Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造【2张CAD图纸+毕业论文】

Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造
48页 30000字数+说明书+任务书+调研报告+2张CAD图纸【详情如下】
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Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造
摘 要:Z30130X31型摇臂钻床属于大型立式钻床，其传统的控制方式是利用继电器接触器原理控制。由于利用继电器接触器控制系统比较复杂，难于操作；因此本次设计是将其改造成为利用PLC控制，这样既可以提高生产效率，也可以增加其使用寿命。
首先通过对钻床工作原理的了解，然后对PLC的硬件和软件进行设计。根据钻床的工作要求选择合理的工作器件如：继电器，接触器等等，然后编写相应的程序语句表并绘制梯形图，再根据输入输出点数选择PLC型号，输入点数：22输出点数：17，所以本次设计选择FX2N-48MR型PLC并绘制硬件接线图；最后对程序进行模拟调试。
关键词：PLC；电动机；行程开关；断路器；控制按钮；控制开关；工作指示灯。
Z30130X31 drilling machine control system's PLC transformation
Abstract: Z30130X31-arm drilling is a large vertical drilling, the traditional control method is the use of relay contacts Principle control. The use of the relay contactor control system more complicated and difficult operation, therefore this design is its use of a PLC control, this can enhance the efficiency of production and can also increase their service life.
 By drilling the first principle of understanding, and then the PLC hardware and software design. According to drilling requirements for the work of the work of a reasonable choice of devices such as: relays, contacts, etc., and then the preparation of the corresponding procedures and the mapping of ladder diagram sentences table, the light input and output points choose PLC models, the importation of points: 22 output points: 17, Therefore, this design options FX2N-48MR PLC and the mapping of hardware wiring diagram; Finally, the simulation debugging procedures.
Key words: PLC; motor; trip switch circuit breaker; control button control switch; work light.
目录
第一章 引言·1
第二章 机床的主要参数及钻床的机械及运动形式·2
第三章 继电器接触器控制原理·4
3.1制线路特点与电气线路概述·4
3.2控制原理分析及分立控制线路·5
第四章PLC控制系统的硬件设计·10
4.1电动机的选型·10
4.2接触器的选择·12
4.3自动空气断路的选型15
4.4热继电器的选用·16
4.5中间继电器的选型·18
4.6万能转换开关的选型·18
4.7电磁铁的选型·19
4.8按钮的选型19
4.9位置开关的选型·19
4.10导线的选型20
4.11变压器的选型20
4.12机床电气控制系统的工艺设计23
4.13电气元件布置图的绘制·24
4.14电气接线图的绘制·25
4.15 可编程控制器·26
4.16三菱PLC指令系统35
第五章 PLC控制系统软件设计37
  5.1输入地址分配·37
  5.2输出地址分配·37
  5.3接线图38
  5.4程序语句表·39
第六章程序模拟调试·42
第七章第七章 总结44
致谢45
参考文献·46
第一章 引 言
可编程控制器（Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是20世纪60年代发展起来的控制设备。最早的可编程控制器可追溯到1969年。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller,简称PLC，主要作用就是替代继电器实现逻辑控制。工业控制领域的快速发展和不断增长的新需求。使得目前这种装置的功能已经大大超出逻辑控制的范围，因此原来的说法已经不贴切地表示其功能了。今天我们称之为可编程控制器 ，简称PC。但为了避免与个人计算机Personal Computer的简称混淆，还是简称PLC。
PLC是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便地直接用于机械制造、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。即可用于老设备的技术改造，也可用于新产品的开发和机电一体化。近年来，可编程序控制器的发展非常快，不仅应用普及非常快，而新产品的开发速度也是非常快的。
随着我国的经济飞速发展，人民生活水平迅速提高，工作居住条件得到了巨大改善。钻床作为工业生产内的重要生产工具，与人们的工作和效力的产生息息相关。对它的性能要求很精确。在此，我们采用了PLC的控制来实现钻床的运行稳定。
钻床的电气系统由液压系统、冷却泵和电磁吸盘以及照明电路等部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前钻床设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。改造后使生产线的效率得到提到，使用寿命更长久等优点。
改造钻床是一门专业知识相当广泛的专业，它涉及到自动化专业的多门专业基础课：电子技术、计算机控制、计算机接口、自控原理、检测技术、电力电子技术、电机拖动、电气系统控制、可编程逻辑控制器等。通过这些专业课程的学习，在此次毕业设计中，又使这些课程得到了复习、巩固。掌握所学知识并解决实际问题的方法和技能。
   Z30130×31型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。
   摇臂钻床的运动部件较多，常采用多台电动机拖动，一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主运动和进给运动都有较大的调速范围。
    Z30130X31型钻床的传统的继电器—接触器控制系统过于复杂烦琐。若采用PLC控制进行改造后，便线路简化，可靠性提高，响应加快精确更正确，给设备维护、检修带来方便，同时在成本上也合理，能够产生较大的经济效益。
第二章 机床的主要参数
1.机床的主要参数
 （1）最大钻孔直径                                     100mm
 （2）主轴中心线至立柱母线距离：最大                   3150mm
                                最小                   570mm
 （3）主轴箱水平移动距离                               2580mm
 （4）主轴端面至底座工作面距离：最大                   2500mm
                                最小                    750mm
 （5）摇臂升降距离                                     1250mm
 （6）摇臂升降速度                                    0.61m/min
 （7）摇臂回转角度                                      360度
 （8）主轴圆锥孔                                       莫氏6号
 （9）主轴转速范围                                    8～1000r/min
 （10）主轴转速级数                                      22级
 （11）主轴进给量范围                                 0.06～3.2mm/r
 （12）主轴进给量级数                                   16级
（13）主轴行程                                          500mm
 （14）刻度盘每转钻孔深度                                170mm
 （15）主轴允许最大扭转力矩                              2450N·m
 （16）主轴允许最大进给抗力                            49×10 3.N
 （17）主电机功率                                         15kw
 （18）摇臂升降电机功率                                   3kw
 （19）主轴箱及摇臂液压夹紧电机功率                       0.75k
（20）立柱液压夹紧电机功率                               0.75kw
 （21）主轴箱水平移动电机功率                             0.25kw
 （22）主轴箱水平移动速度                                1.6m/min
（23）冷却泵电机功率                                     0.09kw
2.钻床的机械及运动形式
（一）Z30130x31型摇臂钻床适用于在重大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔。
Z30130x31行摇臂钻床，其零部件通用化程度较高，本机床具有如下特点：
采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作都用一个手柄控制，操纵轻便；主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；摇臂上导轨、主套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；主轴箱的移动除手动，还可以机动；有完善的安全保护装置及外柱防护和自动润滑装置。
（二）液压系统的主要特点
（1）该液压系统中工作台的换向采用了时间控制的换向回路。在换向阀阀芯上的四个控制边均带有锥度较小的制动锥，同时可采用单向节流阀来调整阀芯的移动速度，使制动过程平稳，减小了换向冲击，这对工作台运动速度较高、换向要求平稳。
（2）液压系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲现象
（3）具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。
第七章 总结
转眼之间两个月时间就过去了，在老师的精心指导下，我的毕业设计完成了，回顾整个毕业设计过程，虽然做的挺苦挺累，但从毕业设计中我学到了好多东西，真是让我受益匪浅！
我本次毕业设计的课题是Z30130X31型摇臂钻床线路PLC改造，钻床是一种在机械行业用途很广泛的机床，在钻床上可以钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。钻床的种类很多，有台式钻床、立式钻床、万能摇臂钻床、多轴钻床、卧式钻床、深孔钻床等。在各种机床中，摇臂钻床操作方便、灵活、适用范围广，特别适用于单件或成批生产中带有多孔大型工件的孔加工。Z30130X31型钻床的传统的继电器—接触器电气控制系统过于复杂繁琐。采用PLC控制进行改造后，使线路得到简化，可靠性大大提高，响应速度明显加快，精确度更准确，给设备维护、保养、检修带来很大方便，同时在成本上也较合理，能够给生产厂家产生较大的经济效益。其中PLC（可编程程序控制器）对我们电气专业的学生来说是一门非常重要的课程，正如上面所说通过对Z30130X31型摇臂钻床的PLC改造，可以使钻床各方面性能得到更好的改善，另外，此次毕业设计既是对我们以前所学理论知识的总结，也是再次锻炼我们的动手、创新思维以及自学能力。
学校安排我们做这次毕业设计，首先是让我们了解到做毕业设计的格式与要求情况。刚开始我们拿到设计课题时不知如何下手，但在老师精心的指导下，我们慢慢地一步一步完成设计内容，其次让我们知道做毕业设计光靠我们所学的知识是远远不够的，这需要我们去图书馆查找更多的资料，在做设计的同时，可以使我们对以前学过的知识进行再一次的复习，对其中把没掌握好的知识加以巩固，将没有学过的知识进行系统的自学，在这次的毕业设计中也使我进一步了解到三菱FX2N系列PLC的知识，这使我们清楚的明白社会在不断的进步，产品在不断的更新，我们要跟上社会发展潮流，必须不停的给自己“充电”，活到老学到老，这样才不会被社会所淘汰、抛弃，然而在以后的社会工作及生活中，遇到类似等的问题我们就会对它充满自信，并且顺利地去解决它。
总之，学会创新，培养自学能力，学以致用，才能达到做此次毕业设计的目的。
致谢
在大学的学习生活中，毕业设计是综合考评学生的一项很重要的环节。通过在学校近三年理论知识的努力学习，其目的就是能在实际的生产、生活中灵活运用，将理论知识转化为生产力，为社会贡献微薄的力量。
作为真正检验学习成果的标准，不仅是通过考试成绩来评价，更重要的是通过将所学的知识应用到实践中去，获得的成果。
转眼之间,大学的三年生活就要结束了,感谢曾老师及院系老师对我大学三年来的照顾, 在此也感谢本次毕业设计精心指导的曾老师以及从百忙之中抽出宝贵时间的答辩老师.
参考文献
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3.廖常初主编. PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，2002
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13.陈宇.段鑫编.可编程控制器基础及编程技巧.广州：华东理工大学，2003
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