可编程控制技术在专用钻床电气控制中的应用毕业设计.doc

摘要传统的钻孔机床精度低，可靠性不高，已不适应社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的钻孔机床控制系统已经显示出其优势。本文主要研究可编程控制技术在专用钻床电气控制中的应用，它主要用于加工一种小型的空心圆柱型零件。首先对所选课题的现状及背景、现代可编程控制技术的现状、特点等，以及钻床的机械系统、总体工作流程和电气控制系统功能设定都做了简单的概述，并写出了可编程控制方案设计步骤。同时，详细的介绍了电气控制系统的电路设计，并列出了PLC的I/O地址分配表，绘制了PLC的外围接线图，并绘制了PLC的工作流程图以及可编程控制器的梯形图。最后，对实际中可能产生的电磁干扰也做了介绍，并提出一些防干扰的一些措施。此外，论文中对电气元器件的选择也作了详细的讲解。本设计中综合运用了PLC控制技术，液压传动技术，电动机控制技术等现在机械系统中常用的技术，这些技术对同类机械以及一般的工业控制都有很重要的参考价值。关键词：钻孔机床，可编程控制器，电气控制，梯形图 I AbstractTraditional drilling machine have low precision, and the reliability is not high. It can not meets the needs of social development yet. With the rapid development of PLC Control System, it has highlights its advantages. This paper describes a programmable control technology in special drill electrical control. First, the subject status and background, modern can control programming technology status, characteristics, and drilling machine of the mechanical system and the overall work process and electric control system function set the simple overview, and write the programmable control design steps. At the same time, detailed introduced the circuit design of the electrical control system, and lists the PLC I / O address allocation table, drawing the external wiring diagram of PLC, and draw the flow chart of PLC and PLC ladder diagram. At last, the possible electromagnetic interference of the actual electromagnetic interference is also introduced, and some anti-interference measures are put forward. In addition, the choice of electrical components in the paper also made a detailed explanation.In this design,the integrated use of PLC control technology, hydraulic technology, motor control technology, mechanical systems now commonly used technologies of similar machinery and general industrial control has a very important reference value. Key Words: Drilling machine, PLC, Electrical control, Ladder diagram II 目录摘要IAbstractII1 绪论11.1设计选题背景及意义11.2钻孔机床的现状21.3 可编程控制器（PLC）的特点31.3.1 应用简便31.3.2 可靠性高31.4结论4第二章 系统的总设计42.1 系统设计总体方案选择42.2 机械部分简要介绍42.3 电气控制系统的总体设计52.3.1 电控系统功能设定62.3.2 总体结构关系6第三章 电气控制系统的电路设计93.1 电动机控制回路设计93.2 控制回路接线103.3 光电开关的接线图103.2 计数器的接线图113.4 控制面板图143.5 IO分配表15第四章 系统主要器件的选择174.1、PLC选择174.2、计数器选择174.3、开关和按钮的选择184.4、行程开关的选择194.2 机械部分器件的选择204.2.1、电磁阀的选择204.2.2、电机的选择214.3 低压断路器的选型224.4 接触器的选型224.5 热继电器的选型235.电气控制系统的PLC软件设计245.1 PLC的工作方式245.2 PLC程序的总体结构245.3程序275.3.1 手动程序275.3.2 半自动程序285.3.3 全自动程序306.PLC的抗干扰措施326.1 电磁兼容性概述326.2 干扰源及干扰形式326.2.1 电网噪声336.2.2. 信号传输线上的噪声336.2.3. 直接混入PLC的辐射干扰336.2.4 PLC本身产生的干扰336.3 系统的抗干扰措施336.3.1 PLC本身的抗干扰措施346.3.2 使用者的抗干扰措施357结论37致 谢38参考文献391.绪论1.1设计选题背景及意义钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻孔动力头的旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。加工过程中工件夹紧不动，让钻头移动，将其中心对正孔中心，并使之旋转从而钻孔。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。钻床的结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、台式钻床、深孔钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。本设计主要研究的是一种专用钻床的电气控制。这种专用钻床是用来加工一种小型的空心圆柱型零件，这种零件小并且是大批量生产的。单凭工人们一个一个的加工，既费时又费力，并且大大降低了生产率。因此，要解决这样一个问题，最好的方法是使钻床能够自动控制加工。而要实现这个自动过程，最好方法的就是选用PLC进行电气系统的控制。可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC或PC，是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计，并不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。 PLC电气控制系统与继电器接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，被日益广泛应用于机械加工设备的电气控制系统中。钻孔机床在PLC下的电气控制系统大大提高了生产效率，降低设备故障率，其经济效率更加显著。在本设计中，钻床的主体分为三个部分：1、棘轮上料机构；2、工件夹紧机构；3、钻孔动力头机构。而本设计所要重点解决的问题就是对这三部分电气控制的设计，此外，还有一些简单电气控制设计，如冷却液电机，油泵电机的控制等。这些部分的详细内容将在第二、三 章中详细描述。在现代工业设备及自动化项目中，我们会遇到大量的开关量，脉冲量以及模拟量等控制。例如，电动机启动与停止；电磁阀控制；工件的位置、速度、加速度等的测定；产品的计数以及温度、压力、流量等物理量的设定和控制等。传统的工业自动控制主要是有继电器或分离的电子线路来实现的。众所周知，这种控制方式虽然造价便宜，但存在着很多致命的弱点；如只能用于简单的逻辑控制；而且仅适用于某种控制项目，缺乏通用性，一旦实现改动或是优化，只能通过硬件的重新组合来实现。 1.2钻孔机床的现状20世纪70年代初，钻床在世界上还是采用普通继电器控制的。如70年代大型摇臂钻床，80年代进入中国的美国的ELDORADO公司的MEGA50，德国TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高级精工制作所的DEG型等钻床都是采用继电器控制的。80年代后期由于数控技术的出现才逐渐开始在深孔钻床上得到应用，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床除进给系统由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动滚珠丝杠副，进给用滑台导轨采用滚动直线导轨以外，钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和双速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动，为钻削小孔深孔钻床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件。为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用深孔钻床。例如专门为了加工曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和饲料机械上料模的多个径向出料孔等。特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。为了客户需要,在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴加工中心，可以加工212缸不同曲轴上所有的油孔。MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一工件上六个孔的专用深孔钻床。该工件孔数量多达36000个。全都是数控系统控制的。由于深孔钻床比其他类型的钻床更具有优势，因此得到了很好的发展。并且向高度自动化方向发展。并且也分出了三个小方向，既普通型单座标深孔钻床、专用型深孔钻床、三座标数控深孔钻床。目前，普通股型单坐标深孔钻床已由普通继电器控制的Z2102、可编程控制器控制的ZP2102、发展到现在由电气数字控制系统控制和应用其他先进技术的ZK2102、ZK2102A，其中为了提高加工效率,满足大批量生产的要求,又开发了双主轴的ZP2102X2、ZK2102X2数控深孔钻床系列及其他专机等。近些年来为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用深孔钻床。例如专门为了加工曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和饲料机械上料模的多个径向出料孔等。如：TBT公司生产的特别适用于加工摩托车到轻型卡车的各种中小型曲轴油孔的BW200-KW深孔钻床；特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。该公司为了客户需要,在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴加工中心，可以加工212缸不同曲轴上所有的油孔。英国MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一工件上六个孔的专用深孔钻床。该工件孔数量多达 36000个。全都是数控系统控制的。随着家电市场销售量增大，塑料制品增长速度加快，塑料模具制造业蓬勃发展，深孔钻床为了满足模具上的水孔、射销孔等孔系的深孔加工。由过去的单一座标轴的深孔钻床加工发展到需要加工座标孔系的多孔加工而开发的三座标数控深孔钻床近些年来发展很快。1.3 可编程控制器（PLC）的特点1.3.1应用简便（1）应用灵活，安装简便。标准的积木式硬件结构与模块化的软件设计，使PLC不仅适应大小不同，功能繁复的系统控制要求 ，而且适应工艺流程变更较多的场合。它的安装和现场接线简便，可按积木方式扩充或是缩减其系统规模，组合成灵活的控制系统。硬件连接方面来看，PLC对现场要求不高，无论是接线还是配置都极其方便，不需要自行设计和制造很多专用接口电路。 （2）编程简化。PLC采用电气操作人员习惯的梯形图形式编程，直观易懂。所以程序开发速度快，而且程序的可读性强，软件维护方便。（3）操作方便，维修容易。工程师编好的程序清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经过短期培训就可以操作。PLC还有完善的监视和诊断功能。1.3.2 可靠性高 PLC因为在硬件和软件方面都采取严格措施，所以可靠性高。硬件方面，选用优质器件，合理的系统结构，加固简化安装，使之有较强的抗震动冲击能力。对印刷电路板的设计，加工及焊接都采取了极严格的工艺措施。软件方面，设置了警戒时钟WDT，系统运行时对WDT定时刷新，一旦出现死循环，立即跳出，重新启动并发出警报。此外，模块化插接方便，自诊断功能强的特点也使PLC的平均修复时间缩短。（1）电磁干扰性能好，环境适应性强PLC是直接针对工业环境设计的，产品在相当宽的环境温度、湿度，以及规定的机械振动、冲击下，在规定的电源电压与频率变化、电源瞬时中断、电源电压降低等因素下，均能正常工作。（2）功能完善 PLC的基本功能包括逻辑运算、定时、计数、数制转换、数值计算、步进控制等。其扩展功能还有A/D和D/A转换，PID闭环回路控制、高速计数、通信联网、中断控制及特殊功能函数运算等功能，可以通过上位机进行显示、报警、记录、人机对话，使控制水平大大提高。（3）易于实现网络化可编程控制器可连成功能很强的网络系统。网络分为两种：一类是低速网络，采用主从方式通信；另一类为高速网络，采用令牌传送方式通信。这两类网络可以级连，网上可兼容不同类型的PLC和计算机，从而组成控制范围很大的局部管控系统。1.4结论综上所述现代利用钻孔机床及刀具与其他机床一样发展很快，向数控多轴化、多功能化发展，不久的将来环保型的钻床亦将陆续出现。但是普通钻孔机床的自动化程度还不是很高，因此本设计主要实现普通的专用机床的自动化。本设计将普通专用钻孔机床和PLC结合，从而实习普通钻床的高度自动化。2系统的总设计2.1 系统设计总体方案选择根据系统的应用背景和功能要求，可以对系统的总体方案进行选型。总的说来，本系统是一个小型的自动控制系统。我们考虑到成本等各方面的因素，决定选择小型的PLC来实现。2.2 机械部分简要介绍本钻孔机床的机械部分与普通钻孔机床类似，功能相对简单，可以称之为专用钻孔机床，但是有一个自动上料机构，与PLC相结合就组成一个自动化系统。下面是液压系统的简单图2.1所示： 图2.1、钻孔机床机械图因为液压系统稳定、成本低、寿命长、易维护，虽然精度低一些，但考虑到它的一些优点，我们还是选择液压系统来实现特定机械运动。机械部分主要由以下几个部分组成：1、夹紧机构部分：主要是由一个夹紧油压缸来实现。这其中的控制都是由电磁阀控制的。2、棘轮机构部分：主要是由一个油压缸的前后运动，来带动棘轮的运动。同时与棘轮相连的轴上还有一个料盘，这样就可以实现自动上料。3、钻孔动力头部分：主要是由一个油压缸推动动力头的前进与后退，而钻头的旋转则是由电动机来实现的。4、其中压力传感器用来检测油缸的压力，如果压力过大或过小，压力传感器都会发出信号传输给PLC，并且PLC会发出报警信号。2.3 电气控制系统的总体设计本系统在电气控制部分设计时，充分考虑到用户的功能要求和系统机械部分的配合要求，在具体实现过程中，又以系统的可靠性、易用性和安全性为准则，目的是把本系统设计成为一个实用且自动化程度高的设备。本系统的电气控制部分设计如下：2.3.1 电控系统功能设定在检查液压油、冷却液都加好以后，接通控制柜总开关QF及电源开关SA1，则电源指示灯亮，之后接通振动料斗开关SB6，设备准备完毕。下面的运行可以分为三种：手动、半自动和全自动。可以用一个选择开关SB2、SB3、SB3来实现，当SA2按下，执行手动操作；SB3按下执行半自动自动操作；SB4按下执行全自动操作。1、手动操作调节钻孔深度：通过调节限位开关SQ1和限位开关SQ2的位置来调节钻孔的深度。工件夹紧：接通“工件夹紧”开关SA5，则工件被夹紧；断开此开关，则工件夹紧机构松开。冷却液冷却：接通冷却液控制阀开关SB1，则冷却液喷出，钻头冷却，断开此开关，则停止喷出冷却液。棘轮前进：按下“棘轮前进”按钮SB5，则棘轮机构前进；再按下该按钮，则棘轮机构后退。钻孔：接通钻孔开关SB5，则钻孔动力头前进，开始钻孔；断开此开关，则钻孔动力头停止前进，钻孔停止。2.半自动操作在自动方式下，按下“半自动”按钮SB4，则设备开始运行，只加工一个零件后停止运行，再按下“半自动”按钮，设备进行下一个零件加工。工作流程为如图2.23全自动操作在自动方式下 ，按下“全自动”按钮SB3，则设备全自动运行。全自动运行时，设备连续不断的加工零件。一个工件加工完毕，自动上料，再加工另一个零件。当只有按下“紧急停止”按钮SB6或将“手动 ”、“全自动”或，或将电源开关SA1拨至断开位置，自动运行才终止。其中，工件计数是由专门的计数器记数，设备每加工一个零件，计数器会自动加1，以次来记录被加工的工件数量，当计数完成后，可以将计数器手动清零。此系统设有钻头检测装置。当钻头折断时，设备的声光报警器会报警，同时设备停止运行，以保证工作人员及时检修设备。此系统还有压力检测装置，如果压力过大或过小都会发出声光报警。另外，此系统还有液位传感器，当冷却液降低到设定值一下，就会光报警，提醒工作人员加冷却液。2.3.2 总体结构关系由于采取了可编程控制器（PLC），PLC负责按钮、行程开关和其他开关量信号的输入，以及控制接触器、继电器、电磁阀等电气元件的输出，进而控制各个电机的运行，同时控制相应指示灯的显示。在本设计中，自动和半自动功能由PLC控制，所以控制系统的稳定性相应的提高。图2.2全自动和半自动流程图3电气控制系统的电路设计3.1 电动机控制回路设计三相电源由滑线引入电气柜中，经由一个总进线空气开关（QF）后供给系统的控制回路及电动机主电路部分。电动机的控制部分的供电由图中的L1、L2引入，给PLC、信号灯、和继电器供电。电动机供电包括油泵电机、冷却液电机、钻头电机的供电，如图3，图中FR1、FR2、FR3为热继电器，KM1、KM2、KM3、KM4、KM5为控制继电器。图3. 1、钻孔机床的电气图3.2控制回路接线另外，引入L1、L2两相以形成220V电压，分别给各种电磁接触器、PLC、PLC输入回路、PLC输出回路和继电器回路供电。这样接线便于调试和检修，可以从下图中看出：图3.2、PLC的控制图3.3光电开关的接线图图3.3、光电开关的接线图3.4计数器的接线图下面介绍PLC接口线路以前，先看一下计数器的接线，我们用这台计数器记录加工工件的个数，选择的是电压电平输入型。继电器有KA4闭合一次，计数器计数一次。-为电源输入端，直流输入时为正极，为负极，为复位输入端，为12V电平输出端，为CP信号输入端，为公共端参考电平（0V）。复位：-接通时位复位，复位信号可为按钮、行程开关等无源器件，切勿引入电平或伴有电流，如不需要空置即可。由于选择了电平电压计数器，其接线图如下图所示： 图3.5、计数器接线图3.5 PLC的I/O接口电路及PLC输入输出接线图图3.6、CPU226电气接线图本系统的PLC控制部分共有40个均为开关量的点I/O。其中输入点24个，输出点16个，属于小型PLC系统。由于本系统选的西门子S7-200，故PLC的输入端的开关量接的是24V直流电源，但是PLC从外界接的220V交流电源，因为PLC本身带有直流24V电源模块，所以可以将220V交流电转换成24V直流电，也可以另配电源。PLC的输出端，电磁阀、控制接触器、故障报警装置等都接的是220V交流电源，而这个电源由N1与L1供给。这样就可以构成一个完整的供电回路。3.6控制面板图SA1： 电源开关SA2： 急停开关SA3： 振动料斗开关SA4： 钻头进给SA5： 工件夹紧开关SB1： 冷却液按钮 SB2： 全自动按钮 SB3： 半自动按钮 SB4： 手动按钮SB5： 钻头启动开关 3.7、控制面版图 SB6:棘轮控制按钮图 SA7：钻头后退 SB7:钻头后退SA8:停止按钮HL1:冷却液过少信号灯HL2：压力异常信号灯3.7 IO分配表序号输入信号名称符号输入点数1棘轮限位到位开关SQ1I0.02工进到位限位开关SQ2I0.13钻孔快退到位限位开关SQ3I0.24夹紧到位限位开关SQ4I0.35棘轮到位限位开关SQ5I0.46断钻检测开关SQ6I0.57钻头启动按钮SB5I0.68转速切换按钮SA5I0.79冷却液启动按钮SB1I1.010手动工作方式启动按钮SB4I1.211半自动工作方式启动按钮SB3I1.312全自动工作方式启动按钮SB2I1.413棘轮启动按钮SB6I1.614夹紧启动按钮SA5I1.715钻头进给按钮SA4I2.016钻头后退按钮SB7I2.117全自动停止按钮SA8I2.318压力异常开关SQ7I2.419冷却过少开关SQ8I2.54.系统主要器件的选择4.1 PLC选择在合理选择PLC的型号，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。选择机型的基本原则是在功能满足要求的前提下，保证可靠，维护使用方便以及最佳功能价格比。目前各国生产的PLC品种繁多，发展迅速。在中国的市场上最具竞争力的有德国西门子公司、日本三菱系列、欧姆龙公司、AB公司所推出的PLC均为从小到大全系列的产品，可满足各种各样的需求。根据PLC的I/0点数量等，本系统采用西门子公司的S7200 系列的主控模块CPU226。CPU226 集成24 输入/16 输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248个数字量I/O 点或35 路模拟量I/O 点26K 字节程序和数据存储空间。用于较高要求的控制系统，具有更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。不但满足本设计中的输入输出点数的基本要求，而且为日后本机床控制系统的升级改造保留有一定的系统扩展空间。基于上述，我选用西门子的CPU226AC/DC/RLY，即220V电源，DC直流输入，继电器输出。4.2计数器选择选卓一电子公司的计数器ZYC09 电子式数显累计计数器该计数器的基本参数：1）额定电压Ue ：AC/DC24240V，允许电压波动范围(85%-110%)Ue。2）计数模式：加法计数。3）信号类型：接点信号、电平信号、接近开关信号均可适用。4）计数范围：099999(1、10、100)。5）计数速度：a.无电压型(开关、触点)：30次/秒b.电压型(电平输入)：1000次/秒 L:DC0-2V H:DC4-30V(H有效）6）计数误差:1或17）数据保持记忆：10年。8）复位方式：面板按钮复位。9）使用环境温度：-540。10）存贮环境温度：-2075。11）安装方式：面板式安装。4.3开关和按钮的选择 日本IDEC 和泉电气株式会社的开关和按钮；“电源开关”：型号ASLW211611D-Y，保持式黄色照明按钮，22；“油泵启动”：型号ASW210，保持式选择开关，22；“振动料斗启动”：型号ASW210，保持式选择开关，22；“紧急停止”：型号AVW410-R，按锁定转复位型，红色按钮，40；“手动”：型号ASW211，保持式选择开关，22；“全自动”：型号ABHW110-B，圆平台型瞬时动作黑色按钮，22；“半自动”：型号ABHW110-B，圆平台型瞬时动作黑色按钮，22；“冷却液启动”：型号AOHW111-S，圆平台型交替动作蓝色按钮，22； “棘轮前进”：型号AOHW111-S，圆平台型交替动作蓝色按钮，22；“工件夹紧”：型号AOHW111-S，圆平台型交替动作蓝色按钮，22；“钻头启动”：型号AOHW111-S，圆平台型交替动作蓝色按钮，22；液位开关的选择：选择靠博机电有限公司LKS-001型的液位开关（1） 液位开关工作原理：在密闭的非导磁性不锈钢管内装有干簧管，浮球中装有环形磁铁，浮球随液位的上升或下降而移动，从而触发或释放不锈钢内的磁簧开关，发出开关信号。（2）液位开关的安装方式：可在顶部或底部安装，结构紧凑坚固，性能可靠，重复性好，寿命长，耐温高。用于密度0.55g/cm3 的液位测量。基本参数：最大压力：35MPa 介质温度：最大130 介质密度：0.55g/cm3 输出：常开，常闭取决于安装方式触点类型：干簧管开关 触点容量：250VAC，0.5A防护等级：IP65 接线方式：直接附线材料：不锈钢 压力开关的选择：选择靠博机电有限公司的KBP/PC系列压力控制器适用范围：KBP/PC系列压力控制器可以用于水泵，消防，锅炉，液压，熨烫，真空等设备。基本参数：KBP/PC系列压力控制器配有单刀双掷（SPDT）双刀单掷（DPST）以及双刀双掷（DPDT）三种形式的切换开关，动作值可根据其需要的压力确定。该压力开关的低端压力为10MP，高端压力为35MP.光电开关的选择：选择上海普帮传感器有限公司发射器型号 ： PSPV-E5M-T2N2 继电器输出型号 ： PSPV-T5MTRC-T5N2标准探测物：直径20以上的探测物信号灯：选基的型号22信号灯，黄色、蓝色各一只。蜂鸣器：选择IDEC 和泉电气株式会社的AZ12N型蜂鸣器； 额定电压220VAC，声音持续时间最长5分钟； 罩：浅蓝绿色；壳体：铸铁.4.4行程开关的选择正泰公司的行程开关产品“夹紧到位”：正泰YBLX-WL行程开关基本参数如下：产品名称：YBLX-WL行程开关、额定电压：AC380V/DC220V额定电流：AC0.79A/DC0.15A核心特点：控制电路及辅助电路中作操纵、控制、限位、信号、连锁等，典型用途是控制交、直流电磁铁“棘轮前进”：正泰YBLX-K3系列行程开关基本参数如下：额定电压：AC380V/DC220V、额定电流：AC5A/DC0.15A核心特点：控制电路及辅助电路中作操纵、控制、限位、信号、连锁等，典型用途是控制交、直流电磁铁“钻头快进”：正泰YBLX-19行程开关基本参数如下：产品名称：YBLX-19行程开关、额定电压：AC380V/DC220V额定电流：AC5A/DC0.15A核心特点：限位动作及控制行程或程序之用“钻头工进”：正泰YBLX-1行程开关基本参数如下：产品名称：YBLX-1行程开关、额定电压：AC380V/DC220V额定功率：AC200W/DC50W核心特点：限位动作及控制行程或程序之用“钻头后退”：正泰YBLX-K3系列行程开关基本参数如下：产品名称：YBLX-K3行程开关、额定电压：AC380V/DC220V额定电流：AC5A/DC0.15A核心特点：控制电路及辅助电路中作操纵、控制、限位、信号、连锁等，典型用途是控制交、直流电磁铁4.5机械部分器件的选择4.5.1电磁阀的选择上海东方液压件厂的液压产品（电磁阀，液压马达）网站http：/；使用介质品种矿物油；含水工作液介质温度范围矿物油:-20+70 ；含水工作液：+10+54介质粘度范围10350mm2/S油液过滤精度30m额定使用压力31.5MPa “棘轮前进电磁阀”：型号24BO-B6H-TZLH，二位四通，通径6；流量10L/分；换向频率：湿式电磁铁60次/分；使用电压220V，允许长期工作；单阻尼调节，电磁铁反装型；公称压力31.5MP； “工件夹紧电磁阀”：型号24BO-B6H-TZLH，二位四通，通径6；流量10L/分；换向频率：湿式电磁铁60次/分，使用电压220V，允许长期工作； 单阻尼调节，电磁铁反装型；公称压力31.5MP “刀具工进电磁阀”：型号22BO-B6H-T，两位两通，通径6；流量10L/分；换向频率：湿式电磁铁60次/分，使用电压220V，允许长期工作。 “单向阀的选择”：DIF-L10H1-S ，连接方式：L螺纹连接公称通径：10；公称压力：H31.5 MPa ； “调速阀的选择”：型号Q-H8，公称直径8；额定流量25L/分；4.5.2电机的选择合理地选择电动机是指从驱动机床的具体对象、加工规范，也就是要从机床的使用条件出发，即从经济、合理、安全等多方面考虑，使电动机能够安全可靠地运行。油泵电机单向旋转，要能够保证棘轮前进与后退、工件夹紧与松开已经钻头快进与快退等前后运动状态准确的完成。考虑到以上情况，由于Y系列电动机具有体积小、重量轻、运行可靠，结构坚固，外形美观等特点，起动性能好，具有效率高等特点，达到了节能效果。而且噪声低、寿命长、经久耐用，并且Y系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。故油泵电机M1的型号为Y90L-4；额定功率为1.5KW，频率为50HZ，额定电压为380V ，额定电流为2.75A，额定转速为1400r/min。冷却液电动机M2的型号为Y90M-6；额定功率为2.2KW，频率为50HZ，额定电压为380V ，额定电流为5.61A，额定转速为960r/min。钻头电动机M3的型号为Y90S-2；额定功率为1.5KW,频率为50HZ，额定电压为380V，额定电流为3.44A,额定转速为2840r/min。型号转速（r/min）功率（KW）额定电流（A）功率因数启动电流（A）启动能力过载能力效率(%)Y90L-414001.52.750.8587Y112M-69602.25.610.8788Y90S-228401.53.440.78854.6低压断路器的选型低压断路器是用来分配电能以及不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护的电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需要更换零部件。选择时需注意：1）根据线路的计算电流和工作电压，确定断路器的额定电流和额定电压。显然，断路器的额定电流应不小于线路的计算电流。2）确定热脱扣器的整定电流。其数值应与被控制的电动机的额定电流或负载的额定电流一致。3）确定过电流脱扣器瞬时动作的整定电流。已知，本体运行系统有关的电气设备有：电动机M1、电动机M1M2的功率分别都为1.5KW、2KW、1.5KW，考虑控制器件的功率约为1.5KW。因此该系统的设备总容量 Pe=1.512.2+1.5+1.5=6.7（KW）采用需要系数法求解：需要系数Kx取1.0，功率因数cos取0.85故计算负荷Pjs=KxPe=1.06.7=6.7(KW)Ijs=Pjs3*Un*cos=6.73*0.38*0.85=9.8(A)又由于线路计算电流Ijs=9.8A,则脱扣器额定电流IN.0RIjs=9.8A。取脱扣器额定电流IN.0R=10A,壳架等级额定电流IN=40A,额定绝缘电压UN=660V,极数：4P故QF断路器型号为：GV2-LS22(具有隔离功能，采用电动机保护型D曲线特性)瞬时过流脱扣器动作电流Iop.O=80A。4.7接触器的选型接触器在电力拖动和自动控制系统中使用量大，是涉及面很广的一种低压自动控制电器，主要是用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电路，用它可以实现频繁的远距离自动控制。选择接触器主要依据以下数据：1） 根据接触器的任务，确定用哪一系列的接触器；2） 根据接触器所控制电路的额定电压确定接触器的额定电压；3） 根据被控制电路的额定电流及接触器安装的条件来确定接触器的额定电流。4） 一般情况下对于控制主电路为交流的应采用交流的控制电路。 电动机M1、M2、M3均为三相鼠笼型交流异步电动机；故选用交流AC3类别的接触器，接通和分断能力为：允许接通6倍的额定电流和分断额定电流。接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定电压。因所控制的交流异步电动机的额定电压为380V，所以接触器的额定电压必须和交流异步电动机的额定电压相匹配，即接触器的额定电压：380V。接触器KM1、KM2、KM2选用沈阳二一三厂：已知电动机M1、M3、M4额定电流I1=2.75A, ,I3=3.44，即：IcIN=2.8A，接触器KM1、KM3、KM4、KM5的额定电流Ic=5A，型号：CJX2-18（沈阳二一三厂）M2的额定电流I2=5.61，IC=7A,型号CJX2-9。4.8热继电器的选型热继电器是一种专门用来对运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性。通常选用时应按电动机形式、工作环境、启动情况及负载情况等几方面综合加以考虑。热继电器的具体选择如下：（1）一般选用热继电器额定电流为保护电动机额定电流的1.05倍。（2）根据需要的整定电流值选择热继电器热元件的编号和额定电流。选择时应使热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应留有一定限度的上、下调整范围。在重载起动以及起动时间较长时，为防止热继电器误动作，可将热元件在起动期间予以短路。已知电动机M1额定电流IN=2.8A，即：Ic=1.05IN=1.052.75=2.9(A)热继电器FR1热元件电流整定范围为：38，型号：LR2-D1312C，整定值为：3.5A。已知电动机M3额定电流IN=3.4A即：Ic=1.05IN=1.053.44=3.57(A)，故热继电器FR3热元件电流整定范围为：38，型号：LR2-D1312C，整定值为：4A。已知M2额定电流为IN=5.61A，即：Ic=1.05IN=1.055.61=5.89A， 故热继电器FR2热元件电流整定范围为：38，型号：LR2-D1312C，整定值为：6A。5.电气控制系统的PLC软件设计5.1 PLC的工作方式PLC的工作全过程可分为三部分。第一部分是上电处理。机器上电后对PLC 进行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定，系统通信参数配置及其他初始化处理等。第二部分是扫描过程。PLC上电处理阶段完成以后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器的更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还要完成用户的程序执行和输出处理，再转入执行自诊检查。第三部分是出错处理。PLC每扫描一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O和通信等是否异常或出错。如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入错误代码；当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。PLC运行正常时，扫描周期的长短与CPU的运算速度、I/O点的情况、用户应用程序的长短及编程的情况有关。不同的指令其执行的时间是不同的，从零点几微秒到上百微秒不等，故选用不同的指令所用的扫描时间将会不同。若用于高速系统要缩短扫描周期，可从软硬件上同时考虑。考虑到现在的CPU速度高，所以像过去编程那样从用户软件使用指令上精打细算地节省扫描时间已显得不那么重要了。概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所用的时间称做扫描周期或工作周期。PLC的运行框图如5.1图图5.1.PLC运行图5.2 PLC程序的总体结构 下图是程序手动、半自动、全自动三种方式PLC的总体运行图。 图5.2 PLC整体运行图5.3程序5.3.1 手动程序5.3.2 半自动程序5.3.3全自动程序6.PLC的抗干扰措施编程控制器主要用于工业场合，工作环境恶劣，且存在着各种各样的干扰，这些干扰对PLC的运行有着严重的影响。本章主要讨论PLC的电磁兼容性，干扰的类型和特点，干扰的机理和传播途径以及在工业场合中常用的一些抗干扰措施。6.1电磁兼容性概述谓电磁兼容性，即是指设备或系统在其设置的预定场合所投入运行时，应具有既不受外界电磁环境的影响，又不影响周围环境，也不发生性能恶化和误操作，而按设计要求正常工作的能力，即设备或系统在电磁环境中的适应能力。当有不希望的电噪声危害和影响其正常工作时，称之为存在电磁干扰。又分为内部干扰和外部干扰。电磁干扰产生的和形成的条件：（1）产生电磁干扰的发射体，即干扰源；（2）传递电磁干扰的途径，即耦合通道；（3）承受电磁干扰的接收体，即受扰体；以上三个条件是电磁干扰的三要素，因此为了保证系统免受或减少电磁干扰，我们从设计阶段就应采取措施。即：（1）抑制干扰源；（2）切断或衰减电磁干扰的传播途径；（3）提高装置和系统的抗干扰能力；上述三点就是抑制电磁干扰的基本原则。6.2干扰源及干扰形式影响系统的干扰源大都是产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位，即干扰源。按产生的原因不同，可以分为放电噪声，浪涌噪声，高频震荡噪声等；按噪声干扰模式不同，可以分为共模噪声，常模噪声等；按噪声的波形、性质不同，可分为持续噪声，偶发噪声。 由于干扰的形式多种多样，划分又有一定局限性。因此，为了研究PLC系统的干扰源及其性质，对PLC从以下方面进行分析：（1）经外界电缆线混入的辐射干扰和传导干扰，即电网干扰；（2）经PLC输入输出接口数据线、信号线混入的辐射干扰和传导干扰；直接混入PLC的辐射干扰；PLC本身产生的电磁干扰；6.2.1 电网噪声许多PLC运行表明，导致设备故障的外部干扰，主要是电网噪声。电网噪声可分为电压瞬时升高、降低的脉冲噪声、持续欠电压和持续过电压的持续噪声以及电网电压上叠加的高频谐波噪声三种： 脉冲噪声低压供电线路发生脉冲噪声的主要原因有：通断电力负载、用电设备；熔断器熔断；断开感性负载，如接触器、继电器、电磁阀、电动机等。其中由接点断开感性负载而产生的脉冲序列干扰，幅值高、频率范围广、上升前沿陡，有足够的能量，对PLC危害最为严重。 持续噪声持续噪声发生的原因大多数是因为过载或是短路时断路器动作所引起的0.5s以下的停电，其次是大型异步电动机启动，熔断器熔断等造成的短时扰动以及晶闸管整流器换相时所造成的电压缺口等谐波噪声谐波噪声产生的原因是电网中存在以下谐波源：发电机和输配电变压器；晶闸管整流器等。6.2.2信号传输线上的噪声与系统连接的各类信号传输线，除了传递信息以外，总会有外部的干扰信号侵入。特别是在传感器与PLC输入接口