基于PLC的机床铣削加工控制系统
（系统调试部分）
【摘要】
机床铣削是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的一种高效自动化专用加工设备。能够对工件进行钻、扩、镗、铣等加工，并且具有自动化循环的功能，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。铣削机床是在工件表面上进行铣削的一种高效自动化专用加工设备，可用于对铸件、钢件及有色金属件的大平面铣削，一般用于柴油机、拖拉机等行业箱体类零件加工。可以把机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平，有利于提高产品的加工质量、生产效率，降低设备故障率，其经济效率显著。
本文介绍了三菱FX3U系列PLC以及变频器拖动工作台移动，步进电机和伺服电机分别拖动主轴和钻孔电机上下进给在铣削组合机床控制系统中的运用。简述了PLC控制的过程，分析了控制的内容以及要求从而设计出电气控制电路，采用梯形图编程方式，用顺序控制的设计思路编写了控制程序，实现了机床的自动循环加工，大大提高了其自动化程度和工作效率。
【关键词】
PLC、步进电机、伺服电机、变频器
目录
第一章系统的方案和控制要求 (1)
1.1课程研究背景 (1)
1.2 系统方案 (2)
1.3 控制要求 (3)
1.4 章节安排 (3)
第二章基础知识概述 (4)
2.1 三菱PLC FX3U的介绍 (4)
2.2 两相混合式步进电机介绍 (5)
2.3 两相混合式步进电机驱动芯片介绍 (7)
第三章系统的整体调试 (9)
3.1 调试流程图介绍 (9)
3.2 硬件部分检测 (10)
3.2.1 PLC电路检查 (10)
3.2.2 步进电机驱动器线路检查 (12)
3.3 调试过程中的故障及分析 (13)
小结 (16)
致谢 (17)
参考文献 (18)
附录 (19)
第一章系统的方案和控制要求
1.1课程研究背景
随着经济的飞速发展，我国的加工制造业也随之发展迅速，为了满足各个行业领域对零部件的需求，我国加工制造技术不断的发展更新，加工规模不断扩大。加工制造行业中的铣削加工技术，经过在多年的生产实践中的研究和探索；技术不断更新升级，在加工效率、加工精度、加工质量上不断提升，在加工尺寸上也更加细微化。
铣削是以铣刀的旋转运动为主的运动，以铣刀或工件作进给运动的一种切削加工方法。它的特点是：
1.采用多刃刀具加工，刀刃轮替切削，刀具冷却效果好，耐用度高。
2.铣削加工生产效率高、加工范围广，在普通铣床上使用各种不同的铣刀可以完成加工平面（平行面、垂直面、斜面）、台阶、沟槽（直角沟槽、V形槽、T形槽、燕尾槽等特行槽）、特形面等加工任务。加上分度头等铣床附件的配合运用，还可以完成花键轴、螺旋轴、齿式离合器等工件的铣削。
3.铣削加工具有较高的加工精度，其经济加工精度一般为IT9-IT7，表面粗糙度Ra值一般为12.5um-1.6um。精细铣削精度可达IT5，表面粗糙度Ra值可达0.20um。
正因为铣削加工具有以上特点，它特别适用模具等形状复杂的组合体零件的加工，在模具制造等行业中占有非常重要的地位。随着数控机床的快速发展，铣削加工在机械加工中的作用越来越重要，尤其是在各种特行面的加工中，有着其他加工方法无法比拟的优势。目前在五坐标数控铣削加工中心上，甚至可以高效率的连续完成整件艺术品的复制加工。
1.2系统方案
机床铣削加工设计方案图如图1-1所示。
图1-1机床铣削加工设计图
铣削加工方式：主轴加工深度设置范围为2cm，钻孔深度设置范围为2cm(加工时，刀具进给忽略刀具至工件的距离）参数设置时，如果主轴加工深度设置值大于或等于钻孔深度，提示信息将变成“提示信息：参数设置错误”
主轴电机及钻孔电机均回到原位，所以加工模式需要两台电机在原位时才能起到（即SQ1和SQ3压合，为调试方便，只需要启动时满足即可）。SA1~SA4初始均置于右位，当检测到信号时置于左位。
按下按钮SB1后，设备运行指示灯HL1闪烁（0.5HZ）；5秒内如果未有加工工件放入，则HL1加快闪烁提醒（1HZ），当工件传感器（SA1)检测到工件，则HL1常亮，设备开始加工过程，M3以10HZ正转运行，同时主轴电机M1电机正向启动，同时M3电机以20HZ 反向启动，带动工件返回至B点（SA2有信号）；到达B点后，M1、M3电机停止，步进电机M4回到原点；当M4电机回到原点后，M3电机以30HZ正转，再次带动工件至C点（SA3有信号）后停止；此时，M2电机启动，伺服电机M5按设置的参数下降到位，进行钻孔加
工，M5下降到位后，随即返回原位，当M5电机到达原点后，M2电机停止；此时M3电机再次启动，以40HZ速度正向运行到D点等待，等待时间由KT设置（初始设置为3秒），等待期间有取料设备将加工完成的工件取走（次过程不考虑）。此时加工过程结束，HL1指示灯闪烁（0.5HZ),再次放入工件后，工件传感器检测到后，设备将继续对工件进行加工。按下按钮SB2后，设备将完成当前工件的加工后，HL1熄灭。
1.3控制要求
主轴电机M1由一台双速电机拖动【主轴电机M1要求能进行低速正、反转，停止时均要进行串电阻反接制动（制动时间自行调试，不允许出现制动后电机反方向旋转的现象）】；钻孔电机M2为三相异步电动机（不带速度继电器），只进行单向正转运行；传送带电机M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制【设置参数变频器设置为第一段速为10H、，第二段速为20HZ、第三段速为30HZ、第四段速为40HZ、第五段速为50HZ，加速时间0.5秒，减速时间0.5秒】；主轴上下进给运行由步进电机M4拖动，步进电机旋转一圈，拖动主轴移动1cm【设置参数：步进电机，正向旋转脉冲频率300HZ；反向旋转脉冲频率600HZ；步进驱动器设置为2细分，电流设置为1.5A；正转对应主轴电机向下进给】；钻孔电机上下进给运行由伺服电机M5拖动，伺服电机旋转一圈，拖动主轴移动1cm【设置参数：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转转速为1圈/秒，反转转速2圈/秒；正转对应钻孔电机向下进给】组成。
1.4章节安排
第一章系统的方案和控制要求，主要介绍本课题背景、意义及研究设计内容。
第二章基础知识概述，论述本次课题设计的基本原理。
第三章系统的调试、主要描述了机床铣削加工的调试方案。
第四章总结，主要对本课题的设计研究内容进行总结。
第二章基础技术概述
2.1 三菱PLC FX3U的介绍
机床铣削加工所采用的PLC为三菱FX3U如图2-1所示。
图2-1三菱PLC FX3U
一、三菱PLC FX3U的性能
1. 第三代微型可编程控制器。
2. 内置高达64K大容量的RAM存储器。
3. 内置业界最高水平的高速处理0.065μS/基本指令。
4. 控制规模:16~384(包括CC-LINK I/O)点。
5. 内置独立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)。
二、三菱PLC FX3U的主要特征
1.最大384点的输入输出点数
可编程控制器上直接接线的输入输出(最大256点)和网络(CC-Link)上的远程I/O(最大256点)的合计点数可以扩展到384点。
2.可以连接的扩展单元/模块
输入输出的扩展设备可以连接FX2N 系列的输入输出扩展单元/模块。此外，
FX0N/FX2N/FX3U系列特殊功能单元/模块最多可以连接8台。(FX0N系列仅可以连接
FX0N-3A)
3.程序内存
内置了64K步的RAM内存。此外，可以通过使用存储器盒，将程序内存变为快闪存储器。
4.运算指令
除了浮点数、字符串处理指令以外，还具备了定坐标指令等丰富的指令。
5.内置RUN/STOP开关
可以通过内置开关进行RUN/STOP的操作。此外，也可以从通用的输入端子或外围设备上发出RUN/STOP的指令。
6.支持RUN中写入
通过计算机用的编程软件，可以在可编程控制器RUN时更改程序。
8.编程工具
请使用对应FX3U版本的编程工具。→参考本书5章版本信息及外围设备的连接对应情况。
在不对应FX3U系列的外围设备中，可以选择FX2N系列或是FX2系列进行编程。此时，指令和软元件的可使用范围在FX3U系列以及选择的机型的可编程控制器两者都具有的范围内。
2.2 两相混合式步进电机介绍
机床铣削加工所采用的步进电机如下图2-2所示。
图2-2两相混合式步进电机
一、两相混合式步进电机的特征
两相混合式步进电机（如图2-2所示）是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达
到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
二、两相混合式步进电机调试方法
1.初始化参数
在接线之前，先初始化参数。
在控制卡上：选好控制方式；将PID参数清零；让控制卡上电时默认使能信号关闭；将此状态保存，确保控制卡再次上电时即为此状态。
在步进电机上：设置控制方式；设置使能由外部控制；编码器信号输出的齿轮比；设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说，建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V 的控制电压。比如，山洋是设置1V电压对应的转速，出厂值为500，如果你只准备让电机在1000转以下工作，那么，将这个参数设置为111。
2.接线
将控制卡断电，连接控制卡与步进之间的信号线。以下的线是必须要接的：控制卡的模拟量输出线、使能信号线、输出的编码器信号线。复查接线没有错误后，电机和控制卡（以及PC）上电。此时电机应该不动，而且可以用外力轻松转动，如果不是这样，检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机，检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化，否则检查编码器信号的接线和设置
3.试方向
对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过控制卡打开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度转动，这就是传说中的“零漂”。一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否可以通过这个指令（参数）控制。如果不能控制，检查模拟量接线及控制方式的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。如果电机带有负载，行程有限，不要采用这种方式。测试不要给过大的电压，建议在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或电机上的参数，使其一致。
4.抑制零漂
在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，最好将其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性，所以，不必要求电机转速绝对为零。
5.建立闭环控制
再次通过控制卡将伺服使能信号放开，在控制卡上输入一个较小的比例增益，至于多大算较小，这只能凭感觉了，如果实在不放心，就输入控制卡能允许的最小值。将控制卡和伺服的使能信号打开。这时，电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。
2.3 两相混合式步进电机驱动器介绍
机床铣削加工所采用的两相步进电机驱动器如图2-3所示。
图2-3两相步进电机驱动器
THB6064H（如图2-3）是一款专业的PWM斩波两相步进电机驱动器。它内部集成了细分、衰减模式设置、电路调节、CMOS功率放大等电路，配合简单的外围电路即可实现高性能、多细分、大电流的驱动电路。适合驱动57、86型步进电机。据介绍在低成本、低振动、小噪声、高速度的设计中应用效果较佳。适合驱动57、86型步进电机。
第三章系统的整体调试3.1系统的调试流程图
根据机床铣削加工方案所设计调试流程图如图3-1所示：
图3-1机床铣削加工设计调试流程图
3.2 硬件部分检测
机床铣削加工所设计的硬件检测示意图如图3-2所示。
图3-2 硬件检测示意图
检测原理：在断开总电源的前提下，检测PLC输入或输出点和对应外部硬件连接导线是否正常。
3.2.1 PLC电路检查
机床铣削加工检测电路所用的万用表如图3-3所示。
图3-3万用表
1.检测各按钮和PLC输入点
将万用表调至蜂鸣器档，万用表两表笔搭在PLC输入端X0和com端如图3-4所示，按下SB1，如果万用表红色指示灯常亮如图3-5所示，说明SB1支路正常。以此类推，去
检查其他输入端。
2.检测PLC输出点
将万用表调至蜂鸣器档，万用表两表笔搭在PLC输出端com5和变频器SD端（如图3-6），如果万用表红色指示灯常亮如图3-7所示，说明输出支路正常。以此类推，去检查其他输出端。
图3-6 PLC输出端与变频器输入端检测图3-7 检测完成
3.2.2步进电机驱动器线路检查
1.检测各按钮和步进电动机输入端
将万用表调至蜂鸣器档，万用表两表笔搭在步进电机驱动器输入端脱机信号输入和DC 端如图3-8所示。按下SQ2，，如果万用表红色指示灯常亮（如图3-9）说明输入端支路正常。以此类推，去检查其他输入端。
图3-8 步进电机脱机信号输入和DC检测图3-9 检测完成
3.3调试过程中的故障及分析
1.主轴上下进给步进电机不能运行
调试中发现当步进电机运行时，PLC的输出点Y1、Y3是有信号的，也就是说PLC能够向步进驱动器发送信号。但是步进电机不能运转。这时候的问题不是程序问题，而应该是硬件连接上。首先检查了步进驱动器电源端是正常的，随后检查了脉冲信号Y1、方向信号Y3两根线也是正常的。进一步检查发现将步进电机脱机信号SQ2的常开接成了常闭，这样就造成了脱机信号一直处于低电平，如图3-10所示。而步进驱动器只有当脱机信号处于高电平时才能让步进电机运转。将SQ2改为常开后，步进电机运转正常，如图3-11所示。
错误正确
图3-10 SQ2常闭连接图3-11 SQ2常开连接
2.传送带控制电机M3不能运行
调试中当按下启动按钮SB1，SA1感应到信号后，传送带不能运行。这个问题一开始认为是导线连接上出现了问题。而实际原因是变频器工作时要有方向信号Y20或Y21，程序步中只有速度信号，缺少了方向信号，导致变频器对外部输出M3电动机不能正常工作，如图3-13所示。程序中将方向信号Y20加入后，M3电机就可以正常运行了，如图3-12所
示。
图3-12正确程序
图3-13错误程序
小结
在完成本设计的过程中，我既感受到了面对自己无法解决的问题时的苦恼，也体会到问题最终得以解决时的快乐。同时，也总结了以下一些经验：
1. 学习一门程序语言，实践是最好的方法。我对PLC的学习实际上分为两个阶段。前一阶段为学习语言而学习语言。在这一阶段中，我总有隔雾观花的感觉，学得似是而非。后一阶段边实践边学习，很多前一阶段不甚了了的问题得到迎刃而解。
2. 要学会运用互联网工具。互联网是一个具有大量资源的信息宝库，在这次毕业设计中如果没有互联网也许我多花一倍的时间也完不成任务。所以一定要会并善于运用互联网工具。
两周的学习时间就这样悄然而去，但在设计与制作过程中所学到的方法、积累的经验，会成为我们以后学习生涯的一大财富。不仅丰富了我们的知识，增长了我们的见识，更提高了我们的动手操作能力，以及培养了我们独立思考与创造的思维方法。
致谢
通过这次毕业设计，我基本上掌握了PLC实现一个自动控制系统的基本思路和实施步骤。在设计和论文写作的整个过程中，老师在各方面都给予了全面的指导和帮助。导师的精深渊博知识、求实创新、勤奋严谨的治学风范、忘我的工作作风时刻熏陶着我；导师的因材施教、诲人不倦的授业精神给学生留下了深刻的印象，这将使我受益终身。
在校期间，得到网络教育学院各级领导和辅导老师的亲切关怀和无私的培养，使我在学习的过程学到了许多做人的道理。在此作者向他们道声：您们辛苦了！
另外，互联网上一些朋友也给我完成设计提出了很多宝贵的意见和无私的帮助。这对于我以后的学习和工作都有很大的帮助，在此对他们表示由衷的感谢。感谢父母及家人多年来的在生活和学习上的鼓励和支持！
【参考文献】
[1]余国亮《PLC原理与应用》[M] 清华大学出版社 2005.6
[2]张桂香《电气控制与PLC》[M] 机械工业出版社 2006.12
[3]李向东《电气控制与PLC》[J] 机械工业出版社 2005.2
[4]魏召刚《工业变频器原理及应用》[M] 电子工业出版社 2006.9
[5]陈建明《电气控制与PLC应用》[M] 电子工业出版社 2006.8
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[10]陈建明《电气控制与PLC应用》[M] 电子工业出版社 2006.8
[11]李长久《PLC原理及应用》[M] 机械工业出版社 2006.9
[12]邱公伟可编程控制器网络通信及应用[D] 清华大学出版社2000
[13]邹益仁等现场总线控制系统的设计和开发[J] 国防工业出版社2003
附录
附录A 交流伺服电机驱动模块接线图
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目组合机床液压系统设计 1、课程设计的目的 在完成液压传动课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，理论联系实际，把知识运用到实际生产时实践中来，设计一台专用铣床液压系统。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 设计立式组合机床的液压系统，工作台要求完成：快进——工进——快退——原位停止、工件松开——液压泵卸荷。动力滑台采用平面导轨，其静摩擦系数 为f s =0.2，动摩擦系数为f d =0.1，往复运动的加（减速）的时间t =0.05， 系统的参数如下: 滑台的重量为135000N 快进快退的速度6m/min 滑台工进速度50 mm/s 快进行程100mm 工进行程50mm 切削负载为33000N 3、主要参考文献 1 王积伟﹒液压传动﹒北京：机械工业出版社，2010﹒ 2 席伟光﹒机械设计课程设计﹒北京：高等教育出版社，2003﹒ 3 李壮云﹒中国机械设计大典﹒南昌：江西科学技术出版社，2002﹒ 4 王文斌﹒机械设计手册﹒北京：机械工业出版社，2004﹒ 4、课程设计工作进度计划 1.用三天的时间进行查阅资料，初步计算，请教老师等设计准备。 2.用两天的时间进行计算、设计、画图。 3．两天的时间自己查找问题、老师审核、交图等工作。 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日 学生（签字）： 接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称 评分项目分 值 得 分 评价内涵 工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学 工作态度。 02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠 道获取与课程设计有关的材料。 03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能力水平35% 04 综合运用知识的能力10 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题， 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析， 得出有价值的结论。 05 应用文献的能力 5 能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并 较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种 信息及获取新知识的能力。 06 设计（实验）能力，方案 的设计能力 5 能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、 操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清 晰、完整。 07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机 进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。 08 对计算或实验结果的分析 能力（综合分析能力、技 术经济分析能力） 10 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。 成果质量45% 09 插图（或图纸）质量、篇 幅、设计（论文）规范化 程度 5 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本 文件第五条要求。 10 设计说明书（论文）质量30 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。 11 创新10 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成绩 指 导 教 师 评 语 指导教师签名：年月日
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
《机床电气控制与PLC》（实训）课程标准 课程编码：0100023 课程类别：专业技术课程 适用专业：机电一体化（二年中专）课程所属系部：机电工程系学时：60 编写执笔人: 王荣华 审定负责人及审定日期： 1课程定位与设计思路 1.1 课程性质与作用 1.课程性质 《机床电气控制与PLC》课程是机电一体化（二年中专）专业的一门专业技术课，也是取得国家职业资格等级证书（维修电工）的核心课程。课程分为继电器控制技术、PLC技术两大部分，在教学中实施“教、学、做”一体化，将理论教学和实践教学有机结合，侧重于实践操作，直接面向职业岗位能力的培养，是学生求职就业的重要砝码。 2.课程作用 本课程以《电工电子技术基础》、《电机拖动基础》、《自动控制原理与系统》课程为前导课程，共同打造学生的职业能力，并为其相关专业课程《数控机床维修》、《机电一体化技术》等的学习提供基本理论和方法，在整个教学过程中起着承上启下的作用。为毕业生在未来的职业生涯中从初始低层次的生产线操作工向更高层次的维修电工、生产线维修工和设备管理员等岗位顺利迁移提供扎实的知识与技能准备。 1.2 课程设计思路
本课程标准以机电一体化（二年中专）专业学生的就业为导向，根据行业专家对专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，以培养学生的“学懂”和“会用”为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容。为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，将本课程的教学活动分解设计成若干工作任务，以任务为单位组织教学，引出相关专业理论知识，使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用。 2课程目标 2.1课程总体目标 通过对本课程的学习和训练，使学生熟悉电气控制与PLC的基础知识，培养电气控制与PLC基本应用(电动机点动、长动、正反转、Y-Δ启动等控制环节)的接线、编程、操作调试方面的技能，了解其所涉及的技术理论知识；初步培养电气控制与PLC高级应用项目(电梯控制、机械手控制系统等)的接线、编程、操作调试的技能，了解其所涉及的技术理论知识。培养学生分析、解决生产实际问题的能力，提高学生的学习能力、团队合作能力。 2.2 具体目标 1) 知识目标 (1)掌握电气控制基础知识； (2)掌握PLC技术基础知识； (3)掌握PLC编程软件的使用方法； (4)熟悉PLC的I/O端口分配及PLC外部接线和安装； (5)熟练掌握PLC的编程方法，特别是图形编程； (6)熟练应用基本指令、步进指令及部分功能指令； (7)掌握常用控制程序的编制方法及调试；
2 液压传动的工作原理和组成 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。 2.1 工作原理 1)电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。 2)工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。 2.2 液压系统的基本组成 1）能源装置——液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。 2）执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。 3）控制装置——液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 4）辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。 5）工作介质——液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。
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。
摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I
Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II
（三菱）FX2N系列PLC机床电气控制案例 一、C650车床控制元件配置 图1 C650车床电气控制主电路 图1是C650车床的主电路，配置三台电动机M1、M2、M3。主电动机M1由停止按钮SB、点动按钮SB1、正转按钮SB2、反转按钮SB3、热继电器常开触头FR1、速度继电器正转触头KS1、速度继电器反转触头KS2、正转接触器主触头KM1、反转接触器主触头KM2、制动接触器主触头KM3等控制。 冷却泵电动机M2由停止按钮SB4、起动按钮SB5、热继电器常开触头FR1、接触器主触头KM4等控制；快移电动机M3由限位开关SQ、接触器主触头KM5控制；电流表A由中间继电器触头KA控制。电气控制元件PLC控制的I/O配置见下表，C650车床PLC控制I/O接线见图2。 表 C650车床PLC控制元件配置表 电气控制 元件符号功能 PLC 编程元件 电气控制 元件符号 功能 PLC 编程元件 SB M1停止按钮X0KS1速度继电器正转触头X11
SB1M1点动按钮X1KS2速度继电器反转触头X12 SB2M1正转按钮X2KM1M1正转接触器主触头Y0 SB3M1反转按钮X3KM2M1反转接触器主触头Y1 SB4M2停止按钮X4KM3M1制动接触器主触头Y2 SB5M2起动按钮X5KM4M2接触器主触头Y3 SQ M3限位开关X6KM5M3接触器主触头Y4 FR1M1热继电器常开触头X7KA电流表中间继电器触头Y5 FR2M2热继电器常开触头X10 图2 C650车床PLC控制I/O接线图 图3是C650车床PLC控制梯形图，编程时使用了MC主控指令和MCR主控复位指令。车床上电后，由于停止按钮SB、热继电器FR未动作，所以第4支路的X0、X7闭合，M110通电，导致第5支路M110闭合，程序执行MC主控指令至MCR主控复位指令之间的主控程序。
《液压与气压传动》 课程设计说明书 题目：卧式双面洗削组合机床液压系统 院系：国际教育 专业：机电一体化 班级：51301 姓名：陈雪峰 指导教师：徐巧 日期：2015.5.21
《液压与气压传动》课程设计任务书 一、设计目的 《液压与气压传动》课程设计是机械工程专业教学中重要的实践性教学环节，也是整个专业教学计划中的重要组成部分，是培养学生运用所学有关理论知识来解决一般工程实际问题能力的初步训练。 课程设计过程不仅要全面运用《液压与气压传动》课程有关知识，还要根据具体情况综合运用有关基础课、技术基础课和专业课的知识，深化和扩大知识领域，培养独立工作能力。 通过课程设计，使学生在系统设计方案的拟定、设计计算、工程语言的使用过程中熟悉和有效地使用各类有关技术手册、技术规范和技术资料，并得到设计构思、方案拟定、系统构成、元件选择、结构工艺、综合运算、编写技术文件等方面的综合训练，使之树立正确的设计思想，掌握基本设计方法。 二、设计内容 1．《液压与气压传动》系统图，包括以下内容： 1）《液压与气压传动》系统工作原理图； 2）系统工作特性曲线； 3）系统动作循环表； 4）元、器件规格明细表。 2．设计计算说明书 设计计算说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设计的依据。要求设计计算正确，论据充分，条理清晰。运算过程应用三列式缮写，单位量纲统一，采用ISO制，并附上相应图表。具体包括以下内容： 1）绘制工作循环周期图； 2）负载分析，作执行元件负载、速度图； 3）确定执行元件主参数：确定系统最大工作压力，液压缸主要结构尺寸，计算各液压缸工作阶段流量，压力和功率，作工况图； 4）方案分析、拟定液压系统； 5）选择液压元件； 6）验算液压系统性能； 7）绘制液压系统工作原理图，阐述系统工作原理。 三、设计要求与方法步骤 1．认真阅读设计任务书，明确设计目的、内容、要求与方法步骤； 2．根据设计任务书要求，制定个人工作计划； 3．准备必要绘图工具、图纸，借阅有关技术资料、手册； 4．认真对待每一设计步骤，保证质量，在教师指导下独立完成设计任务。 （课程设计说明书封面格式与设计题目附后） 二、液压传动课程设计(大型作业)的内容和设计步骤 1．工况分析 在分析机器的工作情况(工况)的基础上，确定液动机(液压缸和液压马达)的负载、速度、调速范围、功率大小、动作循环、自动化程度等并绘制出工况图。 2．初定液动机的基本参数
液压与气压传动 课程设计说明书 学院：机电工程学院 设计题目：双头专用车床液压系统设计专业班级：机械电子工程2011-1 学生：辛浩 2013年12月
目录 一、设计任务 (3) 1、课程设计题目 (3) 2、课程设计任务................................................................................... 错误！未定义书签。 二、液压回路工况分析 (5) 1、导程摩擦阻力 (5) 2、惯性力 (5) 3、工作负载 (6) 4、液压缸密封摩擦阻力 (6) 三、液压系统主要参数计算 (9) 1、预选系统设计压力 (9) 2、计算液压缸主要结构尺寸 (9) 3、单个液压缸需求的最大流量 (11) 4、其他工作阶段的压力、流量和功率 (11) 四、制定方案，拟定液压系统图 (12) 1、制定液压回路方案 (12) 2、合成液压系统图 (13) 3、选择液压系统的元件和辅件 (15) (1)液压泵的选择 (15) (2)控制元件的选择 (16) 五、液压缸设计 1、液压缸结构的拟定 (18) 2、液压缸主要几何尺寸的计算 (19) 3、液压缸的结构图 (20) 六、设计总结 (22) 七、参考文献
一、设计任务 1、课程设计题目 某厂欲自行设计制造一台专用车床，用于压缩机连杆两端长轴颈的车削加工。根据加工工件尺寸较长的特点，拟采用的加工工艺方案为：工件固定，刀具旋转并进给。车床主要由床身[布有相互平行的V形导轨和平导轨各一条(见图1-1)]和左右两个车削动力头组成，其总体布局如图2-2所示。工件装夹于床身中部。两个独立的动力头，通过机械传动带动主轴及刀具旋转实现车床的主运动；进给运动要求采用液压缸实现，即在床身上安装两个液压缸，使其活塞杆与各动力头下部相连，通过液压缸往复运动驱动动力头实现车床的进给运动。车床加工工件时，车削动力头的进给工作循环为：快进→工进→快退→停止。已知：移动部件重约是G＝15kN；各车削动力头的最大切削进给抗力(轴向力)估值为Fe＝10kN;主切削力(切向力)Fz＝35kN。要求动力头的快速进、退速度相等，V1=Vmax=3m/min；错误！未找到引用源。工进速度无级调整范围为V2=错误！未找到引用源。.02~1m/min.导轨的静、动摩擦因数分别为错误！未找到引用源。s=0.2;错误！未找到引用源。d=0.1。 (2)配置执行元件 根据车床的总体布局及技术要求，选择缸筒固定的单杆活塞缸作为驱动车削动力头实现进给运动的液压执行元件。 (3)工况分析 由于动力头的快速进退及工作进给阶段的速度已给定，不必进行运动分析。故仅对液压缸作动力分析，即通过分析计算，确定液压缸总的最大外负载。液压缸的受力简图如图1-2所示。 图1-1 车床总体布局示意图 1，8一车削动力头；2，7一主轴；3，6一连杆轴颈； 4一夹具；5一工件(连杆)；9一导轨；10一床身
PLC控制的机床的基本设计步骤 可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断那些功能需作出输出反应。 现在采用PLC控制的机床是越来越多，运用PLC的控制能简化电路，使设计更加简单，安全，可靠。一些高级的PLC具备了各种接口以实现连机，上网等功能。使得人们可以远程控制设备。那么，如何才能设计好一台由PLC控制的机床呢？至少要了解以下几方面的知识： 1 知道PLC的工作原理 可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断那些功能需作出输出反应。输出部分提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。PLC采用大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。尽管逻辑部分的作用与继电器控制系统类似，但是其组成，工作原理，运行方式与前者是截然不同的。通过编程，可以灵活的改变其控制程序，相当于改变了继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”。 2掌握PLC的语言和指令 知道了PLC的工作原理后，理解它的语言就比较容易了。PLC语言最常见的有梯形图和语句表两种。其中梯形图又是最为直观和好用的。要详细了解可以看相关教材，要强调的是，虽然原理一样，基本指令也大同小异，但厂家不同PLC指令符号会有所不同，例如，同是上升沿微分，三菱公司的产品用PLS表示，欧姆龙公司却称为DIFU，而西门子公司则是│P│。这些具体的区别就要看各种产品的编程手册了。 3 学会使用各种编程软件 一个程序编好后要把它输入PLC中，过去用的较多的是手持编程器，要人工输入，比较麻烦，容易出错。近年来年随着计算机的普及，已逐渐被各种编程软件所取代。例如三菱公司的FXG-P，欧姆公司的CX-PROGRAMMER。西门子公司的STEP-7-MICRO-WIN32等。这些工具软件都可以在WINDOWS的环境下运行，用起来很方便，当你选定了一个厂家PLC 后，一定要学会使用它的编程软件，因为这将极大的节约你的编程和调试时间。以欧姆龙推出的CX-PROGRAMMER软件为例，在编程时它能为你提供操作数的输入范围，迅速搜索特殊指令。根据梯形图自动生成语句表，并指出其中的语法错误，在调试时它通过数据线把程序快速准确传入PLC，然后监控执行状态，可以对各输入输出点强制置位/复位。还可以进行在线编辑。总之，当你熟练掌握了编程软件的使用方法。就一定能事半功倍的完成的设计任务。 4 明白PLC控制的信号有那些 PLC是根据输入条件来控制输出信号的。输入信号就是控制台上的按钮，机床上的限位开关，压力继电器和光电开关等各类传感器，而输出点则控制继电器或接触器线圈的通断，指示灯的明灭，液压阀电磁铁的吸合及变频器的信号端子的输出。在做一个机床设计时我们经常会碰到两个问题，一个是PLC可扩展的I/O点数是有限的，另一个是增加I/O点数是要增加成本的。所以我们要知道控制的信号有那些，各是多少，统计出需要多少输入和输出点，据此选出PLC。
卧式双面铣削组合机床的 液压系统设计 Prepared on 22 November 2020
液压与气压传动技术课程设计说明书专业： 学号： 姓名： 指导教师： 2012年6月1日
1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (2) 2设计要求 (2) 3液压传动系统的设计与计算 (3) 分析液压系统工况 (3) 确定主要参数 (6) 1.初定液压缸的工作压力 (6) 2.液压缸主要参数的确定 (6) 3.绘制液压系统工况图................................................6 绘制液压传动系统原理图 (8) 1.调速回路的选择 (8) 2.油源及其压力控制回路的选择 (9) 3.快速运动与换向回路 (9) 4.速度换接回路 (9) 5.压力控制回路 (9) 6.行程终点的控制方式 (9) 7.组成液压系统绘原理图 (9) 计算与选择液压元件 (11) 1.液压泵 (11) 2.阀类元件及辅助元件的选择 (11) 3.油管的选择 (11) 4.确定油箱容积 (11) 液压系统性能验算 (12)
1压力损失的验算 (13) 工作进给时进油路压力损失 (13) 工作进给时回油路的压力损失 (13) 变量泵出口处的压力Pp (13) 系统压力损失验算 (13) 2 系统温升的验算 (14) 4液压缸的设计 (15) 液压缸工作压力的确定 (15) 液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 (15) 液压缸的壁厚和外径的计算 (15) 缸盖厚度的确定 (15) 5设计小结 (16) 6参考文献 (16)
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
卷） （闭卷考试） 系部 ___________班级___________ 学号 姓名 ________ 得分 ________ 三极刀开关按扭常开触头行程开关 常开触头接近开关常开触头 接触 器线圈 延时 1、 电气控制系统中常用的保护环节 有： 短路保护、过载保护、过电流保护、 零电压和欠电压等。 2、 直流电机的调速方法有 改变电枢回 路电阻、改变电枢端电压 、 改变磁 通 __________________ 三种。 3、 PLC 常用的编程语言有：语句表 、 梯形图、流程图。 二、判断题（每小题2分，共10分?正 确的打"V H ,错误的打"X"） 1. 电气原理图中控制电路就是从电 源到电动机绕组的大电流通过的 路径。 （X ） 2. 电气安装接线图与原理图不同，接线 图中 同一电器的不同部分须画在一起。 （V ） 3. 电动机的速度控制为调速，而由于 外加负载变动引起的速度变化则不 是。（V ） 4、写出以下图形符号所代表的电气元 4. 直流电机的弱磁调速属于恒转矩调速。 题目 -一一 -二 二 四 总得分 圈通电时 通电延时断开线圈断电 通电延时线圈 延时闭合常开触头 断开延时线圈 常闭触头 闭 合的常开触头 本 题 得 分
5. PLC是以CPU为核心的电子控制系统，实质上是一种工业控制用的专用计算机。（V） 三、简答题（共5小题，共45 分） 1.简述PLC的硬件组成及工作原理 （10 分） 解答：1. 一般由基本单元、扩展单元组成。PLC的基本单元主要包 括：CPU存储器、输入/输出 模块、电源模块、I/O扩展接 口、外设I/O接以及编程器等 部分组成。（5分） 2.PLC 的工作原理： （1）PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式。（2分） （2）PLC的工作过程分为： （3分）2.列举异步电动机变转差率S的调速 方法（8分） 解答：1.转子串电阻调速（2分） 2.调压调速（2分） 输 3.串级调速（2分） 4.电磁转差离合器调速（2分） 样 3.分别列举机床电气控制系统中自锁 控制与互锁控制的电路。（10分） 程 解答：自锁控序制（5分） 本 题 得 分
1、条件跳转指令CJ CJ、CJP指令用于跳过顺序程序某一部分的场合，以减少扫描时间。 2、子程序调用指令CALL与返回指令SRET 子程序应写在主程序之后，即子程序的标号应写在指令FEND之后，且子程序必须以SRET指令结束 3、中断返回指令IRET、允许中断指令EI与禁止中断指令DI PLC一般处在禁止中断状态。指令EI~DI之间的程序段为允许中断区间，而DI~EI之间为禁止中断区间。当程序执行到允许中断区间并且出现中断请求信号时，PLC停止执行主程序，去执行相应的中断子程序，遇到中断返回指令IRET 时返回断点处继续执行主程序。 4、主程序结束指令FEND FEND指令表示主程序的结束，子程序的开始。程序执行到FEND指令时，进行输出处理、输入处理、监视定时器刷新，完成后返回第0步。 FEND 指令通常与CJ-P-FEND、CALL-P-SRET和I-IRET结构一起使用（P 表示程序指针、I表示中断指针）。CALL指令的指针及子程序、中断指针及中断子程序都应放在FEND指令之后。CALL指令调用的子程序必须以子程序返回指令SRET结束。中断子程序必须以中断返回指令IRET结束。 5、监视定时器刷新指令WDT 如果扫描时间（从第０步到END或FEND）超过100ms，三菱PLC将停止运行。在这种情况之下，应将WDT指令插到合适的程序步（扫描时间不超过100ms）中刷新监视定时器。 6、循环开始指令FOR与循环结束指令NEXT FOR~NEXT之间的程序重复执行n次（由操作数指定）后再执行NEXT指令后的程序。循环次数n的范围为1~32767。若n的取值范围为-32767~0，循环次数作1处理。 FOR与NEXT总是成对出现，且应FOR在前，NEXT在后。FOR~NEXT 循环指令最多可以嵌套5层。 利用CJ指令可以跳出FOR~NEXT循环体。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅
红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？ 控制介质 作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。 特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。 数控装置 作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、 运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。 特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。 伺服机构 作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。 特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。 机械部件 作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。 特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现 自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类 按运动方式分 点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削； 点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中 进行切削； 轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。 按控制方式分 开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低； 半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好； 闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。 按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？ ①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求 的数控机床。 ②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精 度较高；目前应用较为广泛。 ③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较 为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？ 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。 定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。 重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。 控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床 的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？ 有四种布局形式 ①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工； ②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护； ③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便； ④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？ 设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。 、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
目录 一、设计任务 (2) 1、课程设计题目 (2) 2、课程设计任务................................................................................... 错误！未定义书签。 二、液压回路工况分析 (4) 1、导程摩擦阻力 (4) 2、惯性力 (4) 3、工作负载 (5) 4、液压缸密封摩擦阻力 (5) 三、液压系统主要参数计算 (8) 1、预选系统设计压力 (8) 2、计算液压缸主要结构尺寸 (8) 3、单个液压缸需求的最大流量 (10) 4、其他工作阶段的压力、流量和功率 (10) 四、制定方案，拟定液压系统图 (11) 1、制定液压回路方案 (11) 2、合成液压系统图 (12) 3、选择液压系统的元件和辅件 (14) (1)液压泵的选择 (14) (2)控制元件的选择 (15) 五、液压缸设计 1、液压缸结构的拟定 (18) 2、液压缸主要几何尺寸的计算 (19) 3、液压缸的结构图 (20) 六、设计总结 (22) 七、参考文献
一、设计任务 1、课程设计题目 某厂欲自行设计制造一台专用车床，用于压缩机连杆两端长轴颈的车削加工。根据加工工件尺寸较长的特点，拟采用的加工工艺方案为：工件固定，刀具旋转并进给。车床主要由床身[布有相互平行的V形导轨和平导轨各一条(见图1-1)]和左右两个车削动力头组成，其总体布局如图2-2所示。工件装夹于床身中部。两个独立的动力头，通过机械传动带动主轴及刀具旋转实现车床的主运动；进给运动要求采用液压缸实现，即在床身上安装两个液压缸，使其活塞杆与各动力头下部相连，通过液压缸往复运动驱动动力头实现车床的进给运动。车床加工工件时，车削动力头的进给工作循环为：快进→工进→快退→停止。已知：移动部件重约是G＝15kN；各车削动力头的最大切削进给抗力(轴向力)估值为Fe＝10kN;主切削力(切向力)Fz＝35kN。要求动力头的快速进、退速度相等，V1=Vmax=3m/min；错误！未找到引用源。工进速度无级调整范围为V2=错误！未找到引用源。.02~1m/min.导轨的静、动摩擦因数分别为错误！未找到引用源。s=0.2;错误！未找到引用源。d=0.1。 (2)配置执行元件 根据车床的总体布局及技术要求，选择缸筒固定的单杆活塞缸作为驱动车削动力头实现进给运动的液压执行元件。 (3)工况分析 由于动力头的快速进退及工作进给阶段的速度已给定，不必进行运动分析。故仅对液压缸作动力分析，即通过分析计算，确定液压缸总的最大外负载。液压缸的受力简图如图1-2所示。 图1-1 车床总体布局示意图 1，8一车削动力头；2，7一主轴；3，6一连杆轴颈； 4一夹具；5一工件(连杆)；9一导轨；10一床身