-36-緒論課題的研究意義和背景：目前，我國采用z3050搖臂式自動(dòng)鉆銑車床的機(jī)械電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)普遍廣泛使用的控制方法主要是采用傳統(tǒng)搖臂繼電器-即對(duì)搖臂采用接觸器控制。由于它們所用的需要直接控制的空氣電動(dòng)機(jī)元件種類比較多,所以它們的工作電路也比較復(fù)雜,在平時(shí)的一些工業(yè)生產(chǎn)和維修作業(yè)中,往往可能會(huì)因?yàn)橐恍┲匾骷系脑蚨g接發(fā)生一些嚴(yán)重的工業(yè)電氣電路故障,從而直接地會(huì)影響它們的正常生產(chǎn)。另外,一些復(fù)雜的相關(guān)控制,例如流量時(shí)間或者流量計(jì)數(shù)時(shí)間控制用到的繼電器-接觸器自動(dòng)控制等,由于應(yīng)用傳統(tǒng)的各類電氣控制技術(shù)系統(tǒng)中的相關(guān)控制技術(shù)比較困難和復(fù)雜,因此我們有必要針對(duì)這些復(fù)雜問題一起來不斷改進(jìn)和進(jìn)行優(yōu)化,plc類的電氣控制技術(shù)系統(tǒng)才真正能夠有效地徹底彌補(bǔ)以上這一控制系統(tǒng)本身存在的一些相關(guān)控制技術(shù)上的缺陷。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀雖然近年來國內(nèi)對(duì)于鉆床行業(yè)取得了不少的研究成果，但是對(duì)比于國外研究高度與深度，國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)、部件功能精度都有很大的不足。這些問題造成了國內(nèi)的制作成本較高并且精度和可靠性都不優(yōu)秀，總的來說研究水準(zhǔn)依舊處于世界中低端Z3050型搖臂鉆床簡介鉆孔機(jī)床加工設(shè)備技術(shù)是一種加工機(jī)械設(shè)備,它目前是機(jī)械工廠日常設(shè)備生產(chǎn)和加工作業(yè)中最常見的一種大型中小孔徑鉆加工機(jī)械設(shè)備,具有廣泛用于人工鉆孔、擴(kuò)洞、絞孔、攻孔鉆螺紋和人工修孔及刮鉆孔端面等不同加工形式的鉆孔加工設(shè)備技術(shù)。鉆孔機(jī)床主要類型有立式、臥式和大型深孔三種鉆床[1]。搖臂鉆床采用立式鉆床,與其他各種類型的鉆床相比較,搖臂鉆床的操作簡單起來方便、靈活,適用范圍廣,是一種具有典型性的鉆床,適和地用于各種帶有多孔大型零部件的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)和加工,是車間很常見的一種機(jī)床設(shè)備。搖臂鉆床外形結(jié)構(gòu)搖臂式鉆孔機(jī)床的結(jié)構(gòu)主體機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括鉆床基礎(chǔ)、外立柱、內(nèi)和外立柱、搖臂、主軸盒和一個(gè)工作傳動(dòng)平臺(tái)[2]。內(nèi)部的立柱被緊緊地完全固定地放在了平臺(tái)底座的其中一邊,在其外面牢牢地包裹著一個(gè)圓形外立柱,外面的立柱幾乎能夠沿著圍繞內(nèi)部的立柱回旋轉(zhuǎn)一周[3]。該處的支撐桿被安裝緊靠在外側(cè)的立柱上,并且也就是搖臂借助于絲桿的運(yùn)動(dòng)方向正、反轉(zhuǎn)可沿外立柱上下移動(dòng)。因?yàn)閾u臂絲柱與外立柱固定在一起，所以搖臂不能繞外立柱旋轉(zhuǎn)，只能和外立柱一起圍繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)。搖臂的導(dǎo)軌上安裝有主軸箱,主軸箱可以在導(dǎo)軌上做左右水平位移。小的機(jī)械部件可直接安置于工作臺(tái)上,大的工件可直接放在底部以及地上。在加工過程中根據(jù)各種機(jī)械零部件的高度的高低,搖臂式主軸器因?yàn)檫B接著絲桿，所以可以帶著工件在外立柱上下升降。機(jī)械設(shè)備和裝置的控制手段嚴(yán)格遵循搖臂松開→移動(dòng)→搖臂夾緊等程序圖SEQ圖\*ARABIC1搖臂式自動(dòng)鉆孔機(jī)床的自動(dòng)鉆頭切削和運(yùn)動(dòng)加工機(jī)械可以大致劃分以下為兩種:機(jī)械工作輔助運(yùn)動(dòng)和機(jī)械輔助鉆削機(jī)械。工作輔助運(yùn)動(dòng)主要形式包括:搖臂主軸輔助運(yùn)動(dòng)(沿著機(jī)械搖臂主軸沿著攜帶推動(dòng)鉆頭上下行工作方向旋轉(zhuǎn)的輔助運(yùn)動(dòng))和輔助推進(jìn)給料力運(yùn)動(dòng)(推進(jìn)鉆頭上下作的位移);輔助工作運(yùn)動(dòng)主要形式包括:機(jī)械搖臂通過主軸箱沿著內(nèi)部搖臂的立柱水平回轉(zhuǎn)方向前后移動(dòng),搖臂沿著外部立柱上下回轉(zhuǎn)方向前后移動(dòng),搖臂沿著外部和立柱一起前后圍繞內(nèi)部和外立柱的水平方向移動(dòng)進(jìn)行上下回轉(zhuǎn)輔助運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用鉆頭切削機(jī)加工過程中,鉆頭一面左右滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)一面滾動(dòng)做鉆頭縱向滾動(dòng)推進(jìn)。Z3050型搖臂鉆床簡介z3050×16,,其屬于一種工業(yè)加工鉆床，主要能進(jìn)行的作業(yè)為鉆孔、鏜孔等，主要外觀如下REF_Ref71658784\h圖2所示圖SEQ圖\*ARABIC2PLC的簡介PLC的產(chǎn)生在60年代末期，由于美國的汽車競爭壓力日漸增大，所以有人想出了結(jié)合計(jì)算機(jī)的靈敏、準(zhǔn)確與應(yīng)用性廣泛與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的簡易，方便，耗費(fèi)經(jīng)濟(jì)比較低的優(yōu)勢。做出一種比較簡單的輸入和語言的計(jì)算機(jī)編程，這就是PLC的雛形PLC的定義和特點(diǎn)PLC的定義可編程控制器是比較適合與具體的加工環(huán)境的，它的作用主要是進(jìn)行開關(guān)邏輯控制以及遠(yuǎn)程控制檢測的設(shè)備。它能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存以及對(duì)各種信息條件的應(yīng)對(duì)。能夠?qū)τ谳斎肓窟M(jìn)行模擬，運(yùn)算等其他數(shù)學(xué)上的加工，最終能出我們需要的數(shù)據(jù)[4]。PLC的特點(diǎn)PLC之所以能夠得到迅速而發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主要是由于它具有以下特點(diǎn)[5]：（1）PLC的可靠性很高，抗干擾能力很強(qiáng)；（2）PLC的編程操作簡單，易于學(xué)習(xí)掌握；（3）PLC的功能完善，切換靈活方便；（4）PLC的占用空間小、重量輕、能耗低。可編程微控制器的主要性能指標(biāo)可編程控制器的性能指標(biāo)多，主要有以下幾方面的指標(biāo)：（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O)：它標(biāo)志著可以接多少外部元器件。（2）存儲(chǔ)容量；（3）掃描速度；（4）功能擴(kuò)展能力；（5）指令系統(tǒng)?？删幊炭刂破鞯姆诸愅ǔLC的產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)組成或控制能力等進(jìn)行分類。（1）按其結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行分類:根據(jù)其結(jié)構(gòu)的組成方式不同,可以將其劃分為單一的模塊型和多種類別。（2）根據(jù)控制能力的分類:根據(jù)控制的規(guī)模尺寸大小,可以劃分為大、中、小型plc三種。[2]PLC系統(tǒng)的組成PLC是以芯片處理器為控制核心的工業(yè)用自動(dòng)控制設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和控制原理與計(jì)算機(jī)相似，也有硬件和軟件兩各系統(tǒng)組成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成：(1)中央處理器(CPU)；(2)存儲(chǔ)器；(3)輸入/輸出（I/O）接口電路；(4)電源；(5)擴(kuò)展單元；(6)外部設(shè)備；其中，各部分之間通過總線(電源間總線、控制用總線、地址間總線、數(shù)據(jù)通訊總線等)連接而成。其結(jié)構(gòu)簡圖如下圖SEQ圖\*ARABIC3PLC的軟件PLC的控制軟件是一個(gè)泛指plc編程或者控制過程中使用的各種類型、多樣化的程序匯總集合。它一般包括系統(tǒng)程序(或操作系統(tǒng)軟件)和用戶管理器(或操作系統(tǒng)軟件)這兩個(gè)主要部分。（1）系統(tǒng)編程:該系統(tǒng)的編程一般由監(jiān)測用程序,輸入和輸出的翻譯器程序以及狀態(tài)自動(dòng)診斷器組成。（2）它的最終用戶管理程序:最終的初始用戶程序就是根據(jù)對(duì)應(yīng)的plc所定義相應(yīng)的一種編程程序語言(使用例如梯形圖或者形式表)來編制的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作或功能。可編程控制器的工作方式PLC在其主機(jī)進(jìn)入掃描操作結(jié)束狀態(tài)后,采取了一個(gè)循環(huán)進(jìn)行掃描。plc從第一條中斷指令開始出發(fā)執(zhí)行之日起,在完全無任何跳轉(zhuǎn)中斷程序控制或任何不可跳轉(zhuǎn)中斷控制的條件前提下,按照第一條用戶程序所規(guī)定要求的將存儲(chǔ)的編碼地址和編碼進(jìn)位符號(hào)逐步連續(xù)進(jìn)行一個(gè)遞增用戶循序,并逐條地連續(xù)執(zhí)行一個(gè)遞增用戶程序,直至該個(gè)用戶程序全部完成。然后再次由此從頭到尾開始進(jìn)行掃描,并周而復(fù)始地再重復(fù)一個(gè)月的循環(huán)。圖SEQ圖\*ARABIC4PLC工作中的掃描流程一般包括這幾個(gè)步驟:內(nèi)部處理階段、通訊和控制階段、掃描輸入、程序?qū)崿F(xiàn)、輸出的處理。上面的全部階段加起來就是一個(gè)周期。掃描周期的持續(xù)時(shí)間長短跟最后的使用者程序的時(shí)間長度及其掃描速率都是密切相關(guān)的。[4]PLC的編程語言PLC常見的梯形編程設(shè)計(jì)語言主要包含有梯形圖、助記符以及復(fù)數(shù)順序符等功能用以表示梯形圖等。其中梯形圖和其他輔助圖所記錄的字符在對(duì)應(yīng)用程序內(nèi)容進(jìn)行框圖編輯時(shí)所能夠需要的和運(yùn)用的比較多,流程中的框圖設(shè)計(jì)語言也曾經(jīng)被一些具有應(yīng)用性的場合廣泛運(yùn)用過。1.梯形圖語言2.助記符語言3.順序功能圖語言PLC的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在，PLC在廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、石化行業(yè)、電力相關(guān)行業(yè)、建材生產(chǎn)、機(jī)械制造、汽車零部件行業(yè)、輕工業(yè)和紡織業(yè)、交通運(yùn)輸行業(yè)及環(huán)保等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類[5]。1、開關(guān)量邏輯控制；2、模擬量的運(yùn)算控制；3、運(yùn)動(dòng)控制；4、過程控制；5、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算；6、通信處理及聯(lián)網(wǎng)控制。Z3050型搖臂鉆床電氣控制分析按鈕、時(shí)間繼電器、斷路保護(hù)器、限位元件、接觸器等控制元器件組成了鉆床的主要電氣控制系統(tǒng)，熱繼電器和保險(xiǎn)絲等保護(hù)元器件，電磁閥和電機(jī)等執(zhí)行元器件等構(gòu)成整個(gè)控制動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。序號(hào)功能描述代號(hào)序號(hào)功能描述代號(hào)1總停按鈕SB121門控開關(guān)SQ42主軸停止按鈕SB222立柱和搖臂選擇開關(guān)SA13主軸啟動(dòng)按鈕SB323控制電源指示燈HL14搖臂上升按鈕SB424主軸運(yùn)行指示燈HL25搖臂下降按鈕SB525照明EL6夾緊按鈕SB626主軸電機(jī)接觸器KM17松開按鈕SB727搖臂上升接觸器KM28總電源斷路器QF128搖臂下降接觸器KM39冷卻泵電機(jī)斷路器QF229液壓泵正轉(zhuǎn)（放松）接觸器KM410搖臂式電機(jī)斷路器QF330液壓泵反轉(zhuǎn)（夾緊）接觸器KM511主軸電機(jī)熱繼電器FR131聯(lián)動(dòng)控制延時(shí)繼電器KT112液壓泵電機(jī)熱繼電器FR232單獨(dú)控制延時(shí)斷繼電器KT213變壓器TC33單獨(dú)控制延時(shí)同繼電器KT314控制電源保險(xiǎn)絲FU134夾緊電磁閥YA115照明電源保險(xiǎn)絲FU235松開電磁閥YA216指示燈保險(xiǎn)絲FU336主軸電機(jī)M117搖臂上升上限位SQ1a37搖臂電機(jī)M218搖臂下降下限位SQ1b38液壓泵站電機(jī)M319松開到位開關(guān)SQ239冷卻電機(jī)M420夾緊到位開關(guān)SQ340多位置選擇開關(guān)SA1表格SEQ表格\*ARABIC1電氣控制原理分為動(dòng)力部分和電氣部分。動(dòng)力部分主要是四臺(tái)電機(jī)的控制原理,z3050型的搖臂式鉆床總共有4臺(tái)電機(jī)，一臺(tái)用來帶動(dòng)冷卻泵、主軸的動(dòng)作、液壓泵和搖臂上下的電機(jī),由于這四臺(tái)風(fēng)力泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較小,故采用了開關(guān)直接起動(dòng)的控制方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn),其余的3臺(tái)電機(jī)均是采用繼電器-接觸器控制的方式進(jìn)行控制。電氣控制部分實(shí)現(xiàn)各種控制功能的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)、電氣聯(lián)鎖和輔助電氣控制等。按鈕SB1總停止按鈕，當(dāng)按下時(shí)，切斷所有控制回路的電源：通過按鈕互鎖、繼電器和接觸器等的互鎖，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的控制、相關(guān)的夾緊放松控制聯(lián)動(dòng)及單獨(dú)控制等。電氣控制原理圖如REF_Ref71659798\h圖5所示圖SEQ圖\*ARABIC5主軸電機(jī)M1的控制圖3中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1是一種帶動(dòng)主軸單向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),它由一個(gè)交流接觸器KM1來控制驅(qū)動(dòng)主回路中各個(gè)電源之間的通斷,由于驅(qū)動(dòng)主軸只是要求單向旋轉(zhuǎn),沒有反向運(yùn)行的要求,因此對(duì)主軸的運(yùn)動(dòng)可以通過用來操縱機(jī)械的手柄來控制和實(shí)現(xiàn)。電機(jī)M1安裝于主軸盒頂部,通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1的轉(zhuǎn)向帶動(dòng)主軸輸送到傳動(dòng)系統(tǒng)。為了有效防止主軸電機(jī)堵轉(zhuǎn)引起驅(qū)動(dòng)電機(jī)燒毀,設(shè)計(jì)了一個(gè)熱繼電器FR1過載保護(hù)元件，當(dāng)電流過大時(shí)，F(xiàn)R1動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)[6]。（1）在按啟動(dòng)控制按鈕SB3時(shí),則在電機(jī)KM1的兩個(gè)電磁線圈和主觸點(diǎn)回路之間互相接通,電磁線圈銜接吸合,帶動(dòng)兩個(gè)主觸點(diǎn)進(jìn)行吸合,并通過其常開的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)M1的啟動(dòng)和運(yùn)行;此時(shí)即便松開啟動(dòng)按鈕,主驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1仍然繼續(xù)保持工作，在電機(jī)M1運(yùn)行的同時(shí)，指示燈HL3點(diǎn)亮進(jìn)行主軸運(yùn)行狀態(tài)的指示。（2）按下暫時(shí)斷開停止按鈕SB2時(shí),則由于電動(dòng)機(jī)暫時(shí)斷開接觸器兩端KM1的兩個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)線圈和脫離主觸器回路,電磁驅(qū)動(dòng)線圈暫時(shí)丟失,接觸器兩端KM1的兩個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)線圈通過銜接電鐵被自動(dòng)釋放,主觸器各點(diǎn)的暫時(shí)斷開可能會(huì)直接使得脫離主回路電動(dòng)機(jī)上在M1的各個(gè)點(diǎn)和主回路上的勵(lì)磁電源都暫時(shí)斷開,電動(dòng)機(jī)上的M1停止了高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)切斷指示燈HL3的回路，指示燈熄滅[7]。搖臂電機(jī)M2上升和下降控制圖3中的電機(jī)M2是搖臂上升下降控制電機(jī)，分別使用接觸器KM2和KM3以及一些控制聯(lián)鎖來控制該電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。搖臂的上升和下降動(dòng)作一般都是短時(shí)間的動(dòng)作即可，短時(shí)間內(nèi)熱繼電器一般不會(huì)動(dòng)作，所以該電機(jī)的控制回路中沒有設(shè)計(jì)過載保護(hù)元器件。搖臂上升控制按下上升啟動(dòng)按鈕SB4，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)使更長時(shí)間自動(dòng)繼電器通過KT1的常閉電磁控制線圈與啟動(dòng)回路相互啟動(dòng)接通,然后由于自動(dòng)銜接接鐵器的作用就會(huì)使常閉非開觸面接點(diǎn)完全自動(dòng)閉合,同時(shí),接觸器通過KM4的常閉控制線圈與啟動(dòng)回路相互連接通電,KM4的常閉非開觸點(diǎn)完全吸合后會(huì)使驅(qū)動(dòng)液壓氣缸油泵和發(fā)電機(jī)的KM3啟動(dòng)正向并以旋轉(zhuǎn)方式運(yùn)行,供給一個(gè)夾緊式自動(dòng)放松液壓氣缸的額定壓力和機(jī)油。當(dāng)搖臂松開到位后,活塞擠壓彈簧片造成位置開關(guān)SQ2常開觸頭接合,常閉觸頭迅速打開。位置控制開關(guān)觸頭SQ2常開關(guān)閉斷開觸頭的帶動(dòng)斷開暫時(shí)切斷了接觸器觸頭KM4的主要線圈帶動(dòng)控制電路,接觸器觸頭KM4的主要帶動(dòng)觸點(diǎn)接頭也暫時(shí)斷開,液壓泵和油泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也暫時(shí)停止了正常工作;帶動(dòng)位置控制開關(guān)觸頭SQ2常閉斷開主要觸頭與接觸器KM2閉合,使用了交流電纜接觸驅(qū)動(dòng)器KM2的主要線圈與交流電纜線路相通,主要的觸頭可直接通到帶動(dòng)發(fā)電機(jī)臂和M2的一個(gè)搖臂驅(qū)動(dòng)器的電源,搖臂速度提高帶動(dòng)升降機(jī)和發(fā)電機(jī)臂的迅速起步并啟動(dòng)正向搖臂旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)升降搖臂速度提高。如果此時(shí)你的搖臂尚未完全正常松開,則由于位置接觸控制器和開關(guān)上的SQ2常常松開或接觸頭不完全松開閉合,接觸控制器KM2就不會(huì)完全松開吸合,搖臂也就不會(huì)出現(xiàn)有所謂的上升[8]在KM2接觸器吸合進(jìn)行上升動(dòng)作時(shí)，HL3指示燈亮；在KM2接觸器斷開后，HL3指示熄滅.搖臂下降控制當(dāng)按下下降操作按鈕SB5后,時(shí)間繼電器KT1的線圈就會(huì)執(zhí)行一個(gè)通電式的閉合動(dòng)作,此時(shí)它們就會(huì)執(zhí)行一個(gè)常開觸點(diǎn)的動(dòng)作,接通了一個(gè)接觸器KM4的線圈電源,可以啟動(dòng)液壓油泵電機(jī)M3,開始一個(gè)正向旋轉(zhuǎn),供給液壓系統(tǒng)壓力油。壓力油在經(jīng)過電磁閥后通過管道進(jìn)入液壓缸,活塞移動(dòng),活塞再次推動(dòng)一個(gè)菱形塊，將搖臂打開.當(dāng)驅(qū)動(dòng)操作搖臂下降至所必需的工作位置后,松開驅(qū)動(dòng)操作器的搖臂啟動(dòng)按鈕為SB5,此時(shí)接觸器上的KM4和作為時(shí)間繼電器KT的線圈也同時(shí)斷電，電機(jī)M2此時(shí)立即停止動(dòng)作，搖臂就停止了下降動(dòng)作的執(zhí)行。因?yàn)闀r(shí)間繼電器KT1斷電，在2秒左右的時(shí)間之后,其中一個(gè)延時(shí)自動(dòng)閉合的常規(guī)式觸頭自動(dòng)閉合,KM5線圈驅(qū)動(dòng)回路的直流電源被自動(dòng)接通,液壓泵動(dòng)發(fā)電機(jī)與KM3反向自動(dòng)運(yùn)行左右旋轉(zhuǎn),通過一個(gè)電磁閥將一臺(tái)壓力搖臂油泵輸送至一個(gè)夾緊腔,使壓力搖臂自動(dòng)執(zhí)行進(jìn)入夾緊腔的動(dòng)作。在對(duì)電機(jī)搖臂下降進(jìn)行夾緊的動(dòng)作同時(shí),使得固定位置電磁控制器的開關(guān)SQ3斷開,接觸開關(guān)KM5的一個(gè)電磁控制線圈將電機(jī)搖臂上的斷電信號(hào)釋放,最終暫時(shí)完全停止了電機(jī)M3的一套控制動(dòng)作,就完成電機(jī)搖臂的自動(dòng)松開到搖臂下降和手動(dòng)夾緊的一整動(dòng)作[9]在KM3接觸器吸合進(jìn)行上升動(dòng)作時(shí)，HL4指示燈亮；在KM2接觸器斷開后，HL4指示熄滅。圖SEQ圖\*ARABIC6液壓油泵電機(jī)M3控制圖3中的液壓油泵電機(jī)M3的作用為提供壓力油，對(duì)搖臂和立柱進(jìn)行控制。這臺(tái)電機(jī)可以做到雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)設(shè)置有過載保護(hù)，當(dāng)電路中流過的電流過大，保護(hù)元件就會(huì)斷開控制回路，電機(jī)停止，就可以起到保護(hù)作用。。立柱和連接主軸箱的可以松開或者進(jìn)行夾緊既應(yīng)當(dāng)可以認(rèn)為是立柱進(jìn)行松緊聯(lián)動(dòng)放松操作,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)可以認(rèn)為是立柱進(jìn)行夾緊或者連桿是進(jìn)行放松聯(lián)動(dòng)操作,也就是夾緊可以單獨(dú)地聯(lián)動(dòng)進(jìn)行,立柱或者連桿是連接主軸箱的可以松開或者進(jìn)行夾緊。選擇到底是雙人聯(lián)動(dòng)組合操作還是單人操作聯(lián)動(dòng)組合操作則我們需要通過手動(dòng)轉(zhuǎn)換遙控開關(guān)上的SA1與SA2的復(fù)合開關(guān)按鈕以及SB6按鍵來完成組合和進(jìn)行控制[10]。在KM4接觸器吸合進(jìn)行夾緊動(dòng)作時(shí)，HL5指示燈接通點(diǎn)亮；在KM4接觸器斷開后，HL5指示斷開熄滅。在KM5接觸器吸合進(jìn)行放松動(dòng)作時(shí)，HL6指示燈接通點(diǎn)亮；在KM5接觸器斷開后，HL6指示斷開熄滅立柱和主軸箱聯(lián)動(dòng)夾緊與松開控制立柱和電動(dòng)主軸箱相互聯(lián)動(dòng)夾緊與控制松開進(jìn)行控制時(shí),將電磁轉(zhuǎn)換控制開關(guān)上的SA1扳手放到中間的固定位置,然后再次按下自動(dòng)松開的啟動(dòng)按鈕SB6,時(shí)間控制繼電器通過KT2、KT3的兩個(gè)自動(dòng)電磁轉(zhuǎn)換線圈與控制回路相互聯(lián)動(dòng)接通,同時(shí)自動(dòng)取得交流電。隨后,接觸器上和km4的兩個(gè)電磁控制線圈通過控制供電回路得到供電線圈閉合,液壓泵的發(fā)電機(jī)和km3也同時(shí)開始了正常運(yùn)轉(zhuǎn),泵送中輸送的驅(qū)動(dòng)壓力泵和油也同時(shí)從壓力主軸箱得油輸送,泵輸?shù)尿?qū)動(dòng)壓力泵和油也同時(shí)從壓力主軸箱得油輸送,使驅(qū)動(dòng)立柱和液壓泵之間輸送的壓力主軸箱也同時(shí)得電打開并使執(zhí)行泵的壓力泵和油的松開【11】立柱和拉桿主軸箱單獨(dú)自動(dòng)夾緊與松開自動(dòng)控制：當(dāng)需要單獨(dú)地控制一個(gè)主軸箱的夾緊和松開時(shí),可以把轉(zhuǎn)換器的開關(guān)SA1扳動(dòng)至右側(cè)。按下兩個(gè)松開的驅(qū)動(dòng)按鈕后在SB6,時(shí)間驅(qū)動(dòng)繼電器電機(jī)KT2和兩個(gè)時(shí)間驅(qū)動(dòng)繼電器電機(jī)KT3的兩個(gè)單獨(dú)電磁驅(qū)動(dòng)線圈吸合控制驅(qū)動(dòng)回路都被自動(dòng)接通,同時(shí)分別獲得光和電,然后再次接觸器KM4的兩個(gè)單獨(dú)電磁驅(qū)動(dòng)線圈吸合控制驅(qū)動(dòng)回路同時(shí)獲得光和電,電磁閥YA2的兩個(gè)單獨(dú)電磁驅(qū)動(dòng)線圈吸合控制驅(qū)動(dòng)回路都被自動(dòng)接通,單獨(dú)可以進(jìn)行自動(dòng)通電和電磁吸合,即使也可以輕松地直接實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電磁主軸箱的單獨(dú)進(jìn)行松開。當(dāng)接觸器自動(dòng)松開一個(gè)自動(dòng)復(fù)合時(shí)間按鈕時(shí)與SB6,時(shí)間自動(dòng)繼電器與KT2和一個(gè)復(fù)合時(shí)間自動(dòng)繼電器1與kt3的自動(dòng)電磁控制線圈自動(dòng)控制閉合回路自動(dòng)停止斷電,線圈被自動(dòng)釋放,時(shí)間自動(dòng)繼電器KT2與KT3的自動(dòng)通電延時(shí)控制閉合觸點(diǎn)馬上立即斷電停止自動(dòng)斷開,接觸器KM3和KM4的自動(dòng)電磁控制線圈自動(dòng)控制閉合回路自動(dòng)停止斷開,斷電被線圈釋放,液壓泵和發(fā)電機(jī)M3實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止連續(xù)運(yùn)行。經(jīng)過2秒左右的一個(gè)操作延時(shí)后,電磁閥YA2的一個(gè)自動(dòng)電磁控制線圈自動(dòng)控制了該供電回路的自動(dòng)斷電和電力釋放,主軸箱自動(dòng)開鎖松開,操作也隨之自動(dòng)結(jié)束。按下夾緊按鈕SB7，繼電器KT2、KT3的控制回路同時(shí)通電繼而貼合在一起，接觸器KM5的線圈控制回路也同時(shí)接通電，電磁閥YA接通，吸合，主軸箱獨(dú)自夾緊。松開復(fù)合按鈕SB7，時(shí)間繼電器KT2、KT3的控制回路立即自動(dòng)斷開，斷電快速釋放，時(shí)間繼電器KT3的通電延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)由原本的接通變?yōu)榱⒓磾嚅_，接觸器KM5的電磁線圈回路自動(dòng)斷開，斷電釋放，液壓泵電機(jī)立即停止正常運(yùn)行。經(jīng)過3秒左右的延后時(shí)間，電磁閥YA1的電磁線圈控制回路立即自動(dòng)斷開，快速斷電釋放，主軸箱夾緊的一個(gè)延時(shí)操作也就這樣結(jié)束了。同理,把電壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)開關(guān)上的SA1扳動(dòng)至左側(cè)，則我們即可輕松實(shí)現(xiàn)一個(gè)矩形立柱單獨(dú)地同時(shí)松開或者單獨(dú)夾緊。由于焊接立柱和柱體主軸箱之間的焊接松開和夾緊操作需要經(jīng)過較長或者一段時(shí)間的手動(dòng)調(diào)節(jié)過程才能輕松實(shí)現(xiàn),故只要采用一個(gè)點(diǎn)位不可移動(dòng)的加工方式操作即可輕松實(shí)現(xiàn)。搖臂升降過程中的保護(hù)組合開關(guān)SQ1a和組合開關(guān)SQ1b是一種采用可以驅(qū)動(dòng)上升、下落的纖維管和支撐器的保護(hù)型組合開關(guān)。搖臂上升到限制的地方時(shí)，開關(guān)SQ1a觸發(fā)，立即斷開接觸器KM2的線圈的主要控制回路，接觸器KM2斷電，然后主觸點(diǎn)斷開，電機(jī)主電路斷開，停止正常運(yùn)行，搖臂停止不動(dòng)；當(dāng)搖臂下降到無法再下降的地方時(shí)，組合開關(guān)SQ1b觸發(fā)，立即斷開接觸器KM3的線圈的主要控制回路，使接觸器KM3迅速斷電釋放，主觸點(diǎn)斷開，然后電機(jī)M2停止，搖臂保持不動(dòng)停止下降。鉆床搖臂的自動(dòng)夾緊停止保護(hù)由位置開關(guān)來保護(hù)。電路中還設(shè)置有熱繼電器。如果長時(shí)間的過載狀態(tài)運(yùn)行，就有可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞和出現(xiàn)問題。為防止電源短路，正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不能同時(shí)啟動(dòng)。在控制線路中也采用了接觸器和按鈕的雙重保險(xiǎn)對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)冷卻泵的啟動(dòng)和停止冷卻泵電機(jī)是給機(jī)械刀具和其他機(jī)械工件供給冷卻液的電機(jī)。，由于功率很小，一般都可以是通過電動(dòng)開關(guān)直接自動(dòng)起步或者自動(dòng)停止。合上開關(guān)QS2，便可接通回路電源，實(shí)現(xiàn)冷卻泵電機(jī)M4的啟動(dòng)；切斷開關(guān)QS2，變斷開回路電源，實(shí)現(xiàn)冷卻泵電機(jī)M4的停止PLC硬件選型及設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)我國搖臂式大型鉆研機(jī)床采用電氣控制的案例分析，如果通過程序控制技術(shù)來有效幫助我國鉆研機(jī)床企業(yè)實(shí)現(xiàn)其在電氣控制上的改善,根據(jù)案例分析,并按照鉆床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中需要預(yù)留10%-20%的一個(gè)節(jié)點(diǎn)輸入和另一輸出的節(jié)點(diǎn)比例進(jìn)行綜合計(jì)算,輸入點(diǎn)至少至多需要20個(gè),輸出點(diǎn)至少至多需要16個(gè)。因此，選擇一種不同型號(hào)為FX1N-40MT-D的PLC來實(shí)現(xiàn)。FX1N-40MT-D是三菱PLCFX家族中最先進(jìn)的系列型號(hào)。具有高速數(shù)據(jù)處理及各種可以同時(shí)延伸或者可以擴(kuò)充大量功能適合單個(gè)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需要的專門控制功能模塊的強(qiáng)大優(yōu)勢【12】。定義并分配IO地址根據(jù)電路控制的不同需求可以將其計(jì)劃分為13個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，具體分配見REF_Ref71660734\h表格2PLC輸入部分PLC輸出部分序號(hào)功能描述PLC地址序號(hào)功能描述PLC地址1總啟動(dòng)按鈕X01照明Y02緊急停止開關(guān)X12夾緊指示燈Y13冷卻泵電機(jī)開關(guān)X23放松指示燈Y24照明燈控制開關(guān)X34主軸運(yùn)行指示燈Y35搖臂夾緊到位X45斷電延時(shí)繼電器Y46主軸電機(jī)M1熱繼電器X56主軸電機(jī)M1接觸器Y57主軸電機(jī)M1停止按鈕X67搖臂M2上升接觸器Y68主軸電機(jī)M1啟動(dòng)按鈕X78搖臂M2下降接觸器Y79控制電路熱繼電器X109液壓泵電機(jī)M3放松接觸器Y1010搖臂上升按鈕X1110液壓泵電機(jī)M3夾緊接觸器Y1111搖臂上升上限位X1211放松閥Y1212搖臂松開到位X1312冷卻泵電機(jī)M4接觸器Y1313搖臂下降按鈕X1413夾緊閥Y1414搖臂下降下限位X1515立柱和主軸箱放松按鈕X1616立柱和主軸箱夾緊按鈕X1717主軸箱限位開關(guān)X2018選擇主軸單獨(dú)夾緊放松X2119選擇搖臂單獨(dú)夾緊放松X2220主軸搖臂同時(shí)夾緊放松X23表格SEQ表格\*ARABIC2設(shè)計(jì)電氣原理圖根據(jù)PLC的類別與型號(hào)，結(jié)合上述的輸入信號(hào)表以及輸出信號(hào)表，設(shè)計(jì)了PLC接線原理示意圖。如REF_Ref71660913\h圖7REF_Ref71660915\h圖8REF_Ref71660916\h圖9REF_Ref71660917\h圖10REF_Ref71660918\h圖11REF_Ref71660919\h圖12所示。圖SEQ圖\*ARABIC7圖SEQ圖\*ARABIC8圖SEQ圖\*ARABIC9圖SEQ圖\*ARABIC10圖SEQ圖\*ARABIC11圖SEQ圖\*ARABIC12程序設(shè)計(jì)編程軟件介紹GXWorks2，該軟件主要功能包括簡單的通用工程軟件編程和具有結(jié)構(gòu)性的通用工程軟件編程兩種。支持梯形圖、指令表、SFC、ST、結(jié)構(gòu)化梯形圖等多種通用編程設(shè)計(jì)語言,集成了應(yīng)用程序測試仿真設(shè)計(jì)軟件GXSIMULATOR2。具備各種應(yīng)用程序功能編輯、參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)配套、監(jiān)測、仿真系統(tǒng)調(diào)試、在線數(shù)據(jù)變換,特點(diǎn)是廣泛應(yīng)用于日本三菱系的Q、FX和F系列以及PLC?？梢暂p松地直接實(shí)現(xiàn)與PLC、HMI、運(yùn)動(dòng)控制器之間的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分享[13]。圖SEQ圖\*ARABIC13GXworks2操作方便，指令豐富，同時(shí)集成了模擬仿真程序，大大方便了程序的設(shè)計(jì)和優(yōu)化系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)按下總啟動(dòng)按鈕，所有的動(dòng)作才具備初始條件。松開總啟動(dòng)按鈕后，因?yàn)镸0的自鎖，M0保持持續(xù)接通，程序見圖REF_Ref71661180\h圖14。如果按下冷卻泵開關(guān)，冷卻泵啟動(dòng)；按下照明開關(guān)，照明燈打開；當(dāng)夾緊或放松的條件滿足的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，做出對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示[14]，程序見REF_Ref71661233\h圖15圖SEQ圖\*ARABIC14總按鈕啟動(dòng)程序圖SEQ圖\*ARABIC15照明和夾緊放松狀態(tài)指示控制主軸控制程序設(shè)計(jì)當(dāng)主軸和搖臂處于夾緊狀態(tài)，主軸電機(jī)的熱繼電器狀態(tài)未動(dòng)作，按下主軸電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，主軸電機(jī)M1的接觸器動(dòng)作，主軸電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)。操作時(shí)主軸的正反旋轉(zhuǎn)方向由機(jī)械手柄來實(shí)現(xiàn)操作，實(shí)現(xiàn)主軸的上升和下降的動(dòng)作。當(dāng)需要停止主軸電機(jī)的運(yùn)行，按下停止按鈕，主軸接觸器失電，M1電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)主軸接觸器得電動(dòng)作時(shí)，主軸運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，進(jìn)行狀態(tài)指示，程序見REF_Ref71661299\h圖16圖SEQ圖\*ARABIC16主軸電機(jī)控制和狀態(tài)指示控制搖臂上升下降程序設(shè)計(jì)搖臂要實(shí)現(xiàn)上升和下降動(dòng)作，首先必須處于放松狀態(tài)。同時(shí)為了安全，夾緊和放松的按鈕和輸出點(diǎn)均進(jìn)行互鎖，避免出現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作：按下?lián)u臂上升按鈕，搖臂上升接觸器得電，實(shí)現(xiàn)上升動(dòng)作，當(dāng)上升到上限位，限位開關(guān)信號(hào)切斷上升接觸器的控制條件，停止上升動(dòng)作[15]。按下?lián)u臂下降按鈕，搖臂下降接觸器得電，實(shí)現(xiàn)下降動(dòng)作，當(dāng)下降到下限位，限位開關(guān)信號(hào)切斷下降接觸器的控制條件，停止下降動(dòng)作，程序見圖REF_Ref71661368\h圖17圖SEQ圖\*ARABIC17搖臂上升下降動(dòng)作控制液壓控制程序設(shè)計(jì)液壓控制的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)夾緊、放松等動(dòng)作。立柱和主軸箱的松開（或夾緊）既可以通過聯(lián)動(dòng)進(jìn)行，也可以獨(dú)自進(jìn)行，他們是由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1以及復(fù)合按鈕SB6（或SB7）的聯(lián)合操作來控制的。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1旋到同時(shí)夾緊放松的中間位置時(shí)，輸入點(diǎn)X023聯(lián)通，我們可以通過上升和下降按鈕來分別實(shí)現(xiàn)夾緊以及放松控制：按下一個(gè)搖臂上升或下降按鈕，首先會(huì)先放松搖臂，當(dāng)放松這個(gè)動(dòng)作完全到位后，搖臂才開始進(jìn)行上升或下降動(dòng)作，當(dāng)?shù)轿缓螅砷_上升下降按鈕后，先實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作，夾緊到位后，才能實(shí)現(xiàn)主軸動(dòng)作；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1旋到主軸單獨(dú)夾緊放松的右側(cè)位置時(shí)，可以通過夾緊放松按鈕實(shí)現(xiàn)單獨(dú)手動(dòng)控制；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1旋到搖臂單獨(dú)夾緊放松的左側(cè)位置時(shí)，可以通過夾緊放松按鈕實(shí)現(xiàn)單獨(dú)手動(dòng)控制，程序見REF_Ref71661431\h圖18圖SEQ圖\*ARABIC18液壓夾緊放松控制結(jié)論結(jié)論我本次設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)研究對(duì)象的分析與國內(nèi)外相關(guān)資料的查詢學(xué)習(xí),融合出一個(gè)相對(duì)比較合理的設(shè)計(jì)方案,目前已經(jīng)完成設(shè)計(jì)任務(wù).主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)：(1)搖臂鉆床控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)(2)搖臂鉆床控制系統(tǒng)控制部分包括控制電氣原理圖等的設(shè)計(jì)(3)搖臂鉆床控制系統(tǒng)編程軟件版本的選擇、安裝、應(yīng)用(