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1、,答辩人： 专 业： 指导老师：,基于Z3040摇臂钻床,机床控制系统改造,研 究 概 述,Z3040摇臂钻床的控制系统改造,.研究背景与意义,1,实际表现,现实表现,课题的提出,由于其控制系统采用继电气控制方式，电路中连锁较多，电路接线复杂，触点多，因而故障较多，维修比较麻烦。长期使用后，故障率高，故障排除困难，常常影响企业正常生产。还有部分机床虽然还能正常工作,但其精度、效率以及自动化程度已不能满足当前生产工艺要求,对这些机床进行改造势在必行。,PLC是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器,由于它编程灵活,功能齐全,应用广泛,比继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰力强、性价比高、工作寿
2、命高,而其本身具有体积小、重量轻、耗电省等特点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制电路进行改造，有助于提高设备的可靠性和使用率。,Z3040摇臂钻床介绍,.研究背景,1,Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，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。此外，摇臂的上升、下降
3、和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。,图1-1 Z3040摇臂钻床,.研究背景,1,建筑业应用软件,.Z3040钻床传统控制系统,2,我国原来生产的Z3040摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。 它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，自动开关的电磁脱扣作为短路保护取代了熔断器。交流接触器KM1只主电动机M1接通或断开的接触器，KR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，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
4、KM2、KM3和KM4、KM5。摇臂升降电动机M2、冷却泵电动机M4均为短时工作，不设过载保护。 现在的Z3040摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图如下所示：,图2-1 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统电气原理图,.研究背景,1,.,.,.,（3.1） PLC梯形图程序的优化设计及程序调试 1、系统程序预开 2、主电动机的起动控制程序 3、摇臂升降控制程序 4、主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序 5、主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序 6、信号显示程序 7、电源工作状态指示信号程序,LOGO,. 电气控制系统软件部分的设计,3,3.1PLC梯形图程序的优化设计及程序调试,建筑业应用软件,
5、.电气控制系统硬件设计,4,Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是PLC控制程序的编写。为了使改造后的摇臂钻床仍能够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。,建筑业应用软件,建筑业应用软件,建筑业应用软件,建筑业应用软件,建筑业应用软件,建筑业应用软件,.电气控制系统硬件设计,4,根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表4-1、表4-2）所示：,建筑业应用软件,表4-1 输入
6、信号端口分配表,建筑业应用软件,表4-2输出信号端口分配表,建筑业应用软件,.电气控制系统硬件设计,4,根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表4-1、表4-2）所示：,建筑业应用软件,图4-1 PLC的I/O电气接线图,（一） 研究成果 采用PLC后在硬件与软件设计时详细分析了该钻床的工作情况，充分考虑了机床和工艺对电气控制的要求，妥善处理了机械与电气的关系，把电气系统的安全性和可靠性放在首位，同时充分利用PLC控制技术，软件设计更合理，从而在满足控制要求的前提下，使该摇臂钻床工作更可靠，动作准确，维护方便，大大 提高了工作效率。另外通过这次毕业设计使我对PLC和电控方面的知识又
7、有了更加深刻的理解和掌握，为今后走向工作岗位从事相关工作奠定了很好的基础。,LOGO,. 结论与展望,5,（二） 不足之处 由于时间精力有限，无法全面深入的研究与探讨，主要是没有对所控制电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速只能通过机械调速或多速电机来进行，属于有级调速，其加工范围将受到某些限制，系统仅限于逻辑开关量的控制，对于PLC的许多高级指令没有应用到。以上问题有待今后进一步研究解决。,LOGO,建筑业应用软件,.附录及致谢,6,LOGO,LOGO,0 LDI X6 30 OUT Y2 58 ANI X9 86 LD T2 1 AND X0 31 LD R0 59 ORB 87 KP Y
8、5 2 OR R0 32 ANI X9 60 AND T1 88 LD Y5 3 OUT R0 33 AND X2 61 ANI R1 89 ANI X4 5 LD R0 34 ANI X10 62 ANI Y3 90 ANI X5 6 ANI X7 35 LD R0 63 OUT Y4 91 TMX 3 7 ANI X8 36 ANI X9 64 AND R1 92 K 30 8 AND X1 37 AND X3 65 OR R4 9 OR Y0 38 ANI X11 66 ANI X13 94 LD R2 10 OUT Y0 39 ORB 67 OUT R4 95 ANI X16 12 A
9、ND R0 40 ANI X12 68 AND R4 96 LD T4 13 ANI X9 41 AND R1 69 ANI R1 97 KP Y6 14 AND X2 42 AND R2 70 TMX 1 98 LD Y6 15 ANI X10 43 LD R0 K 30 99 ANI X4 16 LD R0 44 AND T3 100 ANI X5 17 ANI X9 45 ANI X9 73 AND R0 101 TMX 4 18 AND X3 46 ANI X5 74 AND X4 102 K 30 19 ANI X11 47 AND R2 75 LD R0 20 0RB 48 ORB
10、 76 AND X5 104 LD R0 21 OUT R1 49 ANI Y4 77 ORB 105 MPS 22 AND X12 50 OUT Y3 78 ANI R1 106 AND Y0 23 MPS 51 AND R0 79 OUT R2 107 OUT Y10 24 ANI X3 52 AND T3 80 OUT R3 108 MRD 25 ANI Y2 53 ANI X9 81 TMK 3 109 ANI X14 26 OUT Y1 54 ANI X4 K 30 110 OUT Y9 27 MRD 55 ANI R3 111 MPP 28 ANI X2 56 LD R0 84 AND R2 112 AND X14 29 ANI Y1 57 ANI X13 85 ANI X15 113 OUT Y8,114 AND R0 115 OUT Y7 116 END,谢 谢,请各位老师批评指正,
