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基于PLC的Z3040摇臂钻床的控制系统毕业设计.doc
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基于PLC的Z3040摇臂钻床的控制系统毕业设计.doc
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摘 要 ..................................................................................................................................................II
Abstract .....................................................................................................................................................III
第 1 章 绪论.............................................................................................................................................1
1.1 PLC 的应用与发展 ......................................................................................................................1
1.1.1 可编程控制器的定义........................................................................................................2
1.1.2PLC 的特点 ........................................................................................................................2
1.1.3PLC 的应用领域 ................................................................................................................3
1.2PLC 市场概述 ...............................................................................................................................5
1.3 本课题的选题背景和意义...........................................................................................................5
第 2 章 Z3040 摇臂钻床控制系统工艺分析 .........................................................................................7
2.1 Z3040 摇臂钻床的主要结构及运行 ...........................................................................................7
2.2 电力拖动的特点与控制要求.......................................................................................................8
2.3 Z3040 摇臂钻床电气控制线路分析 ...........................................................................................9
2.4Z3040 摇臂钻床电气控制线路故障与处理 ..............................................................................16
第 3 章 Z3040 摇臂钻床的硬件设计 ...................................................................................................18
3.1 确定 I/O 点数 .............................................................................................................................18
3.2 I/O 地址分配及接线图 ..............................................................................................................19
3.3 其他资源配置.............................................................................................................................21
第 4 章 Z3040 摇臂钻床的软件设计 ......................................................................................................23
4.1 总体流程设计............................................................................................................................23
4.2 梯形图设计.................................................................................................................................25
4.2 梯形图设计.................................................................................................................................25
4.3 改造中必须注意的几个问题.....................................................................................................28
4.4 安装调试方面的问题.................................................................................................................29
4.5 结束语.........................................................................................................................................29
小 结.......................................................................................................................................................30
参考文献...................................................................................................................................................31
英文翻译...................................................................................................................................................32
摘 要
随着信息化产业的高速发展,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已
全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更
可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业
中的地位。
由于 Z-3040 型摇臂钻床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量
大、可靠性低、灵活性差等缺点,本文提出了用 PLC 对 Z-3040 型摇臂钻床的继电器接
触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更
好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。
本文在分析 Z-3040 型摇臂钻床的技术特性及工作循环流程的基础上,给出应用
S7-200 系列可编程序控制器对其进行技术改造的系统设计方案。对系统的硬件组成
和软件设计作了阐述。
关键词: PLC 控制; I/0 接线图; 梯形图
Abstract
With the information technology industry in the development of high-speed,
programmable logic controller into the practical stage of development, computer
technology has been the introduction of a comprehensive programmable logic controller,
its functions have taken place in leaps and bounds. The higher speed of operation, the
ultra-small size, the more reliable anti-industrial design, analog computing, PID function
and the high cost of laying its modern industry.
Since the Z-3040-drill arm of the electric control system in line complex, high failure
rate, the maintenance workload, low reliability, flexibility shortcomings of the poor, this
paper used for the PLC-Z-3040 radial drilling machine of the relay Contact-analog control
system technology in order to ensure that the electronic control system of rapid, accuracy,
rationality, to better meet the actual needs of production and improved cost-effectiveness.
Based on the analysis of Z-3040-radial drilling machine and the technical characteristics of
the work cycle process on the basis of the application is given S7-200 series PLC to carry
out technological transformation of the system design. The system hardware and software
design are discussed.
Key words: PLC control; I / 0 wiring diagram; ladder
第 1 章 绪论
1.1 PLC 的应用与发展
世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当
时的元器件条件及计算机发展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电
路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年代初出现了微处
理器。人们很快将其引入可编程控制器,使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功
能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统
的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程
语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的 PLC 为微机
技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20 世纪 70 年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面
引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠
的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的
地位。20 世纪 80 年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时
期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另
一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编
程控制器已步入成熟阶段。
20 世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制
规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各
样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的
配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控
制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽
车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是
在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断
扩大了 PLC 的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电
气有限公司生产的 CF 系列、杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列、大连组合机床
研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具备了一定的
规模并在工业产品中获得了应用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企
业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC
在我国将有更广阔的应用天地。
作为通用工业控制计算机,30 年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制
领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进
步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及
集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制
设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。
1.1.1 可编程控制器的定义
可编程控制器,简称 PLC(Programmable logic Controller),是指以计算机技术为
基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会(International Electrical
Committee)颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义:“PLC 是一种专门为在工
业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用
来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并
能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有
关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而
设计。”
1.1.2PLC 的特点
1、可靠性高、抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术,
采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU
的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说,使用 PLC 构成控制
系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数
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omyligaga
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