，接触器KM2的线圈断电释放。KM2的主触点断开，使主触点电动机定子绕组的末端脱离短路状态。与此同时，时间继电器KT1延时闭合的动合触点KT1(13-21)闭合，使接触器KM3的线圈经(1-3-5-7-11-13-21-23-2-0)线路通电吸合。KM3的主触点闭合，将主轴电动机的定子绕组接成△形并通过已闭合的KM1街道电源上，使M1在额定转速下正常旋转。
接触器KM3得电时，它的动合辅助触点KM3(605-607)闭合，主轴电动机旋转指示灯HL2亮。
停止主轴电动机时，按下停止按钮SB12，时间继电器KT1、交流接触器KM1和KM3同时断电释放，KM1的主轴触点断开，切除三相电源，主轴电动机停转。
接触器KM3断电释放时，其动合触点KM3(605-607)断开，主轴电动机旋转指示灯HL2灭。
3.2.3．摇臂上升控制线路及工作原理
在中间继电器KA1得点吸合并自锁的情况下，将主轴箱上的十字开关向上扳动，使SA1-1接通，或按下装在立柱下部的摇臂上升起动按钮SB3，中间继电器KA2的线圈经(1-3-5-7-25-27-29-0)线路通电吸合，KA2动断触点KA2-4(55-57)断开，保证KM7无电。同时，动合触点KA2-3(39-41)和KA2-1(7-37)闭合。前者为交流接触器KM4得点做好准备，后后者使时间继电器KT2的线圈经(1-3-5-7-37-0)线路通电吸合。因为KT2是断电延时型的时间继电器，所以它的断电延时开启的动合触点KT2-1(7-55)杂通电时瞬时闭合，使时间继电器KT3的线圈得电吸合。与此同时，时间继电器KT2的瞬时动作动合触点KT2-3(7-87)闭合，使电磁铁YA1的线圈得电动作，打开摇臂松开油腔的进油阀门，为摇臂松开做好准备。
由于KT3线圈通电吸合，其断电延时开启触点KT3-2(7-87)瞬时闭合，保证了YA1的线圈在时间继电器KT2断电后仍然通电。与此同时，KT3瞬时动作的动合触点KT3-1(49-51)闭合，使交流接触器KM6的线圈经(1-3-5-7-37-49-51-53-4-0)线路通电吸合。KM6的主触点闭合，接通M3的电源，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机通电正向旋转，使压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。这时活塞杆通过弹簧片压动限位开关SQ3，使其动断触点SQ3-2(37-49)断开，交流接触器KM6的线圈断电释放。KM6的主触点断开，切断M3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。
与此同时，限位开关SQ3的动合触点SQ3-1(37-39)闭合，接触器KM4的线圈经(1-3-5-7-37-39-41-43-0)线路通电吸合，其主触点接通M2的电源，摇臂升降电动机正向转动，带动摇臂上升。
当摇臂上升到所需要的位置时，扳动十字开关使SA1-1断开，或松开起动按钮SB3，中间继电器KA2的线圈断电释放。KA2的动断触点KA2-1(7-37)断开，时间继电器KT2和交流接触器KM4的线圈断电释放，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。
KA2释放时，动断触点KA2-4(55-57)闭合，为交流接触器KM7得电动作做好了准备
KT2断电释放时，它的瞬时动作动触点KT2-3(7-87)断开，但由于KT3仍然通电，所以电磁铁YC1仍处于带电状态。
经过1~3S的延时，KT2延时开启动合触点KT2-1(7-55)断开，但因为限位开关SQ4闭合，所以并不影响KT3的通电吸合状态。同时，KT2的延时闭合动断触点KT2-2(59-63)闭合，交流接触器KM7的线圈经(1-3-5-7-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7的住触点接通M3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机反向转动，压力油经二为六通阀进入摇臂夹紧油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。与此同时，活塞杆通过弹簧片压动限位开关SQ4，使它的动断触点SQ4(7-55)断开，交流接触器KM7和时间继电器KT3的线圈断电释放，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。经过1~3S的延时，KT3延时开启的动合触点KT3-2(7-87)断
开，YC1断电释放。
3.2.4．摇臂下降的控制线路原理分析
摇臂下降的控制线路及其工作原理和摇臂上升的控制线路及工作原理极为相似，只要把摇臂上升线路中的SA1-1改为SA1-2（十字开关向下扳动），摇臂上升起动按钮SB3改为摇臂下降起动按钮SB4，中间继电器KA2改为KA3，接触器KM4改为KM5即可。
摇臂的上升与下降是短时间调整工作，所以采用电动方式。
行程开关SQ1和SQ2用来限制摇臂上升和下降的行程。当摇臂上升到极限位置时，压动SQ1，使其动断触点SQ1(25-27)断开。中间继电器KA2断电释放，动合触点KA2-1(7-37) KA2-3(38-41)断开，接触器KM4失电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。
当摇臂下降到极限位置时，压动限为开关SQ2，使它的触点SQ2(31-33)断开，中间继电器KA3的动合触点KA3-1(7-37)和KA3-3(39-45)断开，KM5断电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止下降。
正常工作时，限位开关SQ1和SQ2的动断触点总是闭合的。
3.2.5．主轴箱松开与夹紧控制原理分析
主轴箱和立柱的松开（或夹紧）即可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关SA2控制。转换开关SA2有三个位置，将SA2扳到中间位置，主柱和主轴箱同时松开（或夹紧）；将SA2扳到左边位置，立柱单独松开（或夹紧）；将SA2扳到右边位置，主轴箱单独松开（或夹紧）。复合按钮SB5是立柱与主轴箱的松开控制按钮，SB6是夹紧控制按钮。下面，先分析主轴箱单独松开的控制线路原理。
将转换开关SA2扳到右边位置，则触点SA2(73-51)和SA2(79-55)接通。按下复合按钮SB5，接触器KM6的线圈经(1-3-5-7-73-51-53-4-0)线路通电吸合，它的主触点闭合，接通M3的电源，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机起动正向旋转，供应压力油。由于这时电磁铁
YA1处于无电释放状态，所以压力油经二位六通阀进行主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，
将主轴箱松开。松开时压动限位开关SQ6，使动断触点SQ6-2(605-613)闭合，立柱和主轴箱松开指示灯HL3亮。这时，应立即松开复合按钮SB5，使接触器KM6断电释放，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机停转。
主轴箱单独夹紧时，仍将转换开关SA2扳到右边位置，使SA2(79-55)接通。按下复合按钮SB6，接触器KM7的线圈经(1-3-5-7-79-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7的主触点闭合，接通M3的三相电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机起动反向旋转，提供压力油。由于此时电磁铁YA1处于电释放状态，所以压力油经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，使主轴箱夹紧。夹紧时压动限位开关SQ6，使它的动合触点SQ6-1闭合，立柱和主轴箱夹紧指示灯HL4亮，HL3灭。这时，要立即松开复合按钮SB6，使接触器KM7断
电释放，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机因断电而停止转动。
3.2.6．立柱单独松开与夹紧的控制原理分析
立柱单独松开时，将转换开关SA2扳到左边位置，SA2(73-75)闭合，按下复合按钮SB5，接触器KM8的线圈经线路通电吸合，其主触点闭合，立柱松开与夹紧电动机 M4起动正向旋转，供应压力油。通过液压机械系统使立柱夹紧。夹紧时，立柱松开指示灯HL3亮。这时，要立即松开复合按钮SB5，使KM8断电释放，立柱松开与夹紧电动机停转。
主轴单独夹紧时，仍然将转换开关SA2扳向左边位置，使SA2(79-83)接通吸合。在按下复合按钮SB6后接触器KM9的线圈经(1-3-5-7-79-83-85-0)线路通电吸合。KM9的主触点闭合，接通M4的电源，夹紧时，立柱夹紧指示灯HL4亮，HL3灭。这时，要立即松开复合按钮
SB6，使KM9断电释放，立柱夹紧与松开电动机停转。
3.2.7．立柱和主轴箱同时夹紧的控制原理分析
立柱与主轴箱同时进行松开控制时，将转换开关SA2扳到中间位置，SA2(73-51)和SA2(79-75)同时接通，按下SB5，KM6和KM8同时得电吸合。它们的主触点闭合，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机M3、立柱松开与夹紧电动机M4得电正向旋转，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。同时，通过液压系统是立柱松开，指示灯HL3亮。这时，应立即松开复合按钮SB5，使接触器KM6和KM8断电释放，电动机M3和M4断电停转。
主轴箱与立柱同时进行夹紧控制时，仍将转换开关放在中间位置，使SA2(73-55)和SA2(79-83)接通。按下SB6，接触器KM7和KM9同时得电吸合。它们的主触点闭合，使主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机M3、立柱松开与夹紧电动机M4反向转动，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，将主轴夹紧。同时，液压系统将立柱夹紧，夹紧指示灯HL4亮。这时，应立即松开SB6，使接触器KM7和KM9断电释放。它们
的主触点断开，使电动机M3和M4停转。
3.2.8．主轴箱的水平移动控制
主轴箱的水平移动控制是通过十字开关SA1实现的。在主轴箱松开的情况下，主轴箱松开与夹紧油缸的活塞杆压动限位开关SQ5，使其动合触点SQ5(7-93)闭合。向右扳动十字开关，使触点SA1-3接通。接触器KM10的线圈经(1-3-5-7-93-95-97-0)线路通电吸合。动合触点KM10(113-115)闭合，电磁离合器YC1通电，接通M5与主轴箱之间的机械传动机构。同时，KM10的主触点闭合，接通M5的电源，主轴箱水平移动电动机正向旋转，拖动主轴箱向右移动。
如果向左扳动十字开关，SA1-4(93-101)接通，接触器KM11的线圈经(1-3-5-7-93-101-103-0)线路通电吸合。KM11的动合触点KM11(113-115)闭合，电磁离合器YC1通电，接通M5与主轴箱与主轴箱之间的机械传动机构。同时，接触器KM11的主触点闭
合，接通M5的电源，主轴箱水平移动电动机反向转动，拖动主轴箱向左移动。
3.2.9．冷却泵电动机的起动与停止控制
扳动自动空气断路器QF2，使之处于闭合或断开状态，接通或断开电源，既可实现冷却泵电动机M6的起动停止。
第四章 PLC控制系统的硬件设计
4.1电动机的选型
选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速.
A.电动机种类的选择：
电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。
凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。
如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。
对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。
.电动机型式的选择：
各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。
C.电动机容量的选择：
1.比那化负载下电动机容量的选择
（1）等效电流法
等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平
方成正比，由此可得等效电流为
Icq = I12t1+I22t2+…+In2tn
t1+t2+…+t n
式中，t n为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后，则选用电动机的额定电流In应
大雨或等于Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。
（2）等效转矩法
如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。
Teq= T12t1+T22t2+…+Tn2tn
t1+t2+…+t n
此时，选用电动机的额定转矩T应大于或等于T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。
等效功率法
如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式（9.3.1）可得等效功率为
Peq= P12t1+P22t2+…+Pn2tn
t1+t2+…+t n
此时，选用电动机的功率P大于或等于P即可。
必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。
表4-1电动机选型
电机型号编
号
额定
功率
P N/K
W
转速
n/r.min
电流功率
功率
因数
cos
ψ
额
定
转
矩
额
定
电
流
最大
转矩
额定
转矩
转动
惯量
GD/kgm
重量
m/kg
Y160M2-2 M115 2930 29.4 88.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0449 125 Y13252-2 M2 3 2900 15.0 86.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0216 70 Y801-2 M30.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y801-2 M40.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16 Y905-2 M50.25 2840 3.44 78 0.85 2.2 7.0 2.3 0.0012 22 Y801-2 M60.09 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16
4.2接触器的选择
接触器是用来频繁的遥控接通或断开交流住电路及大容量控制电路的自动控制电路。它不同于刀开关类手动切换电路，因为它具有手动切换电器所不能实现的遥控功能；它也不同于自动空气开关，因为它具有一定的断流能力，但切不具备短路和过载保护功能。接触器在电力拖动和自动控制系统中，主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热设备，电焊机、电容器组等其它负载。接触器不仅仅能遥控通断电路，还具有欠电压、零电压释放保护，操作频率高、工作、性能稳定，使用寿命长、维护方便等优点。
接触器按驱动触点系统的动力不同可分为电磁接触器、气动接触器、液压接触器等。新型的真空接触器和晶闸管交流接触器正在逐步使用。
接触器主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。
接触器随便使用场合及控制对象的不同，其操作条件与工作繁重程度也不同。为尽可能经济地、正确地使用接触器。必须对控制对象的工作情况及接触器的性能有较全面的了解，不能仅看产品的铭牌数据，因接触器上所定的电压、电流、控制功率等参数均为某一使用条件下的额定值，选用时应根据具体使用条件正确选择。
1.选择接触器的种类
通常先根据接触器所接触的电动机及负载电流类别来选择相应的接触器型，即交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可全用交流接触器进行控制，但是触点的额定电流应适当选择大一些。
2.选择接触器主触点的额定电压
通常选择接触器主触点的额定电压应大于或等于负载贿赂的额定电压。通常电压等级分为交流接触器380、660及1140V；直流接触器220、440、660V。
3.选择接触器主触点的额定电流
接触器控制电阻性（如电热设备）时，主触点的额定电流应等于负载的工作电流。CJ20系列交流接触器额定电流等级有10、16、32、55、80、125、200、315、400、630A。CZ18系列支流接触器的额定电流等级有40、80、160、315、630、1000A。
接触器控制电动机时，主触点的额定电流大雨或稍大雨电动机的额定电流。接触器设计时规定的使用类别来确定。
可根据经验公式计算选择：
P N×103
Ic= （A）
KU N
式中K——经验系数，一般取1~1.4；
P N——被控电动机的额定功率，千瓦；
U N——电动机的额定电压，伏；
I C——接触器主触点电流，安；
经验公式仅适用于CJ0，CJ10系列。
可根据做控制的电动机的最大功率查看表进行选择
接触器如使用在频繁启动，制动和频繁正反转场合时，容量应增大一倍以上去选择接触器。
4.选择接触器吸引线圈的电压
电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源，通常电压等级分为：
交流线圈：36、100、127、220、220、380V
直流线圈：24、48、110、220、440V
选用时，一般交流负载用交流吸引线圈接触器，直流负载用直流吸引线圈的接触器，但交流负载频繁动作时，可采用支流吸引线圈的接触器。
接触器吸引线圈电压若从人身和设备安全角度考虑，可选择低一些，但当控制电路简单，线圈功率较小时，为了节省变压器，则可选用220或380V。
5.选择接触器的触点数量
接触器的特点数量应满足控制线路的要求。各种类型的接触器触点数量不同。交流接触器的主触点有三对（常开触点），一般选用四对辅助触点（两对常开），最多可达到六对（三对常开，三对常闭）。直流接触器主触点一般有两对（尚开触点）；辅助触点有四对（两对常开，两对常闭）。
1）额定操作频率
接触器额定操作频率是指每小时接通次数。通常交流接触器为600次/每小时；直流接触器为1200次/每小时。
P N×10315×10
（1）KM1：Ic= = = 97A
KU N (1～1.4)×110
P N×10315×103
KM2：Ic= = =97A
KU N (1～1.4)×110
P N×10315×103
KM3：Ic= = =97A
KU N (1～1.4)×110
P N×1033×103
（2）KM4：Ic= = =19.6A
KU N (1～1.4)×110
P N×1033×103
KM5：Ic= = =19.6A
KU N (1～1.4)×110
P N×1030.75×103
（3）KM6：Ic= = =4.9A
KU N (1～1.4)×110
P N×1030.75×103
KM7：Ic= = =4.9A
KU N (1～1.4)×110
P N×1030.75×103
（4）KM8：Ic= = =4.9A
KU N (1～1.4)×110
P N×1030.75×103
KM9：Ic= = =4.9A
KU N (1～1.4)×110
P N×1030.25×103
（5）KM10：Ic= = =1.62A
KU N (1～1.4)×110
P N×103 1.5×103
KM11：Ic= = =1.62A
KU N (1～1.4)×110
表4-2接触器的选择
继电器型号编号
主触点辅助触点线圈可控制
三相异
步电动
机的最
大功率
(KW)
额定
操作
频率
次/h 对
数
额
定
电
流
(A)
额定
电压
(V)
对
数
额定
电流
(A)
额定
电压
(V)
电压
（V）
功率
(W)
CJ0-100 KM1 3 100 380
均
为
两
常
开
两
常
闭5 380 110 33 29
大
于
或
等
于
六
百
CJ0-100 KM2 3 100 380 5 380 110 33 29
CJ0-100 KM3 3 100 380 5 380 110 33 29
CJ0-20 KM4 3 20 380 5 380 110 1.2
CJ0-20 KM5 3 20 380 5 380 110 33 1.2
CJ10-5 KM6 3 5 380 5 380 110 14 1.2
CJ10-5 KM7 3 5 380 5 380 110 14 1.2
CJ10-5 KM8 3 5 380 5 380 110 14 1.2
CJ10-5 KM9 3 5 380 5 380 110 14 1.2
CJ10-5 KM10 3 5 380 5 380 110 14 1.2
CJ10-5 KM11 3 5 380 5 380 110 14 2.2
CJ10-5 KM12 3 5 380 5 380 110 14 2.2
4.3自动空气断路的选型
自动空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，是一种既有手动开关作用又能进行自动欠压、失压、过载和短路保护的电器，同时也可用于不频繁地起动电动机。
自动空气开关具有操作安全，使用方便、工作可靠、安装简单、动作值可调，分断能力较高、兼顾多种保护功能，工作不需要跟换元件等优点。因此获得广泛的应用。
选型的原则如下：
1.自动空气开关的额定工作电压≥电路额定电压
2.自动空气开关的额定电流≥电路计算负载电流
3.热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流
4.电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流＞负载电路正常工作时的峰值电流
单台电机：I Z≥Ist·K K取1.5~1.7 Ist为电动机启动电流
多台电机：I Z＞K（Istmax+）ΣIn K取1.5~1.7
I stmax为最大容量的一台电动机的启动电流
ΣIn为其余电动机额定电流的总和。
5.自动空气开关欠电压脱扣器的额定电压=电路额定电压
6.长延时电流整定值等于电动机额定电流。
7.6倍延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。
按起动时负载的轻重，可选用可返回时间为1、3、5、8、15S中的某一挡。
（1） QF1：I ST=（1.7～2.2）×In=2×7=14A
I Z≥（1.5～1.7）×（14+33.5）=71.5A
（2） QF2：I ST=（1.7～2.2）×In=2×6.5=13A
I Z≥（1.5～1.7）×13=19.5A
（3） QF3：I ST=（1.7～2.2）×In=2×7=14A
I Z≥（1.5～1.7）×14=21A
（4） QF4：I ST=（1.7～2.2）×In=2×7=14A
In≥（1.5～1.7）×（14+6.5）=30.75A
表4-3自动空气断路器选型
型号编号类型额定电流相数
DZ47-75D/3P QF1 电机保护用75 三相
DZ47-20D/3P QF2 电机保护用20 三相
DZ47-30D/3P QF3 25 三相
DZ47-35/3P QF4 35 三相
DZ47-6/1P QF5 6 单相
DZ47-6/1P QF6 6 单相
DZ47-20/1P QF7 20 单相
DZ47-1/1P QF8 1 单相
4.4热继电器的选用
热继电器是利用电流的热效应来推动机构是触点系统闭合或分断的保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。
因此，必须了解电动机的工作环境、起动情况、负载性质、工作制及允许的过载能力。应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能接近，以便充分发挥电动机的过载能力，同时对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。
（1）保护长期工作或间断的工作的电动机热继电器的选用
（2）根据电动机的起动时间，选取6In下具有相应可返回时间的热继电器，一般可返回时间为（0.5~0.7）的继电器动作时间。
（3）一般情况下，按电动机的额定电流选取，使热继电器的整定值为（0.95~1.05）In（In 为电动机的额定工作电流），或选取整定电流范围的中间值为电动机的额定工作电流。
（4）用热继电器作断相保护时的选用
对于Y接法电动机，一相断线后，流过热继电器的电流与流过电动机未断相的电流增加比例是一致的。
（5）三相与两相热继电器的选用
在一般故障情况下，两相热继电器与三相热继电器具有相同的保护效果，但制造两相的节省材料加工时，调试也较简单，所以应尽量选用两相热继电器。
（6）保护反复短时工作电动机时，仅有一定范围的适用性，当电动机起动电流倍数为6倍的额定电流，启动时间小于5秒，电动机满载工作，通电持续率为60%时，每小时允许操作次数最高不超过40次。
（7）特殊工作制电动机的保护
正反转及密集通断工作的电动机不宜采用热继电器来保护，可选用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。
(1) FR1：I ST=（1.7~2.2）×In=2×7=14A
I ST14
I RN= = =8.75A
(1.6～2) (1.6～2)
(2) FR2I ST=（1.7~2.2）×In=2×6.5=13A
I ST14
I RN= = =5.2A
(2.5～3) (2.5～3)
表4-4热继电器的选型
型号编号额定电压额定电流
JR-16 FR1380 10
JR-16 FR2380 10
4.5中间继电器的选型
中间继电器一般用来控制各种电磁线圈，使信号扩大或将信号同时传给几个控制元件。
中间继电器的选择：
中间继电器一般根据负载电流的类型、电压等级和触点数量来选择.
表4-5中间继电器选型
型号
吸引线圈触点参数
动作值
或整定值
操作频
率（次/h）
机械寿
命（万
次）
电寿命（万
次）
额定
电压
消耗
功率
额定
电流
触点数
JZ7-22 110 12W 5A 两常开
两常闭
85%~105%U 1200 300 100
4.6万能转换开关的选型
万能转换开关主要作为控制线路的转换、电气测量仪表的转换以及配电设备的远距离控制，易可作为小容量电动机的起动、制动、换向及变速控制。
万能转换开关的选择
1、按额定工作电压和工作电流选用合适的系列。
2、按操作需要选定手柄形式和定位特征。
3、按控制要求参照万能转换开关样本确定触点数量和接线图编号。
4、选择面板形式及标志
表4-6万能转换开关的选型
型号额定
电压
额定
电流
接通分断
触点档数
操作
频率电压电流
cos
φ
电压电流cosφ
LW5 交流
500V
15A 110V 30A
0.3~0
.4
110V 30A
0.3~0
.4
1~16、18、
21、24、27、
30
120
4.7电磁铁的选型
电磁铁是利用电磁吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定，铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转换为机械能的一种低压电器。 1．按控制系统电压选择电磁铁的线圈电压。 2．根据工作需要选择适当的结构形式。
3．当制动器的型号已经确定时，应根据规定正确选配电磁铁。 4．电磁铁的功率应不小于牵引或制动功率。
YA 1电磁铁的选型：假设打开电磁阀力为1.5Kg 则选用MQ2-1.5
4.8按钮的选型
1．根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、保护式、防水式、防腐式等。 2．根据用途，选用合适的型式，对手把旋转式、钥匙式、紧急式、带灯式等。 3．根据控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。
4．按工作状态指示忽然工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。根据GB5225—85的规定，按钮的颜色、信号灯的颜色来选用。
表4-8按钮选型
型号 编号 类型 触点
Y090-11/G SB 1 平钮（自复式） 均为
一常开，一常闭
Y090-11/G SB 2 平钮（自复式） Y090-11/Y SB 3 平钮（自复式） Y090-11/N SB 4 平钮（自复式）
Y090-11/G SB 5-1 平钮 Y090-11/G SB 6-2 平钮
Y090-11TS/R SB 11 急停按纽（推锁旋转式）
Y090-11/R SB 12
平钮（自复式）
4.9位置开关的选型
位置开关又称行程开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触点动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。
1．根据应用场合及控制对象选择种类。
2．根据安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。
3．根据控制回路的额定电压和电流选择开关系列。
4．根据机械与位置开关的传力与位移关系选择合适的操作头型式。
表4-9位置开关选型
型号编号类型型号编号类型LX1-Z1SQ1直动式LX1-Z1SQ4直动式
LX1-Z1SQ2直动式LX1-Z1SQ5直动式
LX1-Z1SQ3直动式LX1-Z1SQ6直动式
4.10导线的选型
电缆导电线芯截面，一般按发热条件选择。
当电流通过导线时，导线中就会产生电能损耗，使导线发热，温度升高。若温度过高就会使电缆绝缘老化，甚至损坏。
查电路得In=29.4A
29.4
I’N= ——————=34.2A
1.0×0.86
查表得应选用BLV（铝芯塑料绝缘线），截面积为2.5mm2
4.11变压器的选型
变压器是电力系统中一种重要的电气设备。为了把发电厂（站）发出的电能比较经济的传输、合理的分配以及安全的使用，都要使用变压器。发电厂（站）发出的电压受发电机绝缘条件的限制不可能很高，一般为6.3~27KV左右，而发电厂（站）又多建在动力资源较丰富的地方，要把发出的大功率的电能直接送到很远的用电区去，几乎不可能。因为低电压大电流输电，一是在输电线路上产生很大的损耗，二是在线路上产生的电压降也足以使电能后送不出去。为此需要采用高压输电，即用升压变压器把电压升高到输电电压，例如110KV、220KV 或500KV等。当输送的功率一定，输电电压越高，电流就越小。因而线路上的电压降和功率损耗明显减小，线路用铜量也可减小，节省投资费用。这样就能比较经济的把电能送出去。一般来说，输电距离越远，输送功率越大，则要求的输电电压越高。
对于用户来说，由于用电设备绝缘与安全的限制，需把高压输电电压通过降压变压器和
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 （1）机械手 （2）穴盘定位平台 （3）驱动系统 （4）控制系统 PLC程序 （5）底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析
第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢
第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高，设施农业已成为国民经济中的支柱产业，温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济，增加农民收入，丰富人民的菜篮子，改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术，它具有缩短生育期，提早成熟，提高棉花单产，具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽，全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前，国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成，劳动强度大，作业效率低，不能满足规模化生产的需要，从而制约了蔬菜生产的发展。因此，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫，而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分，能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作，其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量，推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程，特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟，而且大部分机型开始投入使用，尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽，具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所，且大部分的研究成果只是样机的试制，尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究，研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代，半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用，培育穴盘苗、移栽作物等，实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机（图1-1～1-3）,可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要
毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级： ： 学号：
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
毕业设计任务书 毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造
内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。 技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。 工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。 软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件） 指导教师（签字）：年月日
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生 和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。 关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机
1．前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 数控机床和数控技术 (1) 1.3 数控机床的特点 (2) 1.4 数控机床的发展 (3) 2．总体方案的设计 (4) 2.1 设计任务与要求 (4) 2.1.1 课程设计的目的 (4) 2.1.2 课程设计的主要技术参数 (4) 2.2.3 课程设计的内容 (5) 2.2.4 课程设计的要求 (5) 2.2.5 课程设计的图纸 (5) 2.2 总体方案的设计 (5) 2.2.1 数控系统运动方式的确定 (5) 2.2.2 伺服进给系统的改造设计 (6) 2.2.3 数控系统的硬件电路设计 (6) 3．伺服进给系统的计算 (8) 3.1 确定系统脉冲当量 (8) 3.2 切削力的计算 (8) 3.2.1 纵车外圆 (8) 3.2.2 横切端面 (8) 3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.3.1 纵向进给丝杠 (9) 3.3.2 横向进给丝杠......................................... .11 3.3.3 纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数..................... .14
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
CA6140机床的数控化改造 一、市场研究与需求分析 目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率比较低。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。 机床数控改造的意义： 1）节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。 2）性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3）提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。 二、CA6140车床数控系统总体设计方案 数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。 一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案，进行综合分析、比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。 1、设计任务 对CA6140普通车床进行数控化改造的车床能进行生产加工，其加工质量和精度(误差万≤o．03ram)达到或超过改造前车床出厂时的水平，接近同档次数控车床的水平，数控改造的车床其生产效率、安全性超过改造前普通车床出厂时的水平。 2.2总体方案确定 2.2.1系统的运动方式与伺服系统的选择 由于改造后的经济型数控铣床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速率相对于工件沿加工路径运动，所以不能选用点位系统，因为点位控制系统要求工件相对于刀具移动过程中不进行切削。因此，应选用连续控制系统。 1.确定伺服系统 1）小型机床都采用步进电机驱动系统。这种系统价格低，结构简单，安装调试和维修都非常方便，但控制精度和速度较低。 2）大、中型机床则都采用可控硅直流伺服系统和PWM直流伺服系统。这两种系统控制精度高、调速范围宽、快速性好，容易实现半闭环控制，但价格较高，维修较困难。 2.数控系统 数控系统的控制方式有三种：开环、闭环和半闭环方式。选择哪种控制方式，需根据具情况确定。 1）一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。因该类机床本身价格低廉，而该控制方式投资少，安装调试方便，
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
设计项目名称自动化组合机床的PLC控制系统设计 Abstract This article introduced that the PLC control system design of Automatic combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also be widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technology's rapidly expand, as the core combined machine tool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition of PLC is analyzed, besides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLC's type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGPWIN software to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced Fault diagnosis and exclusion of PLC control system and further summary fo the article. 【Key words】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools 摘要 本文介绍自动化组合机床的PLC控制系统设计，该系统具有自动化程度高，精度高等特点，在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器，精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。 本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展，并论述了组合机床的运动形式以及控制方式，接着对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述，然后确定PLC型号、分配I/O地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGPWIN软件
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
毕业设计论文题目：气动机械手的设计 设计人： 指导教师： 所属院系： 专业班级： 2014年11月10日
第1章前言 1.1工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很
毕业设计任务书 机电工程系 一、设计课题名称：CA6140车床的数控化改造 二、指导教师： 三、设计要求： 采用数控装置和伺服装置，对CA6140车床进行数控化改造。要求能进行车削数控加工，达到或超过原车削加工性能。数控装置、伺服装置选择合理，控制系统设计简单可靠，保护措施完备。 四、设计依据： CA6140车床控制要求、电气原理图及相关参数；数控装置型号规格参数；伺服装置型号规格参数； 常用低压控制电器型号规格参数。 五、参考资料： 熊光华主编2数控机床2北京：机械工业出版社；2002 廖兆荣主编2机床电气自动控制2北京：化学工业出版社；2003 王爱玲主编2现代数控机床结构与设计2北京：兵器工业出版社；1999 余良英编著2机床数控改造设计与实例2北京：机械工业出版社；1998 白恩远主编2现代数控机床伺服及检测技术2北京：国防工业出版社；2002 袁任光编著2交流变频调速器选用手册2广州：广东科技出版社，2002 曾毅等编著2变频调速控制系统的设计与维护2济南：山东科学技术出版社，2002 编写组编2机床设计手册第5卷上、下册2北京：机械工业出版社，1979 李荣生主编2电气传动控制系统设计指导2北京：机械工业出版社，2004 姜德希编2机床电气线路图册2北京：中国农业出版社， 编写组编著2工厂常用电气设备手册上、下册2北京：中国电力出版社，1997 六、设计内容进度及工作量 (一)设计内容和进度要求 序号进度要求设计内容
1 1周了解车床传动、控制、加工性能，分析国内外数控车床的结构、控制和加工要求。 经过分析、比较、计算，确定改造总体方案。 2 0．5周 对进给、主轴传动系统进行分析计算，选择拖动电动机并确定传动系统 改造方案。 1周完成进给、主轴传动系统改造图。 3 0．5周选择伺服装置 0．5周完成伺服系统控制设计，并完成伺服系统控制原理图。 4 0．5周选择数控装置。 5 1周完成电气原理图草图和电气安装接线图草图。 0．5周完成电气原理图和电气安装接线图。 6 0．5周伺服系统调试设计。0．5周数控装置调试设计。0．5周机床安装及调试设计。 7 2周编写设计说明书。 8 1周毕业设计答辩准备及答辩。 (二)工作量 设计说明书：数控化改造总体方案设计；机械部分改造设计；伺服装置选型；伺服系统控制设计；数控装置选型；电气控制系统设计；机床安装与调试设计。 图纸：机械改造图；伺服系统控制原理图；电气安装接线图；电气原理图；元器件清单； 七、说明书的格式和装订要求 （一）毕业设计封面（全系统一格式） （二）毕业设计评阅书（全系统一格式） （三）评分标准（全系统一格式） （四）毕业设计任务书（指导教师下发） （五）毕业设计明细表（全系统一格式）
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
液压机械手设计毕业设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
一、引言 1.1机械 液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。 “机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装臵。 1.2机械手特点、结构与研究意义 1.2.1机器人的特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。 1.通用性 机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力；通用性也意味着，机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。 2.适应性 机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力，及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务，而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。 1.2.2机器人的系统结构 一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成，即机械手、环境、任务和控制器。 工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵，他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成，组合为一个相互依赖的运动机构。 环境即指机器人所处的周围状态，环境不仅由机和条件决定，而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。 机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别，必须用适当的程序语言来描述，并能为计算机所理解。 机器人控制器一般为控制计算机，接收来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存信息，即机器人的状态及环境情况等，生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。