【導讀】要完成好機電控制系統(tǒng)的設計任務，除掌握必要的機電設計基礎知識外，還必須經(jīng)過反復實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將不斷積累的經(jīng)驗應用到設計中來。課程設計正是為這一目的而安排的實踐性教學。環(huán)節(jié)，它是一項初步的工程訓練。課程設計屬于練習性質(zhì)，不強調(diào)設計結(jié)果直接用于生產(chǎn)。設計過程、設計要求、應完成的工作內(nèi)容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學。須了解設備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設計工作的整體觀念。在課程設計中，學生是主體，應充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性。教師的主導作用是引導其掌。工作量，妥善安排時間。2)在方案確定過程中應主動提出問題，以取得指導數(shù)師的幫助，同時要廣泛討論，依據(jù)充分。⑤檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)，采用優(yōu)勢菌技術(shù)對校園生活污水進行處理，SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖如圖1

　　

【正文】 停止按鈕 SQ4 立柱夾緊 、 放松指示用限位開關(guān) SB8 主電動機停止按鈕 QF1～ QF4 電源引入兼做短路保護用 斷路器 HL1～ HL4 工作狀態(tài)指示信號燈 31 QF5 工作燈用 斷路器 EL 機床工 作 燈 QF6 冷卻泵電動機電源 斷路器 3．設計任務 1) 根據(jù)控制要求，進行 搖臂鉆床 電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及 PLC硬件配置電路 。 2) 根據(jù)控制要求，編制 搖臂鉆床 控制 PLC 應用程序。 3) 編寫設計說明書，內(nèi)容包括： ① 設計過程和有關(guān)說明。 ② 基于 PLC 的 搖臂鉆床 電氣控制系統(tǒng)電路圖。 ③ PLC 控制程序（梯形圖和指令表）。 ④ 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 ⑤ 電氣設備明細表。 ⑥ 參考資料、參考書及參考手冊。 ⑦ 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。 32 設計任務書 課題六 、 PLC在三面銑組合機床控制系統(tǒng)中的應用 1. 三面銑組合機床概述 三面銑組合機床 是用來對 Z512W型臺式鉆床主軸箱的Ф 80、Ф 90孔端面及定位面進行銑銷加工的一種自動加工設備。如圖所示為加工工件的示意圖。 加工工件的示意圖 （ 1）基本結(jié)構(gòu) 機床主要由底座、床身、銑削動力頭、液壓動力滑臺、液壓站、工作臺、工件松緊油缸等組成。機床底座上安放有床身，床身上一頭安裝有液壓動力滑臺，工件及夾緊裝置放于滑臺上。床身的兩邊各安裝有一臺銑銷頭，上方有立銑頭，液壓站在機床附近。 （ 2）加工過程 三面銑組合機床的加工過程如圖所示。操作者將要加工的零件放在工作臺的 夾具中，在其他準備工作就緒后，發(fā)出加工指令。工件夾緊后壓力繼電器動作，液壓動力滑臺（工作臺）開始快進，到位轉(zhuǎn)工進，同時起動左和右 1 銑頭開始加工，加工到某一位置，立銑頭開始加工，加工又過一定位置右 1銑頭停止，右 2銑頭開始加工，加工到終點三臺電機同時停止。待電機完全停止后，滑臺快退回原位，工件松開，一個自動工作循環(huán)結(jié)束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新發(fā)出加工指令重復上述工作過程。 33 三面銑組合機床的加工過程 （ 3）液壓系統(tǒng) 三面銑組合機床中液壓動力滑臺 的運動和工件松緊是由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的。如圖為液壓系統(tǒng)的原理圖，其液壓元件動作情況如表所示。 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓元件動作表 元 件 工 序 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 BP1 BP2 34 原 位 — （ +） — — — — — 夾 緊 + — — — — — + 快 進 （ +） — + — — — + 工 進 （ +） — + — + — + 死擋鐵停留 （ +） — + — + + + 快 退 （ +） — — + — — + 松 開 — + — — — — — （ 4）主要電器參數(shù) 電機、滑臺、電磁閥參數(shù)如下： 1）左、右 2銑削頭電動機： JO2414， ， 1440轉(zhuǎn) /分， 380V， ； 2）立、右 1銑削頭電動機： JO2324， ， 1430轉(zhuǎn) /分， 380V， ； 3）液壓泵電動機： JO2224， ， 1410轉(zhuǎn) /分， 380V， ； 4）電磁閥：二位二通閥 Z22 DO25，直流 24V， ， ；二位四通閥 Z 24 DW25，直流 24V， ；二位二通閥 Z 22 DO25，直流 24V， ， 。 2. 三面銑組合機床的控制要求 1．有單循環(huán)自動工作、單銑頭自動循環(huán)工作、點動三種工作方式； 2．單循環(huán)自動工作過程如圖 836 所示，油泵電機在自動加工一個循環(huán)后不停機。 3．單銑頭自動循環(huán)工作包括：左銑頭單循環(huán)工作、右 1銑頭單循環(huán)工作、右 2銑頭單循環(huán)工作、立頭單循環(huán)工作。單銑頭自動循環(huán)工作時，要考慮各銑頭的加工區(qū)間。 4．點動工作包括：四臺主軸電機均能點動對刀、滑臺快速（快進、快退）點動調(diào)整、松緊油缸的調(diào)整（手動松開與手動夾緊）。 5．五臺電機均為單向旋轉(zhuǎn)。 6．要求有電源、油泵工作、工件夾緊、加工等信號指示。 7．要求有照明電路和必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)與保護環(huán)節(jié)。 3．設計任務 1) 根據(jù)控制要求，進行 三面銑組合機床 搖臂鉆床 電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及 PLC 硬件配置電路。 2) 根據(jù)控制要求，編制 三面銑組合機床 搖臂鉆床 控制 PLC 應用程序。 3) 編寫設計說明書，內(nèi)容包括： ① 設計過程和有關(guān)說明。 35 ② 基于 PLC 的 三面銑組合機床 搖臂鉆床 電氣控制系統(tǒng)電路圖。 ③ PLC 控制程序（梯形圖和指令表）。 ④ 電器元器件的選擇和 有關(guān)計算。 ⑤ 電氣設備明細表。 ⑥ 參考資料、參考書及參考手冊。 ⑦ 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。 36 設計任務書 課題七 、 PLC在車鏜專機控制系統(tǒng)中的應用 1. 車鏜專機概述 車鏜專機是用來對臺式鉆床的立拄進行鏜孔加工，同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設備。加工工件如圖所示。 工件示意圖 （ 1）車鏜專機的基本組成 車鏜專機的基本組成如圖所示。左、右機械動力頭各有三臺電動機（快速電 動機、工速電動機、主軸電動機），液壓站由一臺電動機拖動。 車鏜專機的基本組成示意圖 （ 2）加工過程 加工過程如圖所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中，在其他準備工作就緒后，發(fā)出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右動力頭同時開始鏜削加工。左動力頭快進，工進至終點后，快退回原位；而右動力頭快進、工進至終點后還應進行右端面的車削加工（車刀橫進、橫退）后才快退。當兩動力頭都退回原位，此時Ⅰ工位的粗加工結(jié)束，工作臺移到Ⅱ工位，開始進行精鏜加工。 左、右動力頭重新起動，快進，工進到終點延時后快退回原位，Ⅱ工位加工結(jié)束，工作臺退到Ⅰ工位，松開工件，一個自動工作循環(huán)結(jié)束。 37 車鏜專機的加工過程 （ 3）液壓系統(tǒng) 車鏜專機液壓系統(tǒng)元件如表所示。 車鏜專機液壓系統(tǒng)元件表 YV1 + 卸荷 SP1 + 油壓到信號 YV2 +（ ） 工件松開（夾緊） SP2 + 工件緊信號 YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 橫 進 YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 橫 退 注：表中“ +”表示得電，“ ”表示斷電。 2. 車鏜專機的控制要求 1）本系統(tǒng)有七臺電機：油泵電機、右主軸電機、右快速電機、右工速電機、左主軸電機、左快速電機、左工速電機。 2）工作臺有兩個工位，由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)兩工位的轉(zhuǎn)換和加工工件的夾緊與松開。 3）有自動和點動兩種工作方式，其中自動工作方式又有三種形式：全自動循環(huán)、Ⅰ工位循環(huán)、Ⅱ工位循環(huán)工作。全自動循環(huán)過程是從Ⅰ工位→Ⅱ工位→Ⅰ工位，Ⅰ工位循環(huán)、Ⅱ工位循環(huán)工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位時的加工循環(huán)。 4）手動工作方式包括左、右主軸的點動對刀，左、右動力頭的快進與快退點動，手動松開工件、手動移位 等。 38 5）左、右床身導軌應具有自動潤滑功能（ YV YV8）。 6）左、右快速電動機均采用電磁鐵抱閘制動（ YB YB2）。 7）油泵起動后，液壓系統(tǒng)要有一定的壓力緩沖，才允許開始工作，工作結(jié)束要卸荷。 8）具有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號的指示。 9）具有照明和必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)。 說明：以上僅列一些基本要求，同學在設計中可根據(jù)實際情況加以完善或改進，以達到最佳效果。 3．設計任務 1) 根據(jù)控制要求，進行 車鏜專機 搖臂鉆床 電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及 PLC硬件配置電路。 2) 根據(jù)控制要求，編制 車鏜專機 搖臂鉆床 控制 PLC應用程序。 3) 編寫設計說明書，內(nèi)容包括： ① 設計過程和有關(guān)說明。 ② 基于 PLC的 車鏜專機 電氣控制系統(tǒng)電路圖。 ③ PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 ④ 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 ⑤ 電氣設備明細表。 ⑥ 參考資料、參考書及參考手冊。 ⑦ 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。 39 設計任務書 課題八、千斤頂液壓缸加工機床電氣控制 1．機床概況 本機床用于千斤頂液 壓缸兩個端面的加工，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)位置控制。 機床的工作程序是： (1) 工件定位 人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動作，工件定位。 (2) 工件夾緊 零件定位后，延時 15s，夾緊液壓缸動作使零件固定在夾具內(nèi)，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位。 (3) 滑臺入位 滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。 (4) 加工零件 左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點位置即 停止工進，延時30s 后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。 (5) 滑臺復位 左右動力頭退回原位后，滑臺復位。 (6) 夾具松開 當滑臺復位后夾具松開，取出零件。 以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表 117。 表 117 電磁閥動作要求 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 定位 ＋ 夾緊 ＋ 入位 ＋ ＋ 工進 ＋ 退位 ＋ 復位放松 注：“ +”號表示電磁閥得電。 2．控制要求 (1) 左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機 M1 集中傳動，切削時冷卻泵 電動機同時運轉(zhuǎn)。 40 (2) 只有在液壓泵電動機 M3 工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。 (3) 機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調(diào)整。 (4) 要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。 (5) 控制信號說明如表 118 所示。 表 118 控制信號說明 輸 入 輸 出 文字符號 說 明 文字符號 說 明 SA11 機床半自動循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān) KM1 動力頭 M冷卻泵 M2 接觸器 SA21 手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān) KM2 液壓泵 M3 接觸器 SA31 手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān) YV1 1電磁閥 SA32 手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān) YV2 2電磁閥 SA33 手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān) YV3 3電磁閥 SB1 動力頭 M冷卻泵 M2 起動按鈕 YV4 4電磁閥 SB2 動力頭 M冷卻泵 M2 停止按鈕 YV5 5電磁閥 SB3 液壓泵 M3 起動按鈕 HL1 動力頭 M冷卻泵 M2 運行指示 SB4 液壓泵 M3 停止按鈕 HL2 液壓泵 M3 運行指示 KM1 動力頭 M冷卻泵 M2 運行信號 HL3 半自動循環(huán)工作指示 KM2 液壓泵 M3 運行信號 HL4 定位指示 FR1 動力頭 M冷卻泵 M2 過載信號 HL5 入位指示 KP 壓力繼電器油壓檢測信號 HL6 工進指示 SQ 動力頭工進終點位置檢測信號 HL7 退位指示 HL8 故障指示 6) 相關(guān)參數(shù)： ① 動力頭 電動機 M1： Y100L6， kW， AC380V， 。 ② 冷卻泵電動機 M2： JCB22， ， AC380V， 。 ③ 液壓泵電動機 M3： Y8014， ， AC380V， 。 ④ 電磁閥 YV1～ YV5： 100mA， AC220V。 ⑤ 指示燈 HL1～ HL8： 10mA， DC24V；安全照明： 10W， 。 3．設計任務 1) 根據(jù)控制要求，進行機床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括主電路、控制電路及 PLC 硬件配置電路。 2) 根據(jù)控制要求，編制機床控制 PLC 應用程序，有條件可以利用模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運行。 3) 編寫設計說明書，內(nèi)容包括： 41 ① 設計過程和有關(guān)說明。 ② 基于 PLC 的機床電氣控制系統(tǒng)電路圖。 ③ PLC 控制程序（梯形圖和指令表）。 ④ 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 ⑤ 電氣設備明細表。 ⑥ 參考資料、參考書及參考手 冊。 ⑦ 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設計的認識和建議等。