【正文】 PLC 從外界接的 220V 交流電源，因?yàn)?PLC 本身帶有直流 24V 電源模塊，所以可以將 220V 交流電轉(zhuǎn)換成 24V 直流電，也可以另配電源。電動(dòng)機(jī)供電包括油泵電機(jī)、冷卻液電機(jī)、鉆頭電機(jī)的供電，如圖 3，圖中 FR FR FR3 為熱繼電器， KM KM KM KM KM5 為控制繼電器。此系統(tǒng)設(shè)有鉆頭檢測(cè)裝置。 棘輪前進(jìn)：按下“棘輪前進(jìn)”按鈕 SB5，則棘輪機(jī)構(gòu)前進(jìn)；再按下該按鈕，則棘輪機(jī)構(gòu)后退。 其中壓力傳感器用來檢測(cè)油缸的壓力，如果壓力過大或過小，壓力 傳感器都會(huì)發(fā)出信號(hào)傳輸給 PLC，并且 PLC 會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。我們考慮到成本等各方面的因素，決定選擇小型的 PLC 來實(shí)現(xiàn)。 （ 3）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 可編程控制器可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 可靠性高 PLC 因?yàn)樵谟布蛙浖矫娑疾扇?yán)格措施，所以可靠性高。它的安裝和現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)便，可按積木方式擴(kuò)充或是縮減其系統(tǒng)規(guī)模，組合成靈活的控制系統(tǒng)。該公司為了客戶需要 ,在一條生產(chǎn)線上可以加工多種不同品種的曲軸油孔，于 2020 年設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)柔性曲軸加工中心，可以加工 2～ 12 缸不同曲軸上所有的油孔。全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。 80 年代后期由于數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸開始在深孔鉆床上得到應(yīng)用，特別是 90 年以后這種先進(jìn)技術(shù)才得到推廣。而本設(shè)計(jì)所要重點(diǎn)解決的問題就是對(duì)這三部分電氣控制的設(shè)計(jì)，此外，還有一些簡(jiǎn)單電氣控制設(shè)計(jì)，如冷卻液電機(jī)，油泵電機(jī)的控制等。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)自動(dòng)過程，最好方法的就是選用 PLC進(jìn)行電氣系統(tǒng)的控制。加工過程中工件夾緊不動(dòng)，讓鉆頭移動(dòng)，將其中心對(duì)正孔中心，并使之旋轉(zhuǎn)從而鉆孔。 本文主要研究可編程控制技術(shù)在專用鉆床電氣控制中的應(yīng)用，它主要用于加工一種小型的空心圓柱型零件。最后，對(duì)實(shí)際中可能產(chǎn)生的電磁干擾也做了介紹，并提出一些防干擾的一些措施。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有 立式鉆床 、臥式鉆床、 臺(tái)式鉆床 、深孔鉆床、多軸鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控 制、定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型 機(jī)械的生產(chǎn)過程。例如，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止；電磁閥控制；工件的位置、速度、加速度等的測(cè)定；產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等。例如專門為了加工曲軸上的 油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料 機(jī) 械上料模的多個(gè)徑向出料孔等。并且也分出了三個(gè)小方向，既普通型單座標(biāo)深孔鉆床、專用型深孔鉆床、三座標(biāo)數(shù)控深孔鉆床。全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。 PLC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖形式編程，直觀易懂。軟件方面，設(shè)置了警戒時(shí)鐘 WDT，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì) WDT 定時(shí)刷新，一旦出現(xiàn)死循環(huán)，立即跳出，重新啟動(dòng)并發(fā)出警報(bào)。 結(jié)論 綜上所述現(xiàn)代利用鉆孔機(jī)床及刀具與其他機(jī)床一樣發(fā)展很快，向數(shù)控多軸化、多功能化發(fā)展，不久的將來環(huán)保型的鉆床亦將陸續(xù)出現(xiàn)。 機(jī)械部分主要由以下幾個(gè)部分組成： 夾緊機(jī)構(gòu)部分：主要是由一個(gè)夾緊油壓缸來實(shí)現(xiàn)。下面的運(yùn)行可以分為三種：手動(dòng)、半自動(dòng)和全自 動(dòng)。工作流程為如圖 3．全自動(dòng)操作 在自動(dòng)方式下 ，按下“全自動(dòng)”按鈕 SB3，則設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行。另外，此系統(tǒng)還有液位傳感器，當(dāng)冷卻液降低到設(shè)定值一下，就會(huì)光報(bào)警，提醒工作人員加冷卻液。繼電器有 KA4 閉合一次，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。 控制面板圖 SA1： 電源開關(guān) SA2： 急停開關(guān) SA3： 振動(dòng)料斗開關(guān) SA4： 鉆頭進(jìn)給 SA5： 工件夾緊開關(guān) SB1： 冷卻液按鈕 SB2： 全自動(dòng)按鈕 SB3： 半自動(dòng)按鈕 SB4： 手動(dòng)按鈕 SB5： 鉆頭啟動(dòng)開關(guān) 、控制面版圖 SB6:棘輪控制按鈕圖 SA7：鉆頭后退 SB7:鉆頭后退 SA8:停止按鈕 HL1:冷卻液過少信號(hào)燈 HL2：壓力異常信號(hào)燈 計(jì)數(shù)器HL 2 SA 1SA 2SA 3SA 4 SA 5SB 1SB 2SB 3 SB 4SB 5 SB 6SA 8 SB 7SA 6 SA 7HL 1 第 15 頁 I\O 分配表 序號(hào) 輸入信號(hào)名稱 符號(hào) 輸入點(diǎn)數(shù) 1 棘輪限位到位開關(guān) SQ1 2 工進(jìn)到位限位開關(guān) SQ2 3 鉆孔快退到位限位開關(guān) SQ3 4 夾緊到位限位開關(guān) SQ4 5 棘輪到位限位開關(guān) SQ5 6 斷鉆檢測(cè)開關(guān) SQ6 7 鉆頭啟動(dòng)按鈕 SB5 8 轉(zhuǎn)速切換按鈕 SA5 9 冷卻液?jiǎn)?dòng)按鈕 SB1 10 手動(dòng)工作方式啟動(dòng)按鈕 SB4 11 半自動(dòng)工作方式啟動(dòng)按鈕 SB3 12 全自動(dòng)工作方式啟動(dòng)按鈕 SB2 13 棘輪啟動(dòng)按鈕 SB6 第 16 頁 14 夾緊啟動(dòng)按鈕 SA5 15 鉆頭進(jìn)給按鈕 SA4 16 鉆頭后退按鈕 SB7 17 全自動(dòng)停止按鈕 SA8 18 壓力異常開關(guān) SQ7 19 冷卻過少開關(guān) SQ8 第 17 頁 PLC 選擇 在合理選擇 PLC 的型號(hào)，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中 小型控制系統(tǒng)。 1 7）數(shù)據(jù)保持記憶： 10 年。 基 本 參 數(shù) ： 最 大 壓 力 ： 35MPa 介 質(zhì) 溫 度 ： 最 大 130 ℃ 介質(zhì)密度：≥ ：常開，常閉取決于安裝方式 觸點(diǎn)類型：干簧管開關(guān) 觸點(diǎn)容量： 250VAC， 防護(hù)等級(jí)： IP65 接線方式：直接附線 材 料：不銹鋼 壓力開關(guān)的選擇： 選擇靠博機(jī)電有限公司的 KBP/PC 系列壓力控制器 適用范圍： KBP/PC 系列壓力控制器可以用于水泵，消防，鍋爐，液壓，熨燙，真空等設(shè)備。 故油泵電機(jī) M1 的型號(hào)為 Y90L4； 額定功率為 ，頻率為 50HZ，額定電壓為 380V ，額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min。 2）確定熱脫扣器的整定電流。 4） 一般情況下對(duì)于控制主電路為交流的應(yīng)采用交流的控制電路。 熱繼電器的具體選擇如下 ： （ 1）一般選用熱繼電器額定電流為保護(hù)電動(dòng)機(jī)額定電流的 倍。 第一部分是上電處理。 PLC 每掃描一次自診斷檢查，確定 PLC自身的動(dòng)作是否正常，如 CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、 I/O 和通信等是否異常或出錯(cuò)。 PLC 的運(yùn)行框圖如 圖 第 25 頁 電 源 O N輸 入 處 理 （ 輸 入 傳 送 、 遠(yuǎn) 程 I \ O ）內(nèi) 部 處 理通 信 服 務(wù) （ 外 設(shè) 、 C P U 、 總 線 服務(wù) ）更 新 時(shí) 鐘 、 特 殊 寄 存 器C P U 運(yùn) 行 方 式執(zhí) 行 程 序輸 出 處 理執(zhí) 行 診 斷P L C 正 常 否存 放 自 診 斷 錯(cuò) 誤 結(jié) 果致 命 錯(cuò) 誤C P U 強(qiáng) 制 為 S T O PYNYNR U NS T O P 圖 運(yùn)行圖 PLC 程序的總體結(jié)構(gòu) 下圖是程序手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種方式 PLC 的總體運(yùn)行圖。 干擾源及干擾形式 影響系統(tǒng)的干擾源大都是產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位，即干擾源。 特別是在傳感器與 PLC 輸入接口距離較遠(yuǎn)、輸出接口和負(fù)載較遠(yuǎn)以及有遠(yuǎn)程 I/O站時(shí)，這個(gè)問題很明顯。一般說來，PLC 具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力，但是實(shí)際上各廠家產(chǎn)品的抗干擾能力有一定的差別。如所有具有電阻的元件都具有熱噪聲；若電路元件布局、配線和接地方式不當(dāng)，則發(fā)生靜電感應(yīng)噪聲；高速電路在用長(zhǎng)線 傳輸時(shí)，由于阻抗不匹配而導(dǎo)致的反射噪聲等。電網(wǎng)噪聲可分為電壓瞬時(shí)升高、降低的脈沖噪聲、持續(xù)欠電壓和持續(xù)過電壓的持續(xù)噪聲以及電網(wǎng)電壓上疊加的高頻諧波噪聲三種： ① 脈沖噪聲低壓供電線路發(fā)生脈沖噪聲的主要原因有：通斷電力負(fù)載、用電設(shè)備；熔斷器熔斷；斷開感性負(fù)載，如接觸器、繼電器、電磁 閥、電動(dòng)機(jī)等。當(dāng)有不希望的電噪聲危害和影響其正常工作時(shí)，稱之為存在電磁干擾。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期，可從軟硬件上同時(shí)考慮。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器的更新。 已知電動(dòng)機(jī) M1額定電流 IN=，即： Ic== =(A) 熱繼電器 FR1 熱元件電流整定范圍為： 3～ 8，型號(hào)： LR2D1312C，整定值為： 。 接觸器 KM KM KM2選用沈陽二一三廠： 已知電動(dòng)機(jī) M M M4額定電流 I1=, ,I3=， 即： Ic≥ IN=，接觸器 KMKM KM KM5的額定電流 Ic=5A，型號(hào)： CJX218（沈陽二一三廠） M2的額定電流 I2=，IC=7A,型號(hào) CJX29。 因此該系統(tǒng)的設(shè)備總?cè)萘? Pe= 1＋ ++=（ KW） 采用需要系數(shù)法求解： 需要系數(shù) Kx取 ，功率因數(shù) cosΦ取 故計(jì)算負(fù)荷 Pjs=Kx Pe= =(KW) Ijs=Pjs／√ 3*Un*cosΦ =／√ 3**=(A) 又由于線路計(jì)算電流 Ijs=,則脫扣器額定電流 ≥ Ijs=。發(fā)生嚴(yán)重的過載 或短路及欠電壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，功能相當(dāng)于熔斷器式斷路器與過流、欠壓、熱繼電器等的組合。 “單向閥的選擇”： DIFL10H1S ，連接方式： L＝螺紋連接 公稱通徑： 10；公稱壓力： H＝ MPa ； “調(diào)速閥的選擇”：型號(hào) QH8，公稱直徑 8；額定流量 25L/分； 第 21 頁 電機(jī)的選擇 合理地選擇電動(dòng)機(jī)是指從驅(qū)動(dòng)機(jī)床的具體對(duì)象、加工規(guī)范，也就是要從機(jī)床的使用條件出發(fā)，即從經(jīng)濟(jì)、合理、安全等多方面考慮，使電動(dòng)機(jī)能夠安全可靠地運(yùn)行。 11）安裝方式：面板式安裝。 2）計(jì)數(shù)模式：加法計(jì)數(shù)。 根據(jù) PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)量等，本系統(tǒng)采用西門子公司的 S7— 200 系列的主控模塊CPU226。其中輸入點(diǎn) 24個(gè)，輸出點(diǎn) 16個(gè)，屬于小型 PLC 系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)的控制部分的供電由圖中的 L L2 引入，給 PLC、 信號(hào)燈、和繼電器供電。 其中，工件計(jì)數(shù)是由專門的計(jì)數(shù)器記數(shù)，設(shè)備每加工一個(gè)零件，計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)加 1，以次來記錄被加工的工件數(shù)量，當(dāng)計(jì)數(shù)完成后，可以將計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零。 冷卻液冷卻：接通冷卻液控制閥開關(guān) SB1，則冷卻液噴出，鉆頭冷卻，斷開此開關(guān)，則停止噴出冷卻液。 鉆孔動(dòng)力頭部分：主要是由一個(gè)油壓缸推動(dòng)動(dòng)力頭的前進(jìn)與后退，而鉆頭的旋轉(zhuǎn)則是由電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的?？偟恼f來，本系統(tǒng)是一個(gè)小型的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其 第 4 頁 擴(kuò)展功能還有 A/D 和 D/A轉(zhuǎn)換， PID閉環(huán)回路控制、高速計(jì)數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制及特殊功能函數(shù)運(yùn)算等功能，可以通過上位機(jī)進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄、人機(jī)對(duì)話，使控制水平大大提高。 PLC 還有 完善的監(jiān)視和診斷功能。標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)與模塊化的軟件設(shè)計(jì)，使 PLC 不僅適應(yīng)大小不同，功能繁復(fù)的系統(tǒng)控制要求 ，而且適應(yīng)工藝流程變更較多的場(chǎng)合。如： TBT 公司生產(chǎn)的特別適用于 第 3 頁 加工摩托車到輕型卡車的各種中小型曲軸油孔的 BW200KW 深孔鉆床；特