《Z3050型摇臂钻床电气控制的PLC改造毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Z3050型摇臂钻床电气控制的PLC改造毕业论文（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . .Z3050型摇臂钻床电气控制的PLC改造毕业论文目录引言2一 Z3050摇臂钻床的简介31.1 摇臂钻床的主要结构31.2摇臂钻床的运动形式31.3 摇臂钻床电气拖动特点41.4 摇臂钻床及原理图说明51.5 电源图7二 系统元器件选型82.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表82.2、PLC的选型92.3、硬件的设计92.4 PLC的I/O分配102.5 PLC的外部接线图11三 软件设计123.0功能介绍123.1程序如下|：12四 整个PLC控制系统的抗干扰设计144.1安装场所的选择144.2电源干扰的抑制144.3完善接地系统15总结16致 谢17结束语18参考文献19引言
2、摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。常常影响企业生产。PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。正是由于PLC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，可以大大提高Z3050摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产的现代化带来生机。同时，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。一 Z30
3、50摇臂钻床的简介1.1 摇臂钻床的主要结构 摇臂钻床主要由底座、立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱练成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。1.2摇臂钻床的运动形式 当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而
4、外立柱紧固在立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为：（1） 摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2） 进给运动为主轴的纵向进给；（3） 辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起立柱的回转运动。Z3050摇臂钻床实物图1.3 摇臂钻床电气拖动特点3. Z3050摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用4台电机拖动。，他们分别是主轴电动机（M1），摇臂升降电动机（M2），液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4），这电动机都采用直接启动方式。4. 为了适应多种形式的加工要求，摇
5、臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速围，一般情况下由机械变速机构实现。主要变速机构与进给变速机构均装在主轴箱。5. Z3050摇臂钻床的主运动和进给运动为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。6. 在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。1.4 摇臂钻床及原理图说明 Z3050摇臂钻床主电路图如下： 主电路图主电路分析： Z3050摇臂钻床共有4台电动机，冷却泵电动机为开关直接启动，其余三台电动机采用接触器控制。M1是主轴电动机由接触器KM1控制，只要求能单方向旋转。
6、电动机型空机Q1能起到过载、短路、启动电流过大保护，而热继电器FR1也起过载保护的作用，这样就形成了一个双重保护的作用。 M2是摇臂升降电动机，装设于主轴顶部，用KM2和KM3来控制正反转。使用电动机型空开Q2进行保护。 M3是液压泵电动机，要求能够实现正反转，用KM4和KM5来控制正反转。电路中用电动机型开Q3和热继电器FR2进行双重保护。M4冷却泵电动机，功率小，直接用开关控制启动与停止。Z3050摇臂钻床控制电路图：控制电路分析：（1）主轴电动机M1的控制 按下启动按钮SB2，则接触器KM1吸合并自锁，使主轴电动机M1启动并连续运行，同时HL3亮。按停止按钮SB1，则接触器KM1释放，使
7、主轴电动机M1停止旋转，同时HL3熄灭。（2） 摇臂升降控制摇臂上升 按上升按钮SB3，时间继电器KT1同电吸合，它的瞬间闭合的动合触头闭合，接触器KM4得电，液压泵电动机M3启动并正向旋转，供给压力油。最后通过液压系统使摇臂松开。同时，活动杆通过弹簧片位置开关SQ2，使其动断触点断开，动合触点闭合。前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4的主触头断开，液压泵电动机停止工作。后者使交流接触器KM2的线圈通电，主触头接通M2电源，摇臂升降电动机启动正向旋转，带动摇臂上升，如果此时摇臂尚未松开，则位置开关SQ2动合触点不闭合，接触器KM2就能吸合，摇臂就不能上升。当摇臂上升到所需位置时，松开按钮S
8、B3，则接触器KM2和时间继电器KT1同时断电释放，M2停止工作，随之摇臂停止上升。由于时间继电器KT1是断电释放，经3秒时间后，其延时闭合的动断触点闭合，使接触器KM5吸合，液压泵电动机反向旋转，随之泵压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”，摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同时，活塞杆通过弹簧片使位置开关SQ3的动断触点断开，KM5断电释放，最终停止M3工作，完成了摇臂松开、上升、夹紧的整套动作。限位开关SQ1和SQ2用做摇臂升降超程保护。上升到极限位时，压断SQ1，接触器KM2断电释放，M2停止工作，摇臂上升停止；同理可分析出下降到极限位置是，压断SQ2，接触器KM3断电释放，M3停止工作，摇臂下降停
9、止。摇臂的自动夹紧由位置开关SQ3控制。如果液压夹紧系统出现故障，不能自动将摇臂夹紧，或由于SQ3位置调整不当，在摇臂夹紧后不能SQ3动断触点断开，都会使液压泵电机因长时间过载运行而损坏。因此，电路中设有热继电器FR2和电动机型空开Q3,其整定值应根据液压电动机M3的额定电流进行调整。（3）立柱和主轴箱的夹紧与放松控制立柱和主轴箱的放松既可以同时进行，也可以单独进行，由转换开和复合按钮SB5进行控制。SA有三个位置。扳到中间位置时，立柱和主轴箱的松开同时进行；扳到左边位置时，立柱夹紧；扳到右边位置时，主轴箱夹紧。复合开关SB5是松开控制按钮，SB6是夹紧控制按钮。 1.5 电源图、 二 系统元
10、器件选型2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表序号代号 名称规格/型号单位数量1M1电动机Y112M-4/4KW台12M2电动机Y90L-4/1.5KW台13M3电动机Y801-4/0.55KW台14M4电动机Y2-7124/0.37KW台15KM1交流接触器LC1-D1210CC5N只16KM2交流接触器LC1-D0910CC5N只17KM3交流接触器LC1-D0910CC5N只18KM4交流接触器LC1-D0910CC5N只19KM5交流接触器LC1-D0910CC5N只110KM6交流接触器LC1-D0910CC5N只111Q空开NS100N/16A只112Q1空开GV2M10C/10A
11、只113Q2空开GV2M04C/2A只114Q3空开GV2M01C/1A只115Q4空开GV2M01C/1A只116FR1热继电器LR2-D1312C/8A只117FR2热继电器LR2-D1205C/1.6A只12.2、PLC的选型 摇臂钻床的电气控制系统需要12个输入口和6个输出口，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输入点数12，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数6，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的余量，因为实际的输出点刚好是12个，而选择PLC输入点有16个的显然是浪费，所以该系统采用西门子PLC CPU224 AC/DC CAP PLC作为主控制器，该型号的PLC
12、输入点有18个，完全满足要求。并且输出点数留有比较多得余量为今后的改进做好准备。2.3、硬件的设计 Z3050摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分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。 由于Z3050摇臂钻床控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间对导通的输出点的
13、个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以本课题选用继电器输出模块，结合Z3050摇臂钻床电气控制系统的实际情况，需要输入点数大于18个，输出点数大于12个，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。2.4 PLC的I/O分配根据系统的改造原则I/O分配如下：输入点号输出点号1SB1主轴电机启动I0.0 主轴电机KM1 Q0.02SB2主轴电机停止I0.1摇臂上升KM2Q0.13SB3摇臂上升I0.2摇臂下降KM3Q0.24SB4摇臂下降I0.3摇臂夹紧KM4Q0.35SB5主立柱或轴箱松开I0.4摇臂松开KM5Q0.46SB6主立柱或轴箱夹紧I0.5冷却泵电机KM6Q0.57S
14、Q1摇臂上升超程保护I0.6立柱电磁阀YA1Q0.68SQ2摇臂下降超程保护I0.7主轴电磁阀YA2Q0.79SQ3摇臂夹紧限位开关I1.0主轴电机运行指示HL3Q1.010SQ4主轴箱夹紧限位开关I1.1主轴箱夹紧指示HL2Q1.111SQ5立柱夹紧放松左I1.2主轴松开指示HL1Q1.212SQ6主轴箱夹紧放松右I1.313SB7急停I1.4142SA冷却泵I1.515FR1主轴电机过载热保护I1.616FR2液压泵电机过载热保护I1.72.5 PLC的外部接线图 三 软件设计3.0功能介绍由于摇臂上升和下降都需要先松开摇臂，同时也都受“升降限位开关”的限位保护，所以可以用这些条件往控制PLC的一个虚拟辅助继电器M，使其成为有人按下摇臂上升或下降按钮（发出摇臂升降命令）的标志，从而简化后续程序的设计。另外，
