电气控制系统设计。
**的plc改造（电气改造）
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姓名。指导老师。
2023年6月。
1 概述。砖床是一种孔加工设备，可以用来砖孔，扩孔，铰孔，攻丝及修刮端面等多种形式的加工。砖床的结构形式很多，有立式砖床，台式砖床，摇臂砖床及其他专用砖床等。
在各类砖床，摇臂砖床操作方便灵活，特别适用于多孔大型零件的孔加工。
1.1.1 z3050摇臂钻床的主要结构。
摇臂砖床主要由底座，内外立柱，摇臂，主轴箱，工作台等部分组成，内立柱固定在底座上，在它的外面套着外立柱，外立柱可绕着内立柱作回转运动，摇臂一端的**部分与外立柱上滑动配合，借助于丝杠的正反转可使摇臂沿外立柱作上下移动。由于丝杆外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂只能与外立柱一起绕内立柱一起绕内立柱回转。
1.1.2运动形式
当需要转削加工时，利用特殊的加紧装置讲摇臂禁锢在外立柱上，外立柱紧固在内立柱上，主轴箱紧固在摇臂轨道上，然后进行加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向给进，其运动形式为：
1)主运动：主轴带动钻头的宣钻运动。
2）进给运动：钻头的上下移动。
3）辅助运动：用来调整钻头与工作间的相对位置。在作辅助运动时，相应的加紧机构应松开，完成后在加紧。辅助运动有一下三种：
摇臂升降运动——由升降起动机驱动，摇臂沿外立柱的上下运动，用于改变钻头与工件的相对高度。这时，要比喻外立柱之间的液压加紧机构应松开。
摇臂的回转运动——依靠人力推动，使外立柱带着摇臂和主轴箱绕内立柱回转，改变钻头与工件的相对位置。这时，内，外立柱之间的液压加紧机构应松开。
主轴箱水平移动——手动转动手轮，使主轴箱在摇臂轨道上横向运动，改变主轴与工件间的相对位置。这时主轴与摇臂的加紧机构应松开。
1.2 z3050型摇臂钻床的控制要求。
（1）由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，采用多电动机拖动。主轴电动机承担朱钻削任务及给进任务；摇臂升降，夹紧放松和冷却泵机则各用一台电动机拖动。
（2）加工螺纹时要求主轴能正反转。摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向转动。
（3）摇臂升降由电动机的正反转实现，外立柱绕内立柱的旋转靠人力实现。
（4）摇臂的加紧与放松以及立柱的夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置完成，要求这台电动机能正反转。摇臂的回转及主轴箱的水平移动都采用手动完成。
（5）钻削加工时应由冷却泵供出冷却液对钻头进行冷却，冷却泵电动机为单方向旋转。
（6）应具有必要的联锁与保护环节。
2 z3050型摇臂钻床控制系统分析。
1.液压系统工作原理。
z3050型摇臂钻床有两套液压系统。一套是由主轴电动机拖动齿轮泵的主轴纵机构系统，用于实现主轴正反转，停车制动，空挡，预选及变速，这套系统是机械操作的，故不详诉。这套夹紧机构液压系统的工作示意如图所示。
系统由液压泵电动机m3拖动液压泵yb供出压力油，通过六位二通电磁阀yv分配压力油进入不同油腔，实现夹紧，松开动作。夹紧机构液压系统的工作情况如下：
（1）电磁阀yv线圈不通电时，2.1主电路分析。
如图 2.1所示，双面钻孔机床共有四台电动机：m1为油泵电动机，由接触器km1控制起动、制动电机，m2、m3为左右机刀具电动机，由接触器km2、km3控制起动、制动，m4为冷却电动机，要求滑台工进时起动。
图 2.1 主电路。
双面钻孔机床的控制电路原理图如图2.2、图2.3所示：
图 2.2 控制电路(交流部分)
图2.3 控制电路（直流部分）
交控制流电路中，如图2.2所示，sb1为总停按钮，sb2为油泵电动机的起动按钮。当按下sb2时，油泵电动机的控制接触器km1线圈得电，其主触点闭合，油泵电动机起动工作，其辅助触点闭合，接通刀具电动机的控制电路和液压系统的控制电路，满足机床进入加工工作循环的条件。
刀具电动机m2与m3在加工自动循环过程中，由中间继电器及行程开关控制起停，在调整时，由按钮sb3、sb4手动控制起停，通过选择开关sa1与sa2将刀具电动机从工作循环中摘除，以便于运动部件分别调。
3 双面钻孔组合机床电气控制的plc改造。
plc用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
plc的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
plc的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过plc上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
主电路仍如图2.1所示，不作改动。
主电路中各电机容量如下：电机m1参数为pn = 1.1kw、un = 380v、in = 2.89a.
电机m2、m3的参数都为pn = 3 kw、un = 380v、in = 7.8a，电机m4的参数为pn = 0.55kw、un = 380v、in = 1.
44a。主电路中主要电气元件选择如下：
1） 刀开关的选择。
刀开关是一种手动电器，广泛应用于配电设备做隔离电源用。刀开关的选择原则：
1 应根据适用场合选择刀开关的类型，计数及操作方式。
2 刀开关的额定电压应大于或等于线路电压。
3 刀开关的额定电流应大于或等于线路的额定电流。
4 对于电动机负载刀开关的额定电流应为电机额定电流的1.5倍。
图2.1中四台电机总的额定电流为25.89a，考虑1.5倍余量，所以刀开关qs的型号应选为hz10-60（额定电流60a，额定电压为380v）
2） 低压熔断器大小的选择。
熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压，熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。对于电动机负载，要考虑启动电流冲击的影响，……
电机m1的额定电流为2.89a,熔断器的额定电流取电机额定电流的2倍，因此熔断器fu1 选rt0 – 50（熔体5a）,电机m2、m3的额定电流为7.8a,同理fu2、fu3选rt0-50（熔体20a）、电机m4的额定电流为1.
4a,同理fu4选 rt0-50（熔体5a）。
3） 接触器的选择。
根据负载性质选择接触器类型，额定电压应不小于主电路工作电压，额定电流应不小于被控电路额定电流。对于电动机负载还应根据其运行方式适当增减，吸引线圈的额定电压与频率与所控电路的选用电压、频率一致。因此交流接触器km1、km4选nc1-09，km2、km3选择cjx5-12(线圈电压380v)
4） 热继电器的选择。
3.2 plc选型及i/o分配。
1）plc的型号选择。
根据双面钻孔组合机床的电气控制主电路和控制电路的机件控制要求，输出动作情况，共需要29个输入点、16个输出点，所以plc的型号选择为fx2n-64mr
2）i/o地址分配。
i/o地址分配如表3-1所示。
表3-1 i/o地址分配。
3）i/o外部接线图。
i/o外部接线图如图3.3所示：
图 3.3 i/o外部接线图。
3.3 plc梯形图设计。
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