【正文】 、批量生產(chǎn)的場(chǎng)合；（5）體積小，重量輕，能耗低由于PLC控制技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代PLC的產(chǎn)品底部尺寸可以做到僅為，重量大約為150g，功耗也僅僅只有數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備[3]。 自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)控制流程自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)的控制流程包括主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)的啟動(dòng)控制、主軸快進(jìn)控制、主軸工進(jìn)控制、主軸停留控制、主軸快退控制、主軸快退停止控制和主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)的停止控制。主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)的啟動(dòng)控制：主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)的啟動(dòng)控制可分別通過(guò)主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)電路上的交流接觸器KM1和KM2控制。為了使PLC在寫入控制程序后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后執(zhí)行和便于操作人員進(jìn)行初態(tài)監(jiān)控，在寫入控制程序5S后，主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)電路上的交流接觸器KM1和KM2閉合，主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)啟動(dòng)，5S定時(shí)由定時(shí)器T1完成[7]。主軸快進(jìn)控制：當(dāng)工件檢測(cè)器檢測(cè)到工件后，工件檢測(cè)開關(guān)SB1閉合，進(jìn)行工件的夾緊計(jì)時(shí)，定時(shí)器T2計(jì)時(shí)2S完成后，三位四通電磁換向閥電磁鐵1Y得電，液壓控制系統(tǒng)接入快進(jìn)油路，主軸快速進(jìn)給。主軸工進(jìn)控制：主軸快進(jìn)行程完成后，快進(jìn)行程開關(guān)SQ0閉合，三位四通電磁換向閥電磁鐵1Y、二位二通電磁換向閥電磁鐵3Y和二位三通電磁換向閥4Y得電，液壓控制系統(tǒng)接入工進(jìn)油路，主軸工進(jìn)。主軸停留：鉆頭完成對(duì)工件的加工后，主軸工進(jìn)行程到達(dá)終點(diǎn)，工進(jìn)行程開關(guān)SQ1閉合，計(jì)時(shí)器T3開始2S計(jì)時(shí)，三位四通電磁換向閥電磁鐵1Y失電復(fù)位，主軸停留對(duì)加工孔進(jìn)行修磨。主軸快退：計(jì)時(shí)器T3完成2S計(jì)時(shí)后，三位四通電磁換向閥電磁鐵2Y得電，二位二通電磁換向閥電磁鐵3Y和二位三通電磁換向閥4Y失電復(fù)位，液壓控制系統(tǒng)接入快退油路，主軸快退。主軸快退停止：主軸快退至行程開關(guān)SQ2處時(shí)，行程開關(guān)SQ2閉合，三位四通電磁換向閥電磁鐵2Y失電復(fù)位，主軸停止快退。主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)停止：當(dāng)工件檢測(cè)器檢測(cè)不到工件時(shí)，PLC控制程序中SB1常閉開關(guān)處于閉合狀態(tài)，此時(shí)定時(shí)器T4開始300S計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)完成后，也就是300S內(nèi)沒(méi)有工件待加工時(shí)主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)停止工作。 自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)PLC控制流程簡(jiǎn)圖 自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)電氣原理圖 自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)電氣原理圖 ： 電器原理圖代號(hào)圖中文字符號(hào)符號(hào)名稱QK刀開關(guān)M1主軸電機(jī)M2液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)KM1主軸電機(jī)交流接觸器KM2液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)交流接觸器FU、FUFU2熔斷器SB0、SBSBSB4按鈕SB1工件檢測(cè)開關(guān)SQ0主軸快進(jìn)行程開關(guān)SQ1主軸工進(jìn)行程開關(guān)SQ2主軸快退停止行程開關(guān)KMKMKM5繼電器KTKT3廷時(shí)繼電器1Y、2Y、3Y、4Y液壓換向閥電磁鐵 自動(dòng)鉆床進(jìn)給系統(tǒng)控制元件的選擇本節(jié)根據(jù)以上章節(jié)中所選的電器元件的參數(shù)和控制要求，對(duì)控制元件進(jìn)行選擇。 可編程控制器PLC的選擇由于自動(dòng)鉆床的控制比較簡(jiǎn)單，根據(jù)電氣控制原理圖我們可知輸入信號(hào)主要由行程開關(guān)和光電開關(guān)直接輸入，控制中要完成定時(shí)控制，輸出全部為電磁鐵的通電與斷電的控制，因此，PLC選擇型號(hào)為：SIMATIC S7200。 刀開關(guān)的選擇由于控制要求中要求控制過(guò)程要通過(guò)PLC控制和手動(dòng)操作結(jié)合實(shí)現(xiàn)，所以在主電路上安裝刀開關(guān)，以控制整個(gè)電路的開啟和斷開[7]。根據(jù)系統(tǒng)中電機(jī)的選擇和整個(gè)電路的工耗，刀開關(guān)選擇型號(hào)為：HK1330/380 熔斷器的選擇熔斷器用于不同性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，其熔體額定電流的選用方法也不同。（1）熔斷器類型選擇，其類型應(yīng)根據(jù)線路的要求，使用場(chǎng)合和安裝條件選擇；（2）熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作點(diǎn)的電壓；（3）熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流；（4）熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐房赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流；該控制系統(tǒng)中，熔斷器FU1和FU2是對(duì)主軸電機(jī)和液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的短路保護(hù)，其選用原則可按下式計(jì)算[9]： （） 式中，——熔體的額定電流 ——電機(jī)的額定電流（，I1=4A，I2=8A），所以計(jì)算可得=6A，=12A。所以FU1選擇型號(hào)為：RC1A10；FU2選擇型號(hào)為：RC1A15。主電路上的熔斷器FU主要是根據(jù)電路的總電流選擇，主電路中主要電器為主軸電機(jī)和液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，考慮到其它電器元件，現(xiàn)FU選擇型號(hào)為：RC1A30。 交流接觸器的選擇控制系統(tǒng)中，交流接觸器KM1和KM2完成對(duì)主軸電機(jī)和液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)和停止控制，所以在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)主軸電機(jī)和液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)選取。其主觸頭的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電流。=4A，I2=8A，查《電氣與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》[8]KM1和KM2選擇型號(hào)為：CJ2010/03。 行程開關(guān)與接近開關(guān)的選擇行程開關(guān)主要用于檢測(cè)工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制其運(yùn)動(dòng)方向或行程長(zhǎng)短。常用行程開關(guān)的型號(hào)有LXLX2JLXK1等系列。查《電氣與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》[8]行程開關(guān)型號(hào)選擇為：JLXK1211。接近開關(guān)是靠移動(dòng)物體與接近開關(guān)的感應(yīng)頭接近時(shí)，使其輸出一個(gè)電信號(hào)，故又稱為無(wú)觸頭開關(guān)。接近開關(guān)分為電容式和電感式兩種。電感式的感應(yīng)頭是一個(gè)具有鐵氧體磁心的電感線圈，故只能檢測(cè)金屬物體的接近。常用的型號(hào)有LJLJ2等系列。 接近開關(guān)采用非接觸型感應(yīng)輸入和晶體管作無(wú)觸頭輸出及電放大開關(guān)構(gòu)成的開關(guān)，線路具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、操作頻率高等優(yōu)點(diǎn)[7]。電容式接近開關(guān)的感應(yīng)頭只是一個(gè)圓形平板電極，這個(gè)電極與振蕩電路的地線形成一個(gè)分布電容。當(dāng)有導(dǎo)體或介質(zhì)接近感應(yīng)頭時(shí)，電容量增大而使振蕩器停振，輸出電路發(fā)出電信號(hào)。由于電容式接近開關(guān)既能檢測(cè)金屬，又能檢測(cè)非金屬及液體，因而應(yīng)用十分廣泛，產(chǎn)品型號(hào)主要有LXJl5系列和TC系列等。使用時(shí)要根據(jù)電源的種類、電壓等級(jí)、額定電流和觸頭數(shù)進(jìn)行選用[7]。結(jié)合以上我們采用LJ12A34J/DZ接近開關(guān)。 繼電器的選擇電氣原理圖中的繼電器包括自鎖電器和延時(shí)繼電器，其分別完成電氣控制中的自鎖功能和廷時(shí)功能[8]。繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通或斷開控制電路(小電流電路)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和點(diǎn)動(dòng)自鎖功能的電器，其輸入量可以是電流、電壓等電氣量，也可以是轉(zhuǎn)速、時(shí)間、溫度、壓力等非電氣量[7]。根據(jù)繼電器的作用，要求繼電器反應(yīng)靈敏準(zhǔn)確，動(dòng)作迅速路數(shù)多，使用耐久等。繼電器在控制中完成點(diǎn)動(dòng)自鎖功能，所以根據(jù)需要我們選擇型號(hào)為：JZ722 其線圈工作電壓為380V。延時(shí)繼電器主要完成工序的延時(shí)動(dòng)作。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，很多情況都有要求某工序進(jìn)行延時(shí)或必須延時(shí)后才了發(fā)出轉(zhuǎn)移信號(hào)控制其它動(dòng)作，這些都要用延時(shí)繼電器來(lái)執(zhí)行。根據(jù)我們工序中的延時(shí)要求和電路的工作電壓，延時(shí)繼電器選用型號(hào)為：JS1111 其電源電壓為380V/50HZ[8]。 控制元件選擇明細(xì)表根據(jù)以上控制元件的選擇，列出控制元件明細(xì)表。： 控制元件明細(xì)表文字符號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量單位PLC可編程控制器SIMATIC S72001臺(tái)QK刀開關(guān)HK1330/3801個(gè)KMKM2交流接觸器CJ2010/032個(gè)FU熔繼器RC1A301個(gè)FU1熔繼器RC1A101個(gè)FU2熔繼器RC1A151個(gè)SB1接近開關(guān)LJ12A34J/DZ1個(gè)SQ行程開關(guān)JLXK12113個(gè)KMKMKM5繼電器JZ7223個(gè)KT廷時(shí)繼電器JS11112個(gè) 控制系統(tǒng)程序的編寫 輸入與輸出的分配。 PLC程序清單根據(jù)輸入/輸出的定義，可編寫PLC控制程序。程序清單見(jiàn)附表。 輸入/輸出分配表輸入/I輸出/QSB0KM1SB1KM2SQ01YSQ12YSQ23Y4Y 本章小結(jié) 完成自動(dòng)化控制是設(shè)計(jì)的目的所在，本章主要介紹了如何應(yīng)用控制元件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的自動(dòng)化控制。章節(jié)中包括控制設(shè)備的選取、控制過(guò)程的分析、控制原理的說(shuō)明、控制元件的選擇和控制程序的編寫等。通過(guò)本章的設(shè)計(jì)，自動(dòng)鉆床的改造任務(wù)已經(jīng)完成，改造后的鉆床通過(guò)PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 結(jié)束語(yǔ)自動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)是在原有傳統(tǒng)鉆床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)的，改造后的自動(dòng)鉆床是典型的機(jī)電一休化產(chǎn)品。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涉及到機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、材料力學(xué)、液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)和PLC自動(dòng)控制理論等多方面的內(nèi)容。這次設(shè)計(jì)，貫穿了我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的基本專業(yè)學(xué)科，并且還涉及到電氣控制部分，這不僅鞏固了我們所學(xué)過(guò)的知識(shí)，還擴(kuò)大了我們的知識(shí)面。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)老師的指導(dǎo)和督促，我明白了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在，并掌握了設(shè)計(jì)的方法。全自動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于進(jìn)給系統(tǒng)液壓缸的設(shè)計(jì)和PLC自動(dòng)控制設(shè)計(jì)。而設(shè)計(jì)的方法在于整體把握，分部設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)中涉及到PLC控制的設(shè)計(jì)、液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程繪圖等，所以，通過(guò)設(shè)計(jì)，對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，并掌握了設(shè)計(jì)的流程和方法；對(duì)PLC控制系統(tǒng)也有了更深一步的認(rèn)識(shí)和理解，并認(rèn)識(shí)到PLC自動(dòng)控制的重要性，增強(qiáng)了以后的設(shè)計(jì)觀念和設(shè)計(jì)方向；設(shè)計(jì)中繪制工程圖的要求，不僅讓我們加強(qiáng)了這一項(xiàng)基本技能，而且還掌握了繪圖中的一些技巧，提高了熟練度。通過(guò)設(shè)計(jì)取得的成果主要有液壓進(jìn)給系統(tǒng)代替手動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)和PLC自動(dòng)控制。隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，我們還要更進(jìn)一步的進(jìn)行完善。我以后的設(shè)計(jì)中，我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)更進(jìn)一步的提高鉆床的加工精度和加工范圍，使自動(dòng)化鉆床更廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域。總之，這次設(shè)計(jì)涉及知識(shí)面廣，是我們鞏固和提高設(shè)計(jì)能力的一次好機(jī)會(huì)。通過(guò)設(shè)計(jì)還擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，對(duì)我有一個(gè)很大的幫助，使我受益良多。致 謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，指導(dǎo)老師吳晟老師一直認(rèn)真負(fù)責(zé)地指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，在我遇到難題時(shí)并給予鼓勵(lì)，在此我衷心地感謝吳老師的指導(dǎo)和鼓勵(lì)！吳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、豐富的學(xué)識(shí)和寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)讓我受益良多。同時(shí)，同組的同學(xué)也給了我很多幫助和支持，在此我也由衷的對(duì)他們表示感謝！我還要感謝各位任課老師大學(xué)四年對(duì)我孜孜不倦地教導(dǎo)和培養(yǎng)，讓我學(xué)習(xí)了豐富的知識(shí)和寶貴的人生哲理！參 考 文 獻(xiàn)[1] 液壓傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[2] [M].北京：高等教育出版式社，1999.[3] 許福玲,[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[4] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[5] 席偉光，楊光，[M].北京：高等教育出版社，2003.[6] 鐘毅芳，吳昌林，[M].第二版，武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.[7] [M].廣洲：華南理工大學(xué)出版社，1998.[8] 鄧則名,鄺穗芳，[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[9] 鄧則名，鄺穗芳. 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[10] [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.[11] 王巍，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[12] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[13] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[14] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1994.[15] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[16] [M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991.[17] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[18] 四川大學(xué)CAD/[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[19] 數(shù)字化手冊(cè)系列（軟件版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999