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Z3040摇臂钻床PLC改造毕业论文.pdf
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Z3040摇臂钻床PLC改造毕业论文.pdf
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目
录
摘要....................................................1
关键词..................................................1
一、绪论................................................2
1.1 本课题的选题背景和意义............................2
1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态..........3
二、Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理................4
2.1 主电路............................................4
2.2 控制电路、信号及照明电路..........................5
2.2.1 主电动机的旋转控制..............................5
2.2.2 摇臂的升降控制..................................6
2.2.3 立柱和主轴箱的松开及夹紧控制....................6
三、基于 PLC 的 Z3040 摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计..7
3.1PLC 型号的选择...................................7
3.1.1 根据 PLC 的物理结构..............................7
3.1.2 根据 PLC 的指令功能..............................8
3.1.3 根据 PLC 的输入输出点数..........................8
3.1.4 根据 PLC 的存储容量..............................8
3.1.5 根据 PLC 的输入模块的类型........................8
3.1.6 根据 PLC 的输出模块的类型........................9
3.2PLC 的 I/O 端口分配表..............................9
3.3PLC 的 I/O 电气接线图的设计.......................11
四、Z3040 摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计...........12
4.1PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试...............12
4.1.1 系统预开程序.................................13
4.1.2 主电动机的起动控制程序.......................13
4.1.3 摇臂升降控制程序..............................13
4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序.............14
4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序.............14
4.1.6 信号显示程序...................................15
4.1.7 电源工作状态指示信号程序.......................15
五、结论...............................................16
参考文献...............................................17
致谢..................................................18
附录 A..................................................19
附录 B..................................................20
第 1 页
摘 要
本论文是研究机械加工中常用的 Z3040 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、故障诊断和排除困难等难题。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,本论文对 Z3040 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,从而大大提高
摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理,制定了可编程控制器改
造 Z3040 摇臂钻床电气控制系统的设计方案,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
相应的控制原理图。
关键词:可编程控制器,摇臂钻床,梯形图,电气控制系统
第
2
页
一、绪论
1.1 本课题的选题背景和意义
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、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交
流异步电动机拖动。
目前,我国的 Z3040 摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—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。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。
可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)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。与单片机相比,
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。可靠性是用户的首选要求,目前各厂家生产的 PLC,平均无故障时间都
大大超过 IEC 规定的 10 万小时,例如:西门子、ABB、松下、三菱等微小型 PLC,而且
都有完善的自诊断功能,判断故障迅速。
灵活组态。可编程控制器是系列化产品,通常采用模块化结构来完成不同的任务组
合。输入输出端口选择灵活,有多种机型,组合方便。
功能强大,除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外,配合特殊功能模块
还可实现点位控制、PTO 运算、过程运算、数字控制等功能,为方便工厂管理又可以与
上位机通信,通过远程模块可以控制远程设备。因此,PLC 几乎是全能的工业控制计算
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