重庆大学城市科技学院电气学院
电气控制技术课程设计任务书
一、设计课目：基于PLC的T68型镗床控制系统设计 二、系统组成
镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件，如钻孔、镗孔、铰孔、扩孔及加工端面等。而这些工件的加工对于钻床来说是难以胜任的。镗床可分为卧式镗床和坐标镗床两类。
T68型卧式镗床是镗床中应用较广的一种，主要用于钻孔、镗孔、扩孔、铰孔及加工端平面等，使用一些附件后，还可以车削圆柱表面、螺纹，装上铣刀可进行铣削。T68型卧式镗床（其直径为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱、尾架、上、下溜板等几部分组成。其结构如图所示。
镗床在加工时，工件固定在工作台上，由镗杆或花盘上的固定刀具进行加工。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。 T68型卧式镗床的运动形式有三种： 1、主运动：镗轴与花盘的旋转运动。
2、进给运动：工作台的前、后、左、右；主轴箱的上、下；镗杆的进、出运动；花盘上刀具的径向运动。进给运动除可以自动进给外，还可以进行手动进给和快速移动。
3、辅助运动：工作台的旋转、后立柱水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。
主轴每转的进给量可以在0.01mm～6mm范围内变化；花盘每转滑块进给量在0.08mm～12mm范围内变化。镗床有坐标测量，帮助定位。主轴箱垂直坐标与工作台横向坐标采用感应同步器的数字显示装置，读数精度为0.01mm。
三、电力拖动方式和控制要求
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1、拖动方式
1）主电动机M1：
主电动机为双速电动机，机床的主运动和进给运动由主电动机来拖动。
主轴旋转和进给多要求有较大的调速范围，所以采用机电联合调速，即用变速箱进行机械调速，用交流双速电动机完成电气调速，低速时将定子绕组接成三角形，高速时将定子绕组接成双星形。
各方向的运动由相应的手柄选择各自的传动链来实现。 2）快速电动机M2：
为了缩短调整工件和刀具间相对位置的时间，机床各部件的快速移动由快速手柄操纵快速电动机M2实现。 2、控制要求
1）主电动机M1：
主电动机可正反转连续运行、正、反转点动、正、反方向的制动和双速调速。制动采用电磁离合器带动的机械制动装置。
主电动机在低速时可以直接起动，在高速时，控制电路要保证电动机先以低速起动，经过延时后再接通高速电路，以减小起动电流。
为保证变速后齿轮进入良好的啮合状态，在主轴变速和进给变速时，主电动机要缓慢转动。
镗杆的进给运动和工作台水平移动两者只能取一，必须要有互锁。 2）快速电动机M2：
正、反两个方向短时点动。
通过齿轮、齿条、丝杆的不同连接来完成各方向的快速运动。
四、设计任务
1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用S7-200 PLC； 2、重要电器元器件的选择和有关计算； 3、进行PLC元件的I/O地址分配；
4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；
5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；
6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）
7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。
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电气控制技术课程设计任务书
一、设计课目：基于PLC的Z3040型摇臂钻床控制系统设计 二、系统组成
钻床为孔加工机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔。如钻孔、镗孔、铰孔及攻螺纹。因此要求钻床的主轴运动和进给运动有较宽的调速范围。Z3040型摇臂钻床的主轴的调速范围为50:1，正转最低转速为40 r/min，最高为2000 r/min，进给范围为0.05～1.60 r/min。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。钻床按其结构型式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床等。摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下还可以进行镗孔。Z3040型摇臂钻床的结构如下所示。
Z3040型摇臂钻床上运动形式有：
1、主运动：主轴带动钻头的旋转运动； 2、进给运动：钻头的上下运动；
3、辅助运动：摇臂可沿外立柱的圆柱面上下垂直调整位置；主轴箱可沿摇臂的导轨横向调整位置；摇臂及外立柱绕内立柱转动至不同的位置；工作时可以很方便的调整主轴的位置（工件不动）。后两者为手动，另外还需考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开。
摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。摇臂的上升、
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下降由一台交流异步电动机拖动。主轴箱、立柱的夹紧和放松由另一台交流电动机拖动。通过电动机拖动一台齿轮泵，供给夹紧装置所需要的压力油。而摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采用手动。此外还有一台冷却泵电动机对加工的刀具进行冷却。
三、控制要求
1、主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。
2、主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
3、摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。
4、摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。
5、摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 6、因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 7、摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。
8、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。
9、主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮， HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。
10、当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。
11、机床要有照明设施。
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摇臂钻床电器元件列表
符 号 M1 M2 M3 M4 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KT1 KT2 名 称 及 用 途 主电动机 摇臂升降电动机 液压泵电动机 冷却泵电动机 主轴旋转接触器 摇臂上升接触器 摇臂下降接触器 主轴箱、立柱、摇臂放松接触器 主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器 摇臂上升、下降用时间继电器 主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器 KT3 主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 QF1～QF4 QF5 QF6 摇臂升降极限保护限位开关 摇臂放松用限位开关 摇臂夹紧用限位开关 立柱夹紧、放松指示用限位开关 电源引入兼做短路保护用断路器 工作灯用断路器 冷却泵电动机电源断路器 SB5 SB6 SB7 SB8 HL1～HL4 EL 主轴箱、立柱、摇臂松开按钮 主轴箱、立柱、播臂夹紧按钮 总停止按钮 主电动机停止按钮 工作状态指示信号灯 机床工作灯 SB4 摇臂下降起动按钮 符 号 YA1 YA2 K1 SA1 SA2 FR1 FR2 TC SB1 SB2 SB3 名 称 及 用 途 主轴箱放松、夹紧用电磁铁 立柱松开、夹紧用电磁铁 工作准备用中间继电器 机床工作灯开关 主轴箱、立柱松开、夹紧用转换开关 M1电动机过载保护用热继电器 M3电动机过载保护用热继电器 控制变压器 总起动按钮 主电动机起动按钮 摇臂上升起动按钮 四、设计任务
1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用S7-200 PLC； 2、重要电器元器件的选择和有关计算； 3、进行PLC元件的I/O地址分配；
4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；
5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；
6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）
7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。
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