可编程控制技术在专用钻床电气控制中的应用毕业设计(编辑修改稿)

可编程控制技术在专用钻床电气控制中的应用毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

从而实习普通钻床的高度自动化。 第 5 页 2． 系统的总设计 系统设计总体方案选择 根据系统的应用背景和功能要求，可 以对系统的总体方案进行选型。 总的说来，本系统是一个小型的自动控制系统。 我们考虑到成本等各方面的因素，决定选择小型的 PLC 来实现。 机械部分简要介绍 本钻孔机床的机械部分与普通钻孔机床类似，功能相对简单，可以称之为专用钻孔机床，但是有一个自动上料机构，与 PLC 相结合就组成一个自动化系统。 下面是液压系统的简单图 所示： M夹 紧 油 缸棘 轮 油 缸 钻 孔 油 缸流量控制阀流量控制阀压 力 开关压 力 表单 向阀 图 、钻孔机床机械图 第 6 页 因为液压系统 稳定、成本低、寿命长、易维护，虽然精度低一些，但考虑到它的一些优点，我们还是选择液压系统来实现特定机械运动。 机械部分主要由以下几个部分组成： 夹紧机构部分：主要是由一个夹紧油压缸来实现。 这其中的控制都是由电磁阀控制的。 棘轮机构部分：主要是由一个油压缸的前后运动，来带动棘轮的运动。 同时与棘轮相连的轴上还有一个料盘，这样就可以实现自动上料。 钻孔动力头部分：主要是由一个油压缸推动动力头的前进与后退，而钻头的旋转则是由电动机来实现的。 其中压力传感器用来检测油缸的压力，如果压力过大或过小，压力 传感器都会发出信号传输给 PLC，并且 PLC 会发出报警信号。 电气控制系统的总体设计 本系统在电气控制部分设计时，充分考虑到用户的功能要求和系统机械部分的配合要求，在具体实现过程中，又以系统的可靠性、易用性和安全性为准则，目的是把本系统设计成为一个实用且自动化程度高的设备。 本系统的电气控制部分设计如下： 电控系统功能设定 在检查液压油、冷却液都加好以后，接通控制柜总开关 QF 及电源开关 SA1，则电源指示灯亮，之后接通振动料斗开关 SB6，设备准备完毕。 下面的运行可以分为三种：手动、半自动和全自 动。 可以用一个选择开关 SB SB SB3 来实现，当 SA2 按下，执行手动操作； SB3 按下执行半自动自动操作； SB4 按下执行全自动操作。 手动操作 调节钻孔深度：通过调节限位开关 SQ1 和限位开关 SQ2 的位置来调节钻孔的深度。 工件夹紧：接通“工件夹紧”开关 SA5，则工件被夹紧；断开此开关，则工件夹紧机构松开。 冷却液冷却：接通冷却液控制阀开关 SB1，则冷却液喷出，钻头冷却，断开此开关，则停止喷出冷却液。 棘轮前进：按下“棘轮前进”按钮 SB5，则棘轮机构前进；再按下该按钮，则棘轮机构后退。 钻孔：接通钻孔 开关 SB5，则钻孔动力头前进，开始钻孔；断开此开关，则钻孔动力头停止前进，钻孔停止。 在自动方式下，按下“半自动”按钮 SB4，则设备开始运行，只加工一个零件后停止 第 7 页 运行，再按下“半自动”按钮，设备进行下一个零件加工。 工作流程为如图 3．全自动操作 在自动方式下 ，按下“全自动”按钮 SB3，则设备全自动运行。 全自动运行时，设备连续不断的加工零件。 一个工件加工完毕，自动上料，再加工另一个零件。 当只有按下“紧急停止”按钮 SB6 或将“手动 ”、“全自动”或，或将电源开关 SA1 拨至断开位置，自动运 行才终止。 其中，工件计数是由专门的计数器记数，设备每加工一个零件，计数器会自动加 1，以次来记录被加工的工件数量，当计数完成后，可以将计数器手动清零。 此系统设有钻头检测装置。 当钻头折断时，设备的声光报警器会报警，同时设备停止运行，以保证工作人员及时检修设备。 此系统还有压力检测装置，如果压力过大或过小都会发出声光报警。 另外，此系统还有液位传感器，当冷却液降低到设定值一下，就会光报警，提醒工作人员加冷却液。 总体结构关系 由于采取了可编程控制器（ PLC）， PLC 负责按钮、行程开关和其他开关量信号的输入，以及控制接触器、继电器、电磁阀等电气元件的输出，进而控制各个电机的运行，同时控制相应指示灯的显示。 在本设计中，自动和半自动功能由 PLC控制，所以控制系统的稳定性相应的提高。 第 8 页 启 动工 件 夹 紧定 时 器 延迟 1 0 s冷 却 液 控制 阀 动 作钻 头 快 进钻 头 工 进结 束钻 头 快 退工 件 夹 紧定 时 器 延迟 1 0 s冷 却 液 控制 阀 动 作钻 头 快 进钻 头 工 进钻 头 快 退棘 轮 前 进断 钻 检 测停 止 并 报警启 动断 钻 检 测停 止 并 报 警停 止 信 号停 止 NYYNYN半 自 动全 自 动液 位 检 测 液 位 报 警液 位 检 测液 位 报 警YNYN 图 全自动和半自动流程图 第 9 页 3．电气控制系统的电路设计 电动机控制回路设计 三相电源由滑线引入电气柜中，经由一个总进线空气开关（ QF）后供给系统的控制回路及电动机主电路部分。 电动机的控制部分的供电由图中的 L L2 引入，给 PLC、 信号灯、和继电器供电。 电动机供电包括油泵电机、冷却液电机、钻头电机的供电，如图 3，图中 FR FR FR3 为热继电器， KM KM KM KM KM5 为控制继电器。 3 M 3 M 3 MF R 1 F R 2F R 3K M 1K M 2K M 3K M 4K M 5S A 2NUVWS A 1钻 孔 电 机冷 却 液电 机油 泵 电机 图 3. 钻孔机床的电气图 第 10 页 控制回路接线 另外，引入 L L2 两相以形成 220V电压，分别给各种电磁接触器、 PLC、 PLC输入回路、 PLC 输出回路和继电器回路供电。 这样接线便于调试和检修，可以从下图中看出： L 1L 2K M 4 P L C输 入 各种 开 关信 号输 出 电 压控 制 电 磁阀 或 接 触器L 1L 2信 号 灯 图 、 PLC 的控制图 光电开关的接线图 第 11 页 传感器回路+ L 1 L 21 B N3 B U发 射 器 传感器回路接 收 器3 W H5 B K4 G Y2 B U1 B NT aT bT c 图 、光电开关的接线图 计数器的接线图 下面介绍 PLC接口线路以前，先看一下计数器的接线，我们用这台计数器记录加工工件的个数，选择 的是电压电平输入型。 继电器有 KA4 闭合一次，计数器计数一次。 ① ②为电源输入端，直流输入时①为正极，②为负极，③为复位输入端，⑤为 12V电平输出端，⑥为 CP 信号输入端，⑦为公共端参考电平（ 0V）。 复位：③ ⑦接通时位复位，复位信号可为按钮、行程开关等无源器件，切勿引入电平或伴有电流，如不需要空置即可。 第 12 页 由于选择了电平电压计数器，其接线图如下图所示： 7653 41 2高 频低 频+ R E S ET1 2VCP0V电源信号KM4 图 、计数器接线图 第 13 页 PLC 的 I/O 接口电路及 PLC 输入输出接线图 I 2 . 1I 0 . 7I 1 . 0I 0 . 2I 0 . 0I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 1I 0 . 41 MI 0 . 6I 1 . 3I 1 . 1I 1 . 21 LI 2 . 0I 1 . 61 MI 1 . 5I 1 . 7I 1 . 4Q 0 . 11 MQ 0 . 0LI 2 . 7I 2 . 6I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 3MI 2 . 2Q 0 . 3Q 0 . 22 LQ 0 . 7Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 1 . 4Q 1 . 5Q 1 . 3Q 1 . 2Q 1 . 03 LQ 1 . 12 MA CQ 1 . 6L 13 MQ 1 . 7快 进 到 位工 进 到 位钻 孔 快 退 到 位棘 轮 到 位夹 紧 到 位断 钻 检 测钻 头 启动 按 钮转 速 切 换冷 却 液 启 动手 动半 自 动全 自 动急 停 按 钮棘 轮 启 动工 件 夹 紧 按 钮钻 头 进 给 按 钮钻 头 后 退 按 钮钻 头 旋 转 按 钮停 止 按 钮压 力 异 常冷 却 液 过 少刀 具 快 退 电 磁 阀刀 具 进 给 电 磁 阀油 缸 夹 紧 电 磁 阀棘 轮 前 进 电 磁 阀钻 头 电 机 启 动转 速 转 换压 力 异 常 报 警冷 却 液 过 少 报 警C P U2 2 6N 1D CD CD C2 4 vA CA CA CA C断 钻 报 警冷 却 液 启 动+ 图 、 CPU226 电气接线图 第 14 页 本系统的 PLC控制部分共有 40个均为开关量的点 I/O。 其中输入点 24个，输出点 16个，属于小型 PLC 系统。 由于本系统选的西门子 S7200，故 PLC 的输入端的开关量接的是 24V 直流电源，但是 PLC 从外界接的 220V 交流电源，因为 PLC 本身带有直流 24V 电源模块，所以可以将 220V 交流电转换成 24V 直流电，也可以另配电源。 PLC 的输出端，电磁阀、控制接触器、故障报警装置等都接的是 220V 交流电源，而这个电源由 N1 与 L1供给。 这样就可以构成一个完整的供电回路。 控制面板图 SA1： 电源开关 SA2： 急停开关 SA3： 振动料斗开关 SA4： 钻头进给 SA5： 工件夹紧开关 SB1： 冷却液按钮 SB2： 全自动按钮 SB3： 半自动按钮 SB4： 手动按钮 SB5： 钻头启动开关 、控制面版图 SB6:棘轮控制按钮图 SA7：钻头后退 SB7:钻头后退 SA8:停止按钮 HL1:冷却液过少信号灯 HL2：压力异常信号灯 计数器HL 2 SA 1。