全自动双面钻床说明书11111.doc

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1、学 号： 200940110204课 程 设 计课程名称机电传动与控制课程设计教学院机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级09机制2姓 名刘宁指导教师修云、李涛2012年5月31日20112012学年第2学期课程设计任务书设计名称：全自动双面钻的电气控制系统设计班级：09机制2地点： J4-310一、课程设计目的本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业必修课。课程设计的目的和任务在于使学生掌握机械设备电器控制的基本知识、基本原理和基本方法,以培养学生对电气控制系统的分析和设计的基本能力。加深学生对课程内容的理解，验证理论和巩固、扩大所学的基本理论知识。二、课程设计内容（含技术指标）(一

2、) 机床概况：本机为专用千斤顶油缸两端面钻孔加工的组合机床，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头（电机均为1.5KW）同时进行切削。动力头的快进、工进及快退均由液压油缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀进行控制，并用死挡铁方法实现位置控制。动作程序如下：（1） 零件定位。人工将零件装入夹具后，采用定位油缸动力定位以保证零件的加工尺寸；（2） 零件夹紧。零件定位后，夹紧油缸动作使零件固定在夹具内，同时定位油缸退出以保证滑台入位；（3） 滑台入位。滑台带动夹具一起快速进入加工位置；（4） 加工零件。左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点，即停止工进，快速退回原位，动力头停转并能耗制动；（5

3、） 滑台复位。左右动力头退回原位后滑台复位；（6） 夹具松开。当滑台复位后夹具松开，取出零件。液压系统的油泵电机370W，由电磁阀（YV1-YV5）控制，其动作表如下：YV1 YV2 YV3 YV4 YV5定位(SB1)+ - - - -夹紧（YJ1）+ + - - -入位 (YJ2) - + + - -工进(SQ1SQ5) - + + + -退位(SQ2SQ4) - + - -+复位(SQ3SQ6) - - - - -全自动双面钻工作原理全自动双面钻液压系统图(二) 设计要求：1） 动力头为单向运转，停车采用能耗制动；2） 只有在油泵工作，油压达到一定的压力后（由油压继电器控制）才能进行其它

4、控制；3） 专用机床能进行半自动循环，又能对各个动作单独进行调整；4） 需要一套局部照明装置以及工作状态指示灯；5） 有必要的过电流保护和联锁；6） 钻孔过程中需用冷却泵进行冷却，冷却泵电动机功率为0.125kw；7） 绘制电气原理图 (A3)；8） 列出元件明细表；9） 绘制电气接线图(A3)；10） 完成控制系统的可编程控制器设计方案，包括可编程控制器的选型、控制系统的PLC外部接线图(A3，注明元件明细表)，编写控制系统的梯形图和指令表(A3)。(三) 设计步骤1. 电动机的选择：根据设计要求需配备4台电动机，油泵电机M1，冷却泵电动机M2，动力头电动机M3、M4。根据设计要求查阅相关手

5、册选择电机型号，注明所查阅的手册的名称、页码。2. 绘制工步循环图：根据系统的动作状态表绘制工步循环图。3. 电气原理图的设计（要求有详细的分析过程）：（1） 主电路设计（2） 控制电源的设计（3） 控制电路的设计（根据设计要求列出各执行电器的逻辑表达式）（4） 局部照明与信号指示电路的设计（5） 机床工作原理分析4. 电气元件型号的选择：（1） 电源开关的选择（2） 热继电器的选择（3） 接触器的选择（4） 继电器的选择（5） 行程开关的选择（6） 熔断器的选择（7） 按钮的选择（8） 照明灯及灯开关的选择（9） 指示灯的选择（10） 控制变压器的选择5. 电气接线图的绘制：（1） 电器元件

6、按外形绘制，并与布置图一致，偏差不要太大（2） 所有电器元件及其引线应标注与电气原理图相一致的文字符号及接线回路标号（3） 接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色等。6. 控制系统的可编程控制器设计方案：（1） 可编程控制器的选型（2） 设计控制系统的PLC外部接线图（3） 编写控制系统的梯形图和指令表三、进度安排第1周周一 熟悉课程设计任务、计划周二 继电器-接触器控制系统方案设计周三 控制原理及工作过程分析周四 主电路原理图设计周五 控制电路原理图设计第2周周一 控制电路原理图设计周二 元件选型及元件明细表周三 元件布置设计周四 面板及控制柜接线图设计周五 接线总图设计第

7、3周周一 PLC系统方案设计及PLC选型周二 I/O配置及外部线路设计周三 PLC程序设计周四 设计说明书编写及课程设计小结周五 课程设计答辩四、基本要求通过本课程设计的实验教学有计划的培养和训练，应达到以下诸方面的要求。1. 培养学生具有一定的实践技能，树立实事求是的思想和严谨的科学作风。 2. 能正确设计电气控制线路原理图。3. 能正确选择常用低压电气元件。4. 掌握可编程控制系统的设计方法。5. 能独立的完成课程设计，提高分析问题和解决问题的能力。机械电子教研室 2012年04月20日目录第1章绪论1.1 系统概述1.2机电传动与控制概述第2章整体设计2.1继电器、接触器控制系统2.2

8、PLC控制系统第3章系统硬件电路设计 3.1电动机控制设计 3.2主电路 3.3控制电路 3.4照明电路 3.5电气原理图第4章系统程序设计 4.1元件选型4.2交流接触器、中间继电器与时间继电器的选型4.3接线图设计第5章调试及性能分析5.1元件选型5.2确定PLC I/O点的类型及其分配表5.3PLC控制程序设计第6章总结附录参考文献第1章 绪论 1.1 系统概述1.2机电传动与控制概述 机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动力机驱动生产机械的系统之总称。它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常运行。 在

9、现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包括控制电动机的一整套系统。也就是说，现代机械传动是和各种控制元件组成的自动控制系统紧密的联系在一起，所以，本课程被命名为机电传动控制（也称为机械电气控制）。从现代生产的要求出发，机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化；从狭义上讲，则专指控制电机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。例如，一些精密机床要求加工精度达到百分之几毫米，甚至几微米；重型镗床为保证加工精度和控制表面粗糙度，要求

10、能在极慢的稳速下进给，即要求能在很宽的范围调速；轧钢车间的可逆式轧机即辅助操作频繁，要求在不到一秒时间内能完成从正转到反转的过程，即要求能迅速的启动、制动和反转；对于电梯和提升机，要求启动和制动平稳，并能准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或各部分，要求它们的转速保持一定的比例关系，以便进行协调运转；为了提高效率，要求对由数十台设备组成的生产自动线实行统一控制和管理。诸如此类要求，都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。在现代机械工业的发展过程中，机电传动的发展，经历了一个复杂的过程：（1） 电机的拖动的发展过程如下：多电机拖动（不同机构由单独电机拖动）单电机拖

11、动成组拖动 图1-1电机拖动的发展过程图（2） 控制系统的发展过程如下：继电器控制接触器控制电机放大器控制计算机数字控制（PLC）电力功率晶体管控制磁放大器控制 图1-2控制系统发展过程图由整个发展过程，不难看出，随着机械加工要求不断提高，机电传动控制系统的复杂度也在不断地增加。课本的重点在与控制部分，如何利用电气元件或计算机控制电气来拖动机械实现所要求的功能。在设计控制系统时，就要求设计人员对执行元件（电动机）、控制元件的熟练掌握与运用，同时也要求对控制要求进行了解。第2章 整体设计2.1继电器、接触器控制系统继电器-接触器控制系统是由接触器、继电器、主令电器和保护电器按照一定的控制逻辑接线

12、组成的控制系统。其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止，反向、调速及多台设备的顺序控制和自动保护功能。继电器-接触器控制系统是由接触器、继电器、主令电器、保护电器及控制线路等组成。由于该系统操作简单直观、维护、调整方便，现场人员容易掌握使用等优点，它被广泛用于工矿企业的生产控制系统。但随着PLC技术的发展和应用，继电器-接触器控制系统已逐渐被PLC控制系统所取代。2.2 PLC控制系统PLC又名可编程序控制器是近几十年发展起来的一种新型的、非常有用的工业控制装置，由于它把计算机的编程灵活、功能齐

13、全、应用面广等优点与继电器-接触器控制系统的控制简单、使用方便、价格便宜等优点结合起来，而其本身又具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性好等特点，因而在工矿企业的各种机械设备和生产过程的自动控制系统中得到了广泛的应用，已成为当代工业自动化的主要控制装置之一。PLC种类繁多，但其结构和工作原理基本相同。PLC其实就是专为工业现场应用而设计的计算机，采用了典型的计算机结构，主要是由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元，电源及编程器几大部分组成。PLC与继电器-接触器控制系统的比较PLC的梯形图与继电器控制电路图十分相似，主要原因是PLC梯形图大致沿用了继电器控制的电路元器件符号，仅个别之处有些

14、不同。同时，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的，但PLC的控制与继电器的控制以有不同之处，主要表现在以下几个方面。1、控制逻辑继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的的滞后动作等到组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另 外继电器触点数目有限，每只仅有48对触点，因此灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑只需改变程序即可，故称“软接线”。其接线少，体积小，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由大、中规模集成电路组成，因而功耗较小。2、工作

15、方式电源接通时，继电器控制电路中各继电器同时都处于受控状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都应受到某种条件限制不能吸合，它属并联工作方式。而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描中，属串联工作方式。3、可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线较多。触点断开或闭合时会受到电弧的损坏，并有机械磨损、寿命短，因此可靠性和维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC配有自检和监督功能，能检查出自身的故障并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。4、控制速度继电器控制逻辑

16、依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点的开闭一般在几十毫秒数量级；另处，机械触点还会出现抖动问题。而PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，属无触点控制，速度极快，一条用户指令的执行时间一般在微秒数量级，且不会出现抖动。5、定时控制继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精确度不高、定时范围窄，且易受到环境湿度和温度变化的影响，时间调整困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从0.001S到若干天或更长；用户可根据需要在程序中设置定时值，然后用软件来控制定时时间。从以上几个方面

17、的比较可知，PLC在性能上优于继电器控制系统，特别是具有可靠性高，设计施工周期短，调试修改方便的特点；而且体积小、功耗低、使用维护方便。正是基于以上优点，PLC控制系统正在逐步地取代继电器控制系统。 第三章 继电器接触器电气原理设计3.1电动机控制设计在原理图的设计部分，我们将其分为3大模块进行分工设计。其中包括有主电路模块的设计、控制电路模块的设计与指示及照明电路模块的设计三部分。而在控制电路模块中，我们将其又分为电机控制电路与液压控制回路两部分3.2主电路主电路的设计中主要应满足一下几点要求：1、两个主动力头电动机实现同步控制，动力头电机采用能耗制动；2、，主动力头电机、液泵电机、油泵电机

18、三者应能相对独立运转；3、对四个电机均实现短路保护及过载保护；4、采用一个总闸控制整个电路的电源通断；5、只有在油泵开始工作，油压达到一定的压力后（由油压继电器控制）才能进行其它控制。对于要求（1），将左右动力头的两电机接在同一个接触器上进行控制，实现两主动力头电动机实现同步控制，然后是能耗制动，首先将定子绕组从三相交流电源中断开（KM1打开），接着立即将一低压直流电源通入定子绕组（KM2闭合）。直流电流通过定子绕组之后，在电动机内部建立一个固定不变的磁场，由于转子在运动系统储存的机械能作用下继续旋转，转子导体内就产生感应电动势和电流，该电流与恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反

19、的制动转矩。 对于要求（2），选用三个接触器来控制三种不同功率的电动机，并分开三个回路来控制即可。对于要求（3），选用合适的熔断器，在三个回路接向电源出接上相应的熔断器来实现短路保护；再选用合适的热继电器，在接向电动机处接如相应热继电器来实现过热保护。对于要求（4）， 在电源处，添加一个空气开关QF，可自动实现过载保护作用。对于要求（5）， 在控制电路中对动力头控制回路、能耗制动回路及冷却泵回路串联一个油压继电器的动合触点，当泵开始工作，且油压达到设定压力后动合触点闭合，控制回路才能开始工作。具体电路图如下：图1 主回路电路设计图3.3控制电路在控制回路中，最主要的是两部分：电机控制回路与液压

20、控制回路。这两部分均应接向110V交流电压，故该回路与主回路相连接时，应将主电源的L2、L3相接到变压器来降压，以提供110V的两相交流电。1、电机控制回路在三种电机的启停控制上，我们利用接触器的“起保停”电路来控制，并分别加入了启停按钮。 在控制动力头电动机的停止上，我们利用联动开关来控制，将其常闭触点断开，使得动力头电机的交流电源被切断，同时常开触点闭合，为电动机接入直流电源，实现能耗制动。为满足动力头电机的能耗制动，我们利用时间继电器来控制直流电源的延时断开。 注解：如图，当按下电动机启动按钮SB2，线圈KM1得电，同时KM1的所有常开触点闭合，主动力头电动机开始运转；松开按钮SB2后，

21、KM1线圈保持得电状态，电动机继续运转；当按下联动按钮SB3，其常闭触点（位于5区）断开，线圈KM1断电，所有KM1所有常开触点恢复到断开状态，主动力头电动机的交流电源被切断，同时，由于联动作用，SB3的常开触点（位于6区）闭合，KM2的所有常开触点闭合，KM2保持得电，同时时间继电器KT得电并开始计时，电动机进入能耗制动状态，KT计时达到设定值后，其串联在能耗制动控制回路的得电延时断开常闭触点将会断开，这时KM2得电状态被解除，其所有常开触点恢复到断开状态，能耗制动结束。 在主动力头电动机能耗制动的控制回路中，我们串联电动机启动控制线圈KM1的常闭触点，这样，当电动机处于能耗制动状态时，如果

22、误操作按下主动力头电动机启动按钮SB2，能耗制动将终止，同时，主动力头电动机开始运转，避免了因电动机制动主回路与启动主回路同时被接通而引发的短路事故。同理，在主动力头电动机控制回路中也有串联能耗制动控制线圈K2的常闭触点。关于机床自动作业方面的设计：1、在主动力头电动机控制回路中，我们与电动机启动按钮并联了一个中间继电器KA3的常开触点，当刀具进入“入位”状态时，线圈KA3得电，其常开触点闭合，进而线圈KM1得电，电动机便自动启动； 我们还在该控制回路中串入了行程开关SQ3和SQ6的常闭触点，这样，当刀具复位后，SQ3和SQ6的常闭触点断开，线圈KM1失电，主动力头电动机自动停止运转。 2、在

23、冷却泵电动机控制回路中，我们与冷却泵电动机启动按钮并联了一个中间继电器KA4的常开触点，当刀具进入“工进”状态时，线圈KA4得电，其常开触点闭合，进而线圈KM1得电，冷却泵电动机便自动启动；我们还在该控制回路中串入了KA5的常闭触点，这样，一旦刀具进入“退位”状态，线圈KA5失电，其常闭触点断开，冷却泵电动机自动停止运转。 具体电路图如下：图2 电机控制回路设计图2、液压控制回路在液压控制回路中，应分为自动控制和手动控制两部分。在自动控制中，主要由行程开关(SQ1到SQ6)、压力继电器(YJ1与YJ2)和按钮SB1来共同控制电磁阀(YV1到YV5)来实现整个动作。其动作表如下： 表3-1 电磁

24、阀动作表YV1 YV2 YV3 YV4 YV5.定位(SB1)+ - - - -夹紧（YJ1）+ + - - -入位 (YJ2) - + + - -工进(SQ1SQ5) - + + + -退位(SQ2SQ4) - + - -+复位(SQ3SQ6) - - - - -由上表可知，在设计液压控制回路时，可以直接利用起保停电路直接控制电磁阀的动作。在表中，每一列以第一个“+”为该电磁阀的得电信号，而以连续“+”后的第一个“-”为失电信号。在手动控制中，我们利用转换开关（旋转型）来控制自动与手动的转换。另外，在控制电磁阀（YV1到 YV5）的电路上，我们直接设计6个按钮（SB3到SB8）来实现手动调节

25、。手动挡是一种点动控制，其过程较为简单，这里不作说明，下面，结合电路图，主要就自动挡的运行原理做简要介绍：首先，在有中间继电器（YV1到 YV5）的五个控制回路中，均用到了“起保停”电路，对于该电路的特性在前面已做过介绍，下面的叙述中，对此环节不做累述。如图，当定位按钮SB1按下，中间继电器KA1线圈保持得电，电磁阀YV1得电，定位液压缸动作，使工件被“定位”，“定位”完成后，当油路中油压升高到一定值，油压继电器YJ1线圈得电，其常闭触点断开，KA1失电，定位结束，同时，YJ1线圈常开触点闭合，使得线圈KA2得电，其常开触点闭合，从而使得YV2得电，进而工件被“夹紧”，“夹紧”完成后，当油路中

26、油压升高到一定值，油压继电器YJ2线圈得电，其常闭触点断开，KA2失电，“夹紧”结束，同时，YJ2线圈常开触点闭合，由于在到达行程开关SQ1和SQ5之前，它们对应的触点状态不发生改变，所以线圈KA3将被接通，进而电磁阀YV2与YV3同时得电，共同控制刀具“入位”，当刀具到达行程开关SQ1和SQ5的位置，则SQ1与SQ5对应的常闭触点将断开，刀具“入位”结束，同时SQ1与SQ5对应的常开触点闭合，由于在到达行程开关SQ2和SQ4（也即加工终止位置）之前，它们对应的触点状态不发生改变，所以线圈KA3将被接通，进而电磁阀YV2、YV3和YV4同时得电，共同控制刀具“工进”（YV4所控制的电磁阀主要起

27、减慢刀具进给速度的作用），当刀具到达加工终止位置，此时同理，“工进”结束，同时进入“退位”状态，直到到达“复位”位置（即“SQ3”和“SQ6”），这时SQ3和SQ6对应的长闭触点断开，“退位”过程结束。具体电路图如下：图3 液压控制回路设计图3.4照明电路在辅助回路中，主要包含有照明灯的控制与显示灯的控制。照明灯所需电源为24V交流电，而显示灯所需电源为6V交流电。故将它们分别有变压器TC的不同变压接口引出即可。 照明灯用一个旋钮开关SA控制，在需要照明时就开启，不需要照明时就关闭。显示灯在相应的地方有标志，每一个灯代表着不同的运行状态。可以看下面的标志与灯的亮灭来判断程序。用HL1HL4标识

28、。HL1：工件夹紧指示HL2：“工进”指示HL3：复位指示HL4：机床通电指示控制回路的起始端（即由变压器TC引出的3端110V、24V、6V）应设置短路保护。故在照明与显示控制回路中应分别接上相合适的熔断器FU12、FU11。具体电路图如下：图4. 辅助回路（照明与显示）设计图3.5电气原理图见附图。第4章 继电器、接触器选型设计和接线图设计4.1元件选型根据选择出的电机型号，可大致计算该电机工作时的最大电流：再根据以下经验公式，计算出所需熔断器的最大允许电流值：故计算得：另外，根据经验，控制回路中的电流最大不会超过5A，照明显示回路电流最大不会超过2A，查书得，并选择熔断器结果如下FU1：

29、RL-60/25,最大熔断电流25A；FU2：RL-15/4,最大熔断电流4A；FU3：RL-15/2,最大熔断电流2A；FU4：RL-15/6,最大熔断电流6A；FU5：RL-15/2最大熔断电流2A。4.2交流接触器、中间继电器与时间继电器的选型1、继电器选型1）机械式。机械式主要是通过气囊阻尼空气来控制动做。2）电子式。电子式就是通过脉冲来控制触头工作。它又分通电延时动作和断电延时动作。通电延时动作是指时间继电器线圈开始通电就计时，到所设定的时间就触头动作。反之就是断电延时动作原理。延时触头又分延时断开和延时闭合。延时断开分常闭延时断开和常开延时断开。延时闭合也分常闭和常开。图形符号中的

30、图弧开口方向就是延时后的动作方向。 2、继电器主要产品技术参数 1）额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 2）直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 3）吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 3、释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于

31、吸合电流。 4、触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点. 5、继电器的选用 1）先了解必要的条件 控制电路的电源电压，能提供的最大电流； 被控制电路中的电压和电流； 被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。 2）查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。 3）注意器具的容积。若是用于一

32、般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品. 4）选型由于控制回路中，电压为110V交流电，且根据控制回路设计图得知中间继电器所需触点不超过4常开4常闭，查书得，可选择中间继电器如下：KA15：JZ14-44J/Z，110V吸引线圈电压，触点数4常开4常闭。由于动力头电动机的能耗制动时间较短，故可确定在0.460s的范围内。根据110V交流电，同样查书，选择时间继电器如下：KT：JS7-1A，110V吸引线圈电压，定时时间调节范围0.460s。热继电器的选型根据前面算出的电动机工作电流，查2可直接选出热继电器，得如下结果

33、：FR1：LR1-D09310，整定电流范围46；FR2：LR1-D09310，整定电流范围46。FR3：LR1-D09307，整定电流范围1.62.5；FR4：LR1-D09306，整定电流范围11.6 6、交流接触器（1）交流接触器的选用方法 接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压应与被控设备的额定电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、操作频率、工作寿命、安装方式及尺寸以及经济性等是选择的依据。 （2）选择接触器时应从其工作条件出发主要考虑下列因素： 1、控制交流负载应选用交流接触器； 2、接触器的使用类别应与负载性质相一致。 3、主触头的额定工作电流应大于或等于负载

34、电路的电流；还要注意的是接触器主触头的额定工作电流是在规定的条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。 4、主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电压。 5、吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85及以上时应能可靠地吸合 交流接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤： （3）选择接触器的类型 交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1 、AC2 、AC3和AC4 。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用

35、于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。（4）选择接触器的额定参数 根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。 1）接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低，使用时也较安全。但为了方便和减少设备，常按实际电网电压选取。 2）电动机的操作频率不高，如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等，接触器额定电流大于负荷额定电流即可。接触器类型可选用CJl0、CJ20等。 3）对重任务型电机，如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等，其平

36、均操作频率超过100次min，运行于起动、点动、正反向制动、反接制动等状态，可选用CJl0Z、CJl2型的接触器。为了保证电寿命，可使接触器降容使用。选用时，接触器额定电流大于电机额定电流。 4）对特重任务电机，如印刷机、镗床等，操作频率很高，可达60012000次h，经常运行于起动、反接制动、反向等状态，接触器大致可按电寿命及起动电流选用，接触器型号选CJl0Z、CJl2等。 5）接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流，持续时间8h，且安装于敞开的控制板上，如果冷却条件较差，选用接触器时，接触器的额定电流按负荷额定电流的110%120%选取。对于长时间工作的电机，由于其氧化膜没有

37、机会得到清除，使接触电阻增大，导致触点发热超过允许温升。实际选用时，可将接触器的额定电流减小30%使用（5） 接触器选择根据前面计算出的电动机工作电流值，可知交流接触器的工作电流应在10A以内，而由设计的原理图知交流接触器所需要的主触点为3对辅助触点不超过2常开2常闭，再根据380V三相交流电的要求，查书，可选出交流接触器如下：KM15：CJ20-10，允许功率4kW，辅助触点2常开2常闭。4.3接线图设计1、绘制原则接线图一律采用细实线绘制，其方法有2种：用数字标明线号，器件间用细实线连接。这种接线关系的表示方式，使得器件问连接线条多，接线图图面显得较为真不错的服杂乱，多用于表示接线关系简单

38、的系统；在导线连接方式上采用线号和器件编号的二维空间标注法，即元器件间不用线条连接，用数字表示导线的编号，用电气符号或数字标明器件编号，分别标注在电器元件的连接线上(含线侧)和出线端，指示导线及去向。这种表示方法具有结构简单、易于读图的优点，适用于简单和复杂的电气控制系统接线图设计。布线方式有槽板式和捆扎线把式2种(其方法介绍略)。基于导线二维标注接线方法的布线路径可由电气安装人员依据就近、美观的原则自行确定。(5)配电盘底板与控制面板及外设(如电源引线、电动机接线等)间一般用接线端子连接，接线端子也应按元器件进行编号，并在上面注明线号和去向(器件编号)，但导线经过接线端子时，线号不变。(6)

39、根据负载电流的大小计算并选择各类电器元件及导线，在原理图上注明导线的标称截面和种类，在接线图中也应注明导线的标称截面。穿管或成束导线还应注明所有穿线管的种类、内径、长度及考虑备用导线后的导线根数。其他还应注明有关接线安装的技术条件。 2、绘制的基本步骤如下(1)标线号。根据绘制原则2，在原理图上标出线号。(2)画元件框及元器件符号。依照安装位置，在接线图上画出元器件电气符号图形及外框。(3)分配元件编号。根据绘制原则3给元器件编号，并将编号标在接线图中。(4)填充连线的去向和线号。在接线图上填写导线标号和器件编号。3应用举例31电动机起停控制电路原理图如图所示，图中依据线号标注原则标出了各线标

40、号，元器件清单及原理说明略。32控制(操作)面板图如图2所示，控制面板设计在操作平台或控制柜柜门上，操作面板安装各种主令电器和状态指示灯等器件。控制面板与主配电盘问一般采用接线端子连接。接线端子一般安装在与配电盘端子相应的位置上。两盘(控制面板、配电盔曲间连线采用塑料蛇形套管防护。控制面板接线图中，线上数字1-7表示线号，线端数字10一17表示元器件编号，用于指示导线去向。33配电盘(底板)接线图如图3所示，配电盘元器件布置位置可自上而下，自左而右依次排列。与控制(操作)最新传奇面板相连接的接线端子，一般布置在靠近控制面板的上方或柜门轴侧；与电源或电机相连的接线端子，一般在配电盘的下方靠近过线

41、孔的位置。配电盘接线图中，线侧数字表示线号，线端数字2025表示元器件编号，用于指示导线去向。3、导线选型根据电磁学分析，载流导线中的电流密度分布规律为： 式中：Jo导体表面( x = 0) 处的电流密度；：电导率；：磁导率；x ：导体内部距表面的深度。从上式可知，载流导体的电流密度的大小随导体内部距表面的深度x 值的增加而按指数规律衰减，换言之，当电流流过导线时，载流子将趋于导线的表面，载流子趋于导体表面的这一现象称为“趋肤效应”。根据这一理论，通电导体中能有效传导电流的只是导体的表层，而在导体的内部形成了一个载流子几乎为零的“真空”带。在通电导线中，由于电流的“趋肤效应”而降低了导线的有效

42、使用率。因此，国家标准局颁布的机床电气设备通用技术条件(GB5226 - 85) 中有关机床电气设备所用导线的额定载流容量等级就反映了这一现象。 第五章 PLC控制设计5.1 元件选型PLC控制设计与前面的接触器-继电器控制虽然是两种不同的控制方式，但它们完成的控制内容是一致的，即执行元件几乎完全一致，所以在PLC控制设计的元件选型大部分和前面接触器-继电器的元件选型几乎相同，只需做少量调整如下：去掉“接触器-继电器控制”中用到的的中间继电器和时间继电器 因为中间继电器在前面的主要作用是增加接点数量，而小型PLC已经可以提供足够的接点数量，而且PLC内部自带定时器，所以在PLC控制中，中间继电

43、器和时间继电器均不需要。增加一个可编程控制器（即PLC） PLC 选型依据如下： 因为全自动双面钻床属于单机生产过程，控制过程主要是条件、顺序控制，以开关量为主，并且I/O点数小于128 点。所以选择小规模PLC控制系统。这里我们选择三菱FX2N-48MR。PLC控制元件选型表见附录。5.2 确定PLC I/O 点的类型及其分配表 根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。这里，输出端的负载为交流电机或电磁阀时，采用继电器输出。并且，我们将热继电器的常闭触电串入到了PLC的电机输出回路，以实现对电机的过载保护。 PLC控制I/O分配表见附录。5.3 PLC控制程序设计PLC程序设计分为自动部分和手动部分，它们的切换由转换开关控制；因为必须在油压达到时才能进行其他控制，所以这里可以把油压继电器常开触点作为整个控制的开始，相当于一个总开关，当油压达到设定值，常开触点闭合，程序执行到下一步，通过转换开关选择自动加工还是手动加工，若选择自动加工则进入到相应的自动加工程序，完成自动定位油压达到后自动夹紧然后入位触碰到行程开关SQ1和SQ5后自动进入工进状态触碰到行程开关SQ2和SQ4后自动进入退位状态触碰到