目 录
1.绪论
1.1 本课题的选题背景与意义……………………………………………… 1
1.2 可编程逻辑控制器简述………………………………………………… 1
2. Z3040摇臂钻床电气控制系统原理
2.1 主电路与PLC控制电路原理图……………………………………… 2
2.2 基于PLC的控制原理说明…………………………………………… 2
3. PLC控制Z3040摇臂钻床的硬件部分设计
3.1 PLC的I/O口分配表…………………………………………………… 4
4. PLC控制Z3040摇臂钻床的软件部分设计
4.1 PLC控制梯形图………………………………………………………… 6
4.2 PLC控制指令表………………………………………………………… 7
5.结论
5.1 课题成果……………………………………………………………… 9
5.2 不足之处……………………………………………………………… 9
参考文献…………………………………………………………………… 10
1.绪论
1.1本课题的选题背景与意义
Z3040摇臂钻床是我国生产和使用较广泛的钻床，可以进行多种形式的加工，如钻孔，镗孔，铰孔以及攻螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等相互配合使用，同时要进行时间控制。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。
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，主轴的正反转运动是通过机械转换实现的，所以主电动机只有一个旋转方向。
摇臂钻床除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇臂上升、下降及立柱的夹紧和放松。摇臂的上升、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。Z3040摇臂钻床是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。
目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的事传统的继电器——接触器控制方式。因而所需要控制的电机较多，所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器——接触器控制方式较难实现。所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。
1.2可编程逻辑控制器简述
可编程逻辑控制器简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强。逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。具有可靠性高、抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长等特点。
2. Z3040摇臂钻床电气控制系统原理
2.1 主电路与PLC控制电路原理图
2.2 基于PLC的控制原理说明
1.主电路
电源采用断路器引入，断路器中的过电流脱扣作为短路保护取代了熔断器。交流接触器KM1是主电动机M1接通或断开的接触器，FR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转，所以M2和M3电动机分别有两个接触器，它们为KM2，KM3和KM4，KM5。摇臂的升降电动机M2、冷却泵电动机M4均为短时工作，不设过载保护。
2.控制电路、信号及照明电路
控制电源由控制变压器TC二次侧输出110V供电，信号灯电源为二次侧输出6.3V，照明电路由二次侧输出36V供电。
主电动机旋转控制
主电机运行前首先应接通总启动按钮SB1，控制上图中的X001，控制电路通过中间继电器M0的自锁为接下来的控制持续供电。同时总开关指示灯HL2亮，由上图的输出Y013控制。
主电动机起动需按动按钮SB2，控制上图中的X002，输出Y001控制主电动机的旋转，同时自锁。输出Y012控制主电动机运行指示灯HL1。
摇臂的升降控制
摇臂上升为点动，需持续按动上升按钮SB3，控制上图中的X003，此时M1通电，如上图，输出Y004，控制松开接触器KM4,通过液压泵电动机使摇臂松开。当松开达到摇臂松开用限位开关SQ2时，及X012被控制，Y004断电，液压泵电动机停止运转。此时，输出Y002，控制摇臂上升接触器M2，使摇臂升降电动机旋转，摇臂上升。
当上升到所需位置时，松开按钮SB3，使X003归位。中间继电器M1断电，此时，由于松开限位控制X012动作，时间继电器T0计时，2S后，输出Y005，控制摇臂夹紧接触器KM5，通过液压泵电动机使摇臂夹紧。当夹紧达到摇臂夹紧用限位开关SQ3时，及X013被控制，Y005断电，液压泵电动机停止运转，停止夹紧。完成了摇臂的松开——上升——夹紧动作。摇臂下降与上升类似。
限位开关SQ0,SQ1为摇臂上升下降极限保护用。控制上图中的X010，X011。
立柱与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，由转换开关SA控制选择。SA有三个位置：在中间时，控制X016动作，主轴箱与立柱同时进行松开或夹紧。在左边时，控制X015，输出Y006，使立柱控制电磁铁YA1运作，只有立柱松开或夹紧。在右边时，控制X017，输出Y007，使主轴箱控制电磁铁YA2运作，只有主轴箱松开或夹紧。
SB5，SB6为主轴箱与立柱的松开、夹紧按钮。X014为主轴箱立柱夹紧松开限位开关SQ4。当处于夹紧状态时，X014为动作状态，此时，按下松开按钮SB5，中间继电器M2通电，通过转换开关选择主轴箱与立柱。同时，时间继电器T1通电，2S后，T0接触器接通，输出Y004，控制主轴箱立柱松开接触器KM4，通过液压泵电动机使主轴箱或立柱松开，离开限位开关SQ4后，X014归位，Y004断电，停止松开。夹紧与松开类似。
上图中Y010,Y011为主轴箱与立柱松开、夹紧指示灯控制输出。
照明电路
照明设备开启开关SB8,控制X022，输出Y014，控制照明设备，同时自锁。关闭开关SB9，控制X023，使Y014断电。
3. PLC控制Z3040摇臂钻床的硬件部分设计
3.1 PLC的I/O口分配表
序号 输入信号 符号 输入端子口
1 总停止按钮 SB0 X000
2 总起动按钮 SB1 X001
3 主电动机起动按钮 SB2 X002
4 摇臂上升按钮 SB3 X003
5 摇臂下降按钮 SB4 X004
6 主轴箱立柱松开按钮 SB5 X005
7 主轴箱立柱夹紧按钮 SB6 X006
8 主电动机停止按钮 SB7 X007
9 摇臂上升极限保护限位开关 SQ0 X010
10 摇臂下降极限保护限位开关 SQ1 X011
11 摇臂松开用限位开关 SQ2 X012
12 摇臂夹紧用限位开关 SQ3 X013
13 主轴箱立柱夹紧松开限位开关 SQ4 X014
14 主轴箱立柱松开夹紧转换开关 SA X015~X017
15 主电动机过载保护热继电器 FR1 X020
16 液压泵电动机过载保护热继电器 FR2 X021
17 照明设备开启 SB8 X022
18 照明设备关闭 SB9 X023
输入接口功能表
输出接口功能表
序号 输出信号 符号 输出端子口
1 主轴旋转接触器 KM1 Y001
2 摇臂上升接触器 KM2 Y002
3 摇臂下降接触器 KM3 Y003
4 主轴箱立柱摇臂松开接触器 KM4 Y004
5 主轴箱立柱摇臂夹紧接触器 KM5 Y005
6 立柱控制电磁铁 YA1 Y006
7 主轴箱控制电磁铁 YA2 Y007
8 主轴箱立柱松开指示灯 HL3 Y010
9 主轴箱立柱夹紧指示灯 HL4 Y011
10 主电动机运行指示灯 HL1 Y012
11 总开关指示灯 HL2 Y013
12 照明设备 HL0 Y014
4. PLC控制Z3040摇臂钻床的软件部分设计
4.1 PLC控制梯形图
4.2 PLC控制指令表
5.结论
5.1 课题成果
PLC是一种广泛应用于工业现场的新型控制器，具有结构简单，抗干扰能力强，编程方便等特点。本课题采用PLC自动控制，实现了对Z3040摇臂钻床的自动控制，从而提高了机床的工作效率、未定性与可靠性。此外，本次课程设计，使我对PLC控制方面有了进一步的理解与掌握，为以后的学习与工作打下了很好的基础。
5.2 不足之处
由于时间有限，本次课题仅仅实现了初步的功能，要运用于实际，还需要很大的完善。主要在调速问题上的研究，包括主电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速。而且系统只用到了简单的逻辑开关的控制，对于PLC的许多高级指令没有应用到。
参考文献：
漆汉宏 编 PLC电气控制技术 机械工业出版社
田瑞庭 编 可编程控制器应用技术 北京机械工业出版社
殷洪义 吴建华 编 PLC原理与实践 清华大学出版社
张万忠 刘明芹 编 电器与PLC控制技术 北京化学工业出版社 |
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