Z3040摇臂钻床PLC电路改造设计毕业论文.doc

河南科技学院机电学院-1-Z3040摇臂钻床PLC电气改造机教005班赵征摘要:本文以PLC在摇臂钻床中的应用为例，介绍了摇臂钻床PLC控制系统的设计思路和控制特点，并且利用MCGS组态软件制作了上位机监控系统。采用PLC取代继电器-接触器控制系统后，在充分满足系统控制要求的前提下，减少了电气故障发生率，节省了大量的维修费用，提高了摇臂钻床的工作可靠性和劳动生产率，具有普遍的技术及经济意义。关键词:摇臂钻床；PLC；MCGS组态软件CircuittransformationofZ3040-RidialarmdrillinPLCAbstract:BasedontheapplicationofPLCinRidialarmdrill,thispaperintroducesthedesignofprogrammablecontrollerssysteminRidialarmdrillanditscharacteristicsonPLCcontrollingprogramdesigning,meanwhileanaccuratesystembasedonMCGSconfigurationsoftwareisdesigned.Aftertoreplacethecontrolsystemofrelay-contactorswitchbyPLC,onthebaseofmostlysuitforthequestofsystemscontrol,havereducedthehappeningrateoffault,havesavedalotofcostinmaintenance,haveraisedtheworkingreliabilityandlabourproductivityofRidialarmdrill,havegeneralmeaningintechnologicallyandeconomically.Keywords:Ridialarmdrill；PLC；MCGSconfigurationsoftware河南科技学院机电学院-2-引言摇臂钻床是一般机械加工车间常见的机床设备，该机床操作方便、灵活、加工范围广，特别适用于单件或批量生产中大型零件的孔加工。早先制造的该类设备通常采用继电器逻辑控制方式，设备的电控系统其联动关系复杂，维修困难，检修周期长，故障率高，常影响正常生产。随着技术的进步，这类控制系统已显示出越来越多的弊瑞。近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，是其它工控产品难以比拟的。我们利用PLC控制技术取代继电器控制，对一台Z3040型摇臂钻床电气控制系统重新进行了设计。由于PLC可靠性好，抗干扰能力强，柔性好，编程简单，使用方便，扩充灵活，功能完善，因此取代原有的继电器系统后，具有无可比拟的优点。1、摇臂钻床基本电气控制图1所示为Z3040摇臂钻床电气原理图。1.1主轴电动机的旋转控制主轴电动机M1只要求单方向旋转，可直接启动，由按钮SB1、SB2和接触器KM1控制其启停，指示灯HL3作为主轴工作指示，热继电器FR1作过载保护。1.2摇臂升降控制摇臂升降电动机M2要求能正、反向旋转，可直接启动，由按钮SB3、SB4和接触器KM2、KM3控制正反转，因M2是短时运行，不设过载保护。其控制电路要保证在摇臂升降时，首先使液压泵电动机M3启动运转，供出压力油，经液压系统将摇臂松开；然后才使摇臂升降电动机M2启动，拖动摇臂上升或下降。当移动到位后，控制电路又要保证M2先停下，再通过液压系统将摇臂夹紧，最后液压泵电动机M3停。1.3主轴箱和立柱的松开与夹紧控制立柱和主轴箱的放松与夹紧均采用液压操纵，两者同时进行工作，工作时要求二位六通电磁阀YV不通电。其控制由液压泵电动机M3和松开按钮SB5、夹紧按钮SB6实现，指示灯HL1、HL2作为松开、夹紧指示。液压泵电动机M3通过拖动液压泵来控制夹紧机构实现夹紧与放松，也要求能正、反向旋转，采用点动控制，直接启动，由接触器KM4和KM5控制正反转，热继电器FR2作过载保护。1.4工作冷却冷却泵电动机M4带动冷却泵对加工刀具提供冷却液，采用直接启动，单方向旋转，不需要调速和制动，由于容量小，用转换开关控制。河南科技学院机电学院-3-河南科技学院机电学院-4-2、系统控制方案确定摇臂钻床传统的控制方法是采用继电器-接触器控制方式，其控制联动关系复杂，可靠性低，维护繁琐。而根据其控制要求和改造目的，我们采用下位机PLC控制、上位机运用MCGS组态软件监控，这样不仅可以很容易的实现其开关量的逻辑、顺序控制，还能通过与设备之间的通信对钻床实时监控，从而实现生产过程的自动控制。其控制方案如图2所示：图2系统控制方案图3、系统硬件设计首先分析Z3040摇臂钻床继电控制系统原理，确定输入元件和输出元件，其次根据输入、输出点的个数和逻辑关系的复杂程度选择PLC的型号，设计I/O接线图。3.1输入/输出元件的确定根据原继电控制原理，Z3040型摇臂钻床采用多电机拖动，设有主轴电动机M1，摇臂升降电动机M2，液压泵电动机M3及冷却泵电动机M4，分析其电气控制原理图1可知，Z3040摇臂钻床的输入元件共有11个，其中按钮6个，限位开关5个；输出元件9个，其中接触器线圈5个，电磁阀1个，信号灯3个。原继电控制电路中的热继电器，不必作为输入元件，而将其触点串接到相应接触器的线圈回路里比较方便，也可节省输出点。3.2PLC的选型根据输入/输出点的个数及电路的逻辑关系，考虑到实验室现有的条件，本控制系统选择日本松下公司的FP0-C16型PLC。FP0-C16型PLC共有16点，8个上位机MCGS下位机PLC主轴启停摇臂升降立柱松紧接触器电磁阀指示灯输出控制输入信号