【正文】 的重要基礎(chǔ) .這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直 接 4 影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位 .因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè) .在我國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步 .特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以 PC 平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列 .但是我國(guó)在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問(wèn)題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力 等方面情況尤為突出 .在新世紀(jì)到來(lái)時(shí)，如何有效解決這 些問(wèn)題，使我國(guó)數(shù)控領(lǐng) 域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪?guó)際競(jìng)爭(zhēng) 中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開(kāi)發(fā)部門(mén)所面臨的重要任務(wù) . 針對(duì)某生產(chǎn)線鉆削加工工序的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)了采用可編程控制器改造原繼電器控制電路的方案，并提出了設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題，該設(shè)計(jì)方法一般不需要改變控制面板，保持了系統(tǒng)原有的外部特性，工作人員不用改變長(zhǎng)期形成的操作習(xí)慣，某生產(chǎn)線鉆削加工設(shè)備采用可編程控制器改造原繼電器控制電路效果顯著 . 5 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 一、設(shè)計(jì)要求 控制要求 用 PLC 控制一條多工位加工線，其中第三工位的頭道工序?yàn)殂@孔 .此工序的動(dòng)作要求如下：起動(dòng)后，夾緊裝置動(dòng)作 .為確?？煽繆A緊，延時(shí) 10s 鐘，控制冷卻油的電磁閥吸合 .同時(shí)，鉆頭向工件方向快進(jìn) .當(dāng)接近工件時(shí)，限位開(kāi)關(guān) SQ1動(dòng)作，鉆頭變?yōu)槁M(jìn)，開(kāi)始鉆削 .達(dá)到預(yù)定深度，限位開(kāi)關(guān) SQ2 動(dòng)作，鉆頭快速退回 .回到原始位置，限位開(kāi)關(guān) SQ3動(dòng)作，鉆頭停止移動(dòng)，鉆削工序結(jié)束 . 課題要求 1） 畫(huà)出加工過(guò)程流程圖 . 2） 畫(huà)出繼電器控制的電氣原理圖 . 3） 畫(huà)出 PLC控制的輸入輸出接線圖 . 4） 設(shè)計(jì) PLC控制鉆削加工 的梯形圖 . 5） 完成加工程序設(shè)計(jì) . 6） 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，答辯 . 二、總體設(shè)計(jì)方案 可編程控制器 PLC 的使用與繼電器有極為相似的梯形圖語(yǔ)言 ， 用 PLC 改造繼電器控制系統(tǒng)時(shí) ， 根據(jù)繼電器電路來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑 ， 因?yàn)樵械睦^電器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用和考驗(yàn)已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能 ， 因此可以將繼電器電路圖 轉(zhuǎn)換 成梯形圖 ， 即用 PLC 的外部硬件接線圖和梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能 . 多工位加工線 上 鉆削加工 的過(guò)程流程圖 多工位加工線鉆削加工工序的動(dòng)作要求如下 ： 啟動(dòng)后 ， 夾緊裝置動(dòng)作 ， 為確?？煽繆A 緊 ， 延時(shí) 10s 控制冷卻油的電磁閥吸合 ； 同時(shí) ， 鉆頭向工件方向快進(jìn) ，當(dāng)接近工件時(shí) ， 限位開(kāi)關(guān) SQ1 動(dòng)作鉆頭變?yōu)槁M(jìn) ， 開(kāi)始鉆削 ， 達(dá)到預(yù)定深度時(shí) 限位開(kāi)關(guān) SQ2 動(dòng)作 ， 鉆頭快速退回 ， 回到原始位置限位開(kāi)關(guān) SQ3 動(dòng)作 ， 鉆頭停止移動(dòng) ， 鉆削工序結(jié)束 .其加工過(guò)程流程圖如 圖 1： 6 圖 1 加工過(guò)程流程圖 7 繼電器控制的電器原理圖 按照課程設(shè)計(jì)的要求，畫(huà)出繼電器控制的電氣原理圖如 圖 2： 圖 2 繼 電器控制的電氣原理圖 其中 所用 電氣原理圖的符號(hào)意義如下表所示： 表 1 電氣元器件的 說(shuō)明 SB1 SB2 K1 K2 K3 K4 SQ2 SQ3 起動(dòng) 停止 夾緊控制繼電器 噴油控制繼電器 進(jìn)給繼電器 快退控制繼電器 進(jìn)給到位開(kāi)關(guān) 鉆頭退到原位開(kāi)關(guān) KM1 KM2 KM3 KM4 T1 YV SQ1 夾緊控制接觸器 快進(jìn)接觸器 進(jìn)給接觸器 快退接觸器 定時(shí)器 電磁閥 快進(jìn)結(jié)束限位開(kāi)關(guān) 8 有關(guān)電磁閥原理 、 分類(lèi) 及選擇 說(shuō)明 ： 電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件 ，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng) .電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥 . 1） 電磁閥的工作原理： 電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng) .這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng) . 2） 電磁閥從原理上分為三大 類(lèi)： （ 1） 直動(dòng)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò) 25mm。 （ 2）分步直動(dòng)式電磁閥： 原理： 它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒(méi)有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門(mén)打開(kāi)。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開(kāi)；斷電時(shí)，先 導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門(mén)關(guān)閉。 特點(diǎn)： 在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。 （ 3） 先導(dǎo)式電磁閥 ： 原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周?chē)纬缮系拖赂叩膲翰?，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周?chē)纬上碌蜕细叩膲翰睿?體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門(mén)。 特點(diǎn)： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝 （需定制）， 但必須滿足流體壓差條件。 3）電磁閥的 選型依據(jù)： 一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格 (即 DN)、接口方式 按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來(lái)確定通徑 (DN)尺寸。 接口方式，一般 DN50 要選擇法蘭接口， ≤DN50 則可根據(jù)用戶(hù)需要自由選擇。 9 二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類(lèi)型的。 流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于 DN25 訂貨時(shí)一定要區(qū)分開(kāi)來(lái)。 流體粘度：通常在 50cSt 以下可任意選擇，若超過(guò)此值，則要選用高粘度電磁閥。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 公稱(chēng)壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門(mén)的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱(chēng)壓力來(lái)定。 工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在 以上時(shí)直動(dòng) 式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用 AC220V、 DC24 較為方便。 五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉、常開(kāi)、或可持續(xù)通電 當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選 常開(kāi)型。 要是開(kāi)啟的時(shí)間短或開(kāi)和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。 但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開(kāi)的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。 多工位加工線鉆削加工 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹(shù) 圖 3 鉆削加工電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能樹(shù) 10 系統(tǒng)負(fù)載速度 圖 圖 4 系統(tǒng)負(fù)載速度圖