毕业设计（论文）千斤顶液压缸加工专用机床PLC控制系统设计.doc

镇 江 高 专ZHENJIANG COLLEGE 毕 业 设 计 (论 文) 千斤顶液压缸加工专用机床PLC控制系统设计Processing of special machine tools hydraulic cylinder jack PLC control system design系 名： 机械工程系 专业班级： 机电D091 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 高级实验师 二一一 年 十二 月目录第一章 设计任务 11.1设计任务 11.1.1设计任务11.2设计方案 1第二章 千斤顶液压缸加工专用机床工作原理 22.1主电路工作原理22.1.1油泵电动机M3的控制2 2.1.2电动机M1、M2的控制22.2控制电路工作原理 22.2.2零件定位22.2.3零件夹紧22.2.4滑台入位22.2.5加工零件22.2.6加工停止32.2.7滑台退位32.2.8滑台复位32.2.9夹具松压32.3指示照明电路工作理 3第三章千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择43.1电机的选择43.2电源开关QS的选择43.3熔断器的选择53.4中间继电器的选择53.5热继电器的选择63.6接触器的选择63.7时间继电器的选择63.8行程开关的选择63.9压力继电器的选择63.10按钮的选择63.11变压器的选择73.12导线的选择7第四章 元件目录表8结论9致谢10参考文献11附录A12千斤顶液压缸加工专用机床PLC控制系统设计 专业班级：机电D091 学生姓名: 指导教师： 职称：高级实验师摘要 本机床为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进、快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制。关键词：液压系统，行程开关，联锁与保护Processing of special machine tools hydraulic cylinder jack PLC control system designAbstract The machine for special jack hydraulic cylinder of both ends processing, using the power of the slide on the stage with the right and left two power head simultaneously cutting. Power of the head of a quick in, work into retreat quickly, by hydraulic cylinder driving. Hydraulic system USES two stone electromagnetic valve control, and adjust the iron block method of realization of death position control.Key words:Hydraulic system,Travel switch,Interlocking and protection引言通过对千斤顶液压缸加工机床PLC电气控制系统设计，进一步熟悉有关PLC电气控制的理论知识，PLC的结构、组成、工作原理，掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用PLC进行控制的PLC系统及控制程序设计方法和步骤，培养工程意识和工程实践能力。 初步掌握PLC电气控制系统的设计方法，编程技巧以及电气常用元器件的选型；初步具有控制系统主电路、控制程序的分析和设计方法；同时掌握电气线路原理图的绘制方法，为今后走上工作岗位应用PLC电气控制基本理论知识奠定良好的基础。第一章 设计任务1.1设计任务1.1.1设计任务1）设计与绘制电气控制电路和主电路图，选择电气元件，制订元件目录表；2）编制设计说明书与设计小结；3）列出设计参考资料目录，不少于5个。1.2设计方案千斤顶液压缸加工专用机床设计的主要结构有工件台，即可装卸工件的部分，当工件处于可被加工位置时，先用定位油压缸对其进行定位夹紧，工件处于固定不动的状态，这样可以进行高精度的加工；动力头，用动力头电机带动，它能够同时完成刀具切削运动和进给运动，在液压系统中动力头主要完成刀具的切削运动，进给运动主要靠液压滑台来实现；液压滑台，主要是由油泵电机控制来完成两个动力头的进给运动，即快进、工进和快退。它的换向主要靠电磁阀改变压力油路来实现的，因为液压系统可以方便地进行无级调速，正反向平稳，冲击力小，便于频繁的换向，它可以与电气控制系统相配合。第二章 千斤顶液压缸加工专用机床工作原理2.1主电路工作原理2.1.1油泵电动机M3的控制 油泵电动机M3只是带动油泵的输出压力油，所以只需要单相运行。当按下SB2时，油泵电机启动，对应的其他控制接在压力继电器的后面，所以当油泵电机启动后，才能进行其他控制。2.1.2电动机M1、M2的控制电动机M1、M2是分别带动左、右动力头的刀具切削运动，它的进给换向主要靠液压滑台来实行，所以也只需要单相运行。并分别用接触器KM1、KM2控制。只有当油压达到一定数值后，压力继电器闭合才能接通控制M1、M2的电路进行工件加工。2.2控制电路工作原理2.2.1合上电源开关QS后按下按钮SB2，KM3得电并自锁，油泵电动机启动，当油压达到一定数值时，压力继电器闭合，中间继电器KA得电，KA常开触点闭合，接通后面控制电路。2.2.2零件定位当启动油泵电机，压力继电器闭合后，按下SB3，工人将零件装入夹具后，碰到行程开关SQ1，SQ1常开触点闭合使中间继电器KA1得电并自锁，同时KA1常开触点闭合接通时间继电器KT2并使电磁阀YV1得电。即可对零件进行定位2.2.3零件夹紧零件定位后时间继电器KT2延时15S，KT2常开触点闭合，接通中间继电器KA2并自锁。同时KA2常开触点闭合使电磁阀YV2得电。YV2改变油路对零件进行夹紧。2.2.4滑台入位当夹紧动作完成时，触碰行程开关SQ2，SQ2常开触点闭合接通时间继电器KT4并自锁。确保定位油缸退出。延时15S后KT4常开触点闭合接通中间继电器KA3并自锁，同时使KM1、KM2得电，电动机M1、M2启动为加工做准备。KA3常开触点闭合使电磁阀YV3得电且KA3常闭触点断开，KA1断电使YV1失电。滑台带动动力头一起快速进入加工位置。2.2.5加工零件滑台入位后触碰行程开关SQ3，SQ3常开触点闭合接通KA4、KA5并自锁，同时KA4、KA5常开触点闭合使YV4、YV5得电，滑台带动动力头对零件进行加工，工进开始。2.2.6加工停止当动力头加工到达终点位置时，滑台碰到行程开关SQ4，SQ4常开闭合使时间继电器KT3得电并自锁。同时SQ4常闭触点断开，KA2、KA3、KA4、KA5失电使电磁阀YV2、YV3、YV4、YV5同时断电，停止工进。2.2.7滑台退位时间继电器KT3延时30S后，KT3常闭触点断开，使KM1、KM2线圈失电，电动机M1、M2停转。同时KT3常开触点闭合，再次接通KA2、KA3使电磁阀YV2、YV3得电，滑台快速退位。2.2.8滑台复位当滑台退到原位时，压下行程开关SQ5，SQ5常开触点闭合，使中间继电器KA6得电并自锁。同时KA6常闭触点断开，KA3失电使YV3断电，实现滑台复位。KA6常开触点闭合接通时间继电器KT5，延时15S后KT5常闭触点断开切断中间继电器通路。2.2.9夹具松压滑台复位后，压下行程开关SQ6，SQ6常闭触点断开，使YV2断电，达到夹具松压。SQ6常开触点闭合接通时间继电器KT6并自锁，延时15S后KT6常闭触点断开切断时间继电器KT2、KT3、KT4、KT6通路。2.3指示照明电路工作原理EL起机床照明作用，L1L5分别指示机床的各个工作情况，由KA1、KA2、KA3、KA4、KA5常开触点的闭合控制。第三章 千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择3.1电机的选择油泵电动机M3选用Y801-4，性能指标为0.55KW 1.6A 380V;左右动力头电动机M1、M2选用Y132S-4，性能指标为5KW 15.4A 380V。3.2电源开关QS的选择3.2.1 QS主要用于电源与电气元件的连接，因此QS的选择主要考虑电动机M1M3的额定电流和启动电流。由3.1知额定电流数值，计算得额定电流之和为32.4A，所以QS选择HK10-60/3型刀开关，额定电流60A。3.2.2QS1作为照明灯的开关，照明灯电压为36V，功率选40W，电流为1A左右，所以选择刀开关HK1-10/1型，额定电流为10A。3.3熔断器的选择熔体电流计算公式为INF=(1.52.5)IMN 式中：INF是熔体额定电流 IMN是电动机的额定电流取系数为2.0计算1） INF1=47.8A ；INF2=INF3=30.8A ；INF4=3.2A所以QF1、QF2、QF3的额定电压都选380V,QF1熔体额定电流为50A，QF2、QF3熔体额定电流为40A。熔断器额定电流为60A，选用型号为RC1A-60。QF4额定电压为380V，熔断器额定电流为10A，熔体额定电流为4A，选用型号为RC1A-10。2） FU1起控制回路的短路保护作用，熔体额定电压、额定电流只要大于等于控制回路的实际负载电压电流即可。控制回路负载电流为各线圈吸合时的工作电流，由于各个继电器及接触器的线圈额定电压为127V，吸收功率为156W，单个线圈电流为： IN=P/U=156/127=1.22A合计有20个线圈：IN=2*20IN=49A所以FU1选择RC1A-60型熔断器，熔体电流为50A。3） FU2作为照明电路的短路保护。因选电压为36V功率为40W的照明灯，其消耗电流为2.78A，故选用RL1-15型熔断器，熔体电流为4A。3.4中间继电器的选择共用了7个中间继电器，主要起中间转换作用，对它们选择的主要技术参数为线圈额定电压、常开常闭触点数量，以及中间继电器的额定电压。因控制回路电压为交流127V，所以中间继电器选用JZ7-44型。3.5热继电器的选择热继电器的作用是电动机的过载保护的自动电器，热继电器主要根据电动机的额定电流来确定其型号、热元件的电流等级和整定电流。其计算公式如下： IJN=(0.951.05)IN所以FR1、FR2、FR3选择的型号分别为:JR16-20/3、JR16-20/3 、JR10-10/3。3.6接触器的选择根据负载回路的电压电流，接触器所控制回路的电压及所需触点的数值来进行接触器的选择。接触器线圈额定电压为127V，接触器主要用于接通和分断电路，所以它的实际电流远远大于所控制支路的电流，通常取额定电流的6倍左右。 所以KM1、KM2选CJ20-160 （主触头额定电流为100A） KM3选CJ20-40 (主触头额定电流为25A)3.7时间继电器的选择选用JS23-1型通用延时继电器，这种继电器是在线圈得电后延迟一定时间（0.230S），触头才动作。3.8行程开关的选择本设计中选用双轮自动复位式行程开关，查相关手册可选用JLXK1-222。3.9压力继电器的选择查电气手册可选压力继电器为YJ-1。3.10按钮的选择本设计共用了3个按钮，大部分按钮额定电流为5A能满足控制回路的电流要求。根据控制回路电压为交流127V，选定各按钮型号为LA18（即一常开一常闭触点）额定电压为交流127V。SB1为停止按钮，颜色为红色。SB2、SB3为启动按钮为绿色。3.11变压器的选择根据控制要求，需AC127V、AC36V电源，查手册选用BK-100型变压器。3.12导线的选择1）主电路中电动机M1、M2电流为15.4A，所以导线选L121型4芯铜线(4mm2)；电动机M3电流为1.6A，导线选BVR型4芯铜线（1mm2）。2)控制电路导线选择BVR型4芯铜线（1mm2） 第四章 元件目录表元器件明细表 符号名称型号规格件数作用M1左动力头电动机Y132S-45KW1带动动力头加工零件M2右动力头电动机Y132S-45KW1带动动力头加工零件M3油泵电动机Y801-40.55KW1带动油泵工作QS刀开关HK-60/3380V,60A1引入电源KM1交流接触器CJ20-160127V,100A1控制左动力头电动机工作KM2交流接触器CJ20-40127V,100A1控制右动力头电动机工作KM3交流接触器CJ20-40127V,25A1控制油泵电动机工作KA中间继电器JZ7-44127V1控制压力继电器KA1中间继电器JZ7-44127V1控制电磁阀YV1KA2中间继电器JZ7-44127V1控制电磁阀YV2KA3中间继电器JZ7-44127V1控制电磁阀YV3KA4中间继电器JZ7-44127V1控制电磁阀YV4KA5中间继电器JZ7-44127V1控制电磁阀YV5KA6中间继电器JZ7-44127V1控制延时继电器KT5SB1按钮LA18红色1停止按钮SB2按钮LA18绿色1油泵电动机启动SB3按钮LA18绿色1定位油缸的启动QF1空气自动开关RC1A-6060A1总电源短路QF2空气自动开关RC1A-6060A1M1短路保护QF3空气自动开关RC1A-6060A1M2短路保护QF4空气自动开关RC1A-1010A1M3短路保护FU1熔断器RC1A-6060A1控制电路的短路保护FU2熔断器RL1-1515A1照明电路的短路保护FR1热继电器RJ16-20/320A1左动力头电机过载保护FR2热继电器RJ16-20/320A1右动力头电机过载保护FR3热继电器RJ10-10/310A1油泵电动机过载保护KP压力继电器YJ-1380V1控制油压EL照明灯YJ-136V1局部照明HL指示灯YJ-136V5信号指示结论经过这么长时间的努力，本设计算是圆满结束了吧。我们从一开始的一无所知到后来对电气控制有了初步了解并能自己设计简单的机床操作，我的专用机床设计每有一点小进展都会让我高兴好一阵。直到完成的时候，一种成就感油然而生，这种成就感来之不易！致谢能顺利完成这次设计，很感谢老师的耐心教导，不厌其烦的讲解、引导。让我从懂点皮毛到深入理解其原理、操作等，很感谢指导老师的帮助。参考文献：1 张万忠、刘明芹 电器与PLC控制技术第二版 化学工业出版社2李中年 控制电器及应用 清华大学出版社3谭维瑜 电机与电气控制 机械工业出版社4丁树模 机械工程学 机械工业出版社5范正翘 电力传动与自动控制系统 北京航空航天大学出版社6大连组合机床研究所主编 组合机床设计 机械工业出版社QF附录A：主控制电路图M3M3M3L1L2L3QSUVWFR1FR2FR3M1M2M3KM1KM2KM3QF2QF4QF3附录B：