去毛刺专用机床电气系统控制设计

去毛刺专用机床电气系统控制设计 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 去毛刺专用机床电气控制系统设计 本次设计的去毛刺专用机床是适用于生产进行加工过程中零件产生的 毛刺去除。由于该机控制系统采用了先进的电气、液压与机械紧密结合， 动作程序互锁、监控严格的程序控制系统，所以具有自动化程度高、生产 能力强、操作简单可靠和维修方便等特点。主要进行了对电气控制系统的 改进，在以前继电器控制系统产品的基础上，采用了工业控制专用计算机 ——可编程控制器控制系统。在PLC及外部电气系统控制下，通过控制进给油泵电机、主轴电机、冷却电机、等三个电磁阀的逻辑程序动作，完成 去除各类零件的毛刺任务。 此次毕业设计，是根据生产机械的控制要求，去毛刺专用机床电气 控制系统的设计和完成电控装置在制造、使用和维护过程中所需的图样 和资料，要求利用功能和优点较为齐全的可编程控制器（PLC）来对去毛 刺电气控制系统进行控制及运行，以及机床电气控制对系统液压回路的 控制来完成整个零件加工过程的动作要求，从而来完成整个操作过程中 的各项任务。 主轴电机、去毛刺电气控制系统、机床电气控制、PLC 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) Deburring special purpose machine electric control system design ABSTRUCT This design's deburring special purpose machine is suitable in the production carries on the burr elimination which in the processing process the components produce. Because this machine control system has used the advanced electricity, the hydraulic pressure and the machinery unifies closely, acts the procedure interlock, the monitoring strict programmed control system, therefore has the automaticity to be high, productivity is strong, the simplicity of operator is reliable and characteristics and so on service convenience. Mainly has carried on to the electric control system's improvement, in the beforehand black-white control system product's foundation, has used the industrial control special purpose computer - - programmable controller control system. In PLC and under exterior electrical system control, through the control to feed oil pump electrical machinery, the main axle electrical machinery, cools the electrical machinery, and so on three solenoid valve's logical program movements, completes removes each kind of components the burr duty. This graduation project, is according to produces machinery's control request, the deburring special purpose machine electric control system's design and completes the electrically controlled installment the pattern which and the material in the manufacture, the use and the maintenance process needs, requests (PLC) comes using the function and a merit more complete programmable 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)controller to the deburring electric control system to carry on the control and the movement, as well as the engine bed electric control completes the entire components processing process to the system hydraulic circuit's control the movement request, thus completes in the entire operating process each duty. KEY WORDS：Main axle electrical machinery, deburring electric control system, engine bed electric control, PLC 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) --------------------------------------------------------------------3 ---------------------------------------------------------------4 （一）电气控制系统-------------------------------------------------4 （二）可编程序控制器-----------------------------------------------4 （三）设计任务及要求-----------------------------------------------6 ---------------------------------------------7 （一）设备名称、用途、工艺过程及技术性能---------------------------7 （二）电源---------------------------------------------------------8 （三）对电气控制特性要求-------------------------------------------8 （四）电气传动-----------------------------------------------------8 （五）有关操作功能及控制系统选择-----------------------------------9 --------------------------------------------10 （一）主电路控制设计---------------------------------------------10 1.主电路设计--------------------------------------------------10 2.中间继电器--------------------------------------------------10 （二）执行电路控制设计--------------------------------------------10 1.机床电气传动的特点及控制要求--------------------------------10 2.控制电路电源------------------------------------------------11 （三）辅助电路设计-----------------------------------------------11 1.信号指示与照明电路------------------------------------------11 2.控制箱------------------------------------------------------12 3.操纵箱------------------------------------------------------12 4.面板设计----------------------------------------------------12 （四）绘制电气原理图---------------------------------------------12 ----------------------------------------------13 --------------------------------------------16 （一）调试与运行--------------------------------------------------16 （二）可编程控制器（PLC）的选用------------------------------------17 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 1.控制要求---------------------------------------------------17 2.输入输出配置-----------------------------------------------17 3.工作方式与梯形图-------------------------------------------18 -------------------------------------------------------23 1.结论----------------------------------------------------------23 2.体会----------------------------------------------------------23 -----------------------------------------------------------------25 -------------------------------------------------------------26 -----------------------------------------------------------------27 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过 程中逐渐形成和发展起来一门新兴边缘技术学科。它对产业或产品结构、生产或管理方式以及 人才的知识结构等将产生巨大影响，并使国民经济建设的各个领域发生深刻的变化。 去毛刺专用机床电气控制系统主要由硬件和软件组成，即由电气控制系统和可编程序控制 器PLC组成。 电气控制系统是由电气元件按照一定要求连接而成，是机床的重要组成部分。不但可对各 台电动机的启动、制动、反转、停车等进行控制，还具有对各台电动机之间实行协调、联锁、 顺序切换、显示工作状态的功能。对生产过程比较复杂的系统还要求对影响产品质量的各种工 艺参数如温度、压力、流量、速度、时间等能够自动测量和自动调节，这样就构成了功能相当 完善的电气自动化系统。根据专用机床的各项要求其控制装置也不相同，对于这一要求电气控 制系统设计过程应遵循几条基本原则：?最大限度地满足机械设备对电气控制提出的要求。? 妥善处理机与电的关系，采用机电结合的方法，达到系统的控制要求。?在满足控制要求的前 提下，设计力求简单，避免盲目地追求高性能、高指标。?积极慎重地采用新技术、新工 艺。?正确合理地选用电器元件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。?操作、 维护要方便，外形协调、美观。 可编程序控制器（Programmable Logic Controller，习惯上简称为PLC）是以微处理器为核心的通用工业自动化装置。是20世纪60年代末在继电器控制系统的基础上开发出来的，它 将传统的继电器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体，具有结构简单、性能优越、可靠 性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。经过十几年的发展，PLC已不仅能实现继电器控制所具有的逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，同时还具有了执行算术运算，对模拟量 进行控制等功能。所以美国电气制造商协（National Electrical Manufacturers Association, 简称NEMA）会经过4年的调查，于1980年将其正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。为避免在使用中与个人计算机（Personal Computer）的简称PC相混 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)淆，人们通常仍习惯地把可编程控制器简称为PLC。可编程控制器因为其优点众多，自其诞生 以来，已成功地应用于工业中几乎所有领域。包括钢铁厂、纸浆厂、食品加工厂、化工和石油 化工厂、汽车厂和电厂。具体来说，PLC的特点表现为以下几个方面：?硬件的可靠性高。PLC专业在工业环境的恶劣条件下应用而设计。一个设计良好的PLC能置于有很强电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。在硬件设计方面，首先是选用优质器件，再就 是采用合理的系统结构，加固、简化安装，使它易于抗振冲击，对印刷电路板的设计、加工和 焊接都采取了极为严格的工艺措施，而在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以在发生故障的部位大多集中在输入/输出的部位以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁阀、电机等外围装置上。?编程简单，使用方便。用微机实现自动 控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。 PLC采用面向控制过程、面向问题的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在 PLC内部增加了解释程序，增加了程序的执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这种损 耗是微不足道的。?接线简单，通用性好。在电信号匹配的情况下，PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件（接 触器、电磁阀）与PLC输出端子连接。接线简单、工作量少，省去了传统的继电器控制系统的 接线和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的逻辑关系，这样生产线的自动化 过程就能随意改变。这种性能使PLC具有很高的经济效益。用于连接现场设备的硬件接口实际 上已经设计成为PLC的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替 换故障部件，这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于使用。?可连接为控制网络 系统。PLC可连接成为功能很强的网络系统。一般PLC网络可以分为两类：一类是低速网络， 采用主从方式通信，传输速率从几千波特到上万波特，传输距离为500~2500m；另一类为高速网络，采用令牌传送方式通信，通信速率1M~10Mbps，传输距离为500~1000m，网上结点达1024。这两类网络相连，可以兼容不同类型的可编程控制器和计算机，从而组成控制范围很大的局部 网络。?易于安装，便于维护。PLC安装简单而且功能强大，其相对小的体积使之能安装在通 常继电器控制箱所需空间的一半的地方。在大型PLC系统的安装中，远程输入/输出安放在最优地点。远程I/O站通过同轴电缆或双轴线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，远程子 系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地安装时间。从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有的器件都是模块化的，维护时只需要换模块级插入式部件，故障检测 电路将诊断指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借阻于编程设备可见输入/输出 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。另外，PLC把自动化技术、计算机技术和通信技 术融为一体，并且还可以完成以下功能：逻辑控制、定时控制、计数控制、步进控制、A/D和D/A转换、数据处理、通信联网、对控制系统监控。总的来说，PLC的推广应用已在世界范围内形成热潮，目前PLC发展方向主要是朝着小型化、廉价化、标准化、系列化、智能化、高速化、 大容量化、网络化方面发展，这将使PLC功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用而更广。 因此，近年来在工业自动化控制、机电一体化、改造传统产业等方面广泛的应用。 在现代化工业生产中，生产工艺要求的提升，使得在工业生产的各个过程中工作要求更加 缜密，更加仔细。其中之一的对工厂加工部件的去毛刺机的这一过程就突显对生产工艺的要求 之高。是目前工业生产过程中对工部件表面进行抛光处理的一种较为先进的系统设备。此次毕 业设计，是根据生产机械的控制要求，去毛刺专用机床电气控制系统的设计和完成电控装置在 制造、使用和维护过程中所需的图样和资料，要求利用功能和优点较为齐全的可编程控制器 （PLC）来对去毛刺电气控制系统进行控制及运行，以及机床电气控制对系统液压回路的控制来 完成整个零件加工过程的动作要求，从而来完成整个操作过程中的各项任务。 任务是：将加工出来的半成品零件在生产过程中所产生的毛刺进行去除。 要求是：工件从定位夹紧?插刀进?去刺进?去刺退?插刀退?松夹拨销。其中动作的工 作的方式可分为两类：一类是自动控制、另一类是手动控制。自动控制动作方式是由可编程控 制器来进行控制，手动控制动作方式是由电气系统来控制，机床电机的控制是用继电器和接触 器来控制。如液压系统工作循环图和电气控制电器元件动作表（图1-1和表1-1）。 为适应将要加工产品的要求，进行加工过程中零件产生的毛刺去除，收集了有关资料，并 将有关资料作了分析。对有些影响总体设计，但尚难以确定的环节作了原理性试验，最后确定 了一些设计内容。 该设备名称为去毛刺专用机床电气控制系统。它是适用于各类零件毛刺去除。主要解决如 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)何快速去除毛刺的有关电气控制和PLC程序编制系统工作过程如图1-1所示。工件的定位夹紧装置的动作由二位四通电磁换向阀完成定位液压缸和夹紧缸动作，控制插刀液压缸和去刺液压 缸活塞运动方向的切换电磁阀线圈三位四通电磁换向阀与三位四通电磁换向阀来完成。各工步 电磁阀线圈通电状态表1-1所示。液压系统工作循环图1－1（去毛刺液压控制生产线的工艺流程） 表2－1 液压系统电气控制电器元件动作表 注：（ ）为保持得电；“+”为得电；“—”为失电。 图2－1液压系统工作循环图 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 去毛刺液压控制生产线的工艺流程具体说明如下： （1）、定位夹紧缸工作：夹紧工件，工件被夹紧后，夹紧缸内压力达到压力继电器KP设定的 值后停止工作，转到下一步工序。 （2）、插刀缸工作： 插刀前进，碰到工件后即触到限位开关2ST（SQ2）后停止。 （3）、去刺缸工作：去刺前进，去刺结束后，碰到限位开关4ST（SQ4）后停止。 （4）、去毛刺完毕后：去刺后腿，退回至碰到限位开关3ST（SQ3）后停止。 （5）、插刀后腿：碰到限位开关1ST（SQ1）即停止工作。 （6）、插刀完毕后：定位夹紧缸开始松夹停止，被去过毛刺好的工部件被取下来。 至此，整个取毛刺的过程完成了一个工作循环，再按下启动按钮，则开始下一个工件去毛 刺的工作循环。 系统供电电源采用交流380V三相四线制工业用电，频率50HZ，容量10KV?A，负荷等级为二级。 系统定位加紧工进工件，松夹、拔销采用自动/手动动作方式。只要根据PLC程序运行进行动作，可自动/手动的操作进行去毛刺。从系统工作可靠性和可维护性出发，系统作为如下考虑： 系统控制方式为顺序步进逻辑控制运动部件定位、夹紧采用行程开关；系统位置调整可用按钮 点动/自动；电网断电用掉电保持继电器作状态记忆保护；系统短路及过载保护；在软件和硬件 上采用了联锁和系统故障检测手段。 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 系统中工件定位夹紧快进速度较低，定位精度要求不高，加工工件电气传动方式为电气控 制液压缸进行动作，无间接启动、制动和动作功能，运动由电气输出信号驱动电磁阀线圈，控 制液压完成规定运动；油泵电动机根据油压高低自动控制。 控制调试则将手动按钮统一装在控制板上进行手动控制。系统使用的环境为车间，温度在 -5?～40?范围内，相对温度35％～90％。考虑到操作者在车间操作和各项干扰信号等因素。 要求系统工作可靠性高，抗干扰能力强及液压电气系统动作对PLC的控制速度要求低，综合上述要求和特点。对照各种控制系统性能表，选择小型可编程程序控制器作为专用机床电气的系 统控制器，可编程序控制器具有软、硬件开发工作量小，输出负载能力强，工作可靠性高等特 点，适合作机电一体化产品的控制器。 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 根据机床加工的零件的设计要求，其确定了具体从四方面来进行考虑: 主电路控制设计、执行电路控制设计、辅助电路控制设计、绘制电气原理图。 根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2、M3，如图 电气原理图所示。 机床的三相电源由电源引入开关QS引入。主电动机M1的过载保护，由热继电器KR1 实现，它的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。冷却泵电动机M3的过载 保护，由热继电器KR2实现。进给电动机M2由于是短时工作，不设过载保护。电动机 M3设短路保护------熔断器FU1。 主轴电动机M1------M1的功率较大，超过10KW，但是由于插刀/去刺在电气系统 启动后才进行，所以电路中采用了接触器KM1、KM4来控制电机的运转和制停的动作（Y- ?降压启动）。用接触器KM1、KM4进行控制。在设计时考虑到过载保护，就采用熔断器 FU1来限制M1的电流及电压。 进给电动机M2和冷却电动机M3------由于电动机M2和M3的功率都较小，额定电 流分别为2.7A和0.43A，为了节省成本和缩小体积，可分别用接触器KM2和KM3（额定 电流都为5A），其M3则用熔断器FU2作为过载保护。 考虑到输出部分会经常出现一系列故障，如过载，过负荷运转会将可编程控制器的 触点或保险丝烧坏，所以在PLC输出点与阀之间使用一个中间继电器进行转换，这样做 可以保证在过流、过压、过负荷等情况下，不至于将PLC烧坏，中间继电器在这起到保 护PLC的作用。 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) (1) 机床主运动由电动机M1集中传动，旋转零件（满足零件加工要求）是靠主轴运动 来完成。 (2) 主轴电动机M1制动采用接触器反接制动器。 (3) 刀架快速移动、加工由进给油泵电动机M2拖动，而液压缸的前后运动由电磁阀控 制。 (4) 冷却泵由电动机M3拖动。 (5) 进给运动的纵向左右运动，横向前后运动，以及快速移动、转动都由手动/自动（PLC） 操纵。 电动机型号：( GB 755-81《电机基础技术要求》) 主轴电机M1：Y160M-4 11KW 380V 23.0A 1460r/min 进给电机M2：Y90S-4 1.1KW 380V 2.7A 1400r/min 冷却电机M3：JCB-22 0.15KW 380V 0.43A 2790r/min 考虑安全可靠及照明指示灯的要求，采用变压器供电，控制线路127V，照明36V， 指示灯6.3V。 设计一个控制箱，其主要目的是用来存放可编程控制器PLC与电线。其技术要求： ?玻璃窗的玻璃厚5mm。?玻璃窗的四周包覆橡皮框。?箱体下底板由两块可拆卸的薄 钢板拼成，以便安装地脚螺丝。?前后门和观察窗均安装门锁。 设计一个操纵箱，其主要目的是用来设置摆放各种开关、按钮，用它来操纵控制箱， 以完成整个去毛刺的控制过程。 根据去刺机电气控制系统手动、自动操作的需要，设计的操作面板如去刺机操纵面 板（附图）所示。 可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，表示机床电 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 气线路已处于供电状态。设指示灯HL1（红色）表示主电机是否远行。这两个指示灯可 由接触器KM1的动合和动断两对辅助触电进行切换通电显示。如电气原理图右上方所示。 在操作板上设有交流表A，它串联在电动机主回路中（附图 控制柜面板），用以 指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使主电动机尽量满载运 行，提高生产率，并能提高电动机功率因数。 设照明灯FL安全照明（36V安全照明）。 根据各局部线路之间互相关系和电气保护线路，画成电气原理图，如电气原理图所 示。 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 电动机的选择，实际上是在机电设计密切配合并进行实际实验的情况下定型的。现对其 它电气元件的选择具体如下： QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电动机额定电流来选。 显然应该根据三台电动机来选。中小型机床常用组合开关，选用HZ10-25/3型，额定电流为25A，三相组合开关。 主电动机M1额定电流23.0A,KR1应选用JR0-40型热继电器，热元件电流为25A，整定电流调节范围为16-25A，工作时将额定电流调整为23.0A。 同理，KR2应选用JR10-10型热继电器，选用1号元件，整定电流调节范围是0.40~0.64A，整定在0.43A。 用做电路电动机控制电路中的过载和短路保护用。熔体电流为： 2.67，7，0.43Ir,A=7.6 A 2.5 可选用RL1-15型熔断器，配用10A的熔断体。型号为：RL1-15/5。 接触器KM1、KM4 ，根据主电动机M1的额定电流I=23.0A，控制器回路电源127V，需主e 触点对，动合辅助触电两对，动断辅助触点一对，根据上述情况，选用CT0-40型接触器，电 磁线圈电压为127V。 由于M2、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用JZ7-44交流接触器，线圈电压为127V， 触点电流5A，可完全满足要求。对小容量的电动机常用中间继电器充任接触器。 (1) 变压器最大负载时是KM1、KM2、KM3及KM4同时工作，根据公式 P,KP （ 5—1 ） ,TTXC 式中 P--------所需变压器容量（VA）； T 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) -------变压器容量储备系数，=1.1~1.25； KKTT --------控制线路最大负载时工作的电器所需的总功率（VA）。 P,XC 显然对于交流电器（交流接触器、交流中间继电器及交流电磁 铁等），应取吸持功率值。 PXC 1.2(12，2，33)VA,68.4VA= P,KP,TTXC (2) 变压器的容量应满足已吸合另一些电器时仍能吸合，可按公式 （ 5—2 ） P,0.6P，1.5P,,TXCST 式中 --------同时起动的电器的总吸持功率（VA）。 P,ST ,[0.6，(12，2，33)，1.5，12]VA,52.2VA P,0.6P，1.5P,,TXCST 可知变压器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路容量，可选用BK-100型变 压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助回路的各种电压需 要。 因为机械式开关在被机械运动部件碰撞后，有的能自动复位，有的则不能自动复位， 限位不准确，反应不灵敏，甚至达不到设计所期望的要求，因此选择感应开关。感应开关 灵敏度好，反映准确，是理想化行程开关的选择。 在泵起停时要用到按钮，控制泵起停的按钮选择一般普通按钮，结构型式：元件式。 型号：LA18-22 颜色：红色、绿色 手动控制过程中，使用旋钮开关。 型号：LA18-22×3 电压：交流500V/ 直流400V 电流：5A 结构型式：旋钮三位置 触点对数：常开2、常闭2 颜色：黑色 自动控制过程中，使用脚踏开关。 型号：LT21/2 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 进行PLC编程时，使用钮子开关。 型号：KN3-A 主电路中使用。 型号：LA18-22×2 电压：交流500V/直流440V 电流：5A 结构型式：旋钮二位置 触点对数：常开2、常闭2 颜色：黑色 自动控制过程中，用于出现异常情况制停的作用。 型号：LA-22J 电压：交流500V/440V 电流：5A 结构型式：紧急式 触点对数：常闭 颜色：红色 表4—1其它各元件的选用 符号 名称 型号 规格 数量 M1 异步电动机 Y160M-4 11KW 380V 1460r/min 1 M2 进给电机 Y90S-4 1.1KW 380V 1400r/min 1 M3 冷却电机 JCB-22 0.15KW 380V 2790r/min 1 Q 组合开关 HZ10-25/3 3级 500V 25A 1 KR1 热继电器 JR0-40 额定电流25A 1 整定电流23A KR2 热继电器 JR10-10 热元件1号 1 整定电流0.43A FU1 熔断器 RL1-15/5 500V 熔体10A 3 KM1、KM4 交流接触器 CT0-40 40A 线圈电压127V 2 KM2/KM3 中间继电器 JZ7-44 5A 线圈电压127V 2 TC 控制变压器 BK-100 100VA 380V/127-36-6.3V 1 SL 限位开关 1 SB1按钮 LA18-22 红色、绿色 1 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) SB2 旋钮开关 LA18-22×3 黑色 2 SF1、SF2 脚踏开关 LT21/2 黑色 2 SB3、SB4 钮子开关 KN3-A 黑色 2 SB5 旋转开关 LA18-22×2 黑色 2 SB 急停开关 LA-22J 红色 1 HL1、HL2 指示灯 XDN-220 红色、绿色 2 XH16-2 VC 桥式整流器 QL10 1 PLC程序编写完成后，通过手编程器写入到PLC存储器中，首先对照步进流程图进行 校对、修改、补充后，然后进行室内模拟调试。把电气控制系统的各限位开关、液动电磁 阀负载，在模拟板上用信号指示灯代替。然后运行程序，看是否符合预计的动作要求，发 现错误立即修改和调整程序，直到满足工艺流程和状态流程图要求。 室内模拟调试完成后，把程序固化在PLC中，可以进入现场实际运行调试阶段。这时 先不带负载，只带上驱动电磁阀的线圈，而与之连接的机械负载则脱开，再连上必要的指 示信号灯，即空载运行调试。在空载运行调试阶段时，可以按运行方式如回原点、点动、 手动操作、单周期运行等逐步进行，最后进行连续运转调试。在调试运行中，可借助于步 进流程图，判断故障原因与部位，随时查清原因，及时采取修改程序或接线等措施予以排 除。如果运行正常了，则可以进入带负载运行调试阶段。将各电磁阀连接上机械负载，并 通过操作按钮按去毛刺专用机床工艺顺序，手动运行各机械部份看动作是否正常，如插刀 进/退、去刺进/退、定位夹紧动作顺序，有无机械位置干涉等现象。如有机械干涉可通过 调整各个接近开关的安装位置等措施解决，还可以通过调节其距离来控制去刺刀的范围。 经仔细调整一切正常后，就可以启动PLC进行自动运转。但在自动运转阶段时，必须密切 注意观察机床各部件动作，如有异常立即按紧急停止按钮停车检查。 最后再进行考机运行，一般连续运行72小时以上，以考核电气及机械运行是否稳定可 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)靠，如遇干扰一般要采取以下措施来解决如：检查PLC控制柜、液动电磁阀等接地是否良 好（一定要分别接地）；清查接线看强弱电信号线有无分开敷设；在PLC输入通道加接硬件滤波（如阻容滤波）。 通过对专用机床PLC控制系统的室内模拟调试和现场带负载运行调试工作，我深切体 会到以上调试原则和步骤的重要性，往往遇到问题按学过的知识和方法去处理就能顺利解 决了。 本生产线除装卸工部件外，整个工艺过程能自动运行。同时，定位加紧缸、去刺缸、插 刀缸均能进行手动控制，以便对设备进行调整和检修。 本去毛刺生产线过程I/0口信号分析选用F1-40MR型PLC，输入输出（I/O）配置见表5 —1。如下： I/O信号分配表 表5-1 输 入 输 出 定位夹紧到位 X400 建压 Y430 定位夹紧后位 X505 定位夹紧 Y431 插刀到位 X401 拔销松夹 Y432 插刀后位 X404 插刀进 Y433 去刺到位 X402 插刀退 Y434 去刺后位 X403 去刺进 Y435 脚踏开关（开） X405 去刺退 Y436 脚踏开关（关） X406 自动 X407 手动 X410 定位夹紧 X411 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 拔销松夹 X412 插刀进 X413 插刀退 X500 急停 X502 去刺进 X503 去刺退 X504 泵启动 X506 泵停止 X507 总计输入点数为 19 总计输出点数为 7 已知控制系统的输入输出的电数：输入点为19点；输出点为7点。选择日本三菱公司生产的F 系列产品。因此选择了F1-40MR型可编程控制器。其输入继电器编号为X400~X413和X500~X513， 共24点；输出继电器的编号为Y430~Y437和Y530~Y537，共16点。 根据生产工艺和控制要求编制的梯形图，应包括手动操作和自动控制两段程序。具体 如附图（梯形图）所示。 设有夹紧、放松手动操作；插刀进、退手动操作；去刺进、退手动操作。手动控制梯形 图见附图 第1段程序CJP700－EJP700逻辑行程序段。当工作方式选择旋钮SB4置于“手 动”时，X410常闭触点断开，转换条件成立，执行“手动”控制程序。按下按钮SB2时， X506常开触点接通Y430、YV1得电，液压机建压启动。拨动旋钮SB5时，X411或X412常 开触点接通，Y431或Y432、YV2或YV3 得电吸合，定位夹紧缸定位夹紧或拨销松夹。同 理，拨动旋钮SB6时，X413常开触点接通Y433或X500常开触点接通Y434，YV4得电，插 刀缸进刀或退刀。拨动SB7时，X503常开触点接通Y433或X504常开触点接通Y436，YV4 得电，去刺缸去刺进或去刺退。为了避免定位夹紧缸、插刀缸、去刺缸在完成了相应的定 位夹紧/拨销松夹；插刀/退刀；去刺进/去刺退的工作后仍然继续施加压力，所以在进行 每项工作时都添加了限位保护开关，以确保施力准确到位。另外，在每步中，也都添加了 互锁的环节，为了防止定位夹紧和拨销松夹、插刀进退、去刺进退的同时进行。最重要一 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 点就是在插刀进到去刺退的这个阶段还要保证定位夹紧缸时时刻刻夹紧工部件，否则，这 个阶段所有工作全都失效。 图5-1 手动操作梯形图 去毛刺的过程时典型的顺序控制，通常采用中间继电器来实现控制要求。去毛刺PLC控制系统的梯形图如附图及图1（PLC外部接线图）所示。图中第2段程序CJP701—EJP701为自动控制程序段，要进行自动控制程序，自动工作的动作过程说明如下： （1）、定位夹紧缸工作：夹紧工件，工件被夹紧后，夹紧缸内压力达到压力继电器KP设定的值后停止工作，转到下一步工序。 （2）、插刀缸工作： 插刀前进，碰到工件后即触到限位开关2ST（SQ2）后停止。 （3）、去刺缸工作：去刺前进，去刺结束后，碰到限位开关4ST（SQ4）后停止。 （4）、去毛刺完毕后：去刺后腿，退回至碰到限位开关3ST（SQ3）后停止。 （5）、插刀后腿：碰到限位开关1ST（SQ1）即停止工作。 （6）、插刀完毕后：定位夹紧缸开始松夹停止，被去过毛刺好的工部件被取下来。 至此，整个取毛刺的过程完成了一个工作循环，再按下启动按钮，则开始下一个工件去毛 刺的工作循环。 值得注意的是：在实际自动控制过程中，会出现一系列步可预见的情况，在此特别注明， 在设计中增加了脚踏开关SF1、SF2，因为在实际定位夹紧工部件所处的位置并不是象理想中 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)一样完美，添加SF1以便于调整零件的位置，SF2实为SF1自锁，伴随整个自动过程。添加急停按钮SEM1，目的是为了在工作中如果出现意外事故，即可以采取紧急的制停措施，从而 不至于造成更大的伤害。 图5-2 自动操作梯形图 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 根据梯形图编制的程序单如下： 程序号 指 令 程序号 指 令 0001 LD X506 0054 OUT M100 0002 ANI X507 0055 LD X406 0003 OUT T454 0056 OR Y433 K5 0057 ANI T452 0005 LD T454 0058 ANI X404 0006 OR Y430 0059 ANI Y434 0007 OUT Y430 0060 AND Y431 0008 LDI X410 0061 AND M100 0009 ANI Y430 0062 OUT Y433 CJP700 0063 LD X404 0011 LD X411 0064 OUT T450 0012 ANI X400 K1 0013 ANI Y432 0066 OR Y435 0014 OUT Y431 0067 LD M100 0015 LD X412 0068 AND T450 0016 ANI X505 0069 OUT T452 0017 ANI Y431 K12 0018 OUT Y432 0071 ANI X403 0019 LD X413 0072 ANI T452 0020 ANI X402 0073 ANI Y436 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 0021 ANI Y434 0074 AND Y431 0022 AND Y431 0075 OUT Y435 0023 OUT Y433 0076 LD X404 0024 LD X500 0077 OR T452 0025 ANI X401 0078 OR Y434 0026 AND Y431 0079 ANI Y433 0027 ANI Y433 0080 ANI X401 0028 OUT Y434 0081 AND Y431 0029 LD X503 0082 OUT Y434 0030 ANI X404 0083 LD X403 0031 ANI Y436 0084 OR Y436 0032 AND X431 0085 ANI Y435 0033 OUT Y435 0086 ANI X402 0034 LD X504 0087 ANI X431 0035 ANI X403 0088 OUT Y436 0036 ANI Y435 0089 LD X404 0037 ANI Y431 0090 ANI X405 0038 OUT Y436 0100 OUT T451 EJP700 K4 0040 LDI X407 0101 ANI M100 0041 ANI Y430 0102 ANI Y431 CJP701 0103 ANI T451 0043 LD X405 0104 OUT Y432 0044 OR M100 EJP701 0045 ANI Y432 END 0046 ANI Y502 0047 OUT Y431 0048 LD X400 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 0049 AND X406 0050 OR M100 0051 LD X403 0052 ORI Y436 0053 ANI X502 毕业设计已经结束了，通过2个月的刻苦努力，在张承阳老师的帮助下，基本上按照毕业 设计任务的要求，较好的完成了任务。 根据零件对控制系统的要求，论证了总体方案，选择了我认为是最佳方案的PLC控制系统。通过对PLC的输入、输出信号的分析计算、论证，合理的对PLC进行了选型。并且通过现场实 习，弄清了去刺机的各部组成，结构及工艺动作要求，绘制出了控制逻辑动作程序图及程序梯 形图，据此编制出了PLC控制程序。并且参加了电动机、电磁阀和各限位开关的外部电路设计。 从而，初步掌握了机电一体化产品的设计过程和要求。总体来说，此次设计给我的影响颇大， 让我知道了什么才算是一个真正的设计方案，它与以往的PLC课程设计有很大的区别，后者只 要画出外部接线图，并且编好程序，整个工作就差不多算完工了。而现在，不仅仅要考虑这些， 还要考虑诸多方方面面的问题。如：控制机器的各种按钮开关的选型；PLC机身如何放置，怎样放置？在操纵PLC和放置PLC时都要考虑到应该设计怎样一个操纵设备和控制设备来解决这 些问题等等。对于现在新型的PLC技术，我还十分陌生，我一定要结合此次毕业设计的经验， 努力学习，掌握好新技术，为以后踏上工作岗位打好基础。 三年的大学学习，让我的专业知识有了进一步的提高。毕业设计是我们学习中最后一个重 要的实践性环节，它是一个综合性较强的设计课题，为我们以后从事实际的技术工作，打下了 一个良好的基础。并且对我们掌握所学知识情况，进行了全面而又直观的检验。为了能够完成 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)这次毕业设计，我投入了全部精力，做了充分的准备工作。 首先，我针对所选毕业课题，在指导老师的指点和帮助下，搜集和整理了有关资料，根据 设计要求，再对资料做归类、分析。 其次，依据指导老师给出的设计任务要求，先制定并论证了总体设计方案，按以保证设计 不走弯路，按照已得到老师认可的总体方案，一步一步去做，从而顺利的完成了本课题设计。 毕业设计虽已经结束了，但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难，仍记忆犹新。它 让我明白了无论是设计新产品，还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程，容不得半 点含糊。设计人员应先明白设计的目的，了解产品的价值和实用性，其次要对设计的产品进行 构思，确定总体方案，查阅资料，最后编写产品的设计说明书，进行绘图„，这些一步都不能 少。 这次的毕业设计，培养了我的独立思考、分析解决问题的能力，拓宽了我的知识面，是一 次极好的锻炼机会！ 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 在老师悉心指导下，本人顺利完成了“去毛刺专用机床电气控制系统”课题的毕业设计。 张老师治学严谨、待人和蔼，他是我学习的好榜样。在毕业设计过程中，所在单位的领导、工 程师以及我的同事们提供了相关的资料，并为我的设计提出了许多好建议。同时在毕业设计过 程中，机械系部领导以及相关老师，都给予我很大帮助，在此一并表示衷心感谢。 另外还要感谢课外指导老师周德卿教授，他在工作之余对我此次毕业设计给予了很大的帮 助! 最后，诚挚的感谢四年来所有关心和帮助过我的老师、同学和亲友们！ 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)1. 赵永成、五丰、李明颖 编著：机电传动控制 北京：中国计量出版社。2003.8 2. 程周主 编著：电气控制与PLC原理及应用 北京：电子工业出版社。2003.7 3. 吴晓君、杨向明 编著：电气控制与可编程控制器应用 北京：中国建材工业出版社。2004.2 4.常晓玲 编著：电气控制系统与可编程控制器 北京：机械工业出版社 2004.1 5.王也仿 编著： 可编程控制器应用技术 北京：机械工业出版社 2001.9 6.余雷声、方宗达 编著： 电气控制与PLC应用 北京：机械工业出版社 1998.10 7．齐占庆 机床电气控制技术 北京：机械工业出版社 1999.10 8．张文宽 编著：《怎样扩大车床的应用》 机械工业出版社 9．史贵权 编著：《机械毕业设计指导》 哈尔滨兵器工业职工大学 1984 10.《常见机构的原理及应用》编导组编《常见机构的原理及应用》 机械工业出版社 1977 11.吴宗泽 编著：《机械零件》中央广播电视大学出版社 1994 12.张策主编.机械原理与机械设计 [M]北京：机械工业出版社，2004.9 13. 张京辉主编.机械设计基础 [M]西安：西安电子科技大学出版社，2005.2 14. 孔庆华主编.机械设计基础 [M]上海：同济大学出版社，2004.7 15.吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册 北京：高等教育出版社，1999 16.邹慧君主编.机械原理课程设计手册 [M]北京：高等教育出版社，1998.6 17刘鸿文主编.材料力学 [M]北京：高等教育出版社，2004.1 18. 曹龙华主编.机械原理 [M]北京：高等教育出版社，1986. 19. 彭文生，黄华梁等主编.机械设计 武汉：华中理工大学出版社，1996. 20. 邹慧君主编.机械系统设计.[M]上海：上海科学技术出版社，1995. 21. He Guang Ping . Self-reconfiguration Of Underactuated Redundant Manipulators With Optimizing The Flexibility Ellipsoid . Chinese Journal of Mechanical Engineering[J] 2005,VOL 18: 92-97 22. 东南大学出版社《新编英汉通信词典》 2000。 23. 武汉理工大学出版社《机械工程专业英语》2001.7 24. 张维刚编著《现代设计方法（英文版）—面向21世纪普通高校双语适用教材》 机械工 业出版社 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文) 河北工业职业技术学院毕业设计 (论文)