PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制
Z3050型摇臂钻床电气控制线路
Z3050型摇臂钻床型号含义
1 普通钻床的主要结构组成 2 普通钻床的运动形式 3 普通钻床的控制要求
26:30
1 普通钻床的主要结构组成
孔加工机床
升降电动机 内立柱
外立柱 电源开 关箱
升降丝杆
主轴电动机 主轴箱 摇臂
主轴
工作台
底座
2 普通钻床的运动形式
（1）主运动：钻头的旋转运动。 （2）进给运动：主轴带动钻头的上下移动。
3. 主轴旋转与进给应能在较大范围内调速，采用机械调速， 对电动机无任何调速要求。主轴变速机构与进给变速机构放在 一个变速箱内，两种运动由一台电动机拖动。
4．升降电动机要求正反转。 5．摇臂、主轴箱以及立柱的加紧和放松由一台异步电动机配 合液压装置完成，液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的 压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放 松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。 摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的 程序进行。 6．钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液 进行钻头冷却，要求单向旋转。 7．要求有必要的联锁与保护环节。 8．具有机床安全照明电路与信号指示电路。
电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。
当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继 电器称为过电流继电器。它主要用于频繁启动和重载启动的场合，作为电 动机和主电路的过载和短路保护。
当流过继电器的电流减小到低于整定值时动作的继电器称为欠电流继 电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁芯是吸合的。它常用于
Z3050型摇臂钻床电气控制线 路
学习领域三 机床电气控制
任务活动二 Z3050型摇臂钻床电气控制
Z3050型摇臂钻床电气控制线路7
（4）在涉及到控制电路有问题时，有线路的导线连接松
动，电路元器件损坏，电气元件触点接触不良等原因。
7．位臵开关与按钮开关的作用有何异同 位臵开关与按钮都是靠外力的作用来使触点动作的，
按钮是靠人主观操作，是主令控制；位臵开关是靠被
控制机械装臵来操作，按照预先设定的位臵来使触点 动作，是位臵控制。
8．有2台电动机M1和M2，要求（1）M1先启动，经过
降到位后，再重新将其夹紧。
（2）摇臂升降控制
摇臂的松、紧是由液压系统完成的。在电磁阀YV线圈通电吸合的条 件下，液压泵电动机M3正转，正向供出压力油进入摇臂的松开油腔，推
动松开机构使摇臂松开，摇臂松开后，行程开关SQ2动作、SQ3复位；
若M3反转，则反向供出压力油进入摇臂的夹紧油腔，推动夹紧机构使摇 臂夹紧，摇臂夹紧后，行程开关SQ3动作、SQ2复位。由此可见，摇臂 升降的电气控制是松紧机构液压与机械系统（M3与YV）的控制配合进 行的。
（1）摇臂不能上升（或下降）
故障排除方法：
① 检查行程开关SQ2触点、安装位臵或损坏情况，并予以修 复； ② 检查接触器KM2或摇臂升降电动机M2，并予以修复；
③ 检查系统故障原因、位臵移动或损坏，并予以修复；
④ 检查相序，并予以修复。
（2）摇臂上升（下降）到预定位臵后摇臂不能夹紧
故障分析方法：
称。
2．QS、FU、KM、FR、KT、SB、SQ是什么电器元 件？画出这些电器元件的图形符号，并写出中文名称。
2．QS、FU、KM、FR、KT、SB、SQ是什么电器元
件？画出这些电器元件的图形符号，并写出中文名
称。
3．电流继电器在电路中的作用是什么？它和热 继电器有何异同？ 电流继电器在电路中作为电动机或线路过载 保护或短路保护；热继电器在电路中作为电动 机过载保护，但不能作为短路保护用； 电流继电器是根据电流的电磁效应原理工作 的，热继电器是根据电流的热效应原理工作的；
Z3050摇臂钻床电气控制线路分析
Z3050摇臂钻床电气控制线路分析部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，可下载自行修改电气设备故障分析与排除电气设备故障分析的方法一、控制线路分析方法：1. 分析主电路2. 分析控制电路3. 分析辅助电路4. 分析连锁与保护环节5. 总体检查二、控制线路检修方法：1、调查研究法2、实验法3、逻辑分析法4、测量法总之，电动机控制线路的故障不是千篇一律的，就是同一种故障现象，发生的部分也并不是一定相同，所以采用故障检修的一般步骤和方法时，不要生搬硬套，而因按不同的故障情况灵活处理，力求迅速准确地找出故障点。
b5E2RGbCAP在实际检修工作中，应做到每次排除故障后，及时总结经验，并估摸好检修记录，作为要按以备日后维修时参考，并要通过对历次的故障的分析和检修，此啊去积极的措施，防止再次发生类似的故障。
p1EanqFDPwZ3050摇臂钻床电气控制线路分析电气控制线路分析（一）控制电路分析1．开车前的准备工作为了保证操作安全，本机床具有“开门断电”功能。
所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电门盖关好，方能接通电源。
合上QF3及总电源开关QF1，则电源指示灯HL1亮，表示机床的电气线路已进入带电状态。
DXDiTa9E3d 2．主轴电动机M1的控制按启动按钮SB3，则接触器KM1吸合并自锁，使主电动机M1启动运行，同时指示灯HL2显亮。
按停止按钮SB2，则接触器KM1释放，使主电动机M1停止旋转，同时指示灯HL2熄灭。
RTCrpUDGiT3．摇臂升降控制<1）摇臂上升按上升按钮SB4，则时间继电器KT1通电吸合，它的瞬时闭合的动合触头<17区）闭合，接触器KM4线圈通电，液压油泵电动机M3启动正向旋转，供给压力油。
压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”，推动活塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。
同时，活塞杆通过弹簧片使位置开关SQ2，使其动断触点断开，动合触点闭合。
前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4的主触头断开，液压油泵电机停止工作。
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计一、引言摇臂钻床是一种常用的金属加工设备，广泛应用于机械制造、汽车制造和航空航天等行业。
其电气控制系统起到控制机械运行和保证工艺加工精度的重要作用。
本文将结合Z3050摇臂钻床的特点，对其电气及PLC控制系统进行设计。
1.电气原理图设计：根据Z3050摇臂钻床的机械结构和功能需求，设计电气原理图。
该原理图包括主电路、控制回路和辅助回路。
主电路用于控制电机的运行，包括主电源开关、电机起动器和运行状态指示等。
控制回路用于通过按钮和开关控制钻床的各个功能，包括电机启动、停止、转速调节和前后走动等。
辅助回路用于配合主电路和控制回路，包括电气传感器和限位开关等。
2.电机及起动器选型：根据Z3050摇臂钻床的功率需求和特点，选择适当的电机和起动器。
电机需要具备足够的功率和转速范围，以满足不同工艺需求。
起动器需要具备保护电机的功效，防止过电流和过载，延长电机寿命。
3.控制按钮和开关选型：根据操作人员对钻床的操作需求，选择适用的按钮和开关。
按钮需要具备防误触和防水防尘的特性，以保证操作的安全和稳定。
开关需要具备高可靠性和耐久性，以满足长时间工作的要求。
4.传感器和限位开关选型：根据钻床工作过程中的监测需求，选择合适的传感器和限位开关。
传感器可以用于检测钻孔深度、转速和温度等参数，以保证加工质量和安全。
限位开关可以用于确定钻臂和工件的位置，以防止超限运动和碰撞。
5.电气安装和调试：按照设计原理图进行电气安装和接线。
在安装过程中要注意线缆的固定和绝缘，以防止短路和漏电。
安装完成后进行电气调试，检测电源和控制回路的正常工作情况，以保证电气系统的稳定和可靠。
1.PLC选型：根据钻床的控制需求和工艺要求，选择适当的PLC。
PLC需要具备足够的输入输出点数和通信接口，以满足不同功能模块的连接和控制。
同时需要考虑PLC的运算速度和稳定性，以保证钻床的高效运行和工艺精度。
2.程序设计：根据Z3050摇臂钻床的机械结构和功能需求，进行PLC程序的设计。
用PLC改造Z3050摇臂钻床控制系统
用PLC改造Z3050摇臂钻床控制系统摘要：传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性题目，直接影响了产品质量和生产效率。
介绍应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法。
关键词：继电器控制系统 PLC 系统改造一、引言传统机床控制系统基本上采用交流继电接触器控制方式，可靠性较差。
存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。
可编程序控制器(PLC)是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种产业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。
应用PLC对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。
本文摸索讨应用三菱公司的FX2N-32MR型PLC对Z3050型摇臂钻床的继电-接触器控制线路进行改造的方法。
二、题目的提出Z3050型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。
为简化传动装置，摇臂钻床的运动部件使用多电机拖动，共有四台电动机：主轴电动机M1，摇臂升降电动机M2，液压泵电动机M3，冷却泵电动机M4。
主轴箱上装有4个按钮：SB1、SB2、SB3与SB4，它们分别是主轴电动机停止、起动按钮，摇臂上升、下降按钮。
主轴箱移动手轮上装有2个按钮SB5、SB6，分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。
（一）Z3050摇臂钻床的电气控制线路分析（如图1）1．主轴电动机M1的控制按起动按钮SB2→接触器KM1吸合并自锁→主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL3显亮。
按停止按钮S B1→KM1开释→M1停止，同时指示灯HL3熄灭。
2．摇臂升降控制按下上升点动按钮SB3→时间继电器KT线圈得电→摇臂上升到位后，松开按钮SB3→KM2和KT同时断电开释→M2停止，摇臂停止上升→由于KT线圈失电，经1～3秒延时，其延时闭合的常闭触点复位→KM5吸合→液压泵电机反转→压力油经分配阀体进进摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。
二、Z3050摇臂钻床电气控制线路
QF1
SB1 Ｌ1 Ｌ2 Ｌ3
SB2
SB4 SB5 SB6 KT3 KT2 SB7
QF2
QF3
KM4 KM5 KM2
SQ4 SB3 KM1 KM1
SQ1a SQ2
SQ1b SQ2 KT2 KT1 SQ3 KT3 KT1 KT1 KM4 SA
KM1
KM3
SB5
SB4
KM3 KM2 KM5
M 3~
M 3~
M 3~
M 3~
EL HL2 HL1 QF1 KM4
KM5 6 17 6 6
KT2 KT3 18 17 18
YA1 YA2
M4
M1
M2
M3
17 18 5 16 5 15 6 18 6 × 20 5 5 6 5 5
22
17
扳动QF2，冷却泵电动机M4起动。合上照明灯开关，照明灯亮。
M 3~
M 3~
EL HL2 HL1 QF1 KM1 4 13 4 10 4
KT1 KM2
KM3 KM4
KM5 6 17 6 6
KT2 KT3 18 17 18
YA1 YA2
M4
M1
M2
M3
17 18 5 16 5 15 6 18 6 × 20 5 5 6 5 5
22
17
主轴电动机M1的控制 : 按下启动按钮SB3（12区）,接触器KM1吸合并自锁， 主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2（9区）亮。
Z3050型摇臂钻床电路图分析
1 2 3 4 5 摇臂升降电动机 上升 下降 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 电源进线 电源开关 冷却泵电动机 主轴电动机 液压夹紧电动机 指示灯 主电机 松开 夹紧 控制变压器 短路保护 照明 主电 电源 门控开关 总停止 启动停止 摇臂升降控制 上升 下降 液压松夹控制 松开 夹紧 液压松夹延时 液压分配开关 立柱 综合 主轴箱
Z3050型摇臂钻床电气控制控制系统设计
Z3050型摇臂钻床电气控制控制系统设计首先，Z3050型摇臂钻床的电气控制控制系统包括电气控制柜、开关按钮、电机和传感器等组成。
其主要功能是实现钻头的升降、前后移动以及输送工件的控制。
在电气控制柜中，会安装各种控制元件，如接触器、继电器、开关、按钮等。
这些元件通过电线和电缆连接起来，构成一个完整的电气控制系统。
在设计中，需要合理布置和编排电气元件，使其易于操作和维护。
针对Z3050型摇臂钻床的控制需求，可以采用PLC控制系统。
PLC （Programmable Logic Controller）是一种用于自动化控制的可编程逻辑控制器，具有编程灵活、可靠性高、实时性好等优点。
通过PLC控制系统，可以实现对钻床的各种功能的精确控制。
在设计中，首先需要对钻床的工作流程进行分析和梳理。
根据工作流程，确定需要控制的功能和动作，例如：钻头升降、前后移动、开启/关闭钻头、设置加工工件参数等。
然后，根据这些需求，编写PLC程序，在PLC中设置相应的输入和输出端口，实现对这些功能的控制。
针对钻头升降功能的控制，可以采用电机驱动。
将电机与PLC相连，通过控制电机的正转和反转来实现钻头的升降。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电机的工作状态。
针对钻头前后移动功能的控制，可以采用电机驱动或者气动驱动。
通过控制电机或气缸的动作来实现钻头的前后移动。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电机或气缸的工作状态。
针对钻头的开启和关闭功能的控制，可以通过电磁阀来实现。
通过控制电磁阀的通断来控制钻头的开合。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电磁阀的工作状态。
对于设置加工工件参数的功能，可以在PLC程序中设置相关的输入模块，通过按钮和传感器等设备来输入相应的参数。
根据输入的参数，PLC可以实时对钻床的工作进行调整和控制。
在设计时，还需要考虑到安全性和可靠性。
例如，可以设置急停按钮、过载保护装置等安全措施，以保证设备的安全运行。
Z3050型摇臂钻床电气控制线路6
电压继电器的文字符号与文字符号
（3）电流原则控制绕线式电动机串电阻启动控制线路
KA4的作用是保证开始启动时全部电阻接入转子电路
?
KA1、KA2、KA3的电 流释放值：
KA1>KA2>KA3
KA4的作用是保证开始启动时全部电阻接入转子电路
三、拓展练习
（一）自动运（点动） 2 怎样保证摇臂上升时，摇臂先松开，再上升？（或者液压泵电动 机M3先启动，摇臂升降电动机再启动）（摇臂松开到位后，SQ2 （6-8）受压闭合，KM2或KM3才能得电） 3 怎样保证摇臂上升到位后，摇臂完全停止，再锁紧？（或者摇臂 电动机先停止，液压泵电动机再启动（摇臂升降电动机有惯性） （SB3松开，KT线圈失电，KM2线圈失电，KT触点（1-17）延时断 开（延时时间与摇臂升降电动机的惯性有关系），KM5延时得电， SQ3夹紧到位后断开，KM5失电） 4 主轴箱和立柱放松夹紧时，怎样保证压力油不进入摇臂加紧放松 回路？（SB5、SB6采用复合按钮） 5 说明SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、KT的作用。
欠电压继电器是当电压降至某一规定范围时动作的电压继电器； 零电压继电器是欠电压继电器的一种特殊形式，是当继电器的端电
压降至0或接近消失时才动作的电压继电器。
过电压继电器是当电压大于整定值时动作的电压继电器，主要 用于对电路或设备作过电压保护，常用的过电压继电器为JT4—A系 列，其动作电压可在105%～120%额定电压范围内调整。
工艺过程
1 起始时，容器内液体排空，阀门均关闭。
2 按下启动按钮SB后，阀门A打开，甲液体流入容器，待甲液体的 液面达到I位置时，发出关闭阀门A，打开阀门B的命令。
3 阀门B打开后，乙液体流入容器，待液面达到H位置时，发出关闭
Z3050摇臂钻床电器控制原理
Z3050摇臂钻床电器控制原理图
控制原理：
1、主电路：
主电路有4台电动机。
M4是冷却泵电动机，带动冷却泵供给工件冷却液。
M是主轴电动机，带动主轴的旋转运动和垂直运动，是主运动和进给运动电动机。
M2是摇臂升降电动机，带动摇臂沿立柱的上下移动。
M3 是液压泵电动机，带动液压泵送出压力油以实现摇臂的松开，夹紧和主轴箱的松开，夹紧控制。
2 控制电路：
1）主轴电动机M1的控制电路：SB1,SB2分别为砂轮电动机M1的停止和启动按钮。
2）摇臂升降的控制电路：按钮SB3,SB4分别为摇臂上升，下降的点动按钮，和KM3,KM2组成接触器按钮双重连锁的正反转点动控制电路。
摇臂的下降由SB4控制KM3使M2反转来实现，工作过程与摇臂上升相似。
摇臂升降的限位保护由行程开关SQ1实现，SQ1有两对常闭触点：SQ1-1实现上限位保护，SQ1-2实现下限位保护。
3）主轴箱和立柱松紧的控制：
按下SB5,SB6使M3点动正反转的过程中，电磁阀YV线圈不吸合，液压泵送出压力油，进入主轴箱和立柱的松开，夹紧油箱，推动松紧机构实现主轴箱的松开和夹紧。
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中职教育二年级上学期电子信息《机床电气控制-Z3050摇臂钻床的结构及控制要求》教案
Z3050摇臂钻床的结构及控制要求知识目标1.掌握Z3050摇臂钻床的结构2.理解Z3050摇臂钻床的控制要求能力目标1.掌握Z3050摇臂钻床的运动形式素养目标1.培养学生严谨踏实、敬业乐业的工作作风和精益求精的敬业精神2.培养安全生产和环保意识等职业素养3.增强学生的相互沟通和团队协作能力教学重点1.Z3050摇臂钻床的结构2.Z3050摇臂钻床的控制要求教学难点Z3050摇臂钻床的控制要求教学过程一、知识回顾1.电气设备的维修包括日常维护保养和故障检修两方面。
2.电气设备存在两种故障,即人为故障和自然故障。
3.机床电气故障检修的一般方法。
答:(1)检修前的故障调查。
(2)试车观察故障现象。
(3)用逻辑分析法确定故障范围,用排除法缩小故障范围。
(4)用测量法确定故障点。
(5)修复故障,通电试车,恢复机床正常工作。
二、新授课（一）Z3050型摇臂钻床简述1、Z3050型摇臂钻床是一种常见的立式钻床。
2、适用于单件和成批生产加工多孔的大型零件。
（二）Z3050型摇臂钻床的结构接下来我们来看一下z3050×16摇臂钻床的主要结构，请看图5.2-1。
Z3050×16摇臂钻床升降电动机、升降丝杆，内立柱、外立柱、电源开关箱、主轴电动机，主轴箱、主轴、摇臂、工作台、底座组成。
我们可以看到主轴箱上印有型号:Z3050×16。
Z3050X16摇臂钻床符号的代表意义：Z代表钻床，钻床的简拼；3代表摇臂钻床组，0代表摇臂钻床型号，50代表最大钻孔直径50mm，由设计人员根据使用要求确定、零件制成后通过测量获得，16代表臂长一米六。
怎么分出摇臂钻床3050是液压还是机械的？1、摇臂和立柱锁紧，是手动锁紧一般是机械的多，液压的一般一键操作锁紧摇臂和立柱。
2、主轴的变速和主轴进给的变速，如果是手动变速就是机械的，液压的一键操作液压变速。
3、重量不一样，机械的2吨左右，液压的3.5吨左右。
Z3050摇臂钻床电路原理与维修
Z3050摇臂钻床电路原理与维修摇臂钻床是一种常用的机械加工设备，它主要由电路系统和机械部分组成。
在使用和维修过程中，电路原理的掌握是非常重要的。
本文将就Z3050摇臂钻床的电路原理与维修进行详细介绍。
一、电路原理1.电源电路：摇臂钻床的电源电路主要包括电源开关、电源线、熔断器等组成。
电源开关用于控制电源的开启和关闭，熔断器则起到过载保护的作用。
2.控制电路：摇臂钻床的控制电路主要由控制按钮、继电器、接触器、限位开关等组成。
工作时，通过控制按钮的操作来控制马达的启动和停止；继电器用于放大电流信号，控制电路的开关动作；接触器用于控制电机的正反转；限位开关用于控制机械部分的运动范围，保证安全和精度。
3.电机驱动电路：摇臂钻床的电机驱动电路主要由电机、电容器、电阻等组成。
电机是摇臂钻床的核心部件，通过电流来驱动电机转动。
电容器用于调整电机的功率因数，提高电机的效率；电阻用于限制电流大小，保护电机。
4.电磁阀控制电路：摇臂钻床的电磁阀控制电路主要由电磁阀、电源线、开关、电阻等组成。
电磁阀是用来控制液压系统的开关元件，通过控制电磁阀的开闭来控制液压缸的运动。
二、维修方法1.检查电源电路：如摇臂钻床无电，可能是电源线接触不良或电源开关故障造成的。
首先检查电源线是否插牢固，然后检查熔断器是否正常。
如果以上都正常，可以打开电源箱检查电源开关是否损坏，如有需要则更换。
2.检查控制电路：如摇臂钻床无法启动或停止，可能是控制按钮、继电器或接触器故障造成的。
首先检查控制按钮是否损坏，然后检查继电器是否工作正常，最后检查接触器是否正常接触。
如有需要，可以更换相应的组件。
3.检查电机驱动电路：如摇臂钻床电机无法转动，可能是电机、电容器或电阻故障造成的。
首先检查电机是否有断路或短路现象，然后检查电容器是否漏电或损坏，最后检查电阻是否过大或过小。
如有需要，可以更换相应的组件。
4.检查电磁阀控制电路：如摇臂钻床液压系统无法工作，可能是电磁阀、电源线或开关故障造成的。
PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制
皖西学院课程设计报告书系别：机电学院专业：13电气学生姓名：学号：课程设计题目：PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制起迄日期: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地点:PLC电气控制实验室指导教师:翁志刚下达任务书日期: 2016年 5月 15日目录前言 (1)1 Z3050摇臂钻床的简介 (2)1.1 摇臂钻床的主要结构 (2)1.2 摇臂钻床的运动形式 (2)1.3 摇臂钻床电气拖动特点 (3)1.4 摇臂钻床及原理图说明 (4)2 系统元器件选型 (5)2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5)2.2 PLC的选型 (6)2.3 硬件的设计 (6)2.4 PLC的I/O分配 (6)2.5 PLC的外部接线图 (8)3 程序的设计与仿真 (9)3.1 梯形图程序设计 (9)3.1仿真调试与结果 (11)参考文献 (17)致谢 (14)前言摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。
常常影响企业生产。
PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。
因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。
正是由于PLC 控制系统的种种优点，因此本次对Z3050摇臂钻床的电气控制系统，可以提高Z3050摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产的现代化带来生机。
同时，提高了PLC编程水平和实践能力，为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。
1 Z3050摇臂钻床的简介1.1 摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。
内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。
摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。
由于丝杆与外立柱练成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。
Z3050型摇臂钻床电气控制线路3
1、绕线式电动机串电阻启动控制线路
（1）按钮操作绕线式电动机串电阻启动控制线路
（2）时间原则控制绕线式电动机串电阻启动控制线路
保证刚启动时全 部电阻串入电路 中
?
保证电机启动完 成后KT1、KT2、 KT3线圈断电
?
2、两台电动机启停控制
空气阻尼式断电延时型时间继电器的工作过程演示：
2、型号
空气阻尼式时间继电器典型产品有： JS7-A、 JS23、 JSK□等。
JS7系列型号含义：
时间继电器的图形符号及文字符号
通
电
式
断 常闭触点 常开触点 常闭 断电后 延时闭合 常开 断电后 延时断开
电
式
瞬 时 动 作
延 时 动 作
常闭触点
1、时间继电器的结构与原理
时间继电器主要由电磁系统、工作触点、气室和传动机构等组成。电磁
系统由电磁线圈、铁芯、衔铁、反力弹簧和弹簧片组成。工作触点由两对 瞬时触点（一对常开与一对常闭）和两对延时触点（一对常开与一对常闭） 组成。
按延时方式可分为通电延时型时间继电器和断电延时型时间继 电器。 对于通电延时型时间继电器，当线圈得电时，其延时动合触点 要延时一段时间才闭合，延时动断触点要延时一段时间才断开。当 线圈失电时，其延时动合触点迅速断开，延时动断触点迅速闭合。 对于断电延时型时间继电器，当线圈得电时，其延时动合触点 迅速闭合，延时动断触点迅速断开。当线圈失电时，其延时动合触 点要延时一段时间再断开，延时动断触点要延时一段时间再闭合。控制要求：一个源自料加工厂在搅拌混合料时，按下启动按钮，
先将各种配料通过皮带机送入混合罐中3 s后，皮带
拖动电动机停止，搅拌电动机启动搅拌饲料20 s后停止。
Z3050型摇臂钻床电气原理
Z3050型摇臂钻床电气原理一、总体结构Z3050型摇臂钻床的电气系统由控制系统和驱动系统组成。
控制系统可分为主控制电路和辅助控制电路。
主控制电路主要由主电源、主控制开关、控制电路和输出装置组成。
驱动系统包括动力电源、自动进给电源、光电开关、步进电机、伺服电机等部分。
二、电气原理1.主电源供电2.主控制开关主控制开关是控制电路的重要组成部分，它可以实现设备的开关、启动和停止等功能。
主控制开关一般具备多个位置，用于控制设备的正反转、慢速和快速运动等。
3.控制电路控制电路是摇臂钻床的核心部分，它负责对设备进行控制和监测。
控制电路通常由接触器、继电器、开关、按钮等元件组成。
通过这些元件的组合与连接，实现设备的起停、正反转、加速减速等运动控制。
4.输出装置输出装置是控制电路的输出部分，负责对控制信号进行解码和放大，并输出给驱动系统。
常见的输出装置有指示灯、电磁阀、电磁继电器等。
这些装置可以将控制信号转化为电磁转矩或光信号，进一步驱动设备的运动。
5.驱动系统步进电机是一种可控制角度和位置的电动机，通过脉冲信号的驱动，可以实现精准的定位和运动控制。
伺服电机是一种具有反馈控制功能的电动机，通过控制电压和电流的变化，可以实现速度和位置的闭环控制，具有更高的运动精度和稳定性。
6.光电开关光电开关是Z3050型摇臂钻床的重要感应元件之一，主要用于检测和测量设备的位置和状态。
通过光电开关可以实现自动检测位置、自动停止或自动循环等功能，提高设备的工作效率。
三、安全保护除了上述的电气原理，Z3050型摇臂钻床还应配置相应的安全保护装置，以确保操作人员的安全。
常见的安全保护装置有断路器、漏电保护器、限位器等。
断路器可以在设备故障时切断电源，防止电流过载和设备损坏。
漏电保护器可以在设备漏电时及时切断电源，防止触电事故的发生。
限位器可以限制设备的运动范围，防止误操作或运动过程中的意外伤害。
总之，了解Z3050型摇臂钻床的电气原理对于设备的正常操作和维护至关重要。
二、Z3050摇臂钻床电气控制线路
Z3050摇臂钻床电气控制线路Z3050型摇臂钻床电路图分析(因图片太大裁分成俩部分看下俩张图)Z3050型摇臂钻床电路图分析开车前准备工作：将立柱下部及摇臂后部的配电箱门盖关好，门控开关SQ4（11区）分断，方能接通电源。
合上QF1（2区）和QF3（5区），电源指示灯HL1（10区）亮，表示钻床电气线路已进入通电状态。
开车前准备工作：将立柱下部及摇臂后部的配电箱门盖关好，门控开关SQ4（11区）分断，方能接通电源。
合上QF1（2区）和QF3（5区），电源指示灯HL1（10区）亮，表示钻床电气线路已进入通电状态。
主轴电动机M1的控制: 按下启动按钮SB3（12区）,接触器KM1吸合并自锁，主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2（9区）亮。
扳动QF2，冷却泵电动机M4起动。
合上照明灯开关，照明灯亮。
按下停止按钮SB2，KM1断电释放，M1停止运转，同时HL2熄灭。
扳动QF2，冷却泵电动机M4停转。
断开照明灯开关，照明灯灭。
摇臂上升: 摇臂夹紧机构松开后，通过机械机构压合行程开关SQ2。
SQ2常闭触头（17区）先分断KM4线圈失电M3停转SQ2常开触头（15区）闭合KM2线圈得电M2正转摇臂上升摇臂夹紧当摇臂上升到所需位置后，松开按钮SB4。
KM2线圈失电，M2停转，摇臂停止上升。
延时1～3s，KT1线圈失电，KT1延时闭合的常闭触点闭合。
KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧。
在摇臂夹紧后，SQ3的常闭触头分断。
KM5线圈失电，M3停转，摇臂夹紧完成。
摇臂下降摇臂夹紧机构松开后，通过机械机构使行程开关SQ2释放，SQ2压合。
SQ2常闭触头（17区）先分断KM4线圈失电M3停转SQ2常开触头（15区）闭合KM3线圈得电M2反转摇臂下降摇臂夹紧当摇臂下降到所需位置后，松开按钮SB5。
KM3线圈失电，M2停转，摇臂停止下降。
延时1～3s ，KT1线圈失电，KT1延时闭合的常闭触点闭合。
KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧。
Z3050型摇臂钻床控制线路工作原理
Z3050型摇臂钻床控制线路工作原理
1.主电路：摇臂钻床的主电路是由电源、电动机和控制开关组成的。
当打开电源并启动控制开关时，电流从电源进入电动机，使电动机开始正
反转运动。
电动机的运动通过传动装置传递给摇臂，使摇臂上的钻头进行
上下运动。
2.前进电磁阀控制线路：摇臂钻床的前进电磁阀用于控制钻头的前进
运动。
当启动前进电磁阀时，电流从电源进入电磁阀线圈，产生磁场引起
电磁铁的吸合，使前进气缸向前伸展，推动摇臂向下运动，实现钻孔。
3.回程电磁阀控制线路：摇臂钻床的回程电磁阀用于控制钻头的回程
运动。
当启动回程电磁阀时，电流从电源进入电磁阀线圈，产生磁场引起
电磁铁的吸合，使回程气缸向前伸展，推动摇臂向上运动，实现钻头回程。
4.制动电磁阀控制线路：摇臂钻床的制动电磁阀用于控制摇臂的制动
效果。
当停止操作摇臂钻床时，启动制动电磁阀，电流从电源进入制动电
磁阀线圈，产生磁场吸引制动器，制动器与摇臂之间产生摩擦力，使摇臂
停止运动。
5.急停按钮控制线路：摇臂钻床的急停按钮用于紧急情况下停止钻孔
作业。
当按下急停按钮时，电流的通路断开，停止供电给电动机和电磁阀，使整个摇臂钻床停止运动。
6.信号传感器和控制器：摇臂钻床配备信号传感器和控制器，用于获
取用户设定的相关参数，并根据传感器检测到的工件位置、孔深等信息来
控制钻孔过程中刀具的前进和回程。
总体来说，Z3050型摇臂钻床的控制线路是通过电源、电动机、控制开关、电磁阀、急停按钮、信号传感器和控制器等组成的，以控制摇臂钻床的运动、前进、回程、制动等操作，实现精确的钻孔加工过程。
基于FX2N的Z3050摇臂钻床电气控制线路技改升级
靠近立柱的底座上，升降电动机Ｍ２安装于立柱 ＳＢ３（１２区），接触器ＫＭｌ吸合并自锁，主轴电
顶部，其余电气设备置于主轴箱或摇臂上。另外。
动机Ｍ１启动运行。同时指示灯ＨＬ２（９区）亮。
提醒读者注意由于Ｚ３０５０摇臂钻床的内、外立柱
按下停止按钮ＳＢ２，ＫＭｌ断电释放，Ｍ１停止运转，
之间未安装汇流排，因此在使用时不允许沿一个 同时ＨＬ２熄灭。
操纵哪一个夹紧机 构夹紧或松开，既取决于 电磁铁ＹＡｌ、ＹＡ２是否 通电．又取决于液压泵电 动机Ｍ３的转向，具体控 制过程在此不再详述，也 请自行分析。
ＳＡｌ
ＳＢｌ ＳＢ２ ＳＢ３ ＳＢ４ ＳＢ５ ＳＢ６ ＳＢ７ ＳＱｌ ＳＱ２ ＳＱ３ ＳＱ４
左位 中位 右位
ＫＨｌ ＫＨ２
ＱＦｌ ＫＭｌ ＫＭ２ ＫＭ３ ＫＭ４ ＫＭ５ ＹＡｌ ＹＡ２ ＨＬｌ ＨＬ２ ＫＴｌ ＫＴ２ ＫＴ３
构和液压系统协调配合．自动完成摇臂松开一摇 臂上升（或下降）一摇臂夹紧的控制过程。下面
为了保证操作安全，本钻床具有“开门断电”
以摇臂上升为例分析其控制过程。
功能，开车前将立柱下部及摇臂后部的配电箱门
Ａ．摇臂放松按下上升按钮ＳＢ４（１５区）。
盖关好，门控开关ＳＱ４（位于１ １区）接通。方
时间继电器ＫＴｌ（１４区）通电吸合，如图３所示。
台电动机均由接触器启动。其控制和保护电器见
主轴箱沿摇臂水平运动、摇臂沿外立柱上下移动
表１。
以及摇臂连同外立柱～起相对于内立柱的回转运
电源配电盘安装在立柱前下部。断路器ＱＦｌ
万方数据
电子嗣佑 ２７
譬剽㈣乏石一Ⅲ哪
图２ Ｚ３０５０福臂钻床的电气控制线路
作为电源引入开关。冷却泵电动机Ｍ４装在
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装
3.Z3050钻床PLC系改造的意义
钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面登多种形式的加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧室钻床、深孔钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。
1.3摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。
1.4在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。
1.5摇臂升降电动机要求能正反向旋转。
1.6内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。
摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台组成。摇臂的一端为套筒，套筒在外立柱上，并借助丝杆的正、反转可沿外立柱上下移动。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。加工时。根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杆可带着主轴箱沿外立柱上下升降。在升降之前，应自动将摇臂松开，再进行升降，当达到所需的位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。工作运动包括：主运动（主轴的旋转运动）和进给运动（主轴轴向运动）；辅助运动包括：主轴箱沿摇臂的横向移动，摇臂的回转和升降运动。钻削加工时，钻头一面旋转一面作纵
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皖西学院课程设计报告书系别：机电学院专业：13电气学生姓名：学号：课程设计题目：PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制起迄日期: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地点:PLC电气控制实验室指导教师:翁志刚下达任务书日期: 2016年 5月 15日目录前言 (1)1 Z3050摇臂钻床的简介 (2)1.1 摇臂钻床的主要结构 (2)1.2 摇臂钻床的运动形式 (2)1.3 摇臂钻床电气拖动特点 (3)1.4 摇臂钻床及原理图说明 (4)2 系统元器件选型 (5)2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5)2.2 PLC的选型 (6)2.3 硬件的设计 (6)2.4 PLC的I/O分配 (6)2.5 PLC的外部接线图 (8)3 程序的设计与仿真 (9)3.1 梯形图程序设计 (9)3.1仿真调试与结果 (11)参考文献 (13)致 (14)前言摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。
常常影响企业生产。
PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。
因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。
正是由于PLC 控制系统的种种优点，因此本次对Z3050摇臂钻床的电气控制系统，可以提高Z3050摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产的现代化带来生机。
同时，提高了PLC编程水平和实践能力，为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。
1 Z3050摇臂钻床的简介1.1 摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。
立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕立柱回转360度。
摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。
由于丝杆与外立柱练成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕立柱回转。
主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。
主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。
1.2摇臂钻床的运动形式当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。
钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起立柱的回转运动。
Z3050摇臂钻床实物图1.3 摇臂钻床电气拖动特点3.Z3050摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用4台电机拖动。
，他们分别是主轴电动机（M1），摇臂升降电动机（M2），液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4），这电动机都采用直接启动方式。
4.为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速围，一般情况下由机械变速机构实现。
主要变速机构与进给变速机构均装在主轴箱。
5.Z3050摇臂钻床的主运动和进给运动为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。
6.在加工螺纹时，要求主轴能正反转。
摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。
因此主轴电动机仅需要单向旋转。
1.4 摇臂钻床及原理图说明Z3050摇臂钻床主电路图如下：主电路分析：Z3050摇臂钻床共有4台电动机，冷却泵电动机为开关直接启动，其余三台电动机采用接触器控制。
M1是主轴电动机由接触器KM1控制，只要求能单方向旋转。
电动机型空机Q1能起到过载、短路、启动电流过大保护，而热继电器FR1也起过载保护的作用，这样就形成了一个双重保护的作用。
M2是摇臂升降电动机，装设于主轴顶部，用KM2和KM3来控制正反转。
使L2L3用电动机型空开Q2进行保护。
M3是液压泵电动机，要求能够实现正反转，用KM4和KM5来控制正反转。
电路中用电动机型开Q3和热继电器FR2进行双重保护。
M4冷却泵电动机，功率小，直接用开关控制启动与停止。
2 系统元器件选型2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表2.2 PLC的选型摇臂钻床的电气控制系统需要12个输入口和6个输出口，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输入点数12，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数6，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的余量，因为实际的输出点刚好是12个，而选择PLC输入点有16个的显然是浪费，所以该系统采用三菱可编程序控制器作为主控制器，完全满足要求。
并且输出点数留有比较多得余量为今后的改进做好准备。
2.3 硬件的设计Z3050摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分分为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是PLC控制程序的编写。
为了使改造后的摇臂钻床仍能保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。
由于Z3050摇臂钻床控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。
所以本课题选用继电器输出模块，结合Z3050摇臂钻床电气控制系统的实际情况，需要输入点数大于18个，输出点数大于12个，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。
2.4 PLC的I/O分配根据系统的原则I/O分配如下：2.5 PLC的外部接线图三菱PLC的控制回路原理图3程序的设计与仿真3.1 梯形图程序设计根据任务书的要求以及I/O口的分配，设计出如下方案：程序段1 ：主轴电机的启停按下按钮SB_1，接触器KM1通电闭合,主轴电动机M1启动运转。
（如下图）程序段2：摇臂上升的过程按下按钮SB_3，液压泵电动机M3首先正转，放松摇臂，继而摇臂升降电动机M2正转，带动摇臂上升。
当上升至要求高度时，松开SB3，摇臂电动机M2停转，同时液压泵电动机M3反转，夹紧摇臂，完成摇臂上升的控制过程。
（如下图）程序段3：摇臂下降的过程按下按钮SB_4，液压泵电动机M3首先正转，放松摇臂，继而摇臂升降电动机M2反转，带动摇臂下降。
当下降至要求高度时，松开SB_4，摇臂电动机M2停转，同时液压泵电动机M3反转，夹紧摇臂，完成摇臂下降的控制过程。
（如下图）程序段4：避免双线圈错误为避免双线圈错误的情况出现，借用辅助继电器的并联来规避错误。
（如下图）程序段5：立柱和主轴的放松与夹紧按下SB_5，接触器KM4通电闭合，液压泵电动机M3启动正向运转，立柱和主轴箱放松；按下按钮SB_6，接触器KM5通电闭合，液压泵电动机M3启动反向运转，立柱和主轴箱夹紧。
（如下图）3.2 仿真的调试与结果仿真程序段1按下按钮SB_1，X1通电，辅助继电器M0得电，Y0得电，主轴电动机M1启动运转成功。
仿真程序段2按下SB-3，X3得电，液压泵电动机正转接触器Y3启动，放松摇臂。
继而延时继电器T1延时启动，摇臂升降电机上升接触器Y1得电正转，带动摇臂上升。
到达行程上限时X6打开，由于互锁，摇臂升降电机上升接触器Y1失电停转，液压泵电动机反转接触器Y4得电启动，夹紧摇臂，完成摇臂上升过程。
仿真程序段3按下SB-4，X4得电，液压泵电动机正转接触器Y3启动，放松摇臂。
继而延时继电器T2延时启动，摇臂升降电机下降接触器Y2得电正转，带动摇臂下降。
到达行程下限时X7打开，由于互锁，摇臂升降电机下降接触器Y2失电停转，液压泵电动机反转接触器Y4得电启动，夹紧摇臂，完成摇臂下降过程。
仿真程序段4按下SB-5，X12得电，辅助继电器M3通电，即液压泵电机M3正转接触器Y3通电启动正向运转，将立柱和主轴箱放松。
按下SB-6，X13得电，辅助继电器M6得电，即液压泵电机M3反转接触器Y4通电启动反向运转，将立柱和主轴箱夹紧。
[1] 熊幸明.电气控制与PLC[M].第一版.:机械工业,2014：3～168[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].第二版.:航空航天大学,2008：64～138[3] 廖常初.PLC基础与应用[M].第二版.:机械工业,2007：37～65[4] 海根.机电传动控制[M].第一版.:高等教育,2008：致本课程设计的完成，每一步都离不开老师的指导，倾注了大量的心血在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感!今天终于可以顺利的完成了课程设计，想了很久，要怎样写下这一段词。
课程设计期间的点点滴滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝但却无比充实，两星期的努力与付出，随着设计的完成，终于让这充实的两星期，得以划下完美的句点。
论文得以完成，要感的人实在太多了，首先我要感我的学校，他让我这几年成长了不少，在就是感我的指导老师，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。
老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等每一步都是在他的悉心指导下完成的。
同时，论文的顺利完成，离不开其他各老师、同学和朋友的关心和帮助。
在整个的课程设计写作中，翁志刚老师、宋后伦同学和朋友积极帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的完成了整个课程设计，另外，要感在大学期间所有传授我知识的老师，是你们在悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是设计得以完成的基础。
让我在这里再说声感你们。
工作日程电气与电子类课程设计成绩评定表。