毕业设计方案PLC的摇臂钻床控制系统改造

1、精品文档你我共享基于PLC的摇臂钻床控制系统改造本设计是研究机械加工中常用的Z3050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一接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性 差、故障诊断和排除费时费力等难题。由于PLC电气控制系统与继电器一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，本设计对Z3050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，以提咼摇 臂钻床的工作性能。设计中分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改 造Z3050摇臂钻床电气控制系统的控制方案，

2、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取代传统继电器一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 相应的控制原理及接线图。关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统AAAAAA1 / 20图1Z3040Z3040型摇钻床主电路控制变压器照明辛轴箱*立柱土轴主辅电动 电动机机桎松开養紧播主轴箱*直柱松开1 1夹嚣松开吏紧220220 V V101101占SB,SB,KTKTT T辽103103画1 FV1SAiSAi10

3、5105ELELso*so*SQ,SQ,g g0707109109 KMKM, ,| I IIKM,IKM,fR,fR,cKTKTI It tSB,SB, t t2929KTFKMjKMjKMjKMjKMiKMiYFRTSB,SB,35353737 YVYVZ3050摇臂钻床的控制原理图电3!13!1樓开关用保护拎却泵电动机主轴电动机届臂升降电动机痕压毎电动t?Lt?LBBBB 2 2 zsoqozsoqo型摇钻床控制电踣延时IRIR咗釉ISIS控 A A电畫铁IE-1313l闭合，HL2灯亮，指示立柱与主轴箱均已夹紧，可以进行钻削加工。4） 冷却泵电动机M4的控制M4电动机由开关SA1手动控

4、制、单向旋转。5） 联锁与保护环节：SQ1行程开关实现摇臂上升与下降的限位保护。SQ2行程开关实现摇臂松开到位，开始升降的联锁。SQ3行程开关实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机 M3停止运转的联锁。KT时间继电器实现升降电动机 M2断开电源，待M2停止后再进行夹紧的联 锁。M2电动机正反转具有双重互锁,M3电动机正反转具有电气互锁。SB5 SB6立柱与主轴箱松开、夹紧按钮的常闭触头串联在电磁阀Y线圈电路中，实现立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，压力油只进入立柱与主轴箱夹紧油 腔而不进入摇臂夹紧油腔的联锁。熔断器FU1FU5实现电路的短路保护。热继电器FR1、FR2为电动机M1 M3的过载保护。Z305

5、0摇臂钻床电气控制的特点1）Z3050摇臂钻床是机、电、液的综合控制。机床有二套液压系统：一套 是由单向旋转的主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过操作手柄来操纵机构实 现主轴正、反转、停车制动、空挡、预选与变速的操纵机构液压系统；另一套是 由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油来实现摇臂的夹紧与松开、主轴箱和立柱 的夹紧和放松的夹紧机构液压系统。2） 摇臂的升降控制与摇臂夹紧放松的控制有严格的程序要求，以确保先松开，再移动，移动到位后自动夹紧。所以对 M3 M2电动机的控制有严格程序要 求，这些由电气控制电路保证。3） 电路具有完善的保护和联锁，有明显的信号指示。摇臂升降后不能夹紧由摇臂夹紧的动作

6、可知，夹紧动作的结果是由位置开关SQ3来完成的，如果SQ3动作过早，会使M3尚未夹紧就停转，常见的故障 原因是SQ3安装位置不合适，或固定螺钉松动造成的 SQ3移位，使SQ3在摇臂夹 紧动作尚未完成时就被压上，切断 KM5回路，M3停转。判断此故障时，首先判断是液压系统的故障，还是电气系统故障，对电气方面的故障，应重新调整SQ3的动作距离，固定好螺钉即可。3） 立柱和主轴箱不能夹紧和松开立柱和主轴箱不能夹紧和松开的可能原 因是油路堵塞、接触器 KM4或KM5不能吸和所致。出现故障时，应检查按钮 SB6 SB7的接线情况是否良好。若 KM4或 KM5能吸和，M3能运转，可排除电力 方面的故障，则

7、应请液压、机械修理人员检修油路，以确定是否是油路故障。4） 摇臂上升或下降限位保护开关失灵组合开关SQ1的失灵分两种情况：一是组合开关SQ1损坏，SQ1触头不能因开关动作而闭合或接触不良使电路断 开，由此使摇臂不能上升或下降；二是组合开关SQ1不能动作，触头熔焊，使电路始终处于接通状态，当摇臂上升或下降到极限位置后，摇臂升降电动机M2发生赌转，这时应立即松开 SB4或SB5根据上述情况进行分析，找出故障原因， 更换或修理失灵的组合开关 SQ1即可。5） 按下SB6,立柱、主轴箱不能夹紧，使摇臂释放后就松开由于立柱、 主轴箱的夹紧和放松机构采用机械菱形快机构，所以这种故障多为机械故障原因 造成

8、可能是菱形快和承压块的角度方向装错，作者距离不适当。如果菱形块立 不起来，这是因为夹紧力调的太大或夹紧液压系统压力不够所致），可找机械维 修工6 / 203.2 PLC的I/O分配表表1 PLC的I/O配置输入端输出端输入设 备功能地址输出设 备功能地址SB1主轴停止按钮10.0KM1主轴电动机接 触器Q0.0SB2主轴点动按钮10.1KM2摇臂上升接触 器Q0.1SB3摇臂上升按钮I0.2KM3摇臂下降接触 器Q0.2SB4摇臂下降按钮I0.3KM4液压电动机正 转接触器Q0.3SB5主轴箱、立柱松开按 钮I0.4KM5液压电动机反 转接触器Q0.4SB6主轴箱、立柱夹紧按 钮I0.5YV电

9、磁阀Q0.5SQ1摇臂上升限位开关I0.6HL3指示灯Q0.6SQ1摇臂下降限位开关I0.7HL2指示灯Q0.7SQ2摇臂松开限位开关I1.0HL1指示灯Q1.0SQ3摇臂夹紧限位开关I1.1FR1热继电器I1.2FR2热继电器I1.3SQ4内外立柱、主轴箱与 摇臂夹紧、放松限位 开关I1.43.3 PLC的外部接线图SB1SB2I0.0I0.1QO.OKM1SB3SB4LLSB5SB6応SQ1u 山-”才7SQDSQ2- ，” 7SQ3FR1FR2 ASQ4為I0.2I0.3IO.4I0.5I0.6I0.7I1.011.1I1.211.311.4COMQ0.1Q0.2Q0.3QO.4Q0.5

10、Q0.6Q0.7Q1.0COM图4 4 PLCPLC的I/OI/O接线图7 / 20KM2KM3KM4KM5YVr HL3 hj(7-HL20 HL1W8 / 204.2 Z3050型摇臂钻床PLC控制系统梯形图Z3050型摇臂钻床主要是电动机正反转控制和限位控制，相对比较简单。根 据控制要求，并参考电气控制线路图，可直接画出PLC控制的梯形图。具体梯形图如下图：SM0.1SM0.1MaoMao10.010.0MO.OMO.OMOJMOJMO.OMO.OS S10.10.1 1QO.OQO.OR R 10.210.200.000.0( ( M0.1M0.1S SM0.3M0.3ININTONT

11、ON20-20- PTPT100100 msmsT37T379 / 2010 / 20Q0.4Q0.4Q05Q05QD.3QD.3Q0.5Q0.5FlQOLQOL斗一 R)R)n.in.iinin11 / 20MOJMOJMO.OMO.OMOJMOJT3GT3G11.011.0Q0.1Q0.1M0.1M0.1T T R)R)QQ2QQ2CH)Q03Q03R)R)T3ET3E- -ININTONTON- -PTPT100100 msms2020Q0.4Q0.4qo3qo3Q0.5Q0.5T3ST3SC C R R ) )Q0.1Q0.1A)A)12 / 2013 / 20Q03Q03成果可编程控

12、制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器，具有结构简单，抗 干扰性强，编程方便等特点，本课题采用PLC自动控制技术取代了传统继电器一接触器电气控制系统，实现了对 Z3050摇臂钻床的自动控制，从而提高了机床的 工作效率、工作稳定性和可靠性，而且，还大大降低了维修人员的劳动强度，改 善了产品的加工质量，降低了设备故障率，提高了生产率。另外，通过这次毕业 设计使我对PLC和电控方面的知识又有了更加深刻的理解和掌握，为今后走向工 作岗位从事相关工作奠定了很好的基础。2）不足之处由于时间、水平有限，还有许多功能有待扩展、完善。主要是没有对所控制 电动机的调速问题进行研究，包括主电动机、升降电动机、液压

13、泵电动机的调速 只能通过机械调速或多速电机来进行，属于有级调速，其加工范围将受到某些限 制，系统仅限于逻辑开关量的控制，对于PLC的许多高级指令没有应用到。以上问题有待今后进一步研究解决。17 / 20123449参考文献齐占庆主编，机床电气控制技术，第三版.北京机械工业出版社，2005张桂岭，浅谈现代PLC的优势特点，自动化博览，20034），66-67 李国厚主编，PLC原理与应用，北京清华大学出版社， 齐占庆主编，机床电气自动控制，北京机械工业出版社， 黄永红，PLC输入输出点数的扩展方法，电工技术杂志，200519872002V3), 47-757-58扬湘洪，T68镗床的PLC控制，

14、机械制造与自动化，2004V2）, 52-55 肖增文等著，PLC在包装带热合机上的应用，电气自动化,20026），8王永明，PLC在高压发生器电气控制系统的应用,电气自动化,18 / 2019 / 20李亚东，用PLC实现位置控制的方法，上海交通大学学报，20024),13 20041)1420061)1540-45电气自动化,162004,150-15110邱公伟，可编程序控制器网络通信及应用，北京清华大学出版社，2003, 1-511李启光，用PLC改造继电器电气线路中的技术研究，北京机械工业学 院，20042)，66 - 6712491-493王培良，发电机自动检测的PLC电气控制系统

15、，电气自动化，60-61李桂芹，提高PLC电气控制系统可靠性的措施，57-58梁首发，PLC与工控机应用分析，工业仪表与自动化装置，20011)江梅，PLC在镗铣床控制系统中的应用，冶金动力，20013) 62-6417王淑英,电器控制与PLC控制技术，机械工业出版社，20051) 75-7918陈在平、赵相宾，可编程控制器技术与应用系统设计，机械工业出版社，2002 .In this p hase input and out put chi p very chea p, so can a built-i n very sound reserve cap acity, it allows us

16、ed to supp leme nt omissi on for future expansion p roject and prepare it.Sec on dly, the traditi onal desig n scheme is, every job is a once mold in gs the in evitable caused engin eeri ng delays and in crease costs. A PLC systems use the simp lest sta ndard bolt together. I n such a connection n e

17、xt bega n writ ing PLC p rogram (or at least the p rogram codes write detailed.The n ext stage is to in stall, in stallati on is a kind of comp licated and expen sive work, such as the in stall sen sors, actuators, limit switch system and the host of conn ecti on. Distributed PLC systems use serial

18、links type p re-co mp iled, test ing in terface can be simp lified in stall it have come at a huge cost adva ntage. PLC p rogram most in this stage fin ish.Fi nally commissi oning, and this is what is the adva ntage of PLC real were excavated part. Without any equipment in the first would work norma

19、lly. Such is human nature, theres some omissi ons. And the traditi onal system cha nges, comp ared the time-co nsumi ng and expen sive PLC desig ner p rovided system built-in back up memory reserves, spare I/O and some spare much core cable, most of the changesto can be quickly and relatively chea p

20、 compi eted, ano ther ben efit is that all cha nges PLC has records, p rogram deguggi ng and modify wont because un recorded lost. This is a regular system ofte n happens in the p roblem.There is an additi onal fifth stage, maintenan ce, once started work, and hand over the production has produced m

21、aintenance. All equipment all have weaknesses, most equipment in the wrong mode spent much of their time. PLC system provides a very po werful tool to help diag nose failure.PLC的控制优势任何控制系统从概念到进入工厂工作都要经历四个阶段。PLC系统在每一个阶段都有优势。第一个阶段是设计，对工厂的需要进行研究和制定控制策略，传统的运行平 台的设计和制造必须在设计进行前完成。PLC系统仅仅需要的是一个模糊的关于 机器的可能大小的想法和I/O数量的要求 多少输入和输出接口）。在这个阶段 输入和输出芯