T6113機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造PLC

T6113機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造PLC,t6113,機(jī)床,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),改造,plc 第1章 緒論 1.1選題的目的和意義 由于現(xiàn)代加工技術(shù)的日益提高，對(duì)加工機(jī)床特別是工作母機(jī)的要求也越來(lái)越高，由此人們也將注意力集中到機(jī)床上來(lái)，數(shù)控技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，他的出現(xiàn)極大的推動(dòng)了制造業(yè)的進(jìn)步。機(jī)床的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與機(jī)床的加工精度息息相關(guān)，特別是PLC廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域后，已經(jīng)顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性?？删幊炭刂破鱌LC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)控制。在機(jī)械加工領(lǐng)域，機(jī)床的控制上更顯示出其優(yōu)點(diǎn)。由于鏜床的運(yùn)動(dòng)很多、控制邏輯復(fù)雜、相互連鎖繁多，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多、接線(xiàn)復(fù)雜，因此故障多維修困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修成本，而且影響設(shè)備的功效。采用PLC控制可使接線(xiàn)大為簡(jiǎn)化，不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小了維修量、提高了功效。 1.2 關(guān)于課題的一些介紹和討論 1.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬定解決的關(guān)鍵問(wèn)題 完成對(duì)T6113機(jī)床的整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造，控制核心是PLC，并使其加工精度進(jìn)一步提高，加工范圍擴(kuò)大，控制更可靠。 研究?jī)?nèi)容： （1） T6113的電氣系統(tǒng)（PLC）硬件電路設(shè)計(jì)和在機(jī)床上的布局。 （2） PLC程序的編制。 解決的關(guān)鍵問(wèn)題：PLC對(duì)機(jī)床各個(gè)工作部分的可靠控制 電氣電路的安全問(wèn)題的解決 1.2.2題目的可行性分析 雖然目前數(shù)控機(jī)床以其良好的加工性能得到了人們的肯定，但是其昂貴的價(jià)格是一般用戶(hù)望塵莫及的，所以改造現(xiàn)有的機(jī)床以達(dá)到使用要求是比較現(xiàn)實(shí)的，也是必須的。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明這樣的改造是可以滿(mǎn)足大多數(shù)情況下的精度和其他加工要求，并且在實(shí)踐中已取得的相當(dāng)好的效益。 1.2.3本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處 利用PLC作為控制核心，替代傳統(tǒng)機(jī)床的繼電器控制，使得機(jī)床的控制更加靈活可靠，減少了很多中間的機(jī)械故障的可能。利用PLC的可編程功能使得變換和改進(jìn)控制系統(tǒng)成為可能。 1.2.4設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域 鏜床是一種主要用鏜床刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔。特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體，汽車(chē)發(fā)電機(jī)缸體等零件的孔。一般鏜刀的旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在鏜床上除鏜孔外，還可以進(jìn)行銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面等工件。因此鏜床的工作范圍較廣。它可以應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，但因其價(jià)格比一般機(jī)床貴好多，所以在比較大的加工車(chē)間才可見(jiàn)到。 1.3 電氣控制技術(shù)的發(fā)展 電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的，從最早的手動(dòng)控制到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點(diǎn)的硬接線(xiàn)控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密測(cè)量等許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。作為生產(chǎn)機(jī)械的電機(jī)拖動(dòng)，已由最早的采用成組拖動(dòng)方式，發(fā)展到今天無(wú)論是自動(dòng)化功能還是生產(chǎn)安全性方面都相當(dāng)完善的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。 繼電接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱(chēng)為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是機(jī)床和其他許多機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)先進(jìn)電氣控制的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是采用固定的接線(xiàn)方式，靈活性差，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。 從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同類(lèi)型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線(xiàn)。隨著產(chǎn)品類(lèi)型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線(xiàn)承擔(dān)的加工對(duì)象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線(xiàn)的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過(guò)程運(yùn)行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)采取固定接線(xiàn)方式，很難適應(yīng)這個(gè)要求。大型生產(chǎn)線(xiàn)的控制系統(tǒng)使用的繼電器的數(shù)量很多，這種有觸點(diǎn)的電器工作頻率很低，在頻繁動(dòng)作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行可靠性降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，20世紀(jì)60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來(lái)代替繼電接觸式控制系統(tǒng)。對(duì)復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)則采用計(jì)算機(jī)控制，由于這些控制裝置本身存在不足，因此均未能獲得廣泛應(yīng)用。1968年美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)（GM）公司，為適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷更新，提出把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，做成一種能適應(yīng)工作環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法輸入方法簡(jiǎn)化。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺(tái)可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC），并在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線(xiàn)上試用獲得成功。從此以后，許多國(guó)家的著名廠商竟相研制，各自成為系列，而且品種更新很快，功能不斷增強(qiáng)，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進(jìn)行模擬量控制，具有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性很高，平均無(wú)故障運(yùn)行可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上，可以大大減少設(shè)備維修費(fèi)用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前PLC已經(jīng)成為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的核心控制裝置。 電氣控制技術(shù)的發(fā)展始終是伴隨著社會(huì)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)水平的提高而前進(jìn)的。電氣控制技術(shù)的進(jìn)步反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高。同時(shí)，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等緊密聯(lián)系在一起的。21世紀(jì)電氣控制技術(shù)必將給人類(lèi)帶來(lái)更加繁榮的明天。 1.4 PLC的發(fā)展史、優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn) 1.4.1 發(fā)展史 可編程控制器PLC誕生之前，工業(yè)電氣控制主要使用低壓電器構(gòu)成的繼電接觸器電路，它是以接線(xiàn)邏輯實(shí)現(xiàn)控制功能的。這樣的控制設(shè)備一經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)，功能就固定了，若要改變就必須改變控制器內(nèi)部的硬件接線(xiàn)，使用起來(lái)不靈活，也很麻煩。1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商——通用汽車(chē)公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶(hù)角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP——14，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)上適用成功，并取得了滿(mǎn)意的效果，可編程控制器由此誕生。 可編程控制器自問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展極為迅速。1971年，日本開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，1973年，歐洲開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，到現(xiàn)在，世界各國(guó)的一些著名的電器工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器。可編程控制器已作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。 早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計(jì)算機(jī)技術(shù)，但簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部電路，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性較好，指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一般只具有邏輯計(jì)算的功能。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)70年代中期，美、日、德等國(guó)的一些廠家在可編程控制器中開(kāi)始更多地引入微機(jī)技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅提高，性能價(jià)格比產(chǎn)生了新的突破。到20世紀(jì)80年代，可編程控制器都采用了微處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）或是單片機(jī)作為其核心，處理速度大大提高，不僅增加了多種特殊功能，體積還進(jìn)一步縮小。20世紀(jì)90年代末，PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快，各種智能模塊不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，使其不斷地?cái)U(kuò)展著它在各類(lèi)工業(yè)控制中的作用。 現(xiàn)在，PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制系統(tǒng)等各方面都得到了廣泛應(yīng)用。如今，大、中型，甚至小型PLC都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC在模擬量閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制、速度控制等方面具有了硬件基礎(chǔ)；許多PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服設(shè)備，PLC可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備，可實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為系統(tǒng)分析、研究工作提供依據(jù)，利用PLC的自檢信號(hào)還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強(qiáng)有利的通信功能，可以與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通訊及聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿(mǎn)足控制要求，還能滿(mǎn)足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。 近年來(lái)，可編程控制器的發(fā)展更為迅速。展望未來(lái)，可編程控制器在規(guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展：一是大型可編程控制器向高速、大容量和高性能方向發(fā)展；二是發(fā)展簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)的超小型可編程控制器，以適應(yīng)單機(jī)控制及小型自動(dòng)化設(shè)備的需要。另外，不斷增強(qiáng)PLC工業(yè)過(guò)程控制的功能（模擬量控制能力），研制采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，使同一工業(yè)控制系統(tǒng)中能連接不同的控制設(shè)備，增強(qiáng)可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散系統(tǒng)與集中控制的實(shí)現(xiàn)，大力開(kāi)發(fā)智能I/O模塊、增強(qiáng)可編程控制器的功能等也具有重要意義。 1.4.2 PLC的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn) 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 高可靠性往往是用戶(hù)選擇控制裝置的首要條件。在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在PLC系統(tǒng)中，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加上PLC充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，PLC有極高的可靠性。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無(wú)故障時(shí)間都大大超過(guò)了IEC規(guī)定的10萬(wàn)小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬(wàn)小時(shí)。 2.適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活 由于PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶(hù)可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿(mǎn)足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡(jiǎn)各異的控制要求。更重要的是，PLC系統(tǒng)相對(duì)繼電器接觸器控制系統(tǒng)，接線(xiàn)很少。 3.編程方便，容易使用 PLC的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語(yǔ)言，直觀易懂。 4.功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng) PLC中含有數(shù)量巨大的可用于開(kāi)關(guān)量處理的繼電器類(lèi)軟元件，可輕松的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的開(kāi)關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn)的。 5.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便 PLC中相當(dāng)于繼電器接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等“軟元件”數(shù)量巨大，又用程序（軟接線(xiàn)）代替硬接線(xiàn)，安裝接線(xiàn)工作量小，設(shè)計(jì)人員只要具有PLC就可進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電器接觸器系統(tǒng)的調(diào)試是靠在現(xiàn)場(chǎng)改變接線(xiàn)進(jìn)行的，十分煩瑣。 6.維修方便，維修工作量小 PLC有完善的自診斷，履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員可以通過(guò)它查出故障原因，便于迅速處理。 7.PLC體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 第2章 鏜床的概況 2.1 T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)及機(jī)械運(yùn)動(dòng) 2.1.1T6113臥式鏜床主要結(jié)構(gòu) 鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工精密圓柱孔，這些孔的軸線(xiàn)往往要求嚴(yán)格地平行或垂直。相互間的距離也要求很準(zhǔn)確，鏜床本身剛性好，其可動(dòng)部分在導(dǎo)軌上活動(dòng)間隙很小，而且有附加支撐。 臥式鏜床用于加工各種復(fù)雜大型工件，如箱體零件、機(jī)床等，是一種功能很大的機(jī)床。除了鏜孔外，還可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、絞孔以及車(chē)削內(nèi)外螺紋，用絲錐攻螺紋，車(chē)外圓柱面和端面。 臥式鏜床外形結(jié)構(gòu)如圖中所示： 1.床身 2.前立柱 3.主軸箱 4.尾筒工作臺(tái) 5.下滑座 6.上滑座 7. 工作臺(tái) 8.后立柱 9.懸掛按鈕站 10.固定按鈕站 臥式鏜床的床身是由整體的鑄件制成，床身的一端有固定不動(dòng)的前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜頭架，它可以上下移動(dòng)，鏜頭架上集中了主軸部件、變速箱、進(jìn)給箱與操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削刀具安裝在鏜軸前端的錐孔里，或裝在平盤(pán)的刀具溜板上，在工作過(guò)程 ，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，平旋盤(pán)只能旋轉(zhuǎn)裝在它的上面刀具溜板可在垂直于主軸軸線(xiàn)方向的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。平旋盤(pán)主軸是空心軸，鏜軸穿過(guò)其中空心部分，通過(guò)各自的傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)，因此可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。在大部分工作情況下使用鏜軸加工，只有在用車(chē)刀切削端面時(shí)才使用平旋盤(pán)。 臥式鏜床后立柱上安裝在尾架，用來(lái)夾持裝夾在鏜軸上的鏜桿的末端。它可隨鏜頭架同時(shí)升降，并且某軸心線(xiàn)與鏜頭架軸心線(xiàn)保持在同一直線(xiàn)上，后立柱可在床身導(dǎo)軌上沿鏜軸軸線(xiàn)方向上做調(diào)整、移動(dòng)。加工時(shí)，工件放在床身中部的工作臺(tái)上，工作臺(tái)在上滑座上面，上滑座下面是下滑座，下滑座安裝在床身導(dǎo)軌上，并可沿床身導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，上滑座又可沿下滑座上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)就可在床身上作前后左右任一方向運(yùn)動(dòng)，并可作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再配合鏜頭架的垂直運(yùn)動(dòng)，就可以加工工件上一系列與軸線(xiàn)相平行或垂直的孔。 加工時(shí)，刀具裝在主軸箱的鏜軸或平旋盤(pán)上，由主軸箱可獲得各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，工件安在工作臺(tái)，可與工作臺(tái)一起隨上滑座或下滑座作橫向或縱向移動(dòng)，此外，工作臺(tái)還可以繞上滑座的圓導(dǎo)軌在水平面內(nèi)移動(dòng)一定的角度，以便加工互成一定角度的孔或平面，裝在鏜軸上的鏜刀還可以隨鏜軸軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給或調(diào)整刀具的軸位置。當(dāng)鏜軸及刀桿伸出較長(zhǎng)時(shí)，可用后立柱來(lái)支撐左端，以增加鏜軸和刀桿的剛度。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤(pán)的徑向刀架時(shí)，徑向刀架可帶著刀具作徑向進(jìn)給，以車(chē)削端面。 2.1.2機(jī)械運(yùn)動(dòng) 鏜桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；主軸箱垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；鏜桿的軸向運(yùn)動(dòng)；平旋盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；平旋盤(pán)徑向刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)：主軸箱、工作臺(tái)在進(jìn)給方向的快速調(diào)位運(yùn)動(dòng)，后立柱縱向調(diào)位運(yùn)動(dòng)，后支架的垂直調(diào)位運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。這些輔助運(yùn)動(dòng)可以手動(dòng)，也可以由快速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.2電氣控制 2.2.1臥式鏜床電力拖動(dòng)及控制要求 1.主軸應(yīng)有較大調(diào)速范圍，要求恒功率調(diào)速，采用機(jī)電聯(lián)合調(diào)速； 2.變速時(shí)，為使滑移齒輪能順利進(jìn)行嚙合位置，應(yīng)有低速或斷續(xù)變速?zèng)_動(dòng)； 3.主軸能作正反轉(zhuǎn)低速點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，要求對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制； 4.為使主軸迅速準(zhǔn)確停車(chē)，主軸電動(dòng)機(jī)應(yīng)有機(jī)械制動(dòng)； 5.主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)由各自傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)，主軸和工作臺(tái)除工作進(jìn)給外，還應(yīng)有快速移動(dòng)由另一臺(tái)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)； 6.鏜床運(yùn)動(dòng)部件多，設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護(hù)。 2.2.2 T613臥式鏜床的電氣控制 機(jī)床的電氣系統(tǒng)是按三相交流電源設(shè)計(jì)的，其電源電壓與頻率為380V 50Hz. 機(jī)床采用可編程控制器（PC）控制，可編程控制器的電源為220V；接觸器的電壓交流110V；電磁閥，電磁離合器為DC24V；信號(hào)指示燈為交流6V；手把燈（最大100W）電為24V；均由變壓器供電。機(jī)床照明燈電壓為24V。 機(jī)床上裝有五臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)； 主電機(jī)（M1），快速移動(dòng)電機(jī)（M2），后立柱快速移動(dòng)電機(jī)（M3），下滑座液壓油泵電機(jī)（M4），主軸箱液壓油泵電機(jī)（M5）。 可編程控制器（PLC）安裝在配電盤(pán)下部，配電盤(pán)安裝在立柱后面的電器柜內(nèi)。 機(jī)床上裝有懸掛按鈕站對(duì)機(jī)床進(jìn)行集中操作。 各部分簡(jiǎn)要說(shuō)明： （1） 可編程控制器（PLC） 本機(jī)床采用SIEMENS S7-200系列可編程控制器對(duì)機(jī)床實(shí)行控制，它能夠控制各種設(shè)備以滿(mǎn)足自動(dòng)化控制需求。S7-200的用戶(hù)程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制的目的。緊湊的結(jié)構(gòu)，靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 本系統(tǒng)采用的可編程控制器為S7-200系列，CPU 224，外形尺寸為120.5×80×62（單位㎜），程序存儲(chǔ)區(qū)4096字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2560字節(jié)，掉電保持時(shí)間190小時(shí)，I/O數(shù)量14入/10出，本機(jī)擴(kuò)展模塊7個(gè)，脈沖輸出（DC）為2路20KHz，模擬電位器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘為內(nèi)置，通訊口1RS-485。 擴(kuò)展模塊選用的是四塊EM223（8I/8Q）（223-1PH22-0XAO）。 2. 輸入信號(hào) 機(jī)床所使用的按鈕、旋鈕開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、各部的行程開(kāi)關(guān)及各部的限位開(kāi)關(guān)、速度繼電器等均作為輸入信號(hào)。 3. 輸出信號(hào) 可編程控制器輸出信號(hào)分別接通交流接觸器，液壓電磁閥，電磁離合器和信號(hào)燈。 4. 機(jī)床的程序編制利用STEP7-Micro/WIN軟件來(lái)編制，采用梯形圖方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)情況見(jiàn)系統(tǒng)程序編制部分。 （2）. 限位、線(xiàn)路保護(hù)說(shuō)明 1. 進(jìn)給和快速移動(dòng)的限位 SQ14、SQ15 主軸箱升降終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān) SQ16、SQ17 上滑座移動(dòng)終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān) SQ18、SQ19 下滑座移動(dòng)終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān) 當(dāng)某一移動(dòng)部件達(dá)到極限位置時(shí)，相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷進(jìn)給和快速移動(dòng)電路或使換向離合器脫開(kāi)，可以按相反方向的快速移動(dòng)按鈕，使其復(fù)位。 2. 線(xiàn)路保護(hù)和互鎖裝置 短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù) 三極自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)QF1、QF2、QF3、QF4和熱繼電器FR1、FR2、FR3分別對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載或短路保護(hù)，電機(jī)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QF5、QF6、QF7、QF8、QF9、QF10、QF11、QF12分別對(duì)相應(yīng)的控制電路進(jìn)行短路和過(guò)載保護(hù)。 主軸保護(hù) 工作臺(tái)處于“松開(kāi)”狀態(tài)，即分配工作臺(tái)后指示燈時(shí)，主軸不能旋轉(zhuǎn)。 機(jī)動(dòng)進(jìn)給和快速移動(dòng)的互鎖 機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，快速移動(dòng)不能進(jìn)行；同樣快速移動(dòng)時(shí)，機(jī)床不能機(jī)動(dòng)進(jìn)給。 主軸箱前面大手輪狀態(tài) 大手輪扳到“微動(dòng)”位置，行程開(kāi)關(guān)SQ4被壓動(dòng)作，切斷快速移動(dòng)和機(jī)動(dòng)進(jìn)給；大手輪扳到“手大動(dòng)”位置，SQ5被壓動(dòng)作，使按鈕SB23分配到主軸無(wú)效，主軸只能手動(dòng)移動(dòng)。 保護(hù)接地 電氣柜底部設(shè)有總的接地銅排，機(jī)床各部件之間為滑動(dòng)面者，均接有跨接地線(xiàn)，金屬外殼的電器件如電動(dòng)機(jī)等也接有保護(hù)地線(xiàn)，并為樹(shù)叉式接法，這些地線(xiàn)均接在銅排上。 3. 導(dǎo)軌潤(rùn)滑說(shuō)明 機(jī)車(chē)已放置很長(zhǎng)時(shí)間在使用，機(jī)床通電后先按導(dǎo)軌潤(rùn)滑按鈕SB19，多按幾次（間隔10秒鐘）。每按一次，導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵來(lái)一次潤(rùn)滑導(dǎo)軌，以后導(dǎo)軌自動(dòng)潤(rùn)滑。 （三）. 主電機(jī)制動(dòng)說(shuō)明： 主電機(jī)采用電子制動(dòng)器制動(dòng)，主軸停車(chē)快而平穩(wěn)，主電機(jī)的制動(dòng)電流及制動(dòng)時(shí)間均可調(diào)，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器的“允許”燈亮，表示制動(dòng)器可以工作了，按下停止按鈕，制動(dòng)器“電源”燈亮、“制動(dòng)”燈亮，兩秒鐘后，“制動(dòng)”和“電源”燈滅，制動(dòng)結(jié)束。主軸沒(méi)有剎車(chē)，即制動(dòng)器不工作，制動(dòng)器報(bào)警燈亮。 第3章 鏜床電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1概述 正確的的選擇電動(dòng)機(jī)具有重要意義，合理的選擇電動(dòng)機(jī)是從驅(qū)動(dòng)機(jī)床的具體對(duì)象、加工規(guī)范，也就是要從機(jī)床的使用條件出發(fā)，經(jīng)濟(jì)、合理、安全等多方面考慮，使電動(dòng)機(jī)能夠安全可靠的運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)功率的確定是選擇電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵，但也要對(duì)轉(zhuǎn)速、使用電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)形式等項(xiàng)目進(jìn)行選擇。異步電動(dòng)機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、維修方便、造價(jià)低廉，因此在機(jī)床中使用的最為廣泛。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低則體積越大，價(jià)格也越高，功率因數(shù)和效率越低，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)械的要求和傳動(dòng)裝置的具體情況而定。異步電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)是380伏。一般的說(shuō)金屬切削機(jī)床都采用通用系列的普通電動(dòng)機(jī)。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，也應(yīng)考率機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)條件，對(duì)易產(chǎn)生懸浮飛揚(yáng)的鐵屑或廢料，或冷卻液、工業(yè)用水等有損于絕緣的介質(zhì)能侵入電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，選用封閉式的。按機(jī)床的電氣設(shè)備通用技術(shù)條件中規(guī)定，機(jī)床應(yīng)采用全封閉扇冷式電動(dòng)機(jī)。 3.2 鏜床用電動(dòng)機(jī)容量的選擇 根據(jù)機(jī)床的負(fù)載功率，（例如切削功率）就可選擇電動(dòng)機(jī)的容量，然而機(jī)床的載荷是經(jīng)常變化的，而每個(gè)負(fù)載的工作時(shí)間也不盡相同，這就產(chǎn)生了使電動(dòng)機(jī)功率如何最經(jīng)濟(jì)的滿(mǎn)足機(jī)床負(fù)載功率的問(wèn)題。機(jī)床上常用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，Y系列電動(dòng)機(jī)是封閉自扇冷式攏型三相異步電動(dòng)機(jī) 3.2.1鏜床主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量的選擇 多數(shù)機(jī)床負(fù)載情況比較復(fù)雜，切削用量變化很大，尤其是通用機(jī)床負(fù)載種類(lèi)更多，不易準(zhǔn)確地確定其負(fù)載情況。因此通常采用調(diào)查統(tǒng)計(jì)類(lèi)比法來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的功率。 調(diào)查統(tǒng)計(jì)類(lèi)比法 分析切削用量，確定切削用量最大值，在同類(lèi)同規(guī)格的機(jī)床上進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，并測(cè)出電動(dòng)機(jī)的輸出功率，再考慮機(jī)床最大負(fù)載情況，以及采用先進(jìn)切削方法及新工藝。類(lèi)比同類(lèi)機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率，最后確定所設(shè)計(jì)的機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)。 臥式鏜床主電動(dòng)機(jī)功率 式中 D------鏜桿直徑 D=120mm P=13.698KW 取電動(dòng)機(jī)功率15KW 型號(hào)Y180L-6 額定電流31.4 效率89.5% 6P極 功率因數(shù)0.81 額定轉(zhuǎn)矩2.0 額定轉(zhuǎn)速970r/min 3.2.2快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量的選擇 式中 G------移動(dòng)部件的重量 ------移動(dòng)速度 u------動(dòng)摩擦系數(shù) -----效率（機(jī)床傳動(dòng)） G=9500 =0.85 v=2.5m/min 4.565KW 取電動(dòng)機(jī)功率5.5KW 型號(hào)Y132M2-6 額定電流17 A 效率86% 功率因數(shù)0.78 額定轉(zhuǎn)速960 r/min 3.2.3后立柱電動(dòng)機(jī)容量的選擇 式中 G------移動(dòng)部件的重量 ------移動(dòng)速度 u------動(dòng)摩擦系數(shù) -----效率（機(jī)床傳動(dòng)） G=2000 =0.85 v=2.5m/min 0.961KW 取電動(dòng)機(jī)功率1.1KW 型號(hào)Y90L-6 額定電流3.15A 效率73.5% 功率因數(shù)0.72 額定轉(zhuǎn)速910 r/min 3.2.4主軸箱油泵電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)油泵電動(dòng)機(jī)容量的選擇 工作臺(tái)油泵電動(dòng)機(jī)功率0.75KW 型號(hào) Y802-4 額定電流 2.1A 效率 72.5% 功率因數(shù)0.76 額定轉(zhuǎn)速1400r/min 主軸箱油泵電動(dòng)機(jī)功率1.5KW 型號(hào) Y90L-4 額定電流 3.7 效率79% 功率因數(shù) 0.79 額定轉(zhuǎn)速1400r/min 第4章 鏜床電氣控制用低壓電器的選擇 4.1概述 地壓電器通常是指工作在交流1200V或直流1500V以下的電器。常用低壓電器可分為配電電器和控制電器兩大類(lèi)。配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)及動(dòng)力設(shè)備，兼有保護(hù)的職能。這類(lèi)電器包括熔斷器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)等。控制電器主要用于電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)之中。這類(lèi)電器包括接觸器、電磁鐵等。 4.2 低壓電器的選擇 4.2.1 低壓斷路器的選擇 低壓斷路器又稱(chēng)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，可用來(lái)分配電能、不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、對(duì)電動(dòng)機(jī)及電源保護(hù)等，具有過(guò)載、短路、欠電壓等保護(hù)功能。選用裝置式低壓斷路器，又稱(chēng)塑料外殼式低壓斷路器，用絕緣材料制成的封閉型外殼將所有構(gòu)件組裝在一起，用作配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和電動(dòng)機(jī)、照明電路及電熱器等的控制開(kāi)關(guān)，主要型號(hào)有DZ5、DZ10、DZ20等系列。選國(guó)產(chǎn)低壓斷路器DW15系列 自動(dòng)開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)：一相短路跳閘電動(dòng)機(jī)不會(huì)單向運(yùn)行；整定值受周?chē)鷾囟扔绊戄^小； 跳閘后不需要調(diào)換，比較方便；；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高。 適用范圍：適用于容量較大的交直流電動(dòng)機(jī)主電路及控制電路。對(duì)起制動(dòng)頻繁的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用自動(dòng)開(kāi)關(guān)與接觸器聯(lián)合工作. 敏感元件電磁脫扣器的選擇：脫扣器的額定參數(shù)應(yīng)根據(jù)被保護(hù)電路的負(fù)載情況進(jìn)行選擇，整定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的最大電流。 1. 主電機(jī)電路中低壓斷路器 QF2的選擇： 敏感元件：電動(dòng)機(jī)主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選取： 電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作電流按下式選取以保證頻繁起、制動(dòng)時(shí)不致誤動(dòng)作：鏜床的電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)比較頻繁應(yīng)用下式進(jìn)行計(jì)算： 120.58 式中 --------電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，A ---------電動(dòng)機(jī)額定電流，A ----------電磁脫扣器的負(fù)載系數(shù)。對(duì)于DZ型的自動(dòng)開(kāi)關(guān)取=1.5~1.7 主體部件：自動(dòng)開(kāi)關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選取： 式中 ----------主電路負(fù)載額定電流，A --------主電路額定電壓，V DZX10-200/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流140A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機(jī)械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁(yè)表2-4） 2. 快速電機(jī)電路中低壓斷路器 QF3的選擇 敏感元件：電動(dòng)機(jī)主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選?。? 式中 -------電動(dòng)機(jī)的額定電流 電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作電流按下式選取以保證頻繁起、制動(dòng)時(shí)不致誤動(dòng)作：鏜床的電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)比較頻繁應(yīng)用下式進(jìn)行計(jì)算： 65.28 主體部件：自動(dòng)開(kāi)關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選取： DZX10-100/33 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流20A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機(jī)械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁(yè)表2-4） 3.后立柱電機(jī)電路中的斷路器 QF4的選擇 QF4主要是對(duì)后立柱電動(dòng)機(jī)起短路保護(hù)的作用，電動(dòng)機(jī)主電路的電磁脫扣器額定電流按下式選取： 式中 -------電動(dòng)機(jī)的額定電流 電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作電流按下式選取以保證頻繁起、制動(dòng)時(shí)不致誤動(dòng)作：鏜床的電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)比較頻繁應(yīng)用下式進(jìn)行計(jì)算： 12.096 主體部件：自動(dòng)開(kāi)關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選?。? DZ163N4 額定電壓380V 極數(shù)4 脫扣器額定電流16A 額定短路通斷能力4KA（=0.9） 電氣機(jī)械壽命15000/次 （電氣與PLC控制技術(shù)19頁(yè)表2-4） 4. 控制電路斷路器 QF4的選擇：用于控制線(xiàn)路的電磁脫扣器在大型接觸器或電磁鐵等電器起動(dòng)時(shí)不應(yīng)跳閘，所以電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作電流按下式選?。? 式中 ---------線(xiàn)路中最大一臺(tái)電器（或同時(shí)起動(dòng)的幾臺(tái)電器）的起動(dòng)容量，VA -----------線(xiàn)路中除最大一臺(tái)電器（或同時(shí)起動(dòng)的幾臺(tái)電器）以外的其他電器額定容量之和，VA --------控制線(xiàn)路的額定電壓，V -------考慮負(fù)載情況的系數(shù)，一般取=1.25~1.3 主體部件：自動(dòng)開(kāi)關(guān)主觸頭的額定電流及額定電壓可按下式選?。? DZ15-40/3901 殼架額定電流40A 額定電壓380V 極數(shù)3 脫扣器額定電流6A 額定短路通斷能力3KA（=0.9） 電氣機(jī)械壽命15000/次 4.2.2交流接觸器的選擇 接觸器用于帶有負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或切斷。分直流、交流兩類(lèi)，機(jī)床中應(yīng)用最多的是交流接觸器。 交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7和KM8：主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)行由接觸器KM1、KM2控制；起動(dòng)時(shí)采用星—三角減壓起動(dòng)方式，由接觸器KM3、KM4控制，按時(shí)間原則控制轉(zhuǎn)換；接觸器KM5控制主電機(jī)的制動(dòng)；接觸器KM6、KM7控制快速移動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M2正向和反向的移動(dòng)；接觸器KM11控制主軸箱油泵電動(dòng)機(jī)M3；接觸器KM10控制工作臺(tái)油泵電動(dòng)機(jī)。 選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)：電源種類(lèi)；主觸點(diǎn)額定電壓；輔助觸點(diǎn)種類(lèi)、數(shù)量及觸點(diǎn)額定電流；電磁線(xiàn)圈的電源種類(lèi)，頻率和額定電壓 主觸點(diǎn)額定電流，一般根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算觸點(diǎn)電流，即： 式中 K------經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，一般取1~1.4； -----電機(jī)功率（KW）； -----電動(dòng)機(jī)額定線(xiàn)電壓（V）； -----接觸器主觸點(diǎn)電流（A） ----線(xiàn)路額定電壓，接觸器觸點(diǎn)額定電壓 交流接觸器的選擇： 根據(jù)上述公式可得 （經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K取1.2） 32.895A 選擇接觸器的類(lèi)型為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動(dòng)機(jī)最大容量11KW 吸引線(xiàn)圈電壓110V 吸引線(xiàn)圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開(kāi)2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 同理：KM2、KM3、KM4、KM5交流接觸器的型號(hào)為CJ10-40 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流40A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動(dòng)機(jī)最大容量11KW 吸引線(xiàn)圈電壓110V 吸引線(xiàn)圈消耗功率32VA 輔助觸頭數(shù)量2常開(kāi)2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 4.2.3快速電動(dòng)機(jī)用接觸器 交流接觸器KM6、KM7的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K取1.2） 選擇接觸器的類(lèi)型為CJ10-20 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流20A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動(dòng)機(jī)最大容量4KW 吸引線(xiàn)圈電壓110V 吸引線(xiàn)圈消耗功率22VA 輔助觸頭數(shù)量2常開(kāi)2常閉 外形尺寸 頻率50HZ 4.2.4后立柱電動(dòng)機(jī)用接觸器 交流接觸器KM8、KM9的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類(lèi)型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動(dòng)機(jī)最大容量2.2KW 吸引線(xiàn)圈電壓110V 吸引線(xiàn)圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開(kāi) 頻率50HZ 交流接觸器KM10、KM11的選擇： 根據(jù)公式可得 （經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K取1.2） A 選擇接觸器的類(lèi)型為CJ10-5 觸頭額定電壓380V 主觸頭額定電流5A 輔助觸頭額定電流5A 可控制電動(dòng)機(jī)最大容量2.2KW 吸引線(xiàn)圈電壓110V 吸引線(xiàn)圈消耗功率6VA 輔助觸頭數(shù)量1常開(kāi) 頻率50HZ 4.2.3電源引入開(kāi)關(guān) 組合開(kāi)關(guān)主要是作為電源引入開(kāi)關(guān)，所以也稱(chēng)電源隔離開(kāi)關(guān)。它也可以起停5KW以下的異步電動(dòng)機(jī)，但每小時(shí)的接通次數(shù)不應(yīng)超過(guò)10~20次，開(kāi)關(guān)的額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5~2.5倍 組合開(kāi)關(guān)主要根據(jù)電源種類(lèi)、電壓等級(jí)、所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行選用。常用的組合開(kāi)關(guān)為HZ-10系列，額定電流為10、25、60和100A四種。適用于交流380V以下，直流220V以下的電氣設(shè)備中。 電源引入開(kāi)關(guān)的選擇 此電路中的Q主要作為電源隔離開(kāi)關(guān)用，并不用它來(lái)直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)額定電流來(lái)選。顯然應(yīng)該根據(jù)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)選。選用HZ-10系列 額定電流為25A 三極 380V 4.2.4 熔斷器的選擇 熔斷器由熔體（俗稱(chēng)保險(xiǎn)絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成。在電路中用作短路保護(hù)。其中熔體是主要部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件，熔體是由低熔點(diǎn)的金屬材料制成絲狀、帶狀、片狀等；熔管的作用是安裝熔體和在熔體熔斷時(shí)熄滅電弧。熔斷器的熔體串接于被保護(hù)電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體通過(guò)的電流不會(huì)使其熔斷，當(dāng)電路發(fā)生短路和嚴(yán)重過(guò)載故障時(shí)，熔體中通過(guò)很大電流，使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到融化溫度時(shí)熔體自動(dòng)熔斷，切斷故障電路，起到保護(hù)作用。 熔斷器類(lèi)型的選擇 選擇熔斷器的類(lèi)型時(shí)，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小。通過(guò)比較與考慮我選擇RL1系列螺旋式的熔斷器。 熔體額定電流的選擇 FU為保護(hù)籠型異步電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5的熔斷器。在出現(xiàn)尖峰電流時(shí)也不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)而其余電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流，為此熔體的額定電流應(yīng)滿(mǎn)足如下關(guān)系，即： 式中 為 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流，為其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和。 104.45A 選用RL1-200型號(hào)的熔斷器 額定電流200 熔體額定電流125A FU1 控制變壓器原邊熔斷器的熔絲額定電流，根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 ---------控制變壓器的額定容量 --------線(xiàn)路中最大電器的吸引線(xiàn)圈起動(dòng)容量或幾個(gè)電器的吸引線(xiàn)圈同時(shí)起動(dòng)容量之和，VA 選用2A FU2 6V回路指示燈的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算 1.67 選用=2A FU3 24V機(jī)床照明電路的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算： 40/24 68W 1.67A 選用=2A 選用RL1-15型號(hào)的熔斷器 熔斷器的額定電流15A 熔體額定電流等級(jí)2、4、5、6、10、15 FU4 28V整流橋、離合器電路的熔斷器的選擇 根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算： 68/28 2.43A 選用=4A 熔斷器額定電壓的選擇 熔斷器的額定電壓應(yīng)等于或大于所在電路的額定電壓 4.2.5行程開(kāi)關(guān) 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)短的主令電器，稱(chēng)為行程開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)。將行程開(kāi)關(guān)安裝于生產(chǎn)機(jī)械行程終點(diǎn)處，可限制其行程，也稱(chēng)為限位開(kāi)關(guān)或終點(diǎn)開(kāi)關(guān)。行程開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開(kāi)關(guān)。經(jīng)過(guò)分析我選擇機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，它靠移動(dòng)物體碰撞其可動(dòng)部件使常開(kāi)觸頭接通，常閉觸頭分?jǐn)啵瑢?shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制。移動(dòng)物體（或工作機(jī)械）一旦離開(kāi)，行程開(kāi)關(guān)復(fù)位，其觸點(diǎn)恢復(fù)到原始狀態(tài)。行程開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式三種。 行程開(kāi)關(guān)的選擇 選擇采用有盤(pán)形彈簧機(jī)構(gòu)瞬時(shí)動(dòng)作的滾輪式行程開(kāi)關(guān)，因?yàn)橹眲?dòng)式行程開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)是：觸點(diǎn)分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的移動(dòng)速度，當(dāng)速度低于0.4m/min時(shí)觸點(diǎn)分?jǐn)嗵?，易受電弧燒損。而當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的行程比較小而作用力也小時(shí)，才可采用具有瞬時(shí)動(dòng)作和微小動(dòng)作的微動(dòng)開(kāi)關(guān)。（電器與PLC控制技術(shù)） LX 額定電壓 380/220V 額定電流5A 觸頭接觸時(shí)間0.04 動(dòng)作力 工作行程1~3mm 超行程2~4 觸頭數(shù)量1開(kāi)1閉 4.2.6 其他所需電器的選擇 按鈕的選擇 按鈕通常是用來(lái)短時(shí)接通或斷開(kāi)小電流的控制電路的開(kāi)關(guān)。機(jī)床常用的按鈕為L(zhǎng)A系列 控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用廣泛的手動(dòng)主令電器，在控制電路中發(fā)出手動(dòng)指令遠(yuǎn)距離控制其他電器，再由其他電器去控制主電路或轉(zhuǎn)移各種信號(hào)，也可以直接用來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)電路和電器連鎖電路等。當(dāng)按下按鈕時(shí)，先斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)，然后才接通常開(kāi)觸點(diǎn)；按鈕釋放后，在復(fù)位彈簧作用下使觸點(diǎn)復(fù)位，所以按鈕常用來(lái)控制電器的點(diǎn)動(dòng)。按鈕沒(méi)有進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)之分，直接將所需的觸點(diǎn)連入電路即可。在沒(méi)有按動(dòng)按鈕時(shí)，接在常開(kāi)觸頭接線(xiàn)柱上的線(xiàn)路是斷開(kāi)的，常閉觸頭的接線(xiàn)柱上的線(xiàn)路是接通的；當(dāng)按下按鈕時(shí)，兩種觸點(diǎn)的狀態(tài)改變，同時(shí)也使與之相連的電路狀態(tài)改變。控制按鈕一般由按鈕、復(fù)位彈簧、觸點(diǎn)和外殼等部分組成。為便于識(shí)別各個(gè)按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕帽上作出不同標(biāo)志或涂以不同顏色，表示不同作用。一般使用時(shí)用紅色代表停止按鈕，綠色作為啟動(dòng)按鈕。 交流電機(jī)制電器的選擇 根據(jù)主電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)選擇ZD-15電子制電器 照明燈和信號(hào)燈的選擇 信號(hào)燈的選擇 選用XD1型號(hào)的信號(hào)燈 額定電壓6.3V 功率1W 燈頭型號(hào)E10/13 紅、黃、藍(lán)、綠、乳白無(wú)色。 機(jī)床照明燈的選擇 選用JC2型號(hào)的照明燈 電源電壓24V 燈泡功率40W 燈架總長(zhǎng)565 電磁閥和離合器的選擇 電磁閥 選用WE型電磁換向閥，型號(hào)4WE10D10/0A型濕式電磁換向閥。此電磁閥有兩個(gè)電磁鐵和兩個(gè)工作位置，但沒(méi)有定位器。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，滑閥沒(méi)有固定位置。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓油路的換向，順序動(dòng)作及卸荷等。電磁鐵信號(hào)是由電系統(tǒng)的按鈕、開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、壓力繼電器以及其他電路元件發(fā)出的。 離合器（YC） 離合器是一種可以通過(guò)各種操縱方式，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線(xiàn)上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有結(jié)合或分離功能的裝置 電磁離合器是利用激勵(lì)線(xiàn)圈電流產(chǎn)生的電磁力來(lái)操縱接合元件，使離合器接合或脫開(kāi)，其特點(diǎn)為：起動(dòng)力矩大，動(dòng)作反應(yīng)快，離合迅速；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，使用壽命長(zhǎng)；可實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離操縱，控制簡(jiǎn)單，功率小。 選用摩擦式電磁離合器： 型號(hào)DLM5-63 許用轉(zhuǎn)矩2260N.m 線(xiàn)圈消耗功率68W 接通時(shí)間0.45S 斷開(kāi)時(shí)間0.25 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩10.0 N.m 摩擦片許用相對(duì)速度1800r/min 整流橋VC 選擇硅整流橋裝置，是將交流電源改為直流電源的裝置 型號(hào)BKZ-5 直流電壓24V 直流電流5A 4.2.7控制變壓器的選用 當(dāng)控制線(xiàn)路所用電器較多、線(xiàn)路較為復(fù)雜時(shí)，一般需采用經(jīng)變壓器降壓的控制電源，提高線(xiàn)路的安全可靠性。控制變壓器主要根據(jù)所需要變壓器容量及一次側(cè)、二次側(cè)的電壓等級(jí)來(lái)選擇控制變壓器，可根據(jù)以下兩種情況確定起容量： （1） 根據(jù)控制線(xiàn)路最大工作負(fù)載所需要的功率進(jìn)行計(jì)算，一般可 據(jù)如下的公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 ---------所需變壓器容量 --------變壓器容量?jī)?chǔ)備系數(shù) =1.1~1.25 ------控制線(xiàn)路最大負(fù)載時(shí)工作的電器所需的總功率（VA） 很顯然對(duì)于交流電器，應(yīng)取吸持功率值。 變壓器最大負(fù)載是KM1、KM3、KM5、KM6、KM8、KM10、KM11同時(shí)工作 取=1.2 163.2VA （2）變壓器的容量應(yīng)滿(mǎn)足已吸合的電器在又起動(dòng)吸合另一些電器時(shí)仍能吸合，可根據(jù)下面公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 ------同時(shí)起動(dòng)的電器的總吸持功率（VA） VA 關(guān)于式中的系數(shù)：變壓器二次側(cè)電壓，由于電磁電器起動(dòng)時(shí)負(fù)載電流的增加要下降，但一般在下降額定值的20%，所有吸合電器不致釋放，系數(shù)0.6就是從這一點(diǎn)來(lái)考慮的。式中第二項(xiàng)系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它考慮到個(gè)電器的起動(dòng)功率換算到吸持功率，以及電磁電器在保證起動(dòng)吸合的條件下，變壓器容量只是該器件的起動(dòng)功率的一部分因素。 最后所需變壓器容量，應(yīng)由以上兩式中所計(jì)算出的最大容量決定。 從以上的計(jì)算中可知變壓器的容量應(yīng)大于163.2VA?？紤]到照明燈等其他電路容量，可選用JBK—250型號(hào)的變壓器 額定容量250VA 電壓等級(jí)：380/110-24-6，可滿(mǎn)足輔助回路的各種電壓需要。（機(jī)床電氣控制技術(shù)64頁(yè)） 變壓器選擇的第二種方案： （1）按連續(xù)工作選變壓器額定容量，應(yīng)滿(mǎn)足如下的條件： 式中 -----控制變壓器的額定容量 -----所有電磁線(xiàn)圈工作的總?cè)萘?，VA =VA （2）按起動(dòng)選變壓器額定容量，應(yīng)滿(mǎn)足如下的條件： 式中 --------同時(shí)起動(dòng)的電磁線(xiàn)圈起動(dòng)容量的總和，VA 機(jī)床同時(shí)起動(dòng)的線(xiàn)圈有兩個(gè)，起動(dòng)容量是44VA，故應(yīng)滿(mǎn)足條件： 60.3VA 應(yīng)選取以上所算結(jié)果中的較大的值作為控制變壓器的容量，應(yīng)為228VA?？刂齐妷喊礃?biāo)準(zhǔn)選用110V。本變壓器還包括工作照明用的24V和信號(hào)燈用的6V。照明燈的功率為40W，信號(hào)燈為W，它們都是平穩(wěn)的電阻負(fù)載，無(wú)須考慮起動(dòng)的影響，因此其各自的容量分別選為45VA和5VA，為考慮機(jī)床加數(shù)顯裝置的需要，在控制變壓器的容量上留有30VA的備用容量。因此控制變壓器的總?cè)萘繛椋盒盘?hào)燈是50VA，照明燈45VA。所以變壓器的總?cè)萘繛?17VA。選用變壓器型號(hào)為 JBK-250 額定容量250VA 電壓等級(jí)：380V/110-24-6V。 通過(guò)以上兩種方案的計(jì)算與比較，變壓器的選擇是合理的。 第5章 電氣控制電路中的保護(hù)環(huán)節(jié) 5.1概述 電氣控制系統(tǒng)除了能滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械的加工工藝要求外，要想長(zhǎng)期的正常的無(wú)故障的運(yùn)行，還必須有各種保護(hù)措施。保護(hù)環(huán)節(jié)是所有機(jī)床電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，利用它來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)、電氣控制設(shè)備以及人身安全等。 電氣控制系統(tǒng)中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有過(guò)載保護(hù)、短電流保護(hù)、零電壓和欠電壓保護(hù)以及弱磁保護(hù)等。T6113A臥式鏜床的電氣控制部分同樣需要具備一些保護(hù)環(huán)節(jié)。 5.2短路保護(hù) 電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣、導(dǎo)線(xiàn)的絕緣損壞或線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，造成短路現(xiàn)象，產(chǎn)生短路電流并引起電氣設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力使電氣設(shè)備損壞。因此在產(chǎn)生短路現(xiàn)象時(shí)，必須迅速的將電源切斷。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和自動(dòng)開(kāi)關(guān)，在T6113A臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)中用到的是熔斷器的保護(hù)。熔斷器的熔體串聯(lián)在電氣控制系統(tǒng)中的主電路部分，在控制電路部分有一個(gè)單相的熔斷器對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，熔體自動(dòng)熔斷，從而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。使用低壓斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)比熔斷器好，因?yàn)楫?dāng)三相電路短路時(shí)，很可能只有一相的熔斷器熔斷，造成單相運(yùn)行。對(duì)于低壓斷路器來(lái)說(shuō)，只要造成短路都會(huì)使開(kāi)關(guān)跳閘，將三相同時(shí)切斷。但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作頻率低，價(jià)格高，因此適用于要求較高的場(chǎng)合。 5.3鏜床的聯(lián)鎖保護(hù) 5.3.1手動(dòng)與機(jī)動(dòng)聯(lián)鎖 采用手動(dòng)進(jìn)給，是將手動(dòng)手輪放在“微動(dòng)”位置，不允許“快速”或機(jī)動(dòng)進(jìn)給。當(dāng)手輪在微動(dòng)位置，壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ6，SQ6的常閉觸頭斷開(kāi)，KM5、KM6不能得電，因而不能快速移動(dòng)，若手柄放在機(jī)動(dòng)位置，由于壓動(dòng)了行程開(kāi)關(guān)SQ24，SQ24的常閉觸頭斷開(kāi)，主電動(dòng)機(jī)M1控制電路斷開(kāi)，不能機(jī)動(dòng)進(jìn)給。 5.3.2限速保護(hù) 平旋盤(pán)工作時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)被限制在以下。主軸、主軸箱、上滑座、下滑座的正反向快速運(yùn)動(dòng)都有限位保護(hù)，采用限位開(kāi)關(guān)SQ9~SQ16，可防止快速移動(dòng)機(jī)構(gòu)超過(guò)極限位置。 5.3.3正反轉(zhuǎn)電氣聯(lián)鎖 為防止正反轉(zhuǎn)接觸器的觸點(diǎn)在可逆轉(zhuǎn)換時(shí)同時(shí)閉合而造成電源短路，應(yīng)有使兩個(gè)吸引線(xiàn)圈不能同時(shí)通電的電氣聯(lián)鎖，或同時(shí)輔以不許正反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)吸合的機(jī)械聯(lián)鎖，而這一點(diǎn)通過(guò)PLC的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第6章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 6.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.分析控制對(duì)象，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，這是實(shí)現(xiàn)本次研究的依據(jù) 2.選定PLC的型號(hào)及所需要的輸入/輸出模塊，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置 3.編制PLC的輸入/輸出分配表，并繪制機(jī)床采用PLC控制的原理圖 4.根據(jù)控制要求對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行編程 5.選擇所需的電器元件 6.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 （1）分析控制對(duì)象 在確定采用PLC控制后，應(yīng)對(duì)被控對(duì)象特點(diǎn)和工藝要求作深入的了解，使PLC控制系統(tǒng)最大限度地滿(mǎn)足被控制對(duì)象的工藝要求。分析控制過(guò)程中輸入和輸出設(shè)備之間的關(guān)系。 （2）PLC控制系統(tǒng)的硬件配置 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括PLC機(jī)型的選擇，輸入輸出模塊的選擇 （3）軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)就是在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分配輸入輸出元件地址號(hào)，同時(shí)編制程序。根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出梯形圖，這是本次研究的核心工作。 6.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置 6.2.1選擇PLC機(jī)型 選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，在滿(mǎn)足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，。對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的估算。合理的選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿(mǎn)足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)和種類(lèi)應(yīng)根據(jù)被控制對(duì)象所需控制的模擬量開(kāi)關(guān)量來(lái)確定，一般一個(gè)輸入/輸出元件要占用一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加20%~30%的備用量 6.2.2開(kāi)關(guān)量I/O模塊的選擇 為了適應(yīng)各種各樣的控制信號(hào)，PLC有多種模塊供選擇。開(kāi)關(guān)量輸入模塊選擇PLC內(nèi)部所提供的DC24V電源，用做集電極開(kāi)路傳感器的電源。開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出方式采用繼電器的方式輸出，其使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且具有隔離作用。 6.2.3 PLC的接線(xiàn)電路 如下圖所示 圖6-1 CPU224 圖6-2 EM223 第7章PLC在T619A臥式鏜床中的應(yīng)用 7.1 T6113臥式鏜床的PLC控制方案 既然是改造，那么一般情況下盡量沿用原機(jī)床的結(jié)構(gòu)，少做改動(dòng)，控制部分則完全屏棄繼電器控制的原始控制思路，用PLC控制替代它。根據(jù)T6113鏜床有關(guān)資料及機(jī)床電氣改造方面的經(jīng)驗(yàn)，確定方案如下圖所示： 圖7-1 控制系統(tǒng)方案 7.2 T6113控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.2.1機(jī)型的選擇及I/O接口的分配 采用可編程控制器的T619A臥式鏜床的操作及功能應(yīng)與采用繼電接觸器電路時(shí)完全一致。機(jī)床原配的按鈕、限位開(kāi)關(guān)、變壓器、指示燈、熱繼電器等電器均需保留。作為主要操作器件的按鈕及限位開(kāi)關(guān)要接入PLC的輸入口，每個(gè)（組）觸點(diǎn)占用一個(gè)輸入口。作為主要執(zhí)行器件的接觸器幾電磁閥要接入PLC的輸出口，每個(gè)（組）線(xiàn)圈也要占一個(gè)口。 清點(diǎn)T619A臥式鏜床需接入PLC的輸入輸出器件后，確定需輸入口39個(gè)及輸入口40個(gè)輸出口，根據(jù)第6章中關(guān)于PLC選擇的要求及此鏜床本身的工作狀態(tài)