湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 2013 2014 学年第 二 学期 课程名称 机电控制技术 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 铣床电气控制课程设计 成 绩 起止日期 2014 年 6 月 18 日 2014 年 6 月 23 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计图纸张456湖南工业大学课程设计任务书20132014学年第二学期 机械工程 学院（系、部） 专业 班级课程名称： 机电控制技术 设计题目： 铣床电气控制课程设计 完成期限：自 2014 年 6 月 18 日至 2014 年 6 月 23 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数 具体要求见课程设计指导书二、设计任务 完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图及设计说明书一份三、设计工作量电气图23张，说明书不少于5000字进度安排起止日期工作内容6.186.19讲解设计目的、要求、方法，任务分工制定设计方案、绘制草图6.206.21设计方案审核、修改绘制电气原理图、电路计算、元器件选择列表6.22绘制安装布置图，元器件的准备6.23电气CAD制图软件使用电控柜安装电气CAD制图6.24检查电气控制线路电气CAD制图通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书主要参考资料1、齐占庆，电气控制技术课程设计指导书，机械工业出版社，2003。2、张万奎等编，机床电气控制技术，北京大学出版社，20073、程宪平主编，机电传动与控制（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2003年9月4、石玉珍，电气制图及图形符号国家标准汇编，中国标准出版社，1989指导教师（签字）： 2014年 6月 25 日系（教研室）主任（签字）： 2014年 6月 28 日1机电控制技术课程设计设计说明书（题目）铣床电气控制课程设计起止日期： 2014 年 6 月 18 日 至 2014 年 6 月 23 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2014年6月18日目录1、引言 .12、设计任务 .13、电机功率和转速 14、铣床的电气控制线路设计 2 4.1 确定机床的工作过程2 4.2 机床电气传动的特点及控制要求 3 4.3 控制电路图设计 .5 4.4 选择电器元件.11 4.5 制定电动机和电气元件明细表.155、铣床的可编程控制器控制系统的设计.165.1 主电路接线图165.2 I/O分配表.165.3 PLC接线图.175.4 PLC梯形图和指令表语句.186、设计总结.217、参考文献.221、引言 我国传统的铣床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性比较差。与传统的继电器控制相比，PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于铣床的控制和故障诊断系统，可以减少强电元件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。 故在PLC广泛应用的控制时代，本设计系统的思想就是采用PLC控制铣床。以达到预定控制系统的简洁性、经济性，减少了成本，也使得维修变的简单。由于PLC的模块化、易扩展性，可根据控制要求及规模的变化进行方便的系统重组及功能的扩展。以及PLC的通信功能甚至可进行远程控制。2、设计任务 主要控制电器为三台电机：主电动机M1，冷却泵电机M3，快速移动电机M2.三台电机都要有短路保护措施。 主电动机M1能完成主轴主运动和流板箱进给运动的驱动，采用降压启动的方法启动，可以正反两个方向旋转，并且可以正反两个旋转方向的反接制动，为加工方便，还应具有点动控制空能。 电动机M3拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动及停止方式，并且为连续工作方式。 主电路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流产生冲击。主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护。 机床要有照明设施。3、电机功率和转速机床工作台为320*1325，主轴电机，7.5KW；进给电机，1.5KW；冷却泵电机，0.125KW，查相关资料得主轴电机转速为301500r/min由机床电器控制第四版 王炳实，王兰军 机械工业出版社的附录表B常用Y系列电机技术数据选则电机 电机型号额定功率/KW额定转速r/min额定电流A效率%功率因素cos堵转额定电流堵转额定转矩最大额定转矩主轴Y132S2-27.5290015.086.20.887.02.02.2进给Y90S-21.528403.4790.857.02.22.2 JCB-22主要技术参数：型号输出功率（瓦）扬程（米）流量（升分）电流（安）电压（伏）接线方式JCB-221253.3220.6/0.38220/380/Y 油泵电动机（机床冷却泵），是一种浸渍式的三相电泵。它由封闭式交流三相异步电机与单继单极离心泵组合而成。该泵具有安装简单方便、运行可靠、过负荷能力强、效率高、噪声低等优点。该泵适合做各种机床输送冷却液、润滑液的动力，也可应用于其他类似的场合。4、铣床的电气控制线路设计4.1确定机床的工作过程4.1.1机床结构万能铣床具有主轴转速高，调速范围宽，操作方便，工作台能自动循环加工等特点，其结构如图A所示。主要由底座，床身，主轴，刀杆，纵向工作台，横向工作台，升降台等部分组成。如下图所示：4.1.2工作过程：铣刀装在与主轴连在一起的刀杆支架上，在床身的前面有垂直导轨，升降台沿其上下移动；在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行与主轴轴线方向移动（横向移动）的溜板，在溜板上部转动部分的导轨上可作垂直与主轴轴线方向的移动（纵向移动），这样，工作台上的工件就可以在六个方向（上，下，左，右，前，后）进给。为了加快调整工件与刀具之间的相对位置，可以改变传动比，使工作台在六个方向上作快速移动。此外，由于转动部分相对于溜板可绕垂直轴线左，右转一个角度（通常为45度），因此可以加工螺旋槽。工作台上还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述可知，万能铣床的运动方式有：主运动：铣刀的旋转。进给运动：工作台在六个方向上的运动。辅助运动：工作台在六个方向上的快速运动。4.2机床电气传动的特点及控制要求（1） 铣床的主运动和进给运动之间没有速度比例协调的要求，各自采用单独的笼型异步电动机拖动。（2） 为了能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能够实现正，反转。（3） 为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的震动，主轴上装有飞轮，其转惯量较大，因此要求主轴电动机有停车制动控制。（4） 为适应加工的需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。X62W铣床采用机械变速的方法，为保证变速时齿轮易于齿合，减小齿轮端面的冲击，要求变速时有电动机瞬时冲动。（5） 进给运动和主轴运动应有电气联锁。为了防止主轴未转动时，工作台将工件送进可能损坏刀具或工件，进给运动要在铣刀旋转后才能进行。为降低加工工件的表面粗糙度，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动。（6） 在六个方向上运动要有联锁，在任何时刻，工作台在上，下，左，右，前，后六个方向上，只能有一个方向的进给运动。（7） 为了适应工作台在六个方向上运动的要求，进给电动机应能正，反转。快速运动由进给电动机与快速电磁铁配合完成。（8） 圆工作台运动只需一个转向，且要与工作台进给运动有联锁，不能同时进行。（9） 冷却泵电动机M3只要求单方向转动。（10） 为操作方便，应能在两处控制各部件的启动和停止。 根据设计要求我们设计了如图所示的主电路和控制电路图。4.3 控制电路图设计4.3.1 主轴电动机的控制 为主轴拖动电动机。从主电路看出，主轴电动机的转向由转换开关预选确定。转换开关触点动作见表1。主轴电动机的起动、停止由接触器控制，接触器及电阻和速度继电器组成停机反接制动控制。表1 转换开关动作表触点线端标号操作手柄位置顺铣停止逆铣+（1） 主轴电动机起动 接通电源开关，选择主轴电动机转向，操作转换开关于所需位置。主轴电动机起动、停止分别由装于工作台上与床身上的控制按钮、和、实现两地控制。按下按钮或，接触器得电，主触点闭合并自锁，主轴电动机按预选方向起动，带动主釉、铣刀旋转，同时速度继电器常开触点闭合，为停机反接制动作准备。（2）主轴电动机停机 按下停机按钮或。接触器失电，切断正序电源，同时接触器得电，电动机串电阻实现反接制动，当主轴电动机转速低于120，触点断开，断电，电动机反接制动结束；停机操作时应注意在按下或要按到底，否则反接制动电路未接入，电动机只能实现自然停机。如果在按下按钮时间太短，反接制动的时间也太短，制动效果差，因此，操作时要在主轴快停机时再松开按钮。（3）主轴的变速冲动 主轴的变速采用圆孔盘式结构，变速时操作变速手柄在拉出或推回过程中短时触动冲动开关，主轴电动机瞬动一下而实现。 主轴处于停车状态时，操作变速手柄，触动冲动开关使接触器瞬时得电，电动机定子串电阻冲动