【正文】 ectors is important,so is the milling of the upper and lower surface of the shift main pain ,the design of this machine39。該課題基于 PLC 的控制特點完成了以 PLC 為核心的立式單面前軸主銷孔上下面組合機床控制系統(tǒng)的設(shè)計，該方案能充分利用 PLC的邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作 指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來對復雜電路進行控制。具有邏輯控制、定時、計數(shù)等功能?，F(xiàn)代機床主要有電動機提供動力即由電動機拖動機床的主軸和給進系統(tǒng)。當原動機為電動機時，也就是說有電動機通過傳動機構(gòu)帶動工作機構(gòu)進行工作時，這種拖動方式就稱為電力拖動。 機床 結(jié)構(gòu) 分布圖 如圖 21所示 。 此外，電氣控制柜還需安裝空調(diào)和照明燈，空調(diào)用于保證可編程控制器 PLC 以及其它電氣元件正常運行的環(huán)境溫度；照明燈采用門開關(guān)控制，即當關(guān)上機柜門時燈滅，當打開機柜門時開關(guān)處于閉合狀態(tài)，以便于檢修。 （ 1） 該專用機床的主運動和 進給運動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求，故主軸和移動工作臺各自采用單獨的三相交流異步電動機拖動。 ? 設(shè)計方案要合理。 PLC一般控制強電設(shè)備，需要電氣隔離，輸入輸出均用“光 電”耦合，輸出還采用繼電器、晶閘管或大功率晶體管進行功率放大。 圖 31 PLC組成框圖 當 PLC 運行時，是通過執(zhí)行反應控制要求的用戶程序來完成控制任務的，需要執(zhí)行眾多的操作，但 CPU 不可能同時去執(zhí)行多個操作，它只能按分時操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個操作，按順序逐個執(zhí)行。 PLC 電氣控制設(shè)計思想 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的目的在于實現(xiàn)被控對象即生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。 ? 機型統(tǒng)一 因為機型統(tǒng)一的 PLC，其模塊可以互為備用，便于備品備件的采購和管理；其功能和編程方法統(tǒng)一，有 利于技術(shù)力量的培訓、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；其外圍設(shè)備通用，資源可共享，配以上位機后，可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺 PLC 連成一個多級分布式控制系統(tǒng)，相互通信、集中管理。一般 5V、 12V、 24V屬于低電平，傳輸距離不宜太遠（如 5V的輸入模塊最遠不能超過 10m），也就是說，距 離較遠的設(shè)備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外，同樣的程序可縮短掃描周期時間，從而提高系統(tǒng)的響應速度。該點數(shù)剛好滿足本設(shè)計輸入 /輸出點數(shù)要求，同時還留有一定的裕量。 圖中 F F F3 為空氣開關(guān)，起到電源的保護作用?？刂齐娖髦饕糜陔娏ν蟿涌刂葡到y(tǒng)和用電設(shè)備的通斷控制，對控制電器的要求是：工作準確可靠、操作頻率高、壽命長等。 如圖 32 所示分別是單級、雙極、三極及四極的低壓斷路器。可分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。圖 35 為實際應用中的按鈕。 工業(yè)用電磁閥如圖示。 通過選擇整理得元件明細表如表 53 所示。 32 圖 512 按鈕 圖 513 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) （ 7） 電磁閥 當控制系統(tǒng)中負載慣性較大，所需功率也較大時，一般用液壓或氣壓控制系統(tǒng)。 （ 6） 主令電器 主令電器用于發(fā)布操作命令以接通和分斷控制電路。 圖 510 互鎖式接觸器 圖 511 單個式接觸器 （ 4） 繼電器 繼電器是一類通過監(jiān)測各種電量或非電量信號，接通或斷開小電流控制電路的電器，普遍的用于電動機或線路的保護以及生產(chǎn)過程自動化的控制。 * 斷路器的額定電壓和額定電流應大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。低壓電器是指工作在直流 1200V、交流 1000V以下的各種電 器。注意：為防止漏電傷人，空調(diào)外殼應接地。如表所示。同樣的程序，不同廠家的產(chǎn)品，再把用戶程序變成機器語言存放時所需的內(nèi)存數(shù)是不同的。可變程序控制器的輸出主要考慮速度指令信號正向 1~3 級、反向1~3 級、允許合閘信號、抱閘打開信號等。 ? 結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，選用整體式結(jié)構(gòu)；其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。 ? 分配 I/O 點，繪制 I/O 連接圖。所以， FX2N 系列 PLC 具有容量大、運行速度快、指令功能完善等特點。 基于以上的比較， PLC 在性能上比繼電接觸器邏輯控制優(yōu)異，在價格上低于微機，且適用于工業(yè)化控制環(huán)境，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，因此在該機床的自動控制系統(tǒng)設(shè)計中應選擇 PLC控制系統(tǒng)。 PLC 主要用于工業(yè)控制。 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容包括兩個基本的方面：一個是原理設(shè)計，即要滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制只要求；另一個是工藝設(shè)計，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。 4）其他動作 機床要順利的完成工件的加工還會需要其它的輔助加工過程，比如：冷卻過程、潤滑過程、沖屑過程、排屑過程等。電氣柜的設(shè)計可分為兩步 。同時，機床還配有獨立的電氣柜、液壓站、集中潤滑等裝置、大流量冷卻磁性排屑裝置，并具有高防護。控制設(shè)備傳統(tǒng) 采用繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，因繼電器、接觸器均為帶觸點的控制電器，所以又稱為有觸電系統(tǒng)。機床的性能直接影響機械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和經(jīng)濟化，因此，它是國民經(jīng)濟中具有戰(zhàn)略意義的基礎(chǔ)工業(yè)，機床的擁有量及其先進程度將直接影響到國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進步的能力。 20 世紀 60 年代，出現(xiàn)了板式順序控制器 SC（ Sequence Controller）。要完好地實現(xiàn)汽車制造，其各個部件的各個工序的加工都極為重要，當然主銷孔 上下面的粗銑也不例外。隨后發(fā)展為采用自動控制電器的繼電器 接觸器控制系統(tǒng)。 為區(qū)別與個人計算機 PC，人們通常稱可編程控制器為 PLC。即使采用其他控制方法，也離不開電氣自動控制的 8 配合，而且電氣自動控制程度越高，機床的加工性能、質(zhì)量和效率也越高。在此類機床上可 進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、車削、銑削、磨削及精加工等工序，一般采用多軸、多刀、多工序、多面同時加工，大多具有自動工作循環(huán)。 4）排屑裝置：采用磁刮板自動排屑，鐵屑被排放在水槽堆積，排屑電機帶動磁鐵鏈通過磁場作用將其直接排除。 2） 銑削面過程 銑削面過程是整個加工過程的核心環(huán)節(jié)，它是半自動化的加工過程。 （ 4） 為縮短調(diào)整運動的時間，提高生產(chǎn)效率，工作臺配有快速移動控制。 PLC 控制方案的選擇 該機床控制系統(tǒng)可分手動和自動兩部分，其中自動控制部分有不同的控制方案，既可選擇繼電接觸器控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，也可以用微機 (MC)實現(xiàn)，又 可選擇 PLC 實現(xiàn)自動控制，下面就以第一種和第三種這兩種控制方案進行比較選擇： ? 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是針對一定得生產(chǎn)機械，固定的生產(chǎn)工藝而設(shè)計，采用硬接線方式安裝而成，只能進行開關(guān)量的控制；而 PLC 采用軟件編程來時此案各種控制功能，只要改變程序，就可適應生產(chǎn)工藝的改變，并且可以實現(xiàn)開關(guān)量和模擬量的控制，因而適應性強。 ? 運算速度和存儲容量 微機運算速度快，一般為微秒級。 PLC 的掃描工作方式與繼電器 接觸器的工作原理明顯不同。 ? 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 容量時，應適當保留余量。 ? 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。 輸入 /輸出的選擇 系統(tǒng) I/O 點數(shù)的估算 1． 控制電磁閥等所需的 I/O 點數(shù)。 輸出模塊的任務是將機器內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號。 在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對模擬量進行讀入、數(shù)字濾波編成子程序使用，這樣會使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時，每一路模擬量的內(nèi)存數(shù)會明顯減少。通過掛鎖開關(guān)將三相電源引入，電源到電動機繞組的大電流通過短路保護斷路器 QF、電機啟動時用的接觸器 KM 的主觸頭才能連接電機。控制電路原理圖如圖 53和圖 54所示。熔斷器式刀開關(guān)是由刀開關(guān)和熔斷器組合而成，故兼有兩者的功能，即電源隔離和電路保護功能，可分斷一定負荷的負載電流。接觸器在選用時應注意以下幾方面。其延時方式有接通延時和斷開延時兩種。 當機械的運動部件撞擊觸桿時，觸桿下移使常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當運動部件離開后，在復位彈簧的作用下，觸桿回復到原來位置，各觸點恢復常態(tài)。 （二） 斷路器的選擇 根據(jù)斷路器的選擇原則和電動機斷路器選型表（表 52）可知， M1 的斷路器選為 10A,M2的斷路器選為 14A， M3的斷路器選為 ,M4的斷路器選為 ,M5的斷路器選為 ,M6的斷路器選為 ,M7 的斷路器選為 。選擇五個額定電流、電壓為 9A,220VAC 的 GSC10910 型號接觸器，兩個額定電流、電壓為18A 220VAC 的 GSC11810 型號接觸器。主要用于電氣控制電路的轉(zhuǎn)換、各種配電裝置的遠距離控制、電氣測量儀表的轉(zhuǎn)換和微電機的控制，也可用作小容量電動機的啟動、制動、調(diào)速、和換向的控制。它主要用于交流電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運動的保護及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。 * 接觸主觸頭的額定電壓 其值應大于或等于負載回路的額定電壓。組合開關(guān)在機床電氣設(shè)備中用做電源引入開關(guān)，也可來直接控制小容量三相異步電機的非頻繁正、反轉(zhuǎn)。直到按下總停按鈕 SB1，接觸器 KM1 斷電釋放，液壓電動機 M1停止。主電路斷路器選擇應遵循安全原則，一般選擇比電機的額定電流大 倍的斷路器，以保證電路正常安全工作。 22 程序編寫質(zhì)量 用戶程序優(yōu)劣對程序長短和運行時間都有較大影響。繼電器輸出模塊優(yōu)點是適用電壓范圍寬，導通壓降損失小，價格便宜，缺點是壽命 較短，響應速度較慢。 2． 控制交流電動機所需 I/O 點數(shù)。 ? 選擇 PLC。因此， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容應包括： ? 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作 開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機、電磁閥等）。但由于 PLC 的掃描速度快，通常 PLC 與繼電器 接觸器控制在 I/O的處理結(jié)果上并沒有什么差別。 PLC 因接口的響應速度慢而影響數(shù)據(jù)處理速 度。 ? 繼電接觸器控制系統(tǒng)在長期使用的過程中，受接 觸不良和觸點壽命的影響，可靠性低；PLC 由于采用了微電子和計算機技術(shù)，可靠性比較高，抗干擾能力強。設(shè)計的專用機床是采用機械變速的方法， 通過改變變速箱傳動比來實現(xiàn)的。其具體過程如下：在上件過程結(jié)束后工件已被放到工作臺上，通過相應按鈕啟動半自動加工程序，移動工作臺在 相應的液壓油缸的驅(qū)動下開始移動，移動工作臺快進到移動工作臺終點，與此同時主軸電機啟動，接著工作臺工進，銑刀具在主軸電機的帶動下開始對工件進行銑面加工，銑面完成后工作臺經(jīng)快退和緩退到達原位，此時銑面過程完成，主軸電機終止工作。 6）液壓裝置：液壓電機控制液壓站，一方面夾緊被加工零件，另一方面移動操作臺進行加工。 組合機床的通用部件中的動力部件有動力頭和動力滑臺。 * 生產(chǎn)過程自動控制部件： 它是生產(chǎn)過程自動化的核心，也是間接控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件，包括繼電器和各種控制儀表、智能儀表等。 7 第一章 緒 論 課題背景 當今，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學和國防的現(xiàn)代化，要求機械產(chǎn)業(yè)不斷地提供各種先進設(shè)備，如電力機車、內(nèi)燃機車、各種車輛、起重運輸機械、裝卸機械、工程機械、養(yǎng)路機械等設(shè)。并且該系統(tǒng)不僅可以方便的實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，而且還可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制。實際中加工汽車前軸主銷孔上下面的通用機床不但加工速度慢而且加工精度不高，為彌補通用機床的這一缺陷，相應的組合機床應運而生從而也提高生產(chǎn)效率和工件加工精度。在實際生產(chǎn)中，大量存在一些以開關(guān)量控制的程序控制過程，而且生產(chǎn)工藝及流程經(jīng)常會發(fā)生變化，基于滿足這些控制要求，由集成電路組成的順序控制器應運而生。 利用刀具對金屬毛坯進行切削，從而加工出機械零件的工作機械就叫做切削機床，簡稱機床。 圖 11 電氣控制系統(tǒng)示意圖 其中，反饋裝置只在閉環(huán)系統(tǒng)中才會需要，開環(huán)系統(tǒng)則不需要。組合機床的控制系統(tǒng)大多采用機械、液壓、電氣相結(jié)合的控制方式?；_ 配有分級進給裝置，可完成深孔加工。然后人工卸件。 PLC 電氣控制系統(tǒng)的選定 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的任務和內(nèi)容 生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本任務是根據(jù)控制要求設(shè)計、編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖樣、資料等。 微機控制和 PLC 控制在實現(xiàn)自動控制上也有所差異。 ? 價格 微機是通用機，功能完善，故價格較高。 PLC 運行時，對一條基本指令的處理時間只要 。正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟技能指標起著重要的作用。 第四章 PLC 的選擇