【文章內(nèi)容簡介】 擇開關(guān)SA3SA6LAY3X/24220V， 10A5工作開關(guān)SASASA9KN3213220V，5A6功能按鈕SB13；SB523LA191122220V， 5A7急停按鈕SB4LA1901JZ1220V， 10A8限位開關(guān)SQ1SQ5SQ11SQ13SQ21SQ23SQ31SQ34LX51115220V，15A9液壓電機M1Y132M413KW，6A10冷卻電機M2AOB25190W，11鉆孔電機M3Y100L213KW，5A12擴孔電機M4Y100L213KW，5A13攻絲電機M5Y100L213KW，5A14液壓電機接觸器KM1CJ20631f=1200,380V63A,電壽命120萬次15冷卻電機接觸器KM2CZ040/021f=600,380V,40A,電壽命30萬次16鉆孔電機接觸器KM3CZ040/201f=1200,380V,40A,電壽命50萬次17擴孔電機接觸器KM4CZ040/201f=1200,380V,40A,電壽命50萬次18攻絲電機接觸器KM5CZ040/201f=1200,380V,40A,電壽命50萬次19攻絲電機接觸器KM6CZ040/201f=1200,380V,40A,電壽命50萬次20熱繼電器FR1JR16B1502380V，150A21熱繼電器FR2FR5JR1620/303380V，60A22熔斷器FUFUFU3BZ0023熔體10A23熔斷器FUFU5BZ0012熔體5A24變壓器TCYH60B1220V, 35W25信號燈HLA574367V，1W26照明燈ELDH3132136V，1W27蜂鳴器BU7012型124，29電鈴BEVC4175型124V機床主電路采用380／220V三相交流電源。是鑒于以下兩個原因[1]：（1） 該機床選擇的電動機是額定電壓為380V的三相鼠籠式異步電動機（2） 380／220V三相交流電源易獲取。（3） 220V向控制電路和降壓變壓器供電。液壓泵電動機的作用是：拖動液壓泵；為液壓系統(tǒng)提供動力[2]。冷卻泵電動機的作用是：對工具和加工面進行冷卻，起保護作用，同時確保了加工的精度。鉆孔、擴孔、攻絲電動機的作用是：為鉆孔、擴孔、攻絲動力頭主軸的旋轉(zhuǎn)提供動力。 主電路原理圖機床主電路為380V三相交流電源，接地類型是TNS型?？傠娫从傻堕_關(guān)QS引入。交流接觸器KM1是液壓電動機M1接通和斷開的接觸器，F(xiàn)U1對電源板、整個線路起短路保護作用，F(xiàn)RFRFRFRFR5是其對應的電機MMMMM5過載保護用熱繼電器。攻絲要求電動機能正反轉(zhuǎn)，所以M5電動機要有兩個接觸器KMKM6。 控制電路對主電路各電動機的啟動、停止進行控制，[1]。控制原理如下：四個電機都采用“起、保、?！彪娐愤M行控制。液壓電動機的控制：按下按鈕SB14，接觸器KM1得電，液壓電機轉(zhuǎn)動，同時其常開觸點閉合，在電路中 “自鎖”。按下停止按鈕SB15，接觸器KM1線圈斷電而釋放。當電機過載時，通過FR1使KM1失電，使電機停下來。冷卻電機、鉆孔電機、擴孔電機的控制與液壓機的控制相同。這一電路有失壓保護功能，當電源電壓過低或消失時，接觸器KMKMKMKM4因電磁力不足釋放，在電壓恢復正常時，啟動按鈕SB2沒有被按下，接觸器不會得電動作。若使電動機重新啟動，必須重新按啟動按鈕SB2。 控制電路原理圖1. 照明電路變壓器副邊為機床照明指示燈EL提供36V電壓， EL由開關(guān)SA8控制。2．提供信號燈電源的電路，HL由開關(guān)SA7控制。3. PLC及其負載的電源電路PLC供電線路的設計直接影響控制系統(tǒng)的可靠性，需要保證當其他系統(tǒng)供電中斷時，不會影響PLC的供電。 輔助電路原理圖 攻絲電機及液壓拖動部分的PLC控制系統(tǒng)硬件設計的內(nèi)容包括：PLC輸入、輸出元件型號的確定、PLC機型的選擇、PLCI/O元件的分配、PLC的I/O接線圖。在PLC控制系統(tǒng)中，所需要的輸入元件有：按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)；輸出元件有：接觸器、電磁閥、指示燈、蜂鳴器。 PLC機型的選擇PLC機型選擇應考慮以下因素[8]：（1）物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可編程序控制器分為整體式和模塊式兩種。對于該機床這種小型控制系統(tǒng)而言，選擇整體式PLC有優(yōu)勢。采用整體式PLC，I/O點數(shù)夠用，設計好后，功能不需要再擴充。其價格便宜，安裝也非常方便。（2）指令功能的選擇FX系列可編程序控制器提供了具有不同檔次功能的幾個子系列，可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選用滿足要求的子系列。不需要聯(lián)網(wǎng)通信的小型開關(guān)量控制系統(tǒng)，可以選用價格便宜的FXOS系列；I/O點數(shù)多、控制功能復雜、要求聯(lián)網(wǎng)通信的系統(tǒng)可以選擇FX2N系列。（3）I/O點數(shù)的確定確定I/O點數(shù)時，應準確地統(tǒng)計出被控設備對可編程序控制器輸入/輸出點數(shù)的總需求，在次基礎上，應留有10%20%的裕量，以備今后對系統(tǒng)改進和擴充時使用。整體式可編程序控制器的基本單元、擴展單元的輸入點數(shù)和輸出點數(shù)的比例是固定的。（4）存儲器容量的選擇在初步估算時，對于僅需開關(guān)量控制的系統(tǒng)，將I/O點數(shù)乘以8，就是所需的存儲器的字數(shù)。鑒于以上幾個原因，本設計選用的PLC是FX2N128MR001系列。 PLCI/O元件的分配為了便于施工接線和閱讀的方便，根據(jù)以上PLC及其I/O元件選擇的結(jié)果，可將輸入/輸出元件分別列入PLC輸入/輸出元件的分配表中。各輸入/輸出元件在PLC輸入/輸出點上的分配應該遵循以下原則：（1）按元件的操作順序來安放輸入/輸出點。先操作的元件放在編號小的輸入/輸出點上；后操作的元件放在編號大的輸入輸出點上。（2）同一類元件集中分配在連續(xù)編號的一組輸入/輸出點上。（3）盡可能以單機為單位進行分配。（4）不同電壓等級的輸入/輸出元件不能放在同一組。,[12]。 PLC輸入元件分配表輸入元件輸入點編號輸入元件輸入點編號工作方式選擇開關(guān) 回原點SA1X0單步按鈕SB12X30工作方式選擇開關(guān) 單步SA1X1單步按鈕SB13X31工作方式選擇開關(guān) 單機SA1X2單步按鈕SB14X32工作方式選擇開關(guān) 半自動SA1X3行程開關(guān)SQ1X33工作方式選擇開關(guān) 自動SA1X4行程開關(guān)SQ2X34單機選擇開關(guān) 回轉(zhuǎn)臺SA2X5行程開關(guān)SQ3X35單機選擇開關(guān) 鉆孔SA2X6行程開關(guān)SQ4X36單機選擇開關(guān) 擴孔SA2X7行程開關(guān)SQ5X37單機選擇開關(guān) 攻絲SA2X10行程開關(guān)SQ11X40在/離線選擇開關(guān) 回轉(zhuǎn)臺SA3X11行程開關(guān)SQ12X41在/離線選擇開關(guān) 鉆孔SA4X12行程開關(guān)SQ13X42在/離線選擇開關(guān) 擴孔SA5X13行程開關(guān)SQ21X43在/離線選擇開關(guān) 攻絲SA6X14行程開關(guān)SQ22X44預開按鈕 SB1X15行程開關(guān)SQ23X45啟動按鈕SB2X16行程開關(guān)SQ31X46預停按鈕SB3X17行程開關(guān)SQ32X47急停按鈕SB4X20行程開關(guān)SQ33X50緊急后退按鈕SB5X21行程開關(guān)SQ34X51預留按鈕SB6X22行程開關(guān)SQ35X52單步/停止SB7X23熱繼電器FR1X53單步按鈕SB8X24熱繼電器FR2X54單步按鈕SB9X25熱繼電器FR3X55單步按鈕SB10X26熱繼電器FR4X56單步按鈕SB11X27熱繼電器FR5X57單步按鈕SB12X30壓力繼電器KPX60 PLC輸出元件分配表輸出元件輸出點編號輸出元件輸出點編號M5接觸線圈Y0M5滑臺原位顯示Y34M6接觸線圈Y1回轉(zhuǎn)臺微臺顯示Y35電磁閥YV01Y2回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)顯示Y36電磁閥YV02Y3回轉(zhuǎn)臺低回顯示Y37電磁閥YV03Y4回轉(zhuǎn)臺反靠顯示Y40電磁閥YV04Y5回轉(zhuǎn)臺夾緊顯示Y41電磁閥YV05Y6回轉(zhuǎn)臺脫離顯示Y42電磁閥YV06Y7回轉(zhuǎn)臺活返顯示Y43電磁閥YV11Y10M3快進顯示Y44電磁閥YV12Y11M3工進顯示Y45電磁閥YV13Y12M3快退顯示Y46電磁閥YV21Y13M4快進顯示Y47電磁閥YV22Y14M4工進顯示Y50電磁閥YV23Y15M4快退顯示Y51電磁閥YV31Y16M5快進顯示Y52電磁閥YV32Y17M5工進顯示Y52電磁閥YV33Y20M5正轉(zhuǎn)攻絲顯示Y54預開預停提示BEY21M5反轉(zhuǎn)退絲顯示Y55故障報警Y22M5快退顯示Y56全機全自動顯示Y23M1過載顯示Y57全機半自動顯示Y24M2過載顯示Y60單機半自動顯示Y25M3過載顯示Y61單機單步顯示Y26M4過載顯示Y62全機自動回原點顯示Y27M5過載顯示Y63全機原位顯示Y30超節(jié)拍預停顯示Y64回轉(zhuǎn)臺原位顯示Y31夾緊力不足顯示Y65M3滑臺原位顯示Y32工作周期到顯示Y66M4滑臺原位顯示Y33 PLC的I/O接線圖 根據(jù)PLC輸入/輸出元件的分配表繪出PLC的I/O接線圖,如附圖6所示。第4章 金屬切削機床PLC控制系統(tǒng)的軟件設計 PLC程序的總體結(jié)構(gòu)本切削機床控制系統(tǒng)的軟件由公用程序、全機自動/半自動程序、單機手動程序、單機半自動程序、全機自動回原點程序、信號顯示和故障報警程序等六個部分組成。任務書要求本人設計的程序部分是：公用程序、單機單步程序、全機半自動程序、全機自動回原點程序。 PLC程序的總體結(jié)構(gòu)圖公用程序主要用來對各種信號進行處理, 并將處理結(jié)果作為自動線啟動、停止、程序轉(zhuǎn)換或故障報警等的一個依據(jù)[6]。這些信號包括:自動線的預開、預停、緊急停止和緊急后退等操作信號、各單機的原位信號、自動線啟動前應具備的各種初始信號、由全機半自動工作方式轉(zhuǎn)換為單機單步或全機自動回原點工作方式時，使全機半自動程序復位的信號。公用程序采用經(jīng)驗法設計，根據(jù)其所起的作用。 公用程序，第一邏輯行中M100的線圈控制回路用來向金屬切削機床發(fā)出 “預開”信號。在機床處于初始狀態(tài)、且各主軸電動機未發(fā)生過載故障、未按預停按鈕的情況下，在輔助繼電器M100的線圈回路中，除預開按鈕X15(SB1)和M100的觸點外，其余所有觸點均處于閉合狀態(tài)。此時，按下預開按鈕X15，可使繼電器M100和Y21通電動作，其中，M100動作可為自動線啟動做好準備，Y21動作可接通電鈴BE的電源，向機床周圍的人員發(fā)出機床將要開車的音響預告信號。在按下啟動按鈕X16（SB2）以前，若想取消預開命令，只要按下預停按鈕X17（SB3），即可使M100斷電。第三邏輯行M8034是禁止輸出繼電器，在任何工作方式下，只要按下緊急停止按鈕X20（SB4），即可使M8034通電動作，通過系統(tǒng)程序使PLC的全部輸出繼電器復位，從而使機床緊急停車。此后，若按下啟動按鈕X16（SB2）或急退/回原點按鈕X21（SB15），可使機床繼續(xù)工作（在全機半自動工作方式下），或使