摇臂钻床电气控制系统

扬州大学

本科生课程设计报告

题目摇臂钻床电气控制系统

课程电气控制及可编程控制器

专业电气工程及其自动化

班级

学号

姓名

指导老师

完成日期

目录

1 绪论 (1)

1.1 课程题目 (1)

1.2 设计目的及要求 (1)

1.3 原始资料 (1)

1.4 课题要求 (4)

1.5 日程安排 (4)

1.6 主要参考书 (4)

2 器件选择 (5)

2.1 摇臂钻床简介 (5)

2.2 总体结构 (5)

2.3摇臂钻床电气控制特点与控制要求 (5)

2.4电气控制电路分析 (6)

3 程序设计 (8)

3.1 总体设计思路 (8)

3.2 PLC输入输出口分配 (8)

3.3 主电路设计 (8)

3.4摇臂钻床的输入输出接线图 (8)

3.5 摇臂钻床的梯形图 (9)

4 安装、接线及系统联合测试 (12)

4.1 硬件调试

4.2 软件调试和模拟调试

5 后期工作 (13)

6 总结 (13)

7 参考文献 (14)

1 绪论

1.1 课程题目

摇臂钻床电气控制系统

1.2 设计目的及要求

1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。

3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。

4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

1.3 原始资料

1．设备概况

钻床可以进行多种形式的加工，如；钻孔、镗孔、铰孔及攻螺纹。因此要求钻床的主轴运动和进给运动有较宽的调速范围。Z3040型摇臂钻床的主轴的调速范围为50:1，正转最低转速为40 r/min，最高为2000 r/min，进给范围为0.05～1.60 r/min。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。

钻床的种类很多，有台钻、立钻、卧钻、专门化钻床和摇臂钻床。台钻和立钻的电气电路比较简单，其他型式的钻床在控制系统上也大同小异。

摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下还可以进行镗孔。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。

摇臂钻床除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇臂的上升、下降及立柱的夹紧和放松。摇臂的上升、下降由一台交流异步电动机拖动，主轴箱、立柱的夹紧和放松由另一台交流电动机拖动。通过电动机拖动一台齿轮泵，供给夹紧装置所需要的压力油。而摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采用手动。此外还有一台冷却泵电动机对加工的刀具进行冷却。

2．控制要求

(1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。

(2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机

均为短时工作，不设过载保护。

(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。

(4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。

当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。

(5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。

(6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。

(7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。

(8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。

(9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松

开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮， HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。

(10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。

(11)机床要有照明设施

摇臂钻床电器元件列表

1.4 课题要求

1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。

2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。

3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）

1.5 日程安排

本次课程设计时间共一周，进度安排如下：

1、设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天）

2、分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天）

3、绘制控制流程图、I/O端子接线图。（1天）

4、梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天）

5、整理计算书及图纸、写课程设计报告。（1天）

1.6 主要参考书

1、《电气控制与可编程控制器应用技术》郁汉琪主编东南大学出版社

2、《工厂电气控制技术》方承远主编机械工业出版社

3、《可编程控制器原理应用网络》徐世许主编中国科学技术大学出版社

4、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社