四工位组合机床的电气控制电路设计及PLC控制
目 录 一、概述…………………………………………4 二、设计任务……………………………………5 三、设计条件……………………………………5 四、设计思想及步骤……………………………9 五、主电路设计…………………………………10 电路图………………………………………12 六、变压器设计…………………………………12 七、控制电路设计………………………………13 控制电路图…………………………………15 工作原理……………………………………15 八、液压回转工作台的控制电路设计…………16 九、液压动力头控制电路设计…………………19 十、指示灯电路设计……………………………24 十一、总电路设计………………………………26 十二、PLC控制设计……………………………26 输入状态表………………………………27 输出状态表………………………………28 十三、梯形图……………………………………30 十四、程序………………………………………30 十五、输入输出现场接线图……………………35 十六、电路元件选择……………………………37 十七、明细表……………………………………41 十八、参考文献…………………………………42 十九、设计小结…………………………………42
一、题目： 四工位组合机床的电器控制电路设计及PLC控制 二、概述 四工位组合机床的对某种特定工件进行特定加工的一种高效率、自动化的专用设备。这种机床是具有自动工作循环并能实现自动调整的加工设备，它能够用十几把刀甚至几十把刀具同时进行加工。 本组合机床是由通用部件组合而成，其控制系统是采用电气、液压、机械组合的控制方式。 该组合机床由液压动力头和液压回转工作台两大部分组合而成，它用来加工一种轮毂工件上十二个孔所用的专用机床，立式动力头上装有36把刀具，其中12把钻头，12把扩钻头和12把铰刀。加工位共有四个：第一是装卸工件；第二个是钻孔工序；第三个是扩孔工序；第四个是铰孔工序。加工工位布置图见下图所示。 三、设计任务 1：根据条件与要求设计出KA-KM电路。 2：根据设计的KA-KM电路做一张J-C电路图。 3：根据KA-KM列出输入状态表。 4：根据KA-KM列出输出状态表。 5：根据KA-KM列出中间元件状态表。 6：根据KA-KM列出定时器状态表。 7：根据上表绘制梯形图。 8：根据梯形图编制程序。 9：作出现场接线图。 10：编写说明书。 四、设计条件 （一）组合机床的启动工作状态 回转台抬起→回转抬回转→回转台反靠→回转台夹紧→动力头快进→动力头工进→延时停留→动力头快退。 （二）液压回转工作台回转控制状态 液压回转工作台是靠控制液压系统的油路来实现工作台转位动作，而液压系统的动作循环是靠电气电路控制。 1：回转台的转台动作。自锁销脱开及回转台抬起→回转台回转及缓冲→回转工作台反靠→回转工作台夹紧。 2：液压回转工作台控制电路采用低压直流信号控制。 （三）液压动力头控制状态 动力头是既能完成进给运动，又能同时完成刀具切削与动的动力部件。 1：液压动力头的自动工作循环 动力头快进→力头工进→延时停留→快速退回原位。 2：工作状态图 四工位组合机床动力头的工作状态示意图如下图所示。 图2-24 动力头工作示意图 3：动力头工作要求 本组合机床有三个动力头，分别控制钻头、扩孔、铰孔工作，这三个动力头是同步实现。钻孔、扩孔、铰孔的工艺分别是根据距离的不同由机械来保证，故在此我只作出一个动力头的电气控制原理图。 ①动力头必须在回转工作台夹紧后才能移动。 ②要求动力头能实现点动调整控制。 ③要求动力头在任意时刻实现快退控制。 五、设计要求 ①机床的主电路由三台三相交流异步电动机及、及其附属电气元件组成，由于各电动机容量不大，可采用直接起动控制。 ②M1是主电动机，只需单方向起动，要求有短路及过载保护。 ③M2是液压泵电动机，也只需单方向起动，要求有短路及过载保护。 ④M3是冷却泵电动机，功率较小，单方向运转，要求有短路及过载保护。 ⑤M1和M2可以同时起停，也可单独起停。 ⑥要求在动力头工作时，M3才接通，但也可以随时调整。 ⑦主电路供电电压为380V；控制电路电压为220V；直流控制电路电压24V，由桥式全波整流电路供给（整流之前为交流28V），指示灯电路为6.3V。 ⑧要求各工作状态有指示灯显示，以便说明机床工作在什么状态。 ⑨电路中设置必要的各种保护，联锁控制。 六、设计思想及步骤 由于四工位组合机床是由一些电气控制基本环节组成。我们可以利用这些基本环节的组合机床进行设计，然后将各部分联系起来，再根据要求对整体电路进行分析，进行修正，直至达到控制要求，作出继电接触器原理图。 ㈠电力拖动方案确定和电动机选择 ①机床的主电路由三台三相交流笼型异步电动机及其附属电气元件组成，由于电动机容量都不大，故可采用直接起动控制。 ②根据生产机械的技术要求，选择电动机。 主轴电动机为立式、防护式、断续周期性工作制，额定电压为380V。 液压泵电动机为卧式、封闭式、连续工作制，额定电压为380V的交流异步电动机。 ㈡继电-接触器控制系统设计方案确定 ①为满足生产机械的工艺要求，应充分了解工作性能、结构性能、运动情况、加工工艺及加工情况。考虑控制方案时，采用必要的联锁与保护环节，保证生产工艺要求。 ②为满足控制电路的电压值要求，采用降压变压器，二次电压为6.3V、28V、220V三种电压再经桥式全波整流为24V直流输出供给电磁阀电路。 ③为保证控制电路工作的可靠性，对电器元件的联接要求需考虑，应尽量减少触点数和联接导线数，防止出现寄生电路。各种指示灯与控制电路分开供电。 ④为了保证操作人员、电器设备、生产机械设备的安全，并能有效地控制事故的扩大，在电器控制电路中，采取了一定的保护措施，有短路保护、过载保护、失电压、欠电压、零电压保护、联锁保护、限位保护、过电流保护等。 ㈢主电路设计 1.设计要求 ①主轴电动机单方向起动，要求有过载及短路保护。 ②液压泵电动机单方向起动，过载及短路保护。 ③冷却泵电动机单向工作，过载及短路保护。 2.元件选用 根据上面要求，要选用三台电动机： M1——控制主轴的电动机； M2——控制液压泵的电动机； M3——控制冷却泵的电动机。 再根据电动机的控制要求选择元件： QF——控制总电源的断路器，实现短路和过载保护； FU1～FU3——控制各电动机短路保护； KM1——控制主轴电动机单向工作； KM2——控制液压泵电动机工作； KM3——控制冷却泵电动机工作； FR1～FR3——用与各电动机的过载保护控制。 3.
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