全自动双面钻电气系统设计(上理大)

1 一、设计任务书 1.设备概况介绍 全自动双面钻是对棒料两面同事进行钻孔或扩孔加工的专用机 床。这种机床的自动程度高。能自动上、下料，自动进、退倒，并 且有可靠的危险区保护装置。其结构示意图如图10-21所示。 双面钻是由液压系统控制进给运动，动力头的主轴由Y100L1 42.2kW电动机驱动，各运动采用行程原则控制，动力头进退及上、 下料采用液压传动，液压泵电动机为Y100L24（3kW） 。 2.设计要求 1）料斗中有料时，按下开工按钮后，能自动工作下去，实现自 动循环。 2）当只要求加工一只零件时，要求加工完毕能自动退回原味， 并自动停车。 3）动力头主轴、滑台能点动操作，以便调整钻孔深度。 4）主轴主要求单向运转，离开原位能自动启动，回到原位则自2 动停止。 5）单机操作能进行一面加工，并且能实现自动循环。 6）具有紧急停止和危险区保护环节。 7）具有必要的显示、保护、连锁环节。3 二、设计过程 1.主电路设计 1）由接触器 KM1,KM2,KM3，KM4 分别控制液压泵电动机、 冷气泵电动机、主电动机的运转 2）由熔断器 FU1,FU2,FU3,FU4 实现短路保护,由热继电器 FR1,FR2,FR3 实现过载保护； 3）由隔离开关 QF 作为电源控制； 4）为保证准确停位,并考虑前进与后退运动均由同一型号的电 动机拖动,故停车时可采用一直流电源实现能耗制动,直流电源可采用 低压交流电源经单相桥式整流得到，能耗制动由接触器 KM4 控制。 （二）控制电源的设计 控制电源采用 110v交流电压、照明灯采用 24v电压、指示灯采 用 6v电压，查简明电工手册 ，选用型号为 110的变压器4 （三）控制电路的设计 （1）电机控制电路的设计 1）油泵和冷却泵的运转情况分别由 KM1,KM2 控制，并且使用 基本的“启保停”的控制电路；油泵电机的开关分别为 SB8 和 SB10，冷却泵的开关分别为 SB7 和 SB9。 2）为保证两台电动机同时启动，同时停车，两台同型号的动力 头电动机的运转由一个接触器 KM3 控制，其中能耗制动过程由 KM4 控制，制动时间由时间继电器 KT 来确定；过载保护由 FR3 常5 闭触头串在动力头及能耗控制回路中实现；SB5 为启动按钮，SB6 为停止按钮。 （2）电磁阀控制电路的设计 （电磁阀控制）6 （中间继电器） 由于电磁阀无自锁功能，故引入中间继电器，由于加工工程工 步数 N6,故选用中间继电器个数 ，通电域 m3（传 递电磁阀工步数） ，继电器成菱形。其动作表如下表所示 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 KA1 KA2 KA3 定位SB1 - - - - 1 0 0 夹紧（YJ1） - - - 1 1 0 入位 YJ2 - - - 1 1 1 工进SQ1SQ5 - - 0 1 1 退位SQ2SQ4 - - - 0 0 1 复位SQ3SQ6 - - - - - 0 0 0 表1-电磁阀控制逻辑状态表 3 2 N M7 1）根据切削工艺要求，动力头的前进运动和后退运动能够进行 半自动循环控制，其控制过程如下 定位当系统内油压达到工作要求时（YJ3闭合） ，按下 SB1，电流继电器KA1和电磁铁YV1得电，KA1的常开触点闭合，零 件被准确定位。 夹紧由于电磁铁YV1的得电，当压力继电器YJ1的常开触 点闭合，使YV2得电，定位工序结束，指示灯HL1亮。由于KA2开 始得电，其常开触点闭合，系统进入夹紧工序，零件被夹紧。 入位由于电磁铁 2 YV 得电， ，当压力继电器YJ2的常开触点 闭合，表明零件已被夹紧，夹紧指示灯HL2亮。此时KA3开始得电, KA1和KA2保持得电状态，滑台入位，带动夹具一起进入加工位置. 工进滑台入位后压下限位开关SQ1/SQ5，其常开触点 SQ1/SQ5闭合，使YV4得电，系统进入工进环节。 退位拖板左右两边的动力头对零件进行两端面铣削加工 （工进） ，当动力头达到加工终点时，压下限位开关SQ2/SQ4，其常 开触点SQ2/SQ4闭合，使YV5得电，系统进入退位环节。 复位当动力头退回原位时，压下限位开关SQ3/SQ6，其常 闭触点SQ3/SQ6断开，则复位工序结束，同时夹紧工序也结束，指 示灯HL2灭，夹具打开，取出零件。 经过上述六个步骤，机床的一次进给循环即 2）因设备调整需要，系统定位，夹紧，入位，工进及退位/复 位操作环节既可实现半自动循环，又可实现单独的控制，用8 SA2,SB2,SB3,SB4分别对其完成进行手动控制。 3）由FU6对控制电路进行短路保护。 4 控制线路逻辑表达式推理 Y（开启条件*限制条件保持）*关闭条件 由逻辑状态表及分析结果可得 5 1 1 3 1 1 SQ SQ KA KA SB KA 4 2 2 1 1 2 SQ SQ KA KA YJ KA 6 3 3 2 2 3 SQ SQ KA KA YJ KA 3 1 3 2 1 3 2 1 1 KA KA KA KA KA KA KA KA YV 3 2 3 1 2 1 2 KA KA KA KA KA KA YV 3 2 3 2 1 3 2 1 3 KA KA KA KA KA KA KA KA YV 3 2 1 4 KA KA KA YV 3 2 1 5 KA KA KA YV （3）局部照明与信号指示电路的设计 在机床上设置电源接通指示灯HL2绿色，在电源开关QS接通 后，HL2立即发光显示，表示机床电气线路已出入供电状态；设置 指示灯HL1（红色） ，亮时表示电动机M1,M2已运行。其中指示灯 HL1由接触器KM1的常开触点控制通电显示，如电气原理图所示。 设置照明灯EL，供安全照明使用。 4按设计要求检查各动作程序，各种保护，联锁等，便于绘制 电气控制原理图。9 （四） 控制系统硬件设计 PLC 是整个控制系统的核心，采用西门子公司的 S7200 系列 的主控模块 CPU226 和数字量输入扩展模块 EM221，8 点 DC 输入 8 24 V/DC 。CPU226 集成 24 输入/16 输出共 40 个数字量 I /O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 个数字量 I /O 点或 35 路模拟量 I /O 点。26K 字节程序和数据存储空间。用于较高要 求的控制系统，具有更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能 更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系 统。 1 PLC 输入/输出地址分配表1011 2 PLC 硬件接线图12 3 顺序功能图13 4 梯形图14 （五）电器元件清单15 三、小结 通过这次课程设计，很大提高了自己独立完成某项任务的办事 能力，能使大学所学书本上的理论知识与实际很好的结合起来，也 能很熟练的操作应用软件和办公自动化软件，了解了写一篇机械论 文的步骤和格式，有了这次设计，相信对以后的工作会很有帮助， 感觉什么事情都会做的很好的。 此次设计是全自动双面钻电气控制系统设计，设计中通过经验 设计法对其电气控制系统进行本次设计，并选择电器元合理配置， 使其达到最优化。其后，应用科学的计算方法选用各种型号的电器 元件。最后，对控制面板进行优化设计。 本设计在考虑设计其控制电路和电器元件的选用时，运用经验 设计法，是可行的。此方法电气工程人员易于接受，便于普及、推 广。具有一定的通用性。对于提高我国的生产装备水平具有现实的 意义。16 四、参考文献 1 邓星钟. 机电传动与控制M. 华中科技大学出版社. 2009.1 2 秦曾煌. 电工学M.高等教育出版社. 2004 3 王积伟. 液压与气压传动M. 机械工业出版社. 2005 4 陈远龄, 黎亚元. 机床电气自动控制M. 重庆大学出版社. 1994 5 刘介才. 现在电工技术手册M. 中国水利水电出版社. 1995 6 其他