課程設計說明書
目錄一、設計任務書 3
二、正文 6
1. 概述 6
1.1機電傳動控制概述 6
1.2課程設計 7
2. 總體設計 7
2.1 控制要求的分析 7
2.2液壓控制迴路中電磁閥被控邏輯表示式 8
3. 區域性設計 8
3.1 原理圖 8
3.2 接線圖 12
3.3 元件選型 12
4. plc控制電路設計 14
4.1 plc的i/o接線 14
4.2 plc的i/o口分配 16
4.3 plc型號的確定 17
5. 程式設計 18
5.1 主迴路控制程式設計 18
5.2迴轉工作台迴轉控制程式設計 18
5.3 動力頭液壓系統控制程式 18
三、小結 19
四、參考文獻 19
五、附錄 20
2014～2015學年第1學期
課程設計任務書
一、課程設計目的
本課程是機械設計製造及與自動化專業的專業必修課。課程設計的目的和任務在於使學生掌握機械裝置電器控制的基本知識、基本原理和基本方法,以培養學生對電氣控制系統的分析和設計的基本能力。加深學生對課程內容的理解，驗證理論和鞏固、擴大所學的基本理論知識。
二、課程設計內容（含技術指標）
1．工具機概況：
本機為專用千斤頂油缸兩端面的加工，採用裝在動力滑台上的左、右兩個動力頭（電機均為3kw）同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓油缸驅動。液壓系統採用兩位四通電磁閥控制，並用死擋鐵方法實現位置控制。
液壓系統的油幫浦電機370w，由電磁閥（yv1-yv5）控制，其動作表如下：
2．動作程式如下：
（1） 零件定位。人工將零件裝入夾具後，定位油缸動力定位以保證零件的加工尺寸。
（2） 零件夾緊。零件定位後，夾緊油缸動作使零件固定在夾具內，同時定位油缸退出以保證滑台入位。
（3） 滑台入位。滑台帶動夾具一起快速進入加工位置。
（4） 加工零件。左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點，即停止工進，快速退回原位，動力頭停轉並能耗制動。
（5） 滑台復位。左右動力頭退回原位後滑台復位。
（6） 夾具鬆開。當滑臺復位後夾具鬆開，取出零件。
3．設計要求：
（1） 動力頭為單向運轉，停車採用能耗制動
（2） 只有在油幫浦工作，油壓達到一定的壓力後（由油壓繼電器控制）才能進行其它控制。
（3） 專用工具機能進行半自動迴圈，又能對各個動作單獨進行調整。
（4） 應用照明及工作狀態顯示。
（5） 有必要的電報保護和聯鎖。
（6） 有電氣原理圖（3號圖紙）。
（7） 元件明細表。
3．工作原理圖
圖1 組合鑽床工作原理
圖2 組合鑽床液壓系統圖
三、進度安排
第1周周一熟悉課程設計任務、計畫、構思設計方案
周二邏輯設計法原理介紹，中間繼電器、執行電器邏輯表示式，電氣原理圖，電氣工作過程表
週三主電路原理圖設計。
周四電機控制原理及線路圖設計
周五電機控制原理及線路圖設計
第2周周一元件選用說明及元件明細表說明
周二元件選用說明及元件明細表說明
週三電氣接線圖設計
周四電氣接線圖設計
周五完成繼電器接觸器控制設計小結
第3周周一熟悉 plc設計任務、計畫、構思設計方案
周二 plc選型，plc硬體線圖設計。
週三 plc軟體梯形圖設計
周四 plc軟體除錯，完成課程設計說明書
周五課程設計答辯，完成課程設計小結
四、基本要求
通過本課程設計的實驗教學有計畫的培養和訓練，應達到以下諸方面的要求。
1.培養學生具有一定的實踐技能，樹立實事求是的思想和嚴謹的科學作風；
2.能正確設計電氣控制線路原理圖；
3.能正確選擇常用低壓電氣元件；
4.能獨立的完成課程設計，提高分析問題和解決問題的能力
機械電子系
2023年10月20日
一、 正文
1. 概述
1.1 機電傳動控制概述
機電傳動（又稱電力傳動或電力拖動）是指以電動機為原動機驅動生產機械的系統之總稱。它的目的是將電能轉變為機械能，實現生產機械的啟動、停止以及速度調節，滿足各種生產工藝過程的要求，保證生產過程正常執行。
在現代工業中，為了實現生產過程自動化的要求，機電傳動不僅包括拖動生產機械的電動機，而且包括控制電動機的一整套控制系統。也就是說，現代機電傳動是和由各種控制項組成的自動控制系統緊密地聯絡在一起的，所以，本課程被命名為《機電傳動控制》（也稱為《機械電氣控制》）。
從現代化生產的要求出發，機電傳動控制系統所要完成的任務，從廣義上講，就是要使生產機械裝置、生產線、車間甚至整個工廠都實現自動化；從狹義上講，則專指控制電機驅動生產機械，實現產品數量的增加、產品質量的提高、生產成本的降低工人勞動條件的改善以及能源的合理利用。例如，一些精密工具機要求加工精度達百分之幾公釐，甚至幾微公尺；重型鏜床為保證加工精度和控制表面粗糙度，要求能在極慢的穩速下進給，即要求能在很寬的範圍內調速；軋鋼車間的可逆式軋機及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時間內疚能完成從正轉到反轉的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉；對於電梯和提公升機，要求啟動和制動平穩，能並能準確地停止在給定的位置上；對於冷、熱連軋機以及造紙機的各機架或各部分，要求它們的轉速保持一定的比例關係，以便進行協調運轉；為了提高效率，要求對由數台或數十台設別組成的生產自動線實行統一控制和管理。諸如此類要求，都是靠電動機及其控制系統和機械傳動裝置來實現的。
在近代機械工業的發展過程中，機電傳動的發展，經歷了乙個複雜的過程：
（1） 電機的拖動的發展過程如下：
（2） 控制系統的發展過程如下：
由整個發展過程，不難看出，隨著機械加工要求不斷提高，機電傳動控制系統的複雜度也在不斷增加。本課程的重點在與控制部分，如何利用電氣元件或計算機控制電氣來拖動機械實現所要求的功能。在設計控制系統時，就要求設計人員對執行元件（電動機）、控制項的熟練掌握與運用，同時也要求對控要求進行了解。
1.2 課程設計
在本次課程設計中，我們完成的是「全自動雙面鑽床控制系統」的設計任務。此次課程設計的目的旨在學會利用電氣元件（繼電器——接觸器）的控制方法，故在整個設計過程中，要求使用的元件為傳統控制系統中的繼電器、接觸器來實現鑽床的全自動工作過程。
另外，在本次課程設計中，我們還應學會如何設計主迴路、控制迴路以及輔助迴路（照明與顯示）。同時，在迴路的總體連線上，要熟悉設計的技巧；在液壓控制迴路的設計中，要學會利用「起保停」電路來實現液壓系統的控制。
通過本次課程設計，除了複習掌握已學過的電氣知識外，還應熟悉控制系統的設計流程與設計方法，從而增加自己的閱歷，提高自己的工作能力。
2. 總體設計
2.1 控制要求的分析
任務書中的控制要求有以下幾點：
（1） 動力頭位單向運轉，停車採用能耗制動；
（2） 只有在油幫浦工作，油壓達到一定壓力後（由油壓繼電器控制）才能進行其他的控制；
（3） 專業工具機能進行半自動迴圈，又能各個動作單獨進行調整；
（4） 需要一套區域性照明裝置以及工作狀態指示燈；
（5） 有必要地過電流保護和連鎖；
（6） 鑽孔過程中需用冷卻幫浦進行冷卻，冷卻幫浦電動機功率為0.125kw。
由上述控制要求，可分析出以下幾點：
（1） 在主迴路中僅需對電機的啟停進行控制和對動力頭電機進行能耗制動的設計，不需控制正反轉；
（2） 在液壓迴路的液壓幫浦附近處應新增壓力繼電器，並在液壓控制迴路的首端加入該壓力繼電器的常開觸點，以實現滿足油壓後才能進行其他控制的要求；
（3） 對於工具機的半自動迴圈，可以採用起保停電路來實現，而對於各個動作的單獨調整則可在控制首端加入萬能轉換開關，並對各個動作設定手動按鈕來實現該控制要求；
（4） 控制迴路中可新增輔助迴路，以控制照明和顯示功能；
（5） 在每個電動機的連線處，均接入乙個適合的熱繼電器，以實現過熱保護，在主迴路中各個支路與主電源相連線處均接入乙個適合的熔斷器，以實現過流保護（短路保護），而在控制迴路與變壓器相連處也應接入適合的熔斷器，同樣實現過流保護；
（6） 增選乙個冷卻幫浦，並接入主迴路，在控制迴路中加設一支路，通過按鈕控制冷卻幫浦的啟停。
2.2 液壓控制迴路中電磁閥被控邏輯表示式
據分析，電磁閥被控邏輯表示式如下：
3. 區域性設計
在區域性設計中，我們主要完成三部分內容：原理圖、設計元器件選型、接線圖的設計。
這三部分內容是整個設計的核心部分，通過這部分，我們得出了整個設計的結果：兩張a3圖紙，一張元器件明細表。（見附錄）
3.1 原理圖
在原理圖的設計部分，我們將其分為3大模組進行分工設計。其中包括有主電路模組的設計、控制電路模組的設計與輔助電路模組的設計三部分。
而在控制電路模組中，我們將其又分為電機控制電路與液壓控制迴路兩部分。輔助迴路中主要包括有照明與顯示電路部分。
3.1.1 主電路
主電路的設計中主要應滿足一下幾點要求：
（1） 動力頭電機應實現能耗制動；
（2） 動力頭電機、液幫浦電機、冷卻幫浦電機三者應分開接向主電源，並由不同的接觸器控制；
（3） 三種電機君應實現短路保護（過流保護）與過熱保護；
（4） 電源處應有乙個總閘控制電源的關斷。
對於要求（1）我們將左右動力頭的兩電機接在同乙個接觸器上進行控制，然後在接觸器的首位接上乙個可控的直流電源（由變壓器和整流橋組成）來實現。對於要求（2）我們選用三個接觸器來控制三種不同功率的電動機，並分開三個迴路來控制即可。對於要求（3）我們選用合適的熔斷器，在三個迴路接向電源出接上相應的熔斷器來實現短路保護；再選用合適的熱繼電器，在接向電動機處接如相應熱繼電器來實現過熱保護。
對於要求（4）我們在電源處，新增乙個刀開關qs即可。
具體電路圖如下：
圖1 主迴路電路設計圖
3.1.2 控制電路
在控制迴路中，主要有兩部分：電機控制迴路與液壓控制迴路。這兩部分均應接向110v交流電壓，故該迴路與主迴路相連線時，應將主電源的l1、l2相接如變壓器來降壓，以提供110v的兩相交流電。
（1）電機控制迴路
在控制電機時，為滿足動力頭電機的能耗制動，我們利用時間繼電器來控制直流電源的延時斷開。在三種電機的啟停控制上，我們利用接觸器的「起保停」電路來控制，我們分別加入啟停按鈕。而在動力頭電機的停止上，我們利用聯動開關來控制，以其常閉觸點為停止，常開觸點為直流電源的接入。
這樣，保證了動力頭電機的停止，同時也接入了能耗制動。
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