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1、设计题目：基于PLC的摇臂钻床控制系统改造 系 别： 机电工程二系 班 级： 生产过程自动化技术（2）班 姓 名： 指 导 教 师： 2011年6月7日基于PLC的摇臂钻床摘 要本设计是研究机械加工中常用的Z3050摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除费时费力等难题。由于PLC电气控制系统与继电器接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，因此，本设计对Z3050摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，以提高
2、摇臂钻床的工作性能。设计中分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3050摇臂钻床电气控制系统的控制方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理及接线图。关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统Reformation of Radial Drilling Machine Z3050 by PLCAbstract This paper is to
3、studies the machine process in common use Z3050 in inside radial drilling machine electric control system improves problem. The aim is solving device complexity, inferior reliability and stability, malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system. Because o
4、f electric control system PLC there are lots of advantages which include design, install, connect the line and adjust to try workload small, the period of research and manufacture is short, reliability is high, the ability of Anti- interference is very strong, the rate of break down is low, the dema
5、nd of work environment is low, maintenance convenience a series of advantage etc. Therefore, a work for to the Z3050 radial drilling machine electric control system reforming, will reforming PLC control technique application in the project, then increasing radial drilling machines work function. The
6、 paper introduces to the control principle of the radial drilling machine. Established the programmable controller improve the design project of electric control system of Z3050 radial drilling machine. Completed the design of the software and hardware of the electric control system, Among them incl
7、ude the model of PLC choice、the I/O allotment of the address、the I/O hardware connects the line diagram、PLC trapezium diagrams design. It explains that PLC control the work process of radial drilling machine. Discussing the adoption PLC replaces the traditional electric control systems method and in
8、creases the work function of radial drilling machine, give a homologous control principle diagram.Key words: PLC，Radial drilling machine，Trapezium diagram，Electric Control System目 录前言11Z3050摇臂钻床简介21.1 Z3050摇臂钻床的控制原理图21.2 Z3050摇臂钻床的结构及运动形式31.3 Z3050摇臂钻床的电气控制系统分析31.4 Z3050摇臂钻床电气控制的特点及故障分析52PLC介绍72.1 P
9、LC定义72.2 PLC的结构72.3 PLC的用途和特点82.3.1 PLC的用途82.3.2 PLC的特点92.4 PLC的分类及工作原理102.4.1 PLC的分类102.4.2 PLC的工作原理112.5 PLC的发展153基于PLC的Z3050摇臂钻床电气控制系统的硬件设计173.1 PLC型号的选择173.2 PLC的I/O分配表193.3 PLC的外部接线图204 基于PLC的Z3050摇臂钻床电气控制系统的软件设计214.1 PLC软件系统的介绍214.2 Z3050型摇臂钻床PLC控制系统梯形图224.2.1 PLC梯形图224.2.2 梯形图解析26总结28谢辞29参考文献
10、30外文资料31唐 山 学 院 毕 业 设 计前言Z3050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、铰孔及攻螺纹等。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。它的动力来源是三相交流异步电动机，调速是通过变速箱实现的。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、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动1。目前，我国的Z3050摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继
11、电器接触器控制方式。因其所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。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）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，可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。同时，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。现在应用于各
12、种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点：可靠性高。 组态灵活。运行速度快。编程方便，易于使用。同时，PLC还具备了网络功能，能进行多台PLC或PLC与PC机之间的联网通讯，使用PLC可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统，通过现场总线的PLC通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证 3。正是由于PLC电气控制系统的种种优点,因此本次对Z3050摇臂钻床的电气控制系统的改造,选择以PLC为控制核心，可以大大提高Z3050摇臂钻床控制系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机。同
13、时，提高了PLC编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。1 Z3040摇臂钻床简介1.1 Z3040摇臂钻床的控制原理图 1.2 Z3050摇臂钻床的结构及运动形式Z3050摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、和工作台等部件组成。Z3050摇臂钻床的运动形式主运动 摇臂钻床主主轴带着钻头（刀具）的旋转运动。进给运动 摇臂钻床主轴的垂直运动（手动或自动）。辅助运动 辅助运动用来调整主轴（刀具）与工件纵向，横向即水平面上的相对位置以及相对高度。1.3 Z3050摇臂钻床的电气控制系统分析(1)主电路分析三相电源由低压断路器QS控制。M1为单向旋转，由
14、接触器KM1控制，主轴的正反转时另一套由主轴电动机拖动齿轮泵送出的压力油的液压系统，经“主轴变速，正反转及空挡”操作手柄来获得的。M1由热继电器FR1作过载保护。M2由正反转接触器KM2、KM3控制实现正反转，因摇臂移动是短时的，不用设计过载保护，但其与摇臂的放松与夹紧之间有一定的配合关系，这由控制电路去保证。M3由接触器KM4、KM5控制实现正反转，设有热继电器FR2作过载保护。M4电机容量小，仅0.125KW,由开关SA1控制启动，停止。（2）控制电路分析1）主轴电动机控制 由按钮SB2、SB1与接触器KM1构成主轴电动机起动-停止控制电路，M1起动后，指示灯HL3亮，表示主轴电动机在旋转
15、。2）摇臂升降及夹紧、放松控制 摇臂钻床工作时摇臂应夹紧在外立柱上，发出摇臂移动信号后，须先松开夹紧装置，当摇臂移动到位后，夹紧装置再将摇臂夹紧。本电路能自动完成这一过程。由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁的电动机正反转点动控制电路，由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统密切配合，所以与液压泵电动机的控制密切相关。液压泵电动机正反转由正反转接触器KM4、KM5控制，拖动双向液压泵，送出压力油，经二位六通阀送至摇臂夹紧机构实现夹紧与放松。下面以摇臂上升为例分析摇臂升降及夹紧、放松的控制。按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器KT通电吸合，瞬动常开触头KT（23-25）KT（1-29）闭合，前者使KM4线圈通电吸合，后者使电磁阀YV线圈通电。于是液压泵电动机M3正转起动，拖动液压泵送出压力油，经二位六通阀进入摇臂松
