【文章內容簡介】 從而實習普通鉆床的高度自動化。 第 5 頁 2． 系統(tǒng)的總設計 系統(tǒng)設計總體方案選擇 根據系統(tǒng)的應用背景和功能要求，可 以對系統(tǒng)的總體方案進行選型?？偟恼f來，本系統(tǒng)是一個小型的自動控制系統(tǒng)。我們考慮到成本等各方面的因素，決定選擇小型的 PLC 來實現。 機械部分簡要介紹 本鉆孔機床的機械部分與普通鉆孔機床類似，功能相對簡單，可以稱之為專用鉆孔機床，但是有一個自動上料機構，與 PLC 相結合就組成一個自動化系統(tǒng)。下面是液壓系統(tǒng)的簡單圖 所示： M夾 緊 油 缸棘 輪 油 缸 鉆 孔 油 缸流量控制閥流量控制閥壓 力 開關壓 力 表單 向閥 圖 、鉆孔機床機械圖 第 6 頁 因為液壓系統(tǒng) 穩(wěn)定、成本低、壽命長、易維護，雖然精度低一些，但考慮到它的一些優(yōu)點，我們還是選擇液壓系統(tǒng)來實現特定機械運動。 機械部分主要由以下幾個部分組成： 夾緊機構部分：主要是由一個夾緊油壓缸來實現。這其中的控制都是由電磁閥控制的。 棘輪機構部分：主要是由一個油壓缸的前后運動，來帶動棘輪的運動。同時與棘輪相連的軸上還有一個料盤，這樣就可以實現自動上料。 鉆孔動力頭部分：主要是由一個油壓缸推動動力頭的前進與后退，而鉆頭的旋轉則是由電動機來實現的。 其中壓力傳感器用來檢測油缸的壓力，如果壓力過大或過小，壓力 傳感器都會發(fā)出信號傳輸給 PLC，并且 PLC 會發(fā)出報警信號。 電氣控制系統(tǒng)的總體設計 本系統(tǒng)在電氣控制部分設計時，充分考慮到用戶的功能要求和系統(tǒng)機械部分的配合要求，在具體實現過程中，又以系統(tǒng)的可靠性、易用性和安全性為準則，目的是把本系統(tǒng)設計成為一個實用且自動化程度高的設備。本系統(tǒng)的電氣控制部分設計如下： 電控系統(tǒng)功能設定 在檢查液壓油、冷卻液都加好以后，接通控制柜總開關 QF 及電源開關 SA1，則電源指示燈亮，之后接通振動料斗開關 SB6，設備準備完畢。下面的運行可以分為三種：手動、半自動和全自 動?？梢杂靡粋€選擇開關 SB SB SB3 來實現，當 SA2 按下，執(zhí)行手動操作； SB3 按下執(zhí)行半自動自動操作； SB4 按下執(zhí)行全自動操作。 手動操作 調節(jié)鉆孔深度：通過調節(jié)限位開關 SQ1 和限位開關 SQ2 的位置來調節(jié)鉆孔的深度。 工件夾緊：接通“工件夾緊”開關 SA5，則工件被夾緊；斷開此開關，則工件夾緊機構松開。 冷卻液冷卻：接通冷卻液控制閥開關 SB1，則冷卻液噴出，鉆頭冷卻，斷開此開關，則停止噴出冷卻液。 棘輪前進：按下“棘輪前進”按鈕 SB5，則棘輪機構前進；再按下該按鈕，則棘輪機構后退。 鉆孔：接通鉆孔 開關 SB5，則鉆孔動力頭前進，開始鉆孔；斷開此開關，則鉆孔動力頭停止前進，鉆孔停止。 在自動方式下，按下“半自動”按鈕 SB4，則設備開始運行，只加工一個零件后停止 第 7 頁 運行，再按下“半自動”按鈕，設備進行下一個零件加工。工作流程為如圖 3．全自動操作 在自動方式下 ，按下“全自動”按鈕 SB3，則設備全自動運行。全自動運行時，設備連續(xù)不斷的加工零件。一個工件加工完畢，自動上料，再加工另一個零件。當只有按下“緊急停止”按鈕 SB6 或將“手動 ”、“全自動”或，或將電源開關 SA1 撥至斷開位置，自動運 行才終止。 其中，工件計數是由專門的計數器記數，設備每加工一個零件，計數器會自動加 1，以次來記錄被加工的工件數量，當計數完成后，可以將計數器手動清零。此系統(tǒng)設有鉆頭檢測裝置。當鉆頭折斷時，設備的聲光報警器會報警，同時設備停止運行，以保證工作人員及時檢修設備。此系統(tǒng)還有壓力檢測裝置，如果壓力過大或過小都會發(fā)出聲光報警。另外，此系統(tǒng)還有液位傳感器，當冷卻液降低到設定值一下，就會光報警，提醒工作人員加冷卻液。 總體結構關系 由于采取了可編程控制器（ PLC）， PLC 負責按鈕、行程開關和其他開關量信號的輸入，以及控制接觸器、繼電器、電磁閥等電氣元件的輸出，進而控制各個電機的運行，同時控制相應指示燈的顯示。在本設計中，自動和半自動功能由 PLC控制，所以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性相應的提高。 第 8 頁 啟 動工 件 夾 緊定 時 器 延遲 1 0 s冷 卻 液 控制 閥 動 作鉆 頭 快 進鉆 頭 工 進結 束鉆 頭 快 退工 件 夾 緊定 時 器 延遲 1 0 s冷 卻 液 控制 閥 動 作鉆 頭 快 進鉆 頭 工 進鉆 頭 快 退棘 輪 前 進斷 鉆 檢 測停 止 并 報警啟 動斷 鉆 檢 測停 止 并 報 警停 止 信 號停 止 NYYNYN半 自 動全 自 動液 位 檢 測 液 位 報 警液 位 檢 測液 位 報 警YNYN 圖 全自動和半自動流程圖 第 9 頁 3．電氣控制系統(tǒng)的電路設計 電動機控制回路設計 三相電源由滑線引入電氣柜中，經由一個總進線空氣開關（ QF）后供給系統(tǒng)的控制回路及電動機主電路部分。電動機的控制部分的供電由圖中的 L L2 引入，給 PLC、 信號燈、和繼電器供電。電動機供電包括油泵電機、冷卻液電機、鉆頭電機的供電，如圖 3，圖中 FR FR FR3 為熱繼電器， KM KM KM KM KM5 為控制繼電器。 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鉆 孔 電 機冷 卻 液電 機油 泵 電機 圖 3. 鉆孔機床的電氣圖 第 10 頁 控制回路接線 另外，引入 L L2 兩相以形成 220V電壓，分別給各種電磁接觸器、 PLC、 PLC輸入回路、 PLC 輸出回路和繼電器回路供電。這樣接線便于調試和檢修，可以從下圖中看出： L 1L 2K M 4 P L C輸 入 各種 開 關信 號輸 出 電 壓控 制 電 磁閥 或 接 觸器L 1L 2信 號 燈 圖 、 PLC 的控制圖 光電開關的接線圖 第 11 頁 傳感器回路+ L 1 L 21 B N3 B U發(fā) 射 器 傳感器回路接 收 器3 W H5 B K4 G Y2 B U1 B NT aT bT c 圖 、光電開關的接線圖 計數器的接線圖 下面介紹 PLC接口線路以前，先看一下計數器的接線，我們用這臺計數器記錄加工工件的個數，選擇 的是電壓電平輸入型。繼電器有 KA4 閉合一次，計數器計數一次。① ②為電源輸入端，直流輸入時①為正極，②為負極，③為復位輸入端，⑤為 12V電平輸出端，⑥為 CP 信號輸入端，⑦為公共端參考電平（ 0V）。 復位：③ ⑦接通時位復位，復位信號可為按鈕、行程開關等無源器件，切勿引入電平或伴有電流，如不需要空置即可 。 第 12 頁 由于選擇了電平電壓計數器，其接線圖如下圖所示： 7653 41 2高 頻低 頻+ R E S ET1 2VCP0V電源信號KM4 圖 、計數器接線圖 第 13 頁 PLC 的 I/O 接口電路及 PLC 輸入輸出接線圖 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 進 到 位工 進 到 位鉆 孔 快 退 到 位棘 輪 到 位夾 緊 到 位斷 鉆 檢 測鉆 頭 啟動 按 鈕轉 速 切 換冷 卻 液 啟 動手 動半 自 動全 自 動急 停 按 鈕棘 輪 啟 動工 件 夾 緊 按 鈕鉆 頭 進 給 按 鈕鉆 頭 后 退 按 鈕鉆 頭 旋 轉 按 鈕停 止 按 鈕壓 力 異 常冷 卻 液 過 少刀 具 快 退 電 磁 閥刀 具 進 給 電 磁 閥油 缸 夾 緊 電 磁 閥棘 輪 前 進 電 磁 閥鉆 頭 電 機 啟 動轉 速 轉 換壓 力 異 常 報 警冷 卻 液 過 少 報 警C P U2 2 6N 1D CD CD C2 4 vA CA CA CA C斷 鉆 報 警冷 卻 液 啟 動+ 圖 、 CPU226 電氣接線圖 第 14 頁 本系統(tǒng)的 PLC控制部分共有 40個均為開關量的點 I/O。其中輸入點 24個，輸出點 16個，屬于小型 PLC 系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)選的西門子 S7200，故 PLC 的輸入端的開關量接的是 24V 直流電源，但是 PLC 從外界接的 220V 交流電源，因為 PLC 本身帶有直流 24V 電源模塊，所以可以將 220V 交流電轉換成 24V 直流電，也可以另配電源。 PLC 的輸出端，電磁閥、控制接觸器、故障報警裝置等都接的是 220V 交流電源，而這個電源由 N1 與 L1供給。這樣就可以構成一個完整的供電回路。 控制面板圖 SA1： 電源開關 SA2： 急停開關 SA3： 振動料斗開關 SA4： 鉆頭進給 SA5： 工件夾緊開關 SB1： 冷卻液按鈕 SB2： 全自動按鈕 SB3： 半自動按鈕 SB4： 手動按鈕 SB5： 鉆頭啟動開關 、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:冷卻液過少信號燈 HL2：壓力異常信號燈 計數器HL 2 SA 1