多工位加工线上钻削加工电气控制系统设计]

《多工位加工线上钻削加工电气控制系统设计》课程设计报告专业：机械设计制造及其自动化班级：06机本3班姓名：孙威指导教师：熊永超陈跃二零一零年一月十四日2目录一、设计要求....................................................................................................错误!未定义书签。1.1设计要求.............................................................................................错误!未定义书签。1.2课题要求.............................................................................................错误!未定义书签。1.3设计参数.............................................................................................错误!未定义书签。1.4系统设计要求.....................................................................................错误!未定义书签。二、总体设计方案............................................................................................错误!未定义书签。2.1选择机型.............................................................................................错误!未定义书签。2.2模块选择.............................................................................................................................52.3FX2n-2DA模拟量输出模块.............................................................错误!未定义书签。2.4FR-A540变频器功能介绍………………………………………………………………..72.5确定系统控制结构..……………………………………………………………………...9三、系统电气控制原理图设计.......................................................................................................93.1设计目标…………………………………………………………………………………..93.2主电路设计……………………………………………………………………………….93.3PLC控制电路设计..........................................................................................................103.4数模输出模块电路设计..................................................................................................113.5变频器电路设计..............................................................................................................12四、PLC控制程序设计.................................................................................错误!未定义书签。4.1参数分析.............................................................................................错误!未定义书签。4.2程序设计内容.....................................................................................错误!未定义书签。4.3程序设计.............................................................................................错误!未定义书签。4.3电控箱布局设计.................................................................................错误!未定义书签。五、调试过程及结果........................................................................................错误!未定义书签。六、总结…………………………………………………………………………………………..19参考文献.........................................................................................................................................203绪论一．课程设计的目的《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习后,进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下,使学生通过课程设计,对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高,并运用所学理论,通过调研,设计一个机电控制方面的课题,受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力.二．课题的来源及现实意义钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型：1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。8)多轴钻床：立体钻床，有多个可用钻轴，可灵活调节。钻床的加工特点：加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。机电一体化毕业设计在机电一体化专业教学中占有重要位置，它关系到学生知识的综合运用和学生动手能力的培养及机电产品开发的能力.因此设计内容选择很重要.基于多工位加工线上钻削加工电气控制系统是典型的机电一体化系统，以此为设计内容有较强的教学研究意义.数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础.这个基础是否牢固直接4影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位.因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展的数控技术及其产业.在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步.特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列.但是我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力等方面情况尤为突出.在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门所面临的重要任务.针对某生产线钻削加工工序的动作要求，设计了采用可编程控制器改造原继电器控制电路的方案，并提出了设计中需要注意的问题，该设计方法一般不需要改变控制面板，保持了系统原有的外部特性，工作人员不用改变长期形成的操作习惯，某生产线钻削加工设备采用可编程控制器改造原继电器控制电路效果显著.5课程设计内容一、设计要求1.1控制要求用PLC控制一条多工位加工线，其中第三工位的头道工序为钻孔.此工序的动作要求如下：起动后，夹紧装置动作.为确保可靠夹紧，延时10s钟，控制冷却油的电磁阀吸合.同时，钻头向工件方向快进.当接近工件时，限位开关SQ1动作，钻头变为慢进，开始钻削.达到预定深度，限位开关SQ2动作，钻头快速退回.回到原始位置，限位开关SQ3动作，钻头停止移动，钻削工序结束.1.2课题要求1）画出加工过程流程图.2）画出继电器控制的电气原理图.3）画出PLC控制的输入输出接线图.4）设计PLC控制钻削加工的梯形图.5）完成加工程序设计.6）整理设计说明书，答辩.二、总体设计方案可编程控制器PLC的使用与继电器有极为相似的梯形图语言，用PLC改造继电器控制系统时，根据继电器电路来设计梯形图是一条捷径，因为原有的继电器控制系统经过长期的使用和考验已经被证明能完成系统要求的控制功能，因此可以将继电器电路图转换成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图和梯形图来实现继电器系统的功能.2.1多工位加工线上钻削加工的过程流程图多工位加工线钻削加工工序的动作要求如下：启动后，夹紧装置动作，为确保可靠夹紧，延时10s控制冷却油的电磁阀吸合；同时，钻头向工件方向快进，当接近工件时，限位开关SQ1动作钻头变为慢进，开始钻削，达到预定深度时限位开关SQ2动作，钻头快速退回，回到原始位置限位开关SQ3动作，钻头停止移动，钻削工序结束.其加工过程流程图如图1：6图1加工过程流程图72.2继电器控制的电器原理图2.2.1按照课程设计的要求，画出继电器控制的电气原理图如图2：图2继电器控制的电气原理图2.2.2其中所用电气原理图的符号意义如下表所示：表1电气元器件的说明SB1SB2K1K2K3K4SQ2SQ3起动停止夹紧控制继电器喷油控制继电器进给继电器快退控制继电器进给到位开关钻头退到原位开关KM1KM2KM3KM4T1YVSQ1夹紧控制接触器快进接触器进给接触器快退接触器定时器电磁阀快进结束限位开关82.2.3有关电磁阀原理、分类及选择说明：电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动.电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀.1）电磁阀的工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动.这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动.2）电磁阀从原理上分为三大类：（1）直动式电磁阀：原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。（2）分步直动式电磁阀：原理：它是一种直动和