全自动双面钻控制系统设计说明书(修改版)

开封大学毕业设计（论文）说明书题目：全自动双面钻电气控制系统设计说明书学院机械与汽车工程学院专业机电一体化技术班级2013级机电班学号2013501332姓名杜仲指导教师陈岩2016年5月20日目录论文摘要……………………………………………………………………1一、全自动双面钻概况…………………………………………………………2二、全自动双面钻工作过程……………………………………………………2三、课程设计目的及内容………………………………………………………5（一）概述………………………………………………………………………5（二）设计步骤…………………………………………………………………6（三）机电传动控制概述………………………………………………………6（四）课程设计…………………………………………………………………7（五）总体设计…………………………………………………………………8（六）局部设计…………………………………………………………………9（七）原理图绘制………………………………………………………………9（八）接线图绘制……………………………………………………………14（九）元件选型………………………………………………………………14四、控制方案论证……………………………………………………………17（一）继电器控制方案………………………………………………………17（二）微机控制方案…………………………………………………………17（三）PLC控制方案…………………………………………………………18（四）结论……………………………………………………………………19五、PLC控制系统设计…………………………………………………………19（一）PLC控制系统电器元件的选择………………………………………19（二）控制系统PLCI/O接线图设计………………………………………19六、控制系统软件设计………………………………………………………21（一）软件的组成部分………………………………………………………21（二）手动子程序设计………………………………………………………21（三）自动子程序设计………………………………………………………22（四）公用子程序设计………………………………………………………23七、软件的调试………………………………………………………………24（一）公用子程序调试………………………………………………………24（二）自动子程序调试………………………………………………………25八、小结………………………………………………………………………25九、参考文献…………………………………………………………………26十、附录………………………………………………………………………27附表1：元器件选型明细表……………………………………………………27附图1：原理图…………………………………………………………………28附图2：接线图…………………………………………………………………29开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书1论文摘要为提高机床在实际生产中的自动化程度和工作效率，迅速提升工件加工技术与精度，设计了一种全自动气动钻床，该机床能对工件完成快速定位、夹紧以及钻削加工等工作。本文设计的全自动气动钻床通过PLC来控制机床动作，通过气压传动来传递动力。实现了PLC与PC的高效结合，简化了机床的电气控制系统，提高了机床的生产效率,达到了理想的效果。关键词：PLC（可编程控制器）双面钻孔组合机床开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书2全自动双面钻电气控制系统设计说明书杜仲（开封大学机械与汽车工程学院)一．全自动双面钻概况全自动双面钻是针对棒料两面同时进行钻孔或扩孔加工的专用机床，这种机床自动化程度高，能自动上、下料，自动进、退，并具有可靠的危险区保护措施，其结构示意图如图1-1所示。全自动双面钻是由液压系统来控制其进给运动的。动力头主轴由电动机(JQ2－Z1－4，1.5KW)拖动旋转，液压电磁阀和电动机由行程开关、压力继电器和接触器控制，其液压原理图如图1-2所示。油泵电机为3KW。SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7左动力头右动力头夹紧装置送料装置工件工作台图1-1全自动双面钻结构示意图二．全自动双面钻的工作过程开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书3快进快进工进工进快退快退图1-2动作顺序图如图1-2所示，当液压泵电机M，左、右动力头主轴电机M1和M2均启动完毕时，按下启动按钮SB，YV1通电，送料机构送料。送料到位时，碰SQ2，YV1断电，送料机构自动返回。当返回到原位时，碰SQ1，YV2通电，夹紧机构对工件夹紧。当夹紧到位时，碰SQ4；当对工件有足够的夹紧力时，压力继电器KP1动作。此时，YV3和YV5通电，左、右动力头同时向前进给，开始对工件进行钻削加工。当左、右动力头将要进入危险区时，右动力头碰SQ8，使YV5断电，右动力头停止进给，而左动力头继续进给。当左动力头钻至整个孔深的一半时，碰SQ6，使YV3断电，YV4通电，左动力头停止进给并快速返回。当左动力头返回到原位时，碰SQ5，于是YV4断电，左动力头停在原位。同时YV5重新通电，使左动力头在此进给。当右动力头将孔的余下部分钻穿时，碰SQ9，使YV5断电，YV6通电，右动力头停止进给并快速返回。当右动力头返回到原位时，碰SQ7，使YV6断电，右动力头停止。同时YV2断电，夹紧机构松开。当夹紧机构完全松开时，碰SQ3。至此，全自动双面钻完成了一个循环的加工。开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书4图1-3液压系统原理图开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书5三．课程设计目的及内容(一)概述本课程是本专业的专业必修课。课程设计的目的和任务在于使学生掌握机械设备电器控制的基本知识、基本原理和基本方法,以培养学生对电气控制系统的分析和设计的基本能力。加深学生对课程内容的理解，验证理论和巩固、扩大所学的基本理论知识。本机为专用千斤顶油缸两端面钻孔加工的组合机床，采用装在动力滑台上的左、右两个动头（电机均为1.5KW）同时进行切削。1.动力头为单向运转，停车采用能耗制动；2.只有在油泵工作，油压达到一定的压力后（由油压继电器控制）才能进行其它控制；3.专用机床能进行半自动循环，又能对各个动作单独进行调整；4.需要一套局部照明装置以及工作状态指示灯；5.有必要的过电流保护和联锁；6.钻孔过程中需用冷却泵进行冷却，冷却泵电动机功率为0.125kw；7.绘制电气原理图(A3)；8.列出元件明细表；9.绘制电气接线图(A3)；(二)设计步骤1.电动机的选择：根据设计要求需配备4台电动机，油泵电机M1，冷却泵电动机M2，动力头电动机M3、M4。根据设计要求查阅相关手册选择电机型号，注明所查阅的手册的名称、页码。2.绘制工步循环图：根据系统的动作状态表绘制工步循环图。3.电气原理图的设计（要求有详细的分析过程）：（1）主电路设计（2）控制电源的设计开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书6（3）控制电路的设计（根据设计要求列出各执行电器的逻辑表达式）（4）局部照明与信号指示电路的设计（5）机床工作原理分析4.电气元件型号的选择：（1）电源开关的选择（2）热继电器的选择（3）接触器的选择（4）继电器的选择（5）行程开关的选择（6）熔断器的选择（7）按钮的选择（8）照明灯及灯开关的选择（9）指示灯的选择（10）控制变压器的选择5.电气接线图的绘制：（1）电器元件按外形绘制，并与布置图一致，偏差不要太大（2）所有电器元件及其引线应标注与电气原理图相一致的文字符号及接线回路标号（3）接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色等。(三)机电传动控制概述机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称。它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常运行。在现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包括控制电动机的一整套控制系统。也就是说，现代机电传动是和由各种控制元件组成的自动控制系统紧密地联系在一起的，所以，本课程被命名为《机电传动控制》（也称为《机械电气控制》）。从现代化生产的要求出发，机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化；从狭义上讲，则专指控制电机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。例如，一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米；重型镗床为保证加工精度和控制表面粗糙度，要求能在极慢的稳速下进给，即要求能在很宽的范围内调速；轧钢车开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书7间的可逆式轧机及其辅助操作频繁，要求在不到一秒的时间内疚能完成从正转到反转的过程，即要求能迅速地启动、制动和反转；对于电梯和提升机，要求启动和制动平稳，能并能准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或各部分，要求它们的转速保持一定的比例关系，以便进行协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设别组成的生产自动线实行统一控制和管理。诸如此类要求，都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。在近代机械工业的发展过程中，机电传动的发展，经历了一个复杂的过程：1电机的拖动的发展过程如下：2控制系统的发展过程如下：由整个发展过程，不难看出，随着机械加工要求不断提高，机电传动控制系统的复杂度也在不断增加。本课程的重点在与控制部分，如何利用电气元件或计算机控制电气来拖动机械实现所要求的功能。在设计控制系统时，就要求设计人员对执行元件（电动机）、控制元件的熟练掌握与运用，同时也要求对控要求进行了解。(四)课程设计在本次课程设计中，我们完成的是“全自动双面钻床控制系统”的设计任务。此次课程设计的目的旨在学会利用电气元件（继电器——接触器）的控制方法，故在整个设计过程中，要求使用的元件为传统控制系统中的继电器、接触器来实现钻床的全自动工作过程。另外，在本次课程设计中，我们还应学会如何设计主回路、控制回路以及辅助回路（照明与显示）。同时，在回路的总体连接上，要熟悉设计的技巧；在液压控制回路的设计中，要学会利用“起保停”电路来实现液压系统的控制。通过本次课程设计，除了复习掌握已学过的电气知识外，还应熟悉控制系继电器控制接触器控制电机放大机控制磁放大器控制电力功率晶体管控制计算机数字控制（PLC）成组拖动多电机拖动（不同机构由单独电机拖动）单电机拖动开封大学机械与汽车工程学院机电一体化技术专业2016届毕业设计（论文）说明书8统的设计流程与设计方法，从而增加自己的阅历，提高自己的工作能力。(五)总体设计1控制要求的分析任务书中的控制要求有以下几点：（1）动力头位单向运转，停车采用能耗制动；（2）只有在油泵工作，油压达到一定压力后（由油压继电器控制）才能进行其他的控制；（3）专业机床能进行半自动循环，又能各个动作单独进行调整；（4）需要一套局部照明装置以及工作状态指示灯；（5）有必要地过电流保护和连锁；（6）钻孔过程中需用冷却泵进行冷却，冷却泵电动机功率为0.125kW。由上述控制要求，可分析出以下几点：（1）在主回路中仅需对电机的启停进行控制和对动力头电机进行能耗制动的设计，不需控制正反转；（2）在液压回路的液压泵附近处应添加压力继电器，并在液压控制回路的首端加入该压力继电器的常开触点，以实现满足油压后才能进行其他控制的要求；（3）对于机床的半自动循环，可以采用起保停电路来实现，而对于各个动作的单独调整则可在控制首端加入万能转换开关，并对各个动作设置手动按钮来实现该控制要求；（4