【文章內(nèi)容簡介】 鉆床控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的 用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。 ? 根據(jù) I/O 點數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 ? 分配 I/O 點。分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。 5 ? 設(shè)計鉆床系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序，這是整個鉆床系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。 ? 將程序輸入 PLC 進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。 鉆床硬件系統(tǒng) 全自動鉆床是一種利用氣動鉆削頭完成主體運動 (主軸旋轉(zhuǎn) ) 、再由氣動滑臺實現(xiàn)進(jìn)給運動的鉆 床。本文課題中的氣動鉆床氣壓傳動系統(tǒng) ,是利用氣壓傳動來實現(xiàn)進(jìn)給運動和送料、夾緊等輔助動作。它共有 3 個氣缸 ,即送料缸、夾緊缸、鉆削缸。 本課題中氣動鉆床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是由工作臺、原料架、送料缸、 加緊缸、鉆削缸等部分組成。如圖 。 圖 自動鉆床加工工位結(jié)構(gòu)示意圖 其 工作循環(huán)步驟為： 按鈕→送料缸進(jìn)→送料缸退同時夾緊缸進(jìn)→鉆削缸快進(jìn)→鉆削缸工進(jìn)→鉆削缸退→夾緊缸退 6 氣動回路圖的設(shè)計 在氣動控制系統(tǒng)中，氣動發(fā)生裝置一般為空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能；氣動執(zhí)行元件則將壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，完成規(guī)定動作；在這兩部分之間，根據(jù)機械或設(shè)備工作循環(huán)運動的需求、按一定順序?qū)⒏鞣N控制元件（壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件）、傳感元件和氣動輔件連接起來。 根據(jù)元件的工作程序，參考各種氣動基本回路，按程序控制 回路設(shè)計方法，設(shè)計氣動回路 。 為了得到 最合理的氣動回路，設(shè)計時可做幾種法案比較，如氣控制，氣 電控制，射流控制方案等進(jìn)行選擇，繪出氣動回路圖，使用電磁閥的場合，同時還繪出電氣回路圖。 為節(jié)約能源，鉆削缸快進(jìn)采用差動回路，具體設(shè)計的氣動 回路如圖 。 圖 氣動傳動回路 7 第 3 章 硬件設(shè)計 工作流程圖 根據(jù)鉆床的運行過程，其工作流程如圖 。 圖 工作流程圖 8 氣動元件的選型 氣缸的選型 本設(shè)計采用 festo 系列單桿雙作用活塞式氣缸， 它 是氣動系統(tǒng)中實現(xiàn)往復(fù)直線運動的執(zhí)行機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量 輕、工作可靠、耐久性好、裝拆方面、易于維修，可帶緩沖裝置，連接方式多樣等特點。它廣泛用于工程機械、礦山機械、起重運輸機械、筑路機械的氣動系統(tǒng)中。 送料速度大于 50mm/s。選內(nèi)徑活塞桿徑＝ 32 16mm的氣動缸作為送料缸，當(dāng)輸入流量達(dá)到 :Q＝ v A=50 60 322/4 = /min 就能滿足送料速度要求；氣動缸的行程設(shè)定為 40mm。 標(biāo)準(zhǔn)氣缸 DSNU1610PA19198 符合 DINISO6432 標(biāo)準(zhǔn) ,帶非接觸式感測 . 多中安裝方式 ,帶或不帶安裝附件 .終端帶可 調(diào)緩沖置 .終端帶彈性緩沖環(huán) ，如圖 。 圖 送料缸 選內(nèi)徑活塞桿徑＝ 40 20mm 的氣動缸作為夾緊缸，則當(dāng)氣動缸內(nèi)油的壓力達(dá)到 P = W 缸 /A =4 3657/；選該氣動缸行程不小于 40mm。 采用 緊湊型 氣缸 ADNP205APAQS 539390 符合 ISO 21287 標(biāo)準(zhǔn) , 帶位置感測和活塞桿外螺紋 ,并集成有 QS 快插式接頭 ，如圖 。 圖 夾緊 缸 鉆削缸快進(jìn)速度大于 50mm/s。因為鉆削缸要支撐動力頭，又雙向受力，選直徑大一點的氣動缸 ，另外由于有差動聯(lián)接要使得快進(jìn)和退回的速度較接近而選活9 塞桿直徑較粗的氣動缸，故選內(nèi)徑活塞桿徑＝ 50 32mm 的氣動缸作為鉆削缸，則當(dāng)氣動缸內(nèi)油的壓力大于 P = F/A =4 2946/；由于鉆削快進(jìn)采用差動聯(lián)接，所以當(dāng)輸入流量達(dá)到 Q＝ v d2/4=50 60 322/4 = /min 就能滿足鉆削缸快速進(jìn)給要求；選該氣動缸的行程不小于 35mm。 采用 標(biāo)準(zhǔn)氣缸 DNU32 PPVA14120 符合 ISO 15552 標(biāo)準(zhǔn) ,型材式缸筒 ,用于接近式感測 ,兩端采用可調(diào)緩沖 ，如圖 。 圖 鉆削缸 氣動閥的選型 以泵的額定壓力 Mpa、流量 /min 為基準(zhǔn)選擇 festo 的各種電磁換向閥、溢流閥、減壓閥、調(diào)速閥等元件。 送料缸、夾緊缸換向控制選用兩位四通電磁閥。 電磁閥 VUVBLB42DQ61C1 537474 帶電 磁線圈和手控 ,不帶插座 ，如圖。 圖 兩位四通電磁閥 鉆削缸換向選用三位五通電磁閥。 電磁閥 CPE24M3H5/3G3/8 170337 用于集成安裝的緊湊型閥 ，如圖 。 圖 三位五通電磁閥 10 由于鉆削缸的壓力小于夾緊缸的壓 力，故在鉆削支路上接一個減壓閥，以保證夾緊力在切削過程中不下降，如圖 。 圖 減壓閥 由于鉆削缸垂直安裝，為使得運動平穩(wěn)，采用氣動缸出口節(jié)流調(diào)速回路。 單向節(jié)流閥 GRLA1/4QS10D 193148 用于排氣節(jié)流 , 帶有可轉(zhuǎn)動接頭 ，如圖 。 圖 單向節(jié)流閥 可編程控制器 (PLC)的 選型 PLC 概述 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用 PLC作為它的簡稱。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負(fù)載的控制。 PLC 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進(jìn)行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而 PLC 則要考慮信息入出的 可靠性、實時性，以及信息的實際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題 ,入出信息變換及可靠的物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。 PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強的多。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能： 11 ? 邏輯處理功能； ? 數(shù)據(jù)運算功能； ? 準(zhǔn)確定時功能； ? 高速計數(shù)功能； ? 中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能； ? 程序與數(shù)據(jù)存儲功能； ? 聯(lián)網(wǎng)通 信功能； ? 自檢測、自診斷功能。 可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能， PLC 幾乎也都可以做到。 像 PLC 這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 PLC 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范 圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng) 。 1． 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴展 。 余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。 根據(jù)估算的方法故本課題的 I/