毕业设计精品]Z3040摇臂转床的PLC改造.doc

毕业设计题目：Z3040摇臂钻床的PLC改造系部自动控制工程系专业名称机电一体化班级机电姓名学号指导教师2009年6月5日毕业论文(设计)选题报告姓名性别男学号系部自动控制工程系专业机电一体化论文(设计)题目Z3040摇臂钻床的PLC改造课题来源自拟课题类别设计选做本课题的原因及条件分析：原因：随着我国微型计算机技术的迅速发展，PLC技术的发展也进入了一个新的时代，是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。PLC在摇臂钻床中的应用也越来越广泛。其中，Z3040摇臂钻床是我国使用较多的钻床，是一般机械加工车间常用的机床。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器电路进行设计，有助于提高设备的可靠性。条件：通过PLC理论学习和亲手实践对PLC有了比较深刻的了解；学校有一些相关的机床，让我更加了解了机床的结构.内容和要求内容：(1)分析Z3040摇臂转床的主要结构及工作原理；(2)根据被控对象和输入变化量进行PLC的I/O分配；(3)根据I/O分配画出PLC的接线图；(4)设计PLC控制梯形图；要求:(1)设计控制系统中严格遵守安全操作及学校的有关规定制度，产品符合要求；(2)按时独立完成毕业设计的各项工作；(3)毕业论文（设计）做到：立论准确，论述充分，结论严谨合理；分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备，整洁，正确。指导教师意见（签章）年月日系部毕业论文（设计）领导小组意见：（签章）年月日Z3040摇臂转床的PLC改造摘要Z3040摇臂钻床是我国使用较多的钻床，是一般机械加工车间常用的机床。由于其控制系统采用继电器控制方式，电路接线复杂、触点多。长期使用后，故障率高，故障排查困难，常常影响企业的正常生产。因此对Z3040摇臂转床的PLC改造有特别重要的意义。PLC具有可靠性高，环境适应性强，使用方便，维护简单等优点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器电路进行设计，有助于提高设备的可靠性。本文分别对Z3040摇臂转床的主轴电动机的控制，摇臂的上升、下降以及主轴箱、立柱的松开和夹紧进行PLC改造。最后绘制出梯形图和I/O接口图。关键词：Z3040摇臂转床；电气控制系统；PLC改造Z3040RockerSwitchToTheBedPLCReconstructionTutor:LiuJiaLunAuthor:ZhuangYongKeAbstractRadialDrillingMachineZ3040isChinasuseofmoredrilling,iscommonlyusedingeneralmachiningmachinetoolshop.Becauseofitscontrolsystemusesrelaycontrolmode,circuitwiringcomplex,multi-touch.Long-termusethefailurerateishigh,troubleshootingproblemsandoftenaffectfailurethenormalproduction.ThereforeZ3040rockerswitchtothebedPLCtransformationofspecialimportance.PLChasahighreliability,environmentaladaptability,easytouse,easymaintenanceandsoon.Therefore,theuseofPLCrelaycircuitforradialdrillingmachineisdesignedtohelpimproveequipmentreliability.Inthispaper,rockerswitchontheZ3040bedspindlemotorcontrolarmrise,declineandspindleboxes,columnsofthereleaseandclampingtoPLCreconstruction.Finallydrawtheladder,andI/Ointerfacemap.Keywords:Z3040RockerSwitchBeds；ElectricalControlSystem；PLCReconstruction目录1绪论.12摇臂转床的用途及工作原理22.1机床的主要结构.22.2机床的运动方式.32.3电力拖动特点.32.4系统控制要求分析.32.5照明与信号指示电路分析.42.6其他连锁与保护.43电气控制系统硬件部分的设计.63.1PLC的选择.63.2主轴电动机的控制.63.3摇臂升降控制.84Z3040摇臂转床电气控制及设计.164.1机床电气图及分析164.2Z3040摇臂转床的I/O接口图.174.3Z3040摇臂转床的梯形图.184.4端子输出设备与PLC输入输出端子分配表.184.5Z3040摇臂钻床设计后的电气原理图.20结论21致谢22参考文献.23附录A24附录B251绪论随着我国微型计算机技术的迅速发展，PLC技术的发展也进入了一个新的时代，是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。在冶金、矿业、机械、轻工业等领域都扮演着极其重要的角色。为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的进程。PLC在摇臂钻床中的应用也越来越广泛。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，在日常生产作业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、计数控制用继电器一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是以微处理器为核心，将计算机技术、通信技术与自然控制技术融为一体的新型工业自动控制装置。它克服了继电器一接触器控制电路存在的触点多、组合复杂、通信性和灵活性差等缺点。它不仅具有各种逻辑控制功能，而且还具有运算、数据处理、联网通信功能的控制，同时还具有可靠性高，环境适应性强，使用方便，维护简单等优点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器电路进行设计，有助于提高设备的可靠性。2Z3040摇臂钻床的用途及工作原理2.1机床的主要结构Z3040型摇臂钻床的外型图如图2-1所示。摇臂钻床利用旋转的钻头对工件加工，它由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台构成。主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。摇臂借助于丝杆，可以作升降运动，也可以与外立柱固定在一起，沿内立柱旋转360°。钻削加工时，通过夹紧装置，主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在内立柱上。图2-1Z3040摇臂钻床外型图Z3040摇臂钻床钻床是一种用途广泛的万能机床，它可以完成钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工艺。Z3040摇臂钻床为了加工不同位置的孔，其摇臂可以沿立柱上下移动或绕立柱转动、主轴箱又可以沿摇臂导轨移动，这样在工件不动的情况下，通过改变刀具的位置来实现不同位置孔的加工，钻床的结构型式有多种，如台式钻床、立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床具有操作方便、灵活、适用范围广等特点，特别适用于多孔大型零件的孔加工，是机械加工中常用的机床加工设备。2.2机床的运动方式Z3040摇臂钻床加工前，通过摇臂的回转和升降、主轴箱的移动和定位，来调整各个部件的移动；加工时，主轴箱由夹紧装置紧固在摇臂的导轨上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在内立柱上，主轴带动钻头或丝攻旋转并向下垂直进给，来实现钻孔或丝攻的加工。（1）主运动主轴带着钻头（刀具）的旋转运动。（2）进给运动主轴的垂直运动（手动或自动）。（3）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。在做辅助运动时，相应的夹紧机构应松开，完成后应夹紧。2.3电力拖动特点（1）摇臂钻床采用多电动机拖动，由主轴电动机拖动主轴的旋转主运动和主轴的进给运动；由摇臂升降电动机拖动摇臂升降；由液压泵电动机拖动液压泵供出压力油完成主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开；由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行刀具加工过程中的冷却。（2）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两种运动由一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构、进给传动机构来实现主轴的旋转和进给。所以主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。（3）摇臂钻床有两套液压控制系统，一套是操作机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统。前者由主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过操纵机构实现主轴正、反转，停车制动，空挡、变速的操作。后者由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞带动菱形块来实现主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开。2.4系统控制要求分析（1）刀具主轴的正反转控制，以实现螺纹的加工及退刀。（2）刀具主轴旋转及垂直进给速度的控制，以满足不同的工艺要求。（3）外立柱、摇臂、主轴箱、等部件位置的调整运动。（4）为确保加工过程中刀具的径向位置不会发生变化，外立柱、摇臂、主轴箱等部件必须有夹紧与松开控制。（5）冷却泵及液压泵电动机的起停控制。（6）必要的保护环节及照明指示电路。（7）摇臂钻床的主轴旋转与摇臂的升降不允许同时进行，它们之间应互锁，以确保安全。Z3040摇臂钻床的主电路电源是由断路器Q1引入，M1为主电动机，M2为摇臂升降控制电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机，其中主电动机和液压泵电动机分别采用了热继电器FR1、FR2作为过载保护用，而摇臂升降电动机和冷却泵电动机由于工作时间短，因而没有设过载保护。2.5照明与信号指示电路分析HL1为主轴箱与立柱的松开指示灯。HL1亮表示已松开，手动操作主轴箱移动手轮，使主轴箱沿摇臂水平导轨移动或推动摇臂连同外立柱绕内立柱回转。HL2为主轴箱与立柱夹紧指示灯。HL2亮表示主轴箱已夹紧在摇臂上摇臂连同外立柱夹紧在内立柱上，可以进行钻削加工。HL3为主轴电动机启动旋转指示灯。HL3亮表示可以操作主轴手柄进行对主轴的控制。EL为机床局部照明灯，由控制变压器TC供给24V安全电压，由手动开关SA2控制。2.6其他联锁与保护（1）按钮接触器联锁在摇臂升将电路中，除了采用按钮SB3和SB4的机械联锁外，还采用了接触器KM2和KM3的电气联锁，即对摇臂升降电动机M2实现了正反转复合联锁。在液压泵电动机M3的正反转控制电路中，接触器KM4和KM5采用了电气联锁，在主轴箱和立柱的夹紧、放松电路中，为保证压力油不供给摇臂夹紧油路，将按钮SB5和SB6的常闭触头串联在电磁阀YV线圈的电路中，以达到联锁的目的。（2）限位联锁在摇臂升降电路中，行程开关SQ2是摇臂放松到位的信号开关，其常开触头串联在接触器KM2和KM3线圈中，它在摇臂完全放松到位后才动作闭合，以确保摇臂的升降在其放松后进行。行程开关SQ3是摇臂夹紧到位的信号开关，其常闭触头串联在接触器KM5线圈、电磁阀YV线圈电路中。如果摇臂未夹紧，则行程开关SQ3常闭触头闭合保持原状，使得接触器KM5线圈、电磁阀YV线圈得电，对摇臂进行夹紧，直到完全夹紧为止，行程开关SQ3的常闭触头才断开，切断接触器KM5线圈、电磁阀YV线圈。