T6113電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計論文說明書

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1、摘要隨著機械工業(yè)的發(fā)展，作為工作母機的各類機床得到了廣泛的應(yīng)用，而這些機床的自動化和精密程度卻有很大差異。在歐美、日本等國家里，他們的機床數(shù)控化程度都相對比較高，但在我國國內(nèi)的機床大約有90%多還處于老式的繼電器控制下。由于繼電器控制的機床有耗材、耗能、故障率高的缺陷，從而浪費了很多的人力、物力和財力。如果說把這些機床全部都更新?lián)Q代，那樣會需要很大一筆資金，就目前情況上來說是不現(xiàn)實的，所以就有人開始嘗試從控制部分的改造方面來下手，將它們的性能提升一個檔次，更可以解決它的一些弊端?；谝陨锨闆r，我選擇了用PLC來完成T6113臥式鏜床的電氣控制部分這個題目，目的是使機床能快速響應(yīng)動作，靈活可靠的

2、完成生產(chǎn)任務(wù)，而故障率要相應(yīng)降低。PLC以內(nèi)部的邏輯觸點代替了繼電器的機械觸點，來控制機床的動作，邏輯觸點與機械觸點相比動作時間大大縮短，連接快而可靠，還有就是它的壽命比機械觸點有很大幅度的增長，可達到幾百萬次到千萬次。經(jīng)過設(shè)計并作了實物的演示，結(jié)果證明了設(shè)計的成功。關(guān)鍵詞：繼電器 故障率 邏輯觸點AbstractWas each kind of tool machine of the machine tool to get an extensive application along with the development of the machine industry, but the

3、automation and precise degree of these tool machines contain very big difference. In the Europe and America, Japanese etc. nation, their tool machine number controls to turn degree all opposite higher, but at our country the local tool machine has 90% about to still be placed in old style much of af

4、ter electric appliances control under. In order to hasing already consumed a material, consume an ability and breaking down high blemish of rate after the tool machine of the electric appliances control, waste a lot of man powers, material resource and financial power thus. If say that all renewing

5、these tool machines changes generation, will need so very greatly one fee for writing gold, the circumstance comes up to say to be not realistic currently, so start try for someone to start from the reformation aspect of the control part, promote their function a file time, can even solve some of it

6、s irregularities.According to the above circumstance, I chose to use parts of this topics of the electricity control that the PLC completes the T6113 lie type beds, the purpose makes the tool machine be able to respond to action quickly, the vivid and dependable completion production mission, but br

7、eak down a rate and correspond to lower. The PLC touched to order to replace by the logic of the inner part after the machine of the electric appliances touch a point, control the action of the tool machine, the logic touches to order to touch with machine to order to compare action time to shorten

8、consumedly, conjunction quick but credibility, also have to be its life span ratio machine to touch to order to have a very significant growth, can attain several million times arrive the ten million time.Through design and made real object to play to show, success proven a design as a result.Keywor

9、d: After electric appliances Breakdown rate The logic touches to order目錄摘要Abstract第1章 緒論 11.1 選題的目的和意義1 1.2 關(guān)于課題的一些介紹和討論11.3 電氣控制技術(shù)的發(fā)展21.4 PLC的發(fā)展史及特點4第2章 鏜床的概況 7 2.1 T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)及機械運動72.2 電氣控制9 2.2.1 臥式鏜床電力拖動及控制要求92.2.2 T6113臥式鏜床的電氣控制9第3章 鏜床電力拖動電動機的選擇 133.1 概述 133.2 鏜床用電動機容量的選擇 133.2.1 鏜床主運動電動機容量的選

10、擇 133.2.2 快速移動電動機容量的選擇 143.2.3 后立柱電機容量的選擇 143.2.4 主軸箱和工作臺油泵電動機容量的選擇 15第4章 鏜床電氣控制用低壓電器的選擇164.1 概述 164.2 低壓電器的選擇 164.2.1 低壓斷路器的選擇 164.2.2 交流接觸器的選擇 204.2.3 電源引入開關(guān) 234.2.4 熔斷器的選擇 234.2.5 行程開關(guān) 264.2.6 其他所需電器的選擇 274.2.7 控制變壓器的選用 28第5章 電氣控制電路中的保護環(huán)節(jié)325.1 概述325.2 短路保護325.3 鏜床的聯(lián)鎖保護325.3.1 手動與機動聯(lián)鎖325.3.2 限速保護3

11、35.3.3 正反轉(zhuǎn)電氣聯(lián)鎖33第6章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計346.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟346.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容 346.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟 346.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置346.2.1選擇PLC機型346.2.2開關(guān)量I/O模塊的選擇356.2.3 PLC的接線電路分析35第7章 PLC在T113臥式鏜床中的應(yīng)用 377.1 T6113臥式鏜床的PLC控制方案 377.2 T6113控制系統(tǒng)設(shè)計 377.2.1 機型的選擇及I/O接口的分配 377.2.2 程序編制 41第8章 經(jīng)濟效益分析 43結(jié)論44致謝45第1章 緒論1.1選題的目的和

12、意義由于現(xiàn)代加工技術(shù)的日益提高，對加工機床特別是工作母機的要求也越來越高，由此人們也將注意力集中到機床上來，數(shù)控技術(shù)是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，他的出現(xiàn)極大的推動了制造業(yè)的進步。機床的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與機床的加工精度息息相關(guān)，特別是PLC廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域后，已經(jīng)顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性?？删幊炭刂破鱌LC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動控制。在機械加工領(lǐng)域，機床的控制上更顯示出其優(yōu)點。由于鏜床的運動很多、控制邏輯復(fù)雜、相互連鎖繁多，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多、接線復(fù)雜，因此故障多維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響設(shè)備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡化，不但

13、安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小了維修量、提高了功效。1.2 關(guān)于課題的一些介紹和討論1.2.1 設(shè)計目標、研究內(nèi)容和擬定解決的關(guān)鍵問題完成對T6113機床的整個控制系統(tǒng)的設(shè)計改造，控制核心是PLC，并使其加工精度進一步提高，加工范圍擴大，控制更可靠。研究內(nèi)容：（1） T6113的電氣系統(tǒng)（PLC）硬件電路設(shè)計和在機床上的布局。（2） PLC程序的編制。解決的關(guān)鍵問題：PLC對機床各個工作部分的可靠控制 電氣電路的安全問題的解決1.2.2題目的可行性分析雖然目前數(shù)控機床以其良好的加工性能得到了人們的肯定，但是其昂貴的價格是一般用戶望塵莫及的，所以改造現(xiàn)有的機床以達到使用要求是比較現(xiàn)

14、實的，也是必須的。經(jīng)過實踐證明這樣的改造是可以滿足大多數(shù)情況下的精度和其他加工要求，并且在實踐中已取得的相當(dāng)好的效益。1.2.3本項目的創(chuàng)新之處利用PLC作為控制核心，替代傳統(tǒng)機床的繼電器控制，使得機床的控制更加靈活可靠，減少了很多中間的機械故障的可能。利用PLC的可編程功能使得變換和改進控制系統(tǒng)成為可能。1.2.4設(shè)計產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域鏜床是一種主要用鏜床刀在工件上加工孔的機床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔。特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體，汽車發(fā)電機缸體等零件的孔。一般鏜刀的旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。在鏜床上除鏜孔外，還可以進行銑削

15、、鉆孔、擴孔、鉸孔、锪平面等工件。因此鏜床的工作范圍較廣。它可以應(yīng)用于機械加工的各個領(lǐng)域，但因其價格比一般機床貴好多，所以在比較大的加工車間才可見到。1.3 電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的，從最早的手動控制到自動控制，從簡單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線控制系統(tǒng)到以計算機為中心的存儲系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學(xué)技術(shù)成果。作為生產(chǎn)機械的電機拖動，已由最早的采用成組拖動方式，發(fā)展到今天無論是自動化功能還是生產(chǎn)安全性方面都相當(dāng)完善的電氣自動化系統(tǒng)。 繼電接觸式控制系統(tǒng)主

16、要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護容易、抗干擾能力強等優(yōu)點，至今仍是機床和其他許多機械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)先進電氣控制的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點是采用固定的接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 從20世紀30年代開始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)率，采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品類型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設(shè)備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)采取固定接線方式，很難適應(yīng)這個

17、要求。大型生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器的數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率很低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運行可靠性降低。為了解決這個問題，20世紀60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸式控制系統(tǒng)。對復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)則采用計算機控制，由于這些控制裝置本身存在不足，因此均未能獲得廣泛應(yīng)用。1968年美國最大的汽車制造商通用汽車（GM）公司，為適應(yīng)汽車型號不斷更新，提出把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格低等優(yōu)點結(jié)合起來，做成一種能適應(yīng)工作環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法

18、輸入方法簡化。美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺可編程控制器（簡稱PLC），并在通用汽車公司的自動裝配線上試用獲得成功。從此以后，許多國家的著名廠商竟相研制，各自成為系列，而且品種更新很快，功能不斷增強，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進行模擬量控制，具有數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC另一個突出的優(yōu)點是可靠性很高，平均無故障運行可達10萬小時以上，可以大大減少設(shè)備維修費用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。當(dāng)前PLC已經(jīng)成為電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的核心控制裝置。 電氣控制技術(shù)的發(fā)展始終是伴隨著社會生產(chǎn)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)水平的提高而前進的。電氣控制技術(shù)的進步反過來又促進了

19、社會生產(chǎn)力的進一步提高。同時，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機械制造技術(shù)等緊密聯(lián)系在一起的。21世紀電氣控制技術(shù)必將給人類帶來更加繁榮的明天。1.4 PLC的發(fā)展史、優(yōu)勢及特點1.4.1 發(fā)展史 可編程控制器PLC誕生之前，工業(yè)電氣控制主要使用低壓電器構(gòu)成的繼電接觸器電路，它是以接線邏輯實現(xiàn)控制功能的。這樣的控制設(shè)備一經(jīng)生產(chǎn)出來，功能就固定了，若要改變就必須改變控制器內(nèi)部的硬件接線，使用起來不靈活，也很麻煩。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶

20、角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開發(fā)熱潮。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了第一臺可編程控制器PDP14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上適用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器由此誕生?？删幊炭刂破髯詥柺酪詠恚l(fā)展極為迅速。1971年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器，1973年，歐洲開始生產(chǎn)可編程控制器，到現(xiàn)在，世界各國的一些著名的電器工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器?？删幊炭刂破饕炎鳛橐粋€獨立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計算機技術(shù)，但簡化了計算機的內(nèi)部電路，對工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性較好，指

21、令系統(tǒng)簡單，一般只具有邏輯計算的功能。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計算機的迅速發(fā)展，在20世紀70年代中期，美、日、德等國的一些廠家在可編程控制器中開始更多地引入微機技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅提高，性能價格比產(chǎn)生了新的突破。到20世紀80年代，可編程控制器都采用了微處理器（CPU）、只讀存儲器（ROM）、隨機存儲器（RAM）或是單片機作為其核心，處理速度大大提高，不僅增加了多種特殊功能，體積還進一步縮小。20世紀90年代末，PLC幾乎完全計算機化，其速度更快，各種智能模塊不斷被開發(fā)出來，使其不斷地擴

22、展著它在各類工業(yè)控制中的作用?，F(xiàn)在，PLC不僅能進行邏輯控制，在模擬量閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制系統(tǒng)等各方面都得到了廣泛應(yīng)用。如今，大、中型，甚至小型PLC都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC在模擬量閉環(huán)控制、運動控制、速度控制等方面具有了硬件基礎(chǔ)；許多PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服設(shè)備，PLC可實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備，可實時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為系統(tǒng)分析、研究工作提供依據(jù)，利用PLC的自檢信號還可以實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強有利的通信功能，可以與計算

23、機或其他智能裝置進行通訊及聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。近年來，可編程控制器的發(fā)展更為迅速。展望未來，可編程控制器在規(guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展：一是大型可編程控制器向高速、大容量和高性能方向發(fā)展；二是發(fā)展簡易經(jīng)濟的超小型可編程控制器，以適應(yīng)單機控制及小型自動化設(shè)備的需要。另外，不斷增強PLC工業(yè)過程控制的功能（模擬量控制能力），研制采用工業(yè)標準總線，使同一工業(yè)控制系統(tǒng)中能連接不同的控制設(shè)備，增強可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散系統(tǒng)與集中控制的實現(xiàn)，大力開發(fā)智能I/O模塊、增強可編程控制器的功能等也具有重要意義。1.4.

24、2 PLC的優(yōu)勢和特點1.可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點的抖動以及觸點電弧等現(xiàn)象大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在PLC系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動作是由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成的，加上PLC充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，PLC有極高的可靠性。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時間都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時，有的甚至達到了幾十萬小時。2.適應(yīng)性強，應(yīng)用靈活 由于PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴展

25、方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡各異的控制要求。更重要的是，PLC系統(tǒng)相對繼電器接觸器控制系統(tǒng)，接線很少。3.編程方便，容易使用PLC的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂。4.功能強，擴展能力強PLC中含有數(shù)量巨大的可用于開關(guān)量處理的繼電器類軟元件，可輕松的實現(xiàn)大規(guī)模的開關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器系統(tǒng)所不能實現(xiàn)的。5.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便PLC中相當(dāng)于繼電器接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等“軟元件”數(shù)量巨大，又用程序（軟接線）代替硬接線，安裝接線工作量小，設(shè)計人員只要具有PLC就可進行控制系統(tǒng)設(shè)計并可在實驗室進行

26、模擬調(diào)試。而繼電器接觸器系統(tǒng)的調(diào)試是靠在現(xiàn)場改變接線進行的，十分煩瑣。6.維修方便，維修工作量小PLC有完善的自診斷，履歷情報存儲及監(jiān)視功能。對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)均有顯示。工作人員可以通過它查出故障原因，便于迅速處理。7.PLC體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化第2章 鏜床的概況2.1 T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)及機械運動2.1.1T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精密圓柱孔，這些孔的軸線往往要求嚴格地平行或垂直。相互間的距離也要求很準確，鏜床本身剛性好，其可動部分在導(dǎo)軌上活動間隙很小，而且有附加支撐。臥式鏜床用于加工各種復(fù)雜大型工

27、件，如箱體零件、機床等，是一種功能很大的機床。除了鏜孔外，還可以進行鉆、擴、絞孔以及車削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻螺紋，車外圓柱面和端面。臥式鏜床外形結(jié)構(gòu)如圖中所示：1.床身 2.前立柱 3.主軸箱 4.尾筒工作臺 5.下滑座 6.上滑座 7. 工作臺 8.后立柱 9.懸掛按鈕站 10.固定按鈕站臥式鏜床的床身是由整體的鑄件制成，床身的一端有固定不動的前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜頭架，它可以上下移動，鏜頭架上集中了主軸部件、變速箱、進給箱與操縱機構(gòu)等部件。切削刀具安裝在鏜軸前端的錐孔里，或裝在平盤的刀具溜板上，在工作過程 ，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向做進給運動，平旋盤只能旋轉(zhuǎn)裝在它的上面刀具溜板可

28、在垂直于主軸軸線方向的徑向進給運動。平旋盤主軸是空心軸，鏜軸穿過其中空心部分，通過各自的傳動鏈運動，因此可獨立轉(zhuǎn)動。在大部分工作情況下使用鏜軸加工，只有在用車刀切削端面時才使用平旋盤。臥式鏜床后立柱上安裝在尾架，用來夾持裝夾在鏜軸上的鏜桿的末端。它可隨鏜頭架同時升降，并且某軸心線與鏜頭架軸心線保持在同一直線上，后立柱可在床身導(dǎo)軌上沿鏜軸軸線方向上做調(diào)整、移動。加工時，工件放在床身中部的工作臺上，工作臺在上滑座上面，上滑座下面是下滑座，下滑座安裝在床身導(dǎo)軌上，并可沿床身導(dǎo)軌運動，上滑座又可沿下滑座上的導(dǎo)軌運動，工作臺就可在床身上作前后左右任一方向運動，并可作回轉(zhuǎn)運動，再配合鏜頭架的垂直運動，就可

29、以加工工件上一系列與軸線相平行或垂直的孔。加工時，刀具裝在主軸箱的鏜軸或平旋盤上，由主軸箱可獲得各種轉(zhuǎn)速和進給量，主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動，工件安在工作臺，可與工作臺一起隨上滑座或下滑座作橫向或縱向移動，此外，工作臺還可以繞上滑座的圓導(dǎo)軌在水平面內(nèi)移動一定的角度，以便加工互成一定角度的孔或平面，裝在鏜軸上的鏜刀還可以隨鏜軸軸向運動，以實現(xiàn)軸向進給或調(diào)整刀具的軸位置。當(dāng)鏜軸及刀桿伸出較長時，可用后立柱來支撐左端，以增加鏜軸和刀桿的剛度。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤的徑向刀架時，徑向刀架可帶著刀具作徑向進給，以車削端面。2.1.2機械運動 鏜桿的旋轉(zhuǎn)運動；主軸箱垂直進給運動；工作臺縱向進給運動；工作臺橫

30、向進給運動；鏜桿的軸向運動；平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動；平旋盤徑向刀架進給運動；輔助運動：主軸箱、工作臺在進給方向的快速調(diào)位運動，后立柱縱向調(diào)位運動，后支架的垂直調(diào)位運動，工作臺的轉(zhuǎn)位運動。這些輔助運動可以手動，也可以由快速電動機轉(zhuǎn)動。2.2電氣控制2.2.1臥式鏜床電力拖動及控制要求1.主軸應(yīng)有較大調(diào)速范圍，要求恒功率調(diào)速，采用機電聯(lián)合調(diào)速；2.變速時，為使滑移齒輪能順利進行嚙合位置，應(yīng)有低速或斷續(xù)變速沖動；3.主軸能作正反轉(zhuǎn)低速點動調(diào)整，要求對主軸電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及點動控制；4.為使主軸迅速準確停車，主軸電動機應(yīng)有機械制動；5.主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動由各自傳動鏈運動，主軸和工作臺除工作

31、進給外，還應(yīng)有快速移動由另一臺快速移動電動機拖動；6.鏜床運動部件多，設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護。2.2.2 T613臥式鏜床的電氣控制機床的電氣系統(tǒng)是按三相交流電源設(shè)計的，其電源電壓與頻率為380V 50Hz.機床采用可編程控制器（PC）控制，可編程控制器的電源為220V；接觸器的電壓交流110V；電磁閥，電磁離合器為DC24V；信號指示燈為交流6V；手把燈（最大100W）電為24V；均由變壓器供電。機床照明燈電壓為24V。機床上裝有五臺交流電動機；主電機（M1），快速移動電機（M2），后立柱快速移動電機（M3），下滑座液壓油泵電機（M4），主軸箱液壓油泵電機（M5）?？删幊炭刂破鳎≒LC）安裝在

32、配電盤下部，配電盤安裝在立柱后面的電器柜內(nèi)。機床上裝有懸掛按鈕站對機床進行集中操作。各部分簡要說明：（1） 可編程控制器（PLC）本機床采用SIEMENS S7-200系列可編程控制器對機床實行控制，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制的目的。緊湊的結(jié)構(gòu)，靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。本系統(tǒng)采用的可編程控制器為S7-200系列，CPU 224，外形尺寸為120.58062（單位），程序存儲區(qū)4096字節(jié)，

33、數(shù)據(jù)存儲區(qū)2560字節(jié)，掉電保持時間190小時，I/O數(shù)量14入/10出，本機擴展模塊7個，脈沖輸出（DC）為2路20KHz，模擬電位器，實時時鐘為內(nèi)置，通訊口1RS-485。擴展模塊選用的是四塊EM223（8I/8Q）（223-1PH22-0XAO）。2. 輸入信號機床所使用的按鈕、旋鈕開關(guān)、無觸點開關(guān)、各部的行程開關(guān)及各部的限位開關(guān)、速度繼電器等均作為輸入信號。3. 輸出信號可編程控制器輸出信號分別接通交流接觸器，液壓電磁閥，電磁離合器和信號燈。4. 機床的程序編制利用STEP7-Micro/WIN軟件來編制，采用梯形圖方式來實現(xiàn)。詳細情況見系統(tǒng)程序編制部分。（2）. 限位、線路保護說明1

34、. 進給和快速移動的限位 SQ14、SQ15 主軸箱升降終點限位開關(guān) SQ16、SQ17 上滑座移動終點限位開關(guān) SQ18、SQ19 下滑座移動終點限位開關(guān)當(dāng)某一移動部件達到極限位置時，相應(yīng)的限位開關(guān)壓開關(guān)動作，切斷進給和快速移動電路或使換向離合器脫開，可以按相反方向的快速移動按鈕，使其復(fù)位。2. 線路保護和互鎖裝置短路保護和過載保護 三極自動空氣開關(guān)QF1、QF2、QF3、QF4和熱繼電器FR1、FR2、FR3分別對應(yīng)電動機進行過載或短路保護，電機自動開關(guān)QF5、QF6、QF7、QF8、QF9、QF10、QF11、QF12分別對相應(yīng)的控制電路進行短路和過載保護。主軸保護 工作臺處于“松開”狀

35、態(tài)，即分配工作臺后指示燈時，主軸不能旋轉(zhuǎn)。機動進給和快速移動的互鎖 機動進給時，快速移動不能進行；同樣快速移動時，機床不能機動進給。主軸箱前面大手輪狀態(tài)大手輪扳到“微動”位置，行程開關(guān)SQ4被壓動作，切斷快速移動和機動進給；大手輪扳到“手大動”位置，SQ5被壓動作，使按鈕SB23分配到主軸無效，主軸只能手動移動。保護接地電氣柜底部設(shè)有總的接地銅排，機床各部件之間為滑動面者，均接有跨接地線，金屬外殼的電器件如電動機等也接有保護地線，并為樹叉式接法，這些地線均接在銅排上。3. 導(dǎo)軌潤滑說明機車已放置很長時間在使用，機床通電后先按導(dǎo)軌潤滑按鈕SB19，多按幾次（間隔10秒鐘）。每按一次，導(dǎo)軌潤滑泵來

36、一次潤滑導(dǎo)軌，以后導(dǎo)軌自動潤滑。（三）. 主電機制動說明：主電機采用電子制動器制動，主軸停車快而平穩(wěn)，主電機的制動電流及制動時間均可調(diào)，主軸旋轉(zhuǎn)時，制動器的“允許”燈亮，表示制動器可以工作了，按下停止按鈕，制動器“電源”燈亮、“制動”燈亮，兩秒鐘后，“制動”和“電源”燈滅，制動結(jié)束。主軸沒有剎車，即制動器不工作，制動器報警燈亮。 第3章 鏜床電力拖動電動機的選擇3.1概述正確的的選擇電動機具有重要意義，合理的選擇電動機是從驅(qū)動機床的具體對象、加工規(guī)范，也就是要從機床的使用條件出發(fā)，經(jīng)濟、合理、安全等多方面考慮，使電動機能夠安全可靠的運行。電動機功率的確定是選擇電動機的關(guān)鍵，但也要對轉(zhuǎn)速、使用電

37、壓等級及結(jié)構(gòu)形式等項目進行選擇。異步電動機由于它結(jié)構(gòu)簡單堅固、維修方便、造價低廉，因此在機床中使用的最為廣泛。電動機的轉(zhuǎn)速越低則體積越大，價格也越高，功率因數(shù)和效率越低，因此電動機的轉(zhuǎn)速要根據(jù)機械的要求和傳動裝置的具體情況而定。異步電動機的電壓等級是380伏。一般的說金屬切削機床都采用通用系列的普通電動機。在選擇電動機時，也應(yīng)考率機床的轉(zhuǎn)動條件，對易產(chǎn)生懸浮飛揚的鐵屑或廢料，或冷卻液、工業(yè)用水等有損于絕緣的介質(zhì)能侵入電動機的場合，選用封閉式的。按機床的電氣設(shè)備通用技術(shù)條件中規(guī)定，機床應(yīng)采用全封閉扇冷式電動機。3.2 鏜床用電動機容量的選擇根據(jù)機床的負載功率，（例如切削功率）就可選擇電動機的容量

38、，然而機床的載荷是經(jīng)常變化的，而每個負載的工作時間也不盡相同，這就產(chǎn)生了使電動機功率如何最經(jīng)濟的滿足機床負載功率的問題。機床上常用Y系列三相異步電動機，Y系列電動機是封閉自扇冷式攏型三相異步電動機3.2.1鏜床主運動電動機容量的選擇多數(shù)機床負載情況比較復(fù)雜，切削用量變化很大，尤其是通用機床負載種類更多，不易準確地確定其負載情況。因此通常采用調(diào)查統(tǒng)計類比法來確定電動機的功率。調(diào)查統(tǒng)計類比法分析切削用量，確定切削用量最大值，在同類同規(guī)格的機床上進行切削實驗，并測出電動機的輸出功率，再考慮機床最大負載情況，以及采用先進切削方法及新工藝。類比同類機床電動機的功率，最后確定所設(shè)計的機床電動機功率來選擇電

39、動機。臥式鏜床主電動機功率 式中 D-鏜桿直徑 D=120mm P=13.698KW取電動機功率15KW 型號Y180L-6 額定電流31.4 效率89.5% 6P極 功率因數(shù)0.81 額定轉(zhuǎn)矩2.0 額定轉(zhuǎn)速970r/min3.2.2快速移動電動機容量的選擇 式中 G-移動部件的重量 -移動速度u-動摩擦系數(shù) -效率（機床傳動）G=9500 =0.85 v=2.5m/min 4.565KW取電動機功率5.5KW 型號Y132M2-6 額定電流17 A 效率86% 功率因數(shù)0.78 額定轉(zhuǎn)速960 r/min3.2.3后立柱電動機容量的選擇 式中 G-移動部件的重量 -移動速度u-動摩擦系數(shù)

40、-效率（機床傳動）G=2000 =0.85 v=2.5m/min 0.961KW取電動機功率1.1KW 型號Y90L-6 額定電流3.15A 效率73.5% 功率因數(shù)0.72 額定轉(zhuǎn)速910 r/min3.2.4主軸箱油泵電動機和工作臺油泵電動機容量的選擇工作臺油泵電動機功率0.75KW 型號 Y802-4 額定電流 2.1A 效率 72.5% 功率因數(shù)0.76 額定轉(zhuǎn)速1400r/min主軸箱油泵電動機功率1.5KW 型號 Y90L-4 額定電流 3.7 效率79% 功率因數(shù) 0.79 額定轉(zhuǎn)速1400r/min第4章 鏜床電氣控制用低壓電器的選擇4.1概述地壓電器通常是指工作在交流1200

41、V或直流1500V以下的電器。常用低壓電器可分為配電電器和控制電器兩大類。配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)及動力設(shè)備，兼有保護的職能。這類電器包括熔斷器、自動開關(guān)等。控制電器主要用于電氣傳動自動控制系統(tǒng)之中。這類電器包括接觸器、電磁鐵等。4.2 低壓電器的選擇4.2.1 低壓斷路器的選擇低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)，可用來分配電能、不頻繁地啟動異步電動機、對電動機及電源保護等，具有過載、短路、欠電壓等保護功能。選用裝置式低壓斷路器，又稱塑料外殼式低壓斷路器，用絕緣材料制成的封閉型外殼將所有構(gòu)件組裝在一起，用作配電網(wǎng)絡(luò)的保護和電動機、照明電路及電熱器等的控制開關(guān)，主要型號有DZ5、DZ10、DZ20等

42、系列。選國產(chǎn)低壓斷路器DW15系列 自動開關(guān)的特點：一相短路跳閘電動機不會單向運行；整定值受周圍溫度影響較??； 跳閘后不需要調(diào)換，比較方便；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。適用范圍：適用于容量較大的交直流電動機主電路及控制電路。對起制動頻繁的電動機應(yīng)選用自動開關(guān)與接觸器聯(lián)合工作.敏感元件電磁脫扣器的選擇：脫扣器的額定參數(shù)應(yīng)根據(jù)被保護電路的負載情況進行選擇，整定電流應(yīng)大于電動機起動的最大電流。1. 主電機電路中低壓斷路器QF2的選擇：敏感元件：電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選取： 電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 120

43、.58 式中 -電動機起動電流，A -電動機額定電流，A-電磁脫扣器的負載系數(shù)。對于DZ型的自動開關(guān)取=1.51.7主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選取： 式中 -主電路負載額定電流，A -主電路額定電壓，V DZX10-200/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流140A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4）2. 快速電機電路中低壓斷路器QF3的選擇 敏感元件：電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選?。?式中 -電動機的額定電流電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜

44、床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 65.28主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選取： DZX10-100/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流20A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4）3.后立柱電機電路中的斷路器QF4的選擇QF4主要是對后立柱電動機起短路保護的作用，電動機主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選?。?式中 -電動機的額定電流電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選取以保證頻繁起、制動時不致誤動作：鏜床的電動機的起、制動比較頻繁應(yīng)用下式進行計算： 12.096主體部件：自動開關(guān)主觸頭

45、的額定電流及額定電壓可按下式選?。?DZ163N4 額定電壓380V 極數(shù)4 脫扣器額定電流16A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁表2-4） 4. 控制電路斷路器QF4的選擇：用于控制線路的電磁脫扣器在大型接觸器或電磁鐵等電器起動時不應(yīng)跳閘，所以電磁脫扣器的瞬時動作電流按下式選?。?式中 -線路中最大一臺電器（或同時起動的幾臺電器）的起動容量，VA -線路中除最大一臺電器（或同時起動的幾臺電器）以外的其他電器額定容量之和，VA -控制線路的額定電壓，V -考慮負載情況的系數(shù)，一般取=1.251.3主體部件：自動開關(guān)主觸頭的額定電流及

46、額定電壓可按下式選?。?DZ15-40/3901 殼架額定電流40A 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流6A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機械壽命15000/次 4.2.2交流接觸器的選擇接觸器用于帶有負載主電路的自動接通或切斷。分直流、交流兩類，機床中應(yīng)用最多的是交流接觸器。交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7和KM8：主電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運行由接觸器KM1、KM2控制；起動時采用星三角減壓起動方式，由接觸器KM3、KM4控制，按時間原則控制轉(zhuǎn)換；接觸器KM5控制主電機的制動；接觸器KM6、KM7控制快速移動由電動機M2正向和反向的移動；接觸器K

47、M11控制主軸箱油泵電動機M3；接觸器KM10控制工作臺油泵電動機。選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)：電源種類；主觸點額定電壓；輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電流；電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓主觸點額定電流，一般根據(jù)電動機容量計算觸點電流，即： 式中 K-經(jīng)驗常數(shù)，一般取11.4； -電機功率（KW）； -電動機額定線電壓（V）； -接觸器主觸點電流（A） -線路額定電壓，接觸器觸點額定電壓交流接觸器的選擇：根據(jù)上述公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） 32.895A 選擇接觸器的類型為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量11KW

48、 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ同理：KM2、KM3、KM4、KM5交流接觸器的型號為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量11KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ4.2.3快速電動機用接觸器交流接觸器KM6、KM7的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） 選擇接觸器的類型為CJ10-20 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流20A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量4KW 吸引線圈電壓

49、110V 吸引線圈消耗功率22VA 輔助觸頭數(shù)量2常開2常閉 外形尺寸 頻率50HZ4.2.4后立柱電動機用接觸器交流接觸器KM8、KM9的選擇：根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量2.2KW 吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開 頻率50HZ交流接觸器KM10、KM11的選擇：根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動機最大容量2.2KW

50、吸引線圈電壓110V 吸引線圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開 頻率50HZ4.2.3電源引入開關(guān)組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān)，所以也稱電源隔離開關(guān)。它也可以起停5KW以下的異步電動機，但每小時的接通次數(shù)不應(yīng)超過1020次，開關(guān)的額定電流一般取電動機額定電流的1.52.5倍組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類、電壓等級、所需觸點數(shù)及電動機容量進行選用。常用的組合開關(guān)為HZ-10系列，額定電流為10、25、60和100A四種。適用于交流380V以下，直流220V以下的電氣設(shè)備中。電源引入開關(guān)的選擇此電路中的Q主要作為電源隔離開關(guān)用，并不用它來直接啟動電動機，可按電動機額定電流來選。顯然應(yīng)該根據(jù)四臺電動機

51、來選。選用HZ-10系列 額定電流為25A 三極 380V4.2.4 熔斷器的選擇熔斷器由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成。在電路中用作短路保護。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件，熔體是由低熔點的金屬材料制成絲狀、帶狀、片狀等；熔管的作用是安裝熔體和在熔體熔斷時熄滅電弧。熔斷器的熔體串接于被保護電路中，當(dāng)電路正常工作時，熔體通過的電流不會使其熔斷，當(dāng)電路發(fā)生短路和嚴重過載故障時，熔體中通過很大電流，使其發(fā)熱，當(dāng)達到融化溫度時熔體自動熔斷，切斷故障電路，起到保護作用。熔斷器類型的選擇 選擇熔斷器的類型時，主要依據(jù)負載的保護特性和短路電流的大小。通過比較與考慮我

52、選擇RL1系列螺旋式的熔斷器。熔體額定電流的選擇 FU為保護籠型異步電動機M1、M2、M3、M4、M5的熔斷器。在出現(xiàn)尖峰電流時也不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機起動而其余電動機正常運行時出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流，為此熔體的額定電流應(yīng)滿足如下關(guān)系，即： 式中 為 多臺電動機中容量最大的一臺電動機額定電流，為其余電動機額定電流之和。 104.45A 選用RL1-200型號的熔斷器 額定電流200 熔體額定電流125A FU1 控制變壓器原邊熔斷器的熔絲額定電流，根據(jù)如下公式進行計算：式中 -控制變壓器的額定容量 -線路中最大電器的吸引線圈起動容量或幾個電器的吸引線圈同時起動容量之和，VA

53、 選用2AFU2 6V回路指示燈的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進行計算 1.67 選用=2A FU3 24V機床照明電路的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進行計算： 40/24 68W 1.67A 選用=2A選用RL1-15型號的熔斷器 熔斷器的額定電流15A 熔體額定電流等級2、4、5、6、10、15 FU4 28V整流橋、離合器電路的熔斷器的選擇根據(jù)如下公式進行計算：68/28 2.43A選用=4A熔斷器額定電壓的選擇 熔斷器的額定電壓應(yīng)等于或大于所在電路的額定電壓4.2.5行程開關(guān)用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向或行程長短的主令電器，稱為行程開關(guān)或位置開關(guān)。將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機

54、械行程終點處，可限制其行程，也稱為限位開關(guān)或終點開關(guān)。行程開關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點行程開關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開關(guān)。經(jīng)過分析我選擇機械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點行程開關(guān)，它靠移動物體碰撞其可動部件使常開觸頭接通，常閉觸頭分斷，實現(xiàn)對電路的控制。移動物體（或工作機械）一旦離開，行程開關(guān)復(fù)位，其觸點恢復(fù)到原始狀態(tài)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式三種。行程開關(guān)的選擇選擇采用有盤形彈簧機構(gòu)瞬時動作的滾輪式行程開關(guān)，因為直動式行程開關(guān)的缺點是：觸點分合速度取決于生產(chǎn)機械的移動速度，當(dāng)速度低于0.4m/min時觸點分斷太慢，易受電弧燒損。而當(dāng)生產(chǎn)機械的行程比較小而作用力也小時，才可采用具有瞬

55、時動作和微小動作的微動開關(guān)。（電器與PLC控制技術(shù)）LX 額定電壓 380/220V 額定電流5A 觸頭接觸時間0.04 動作力 工作行程13mm 超行程24 觸頭數(shù)量1開1閉4.2.6 其他所需電器的選擇按鈕的選擇按鈕通常是用來短時接通或斷開小電流的控制電路的開關(guān)。機床常用的按鈕為LA系列控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單使用廣泛的手動主令電器，在控制電路中發(fā)出手動指令遠距離控制其他電器，再由其他電器去控制主電路或轉(zhuǎn)移各種信號，也可以直接用來轉(zhuǎn)換信號電路和電器連鎖電路等。當(dāng)按下按鈕時，先斷開常閉觸點，然后才接通常開觸點；按鈕釋放后，在復(fù)位彈簧作用下使觸點復(fù)位，所以按鈕常用來控制電器的點動。按鈕沒有進線和

56、出線之分，直接將所需的觸點連入電路即可。在沒有按動按鈕時，接在常開觸頭接線柱上的線路是斷開的，常閉觸頭的接線柱上的線路是接通的；當(dāng)按下按鈕時，兩種觸點的狀態(tài)改變，同時也使與之相連的電路狀態(tài)改變?？刂瓢粹o一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點和外殼等部分組成。為便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕帽上作出不同標志或涂以不同顏色，表示不同作用。一般使用時用紅色代表停止按鈕，綠色作為啟動按鈕。交流電機制電器的選擇根據(jù)主電機的各項參數(shù)選擇ZD-15電子制電器照明燈和信號燈的選擇信號燈的選擇 選用XD1型號的信號燈 額定電壓6.3V 功率1W 燈頭型號E10/13 紅、黃、藍、綠、乳白無色。機床照明燈的選擇選用JC2型號