用PLC改造Z3050摇臂钻床控制线路

1、用PLC改造Z3050摇臂钻床控制线路姓名:崔子甲 班级:电气及自动化班 指导教师:王建一 、摘要 PLC是从20世纪60年代末发展起来的一种新型的电气控制系统，将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体。随着科学技术的飞速发展，PLC已进入日常生活、生产的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的内容。采用PLC对Z3050摇臂钻床传统的继电器-接触器电气控制系统进行技术改造，给出了Z3050摇臂钻床PLC电气控制系统的设计梯形图、输入/输出接线图。PLC的应用不但大大提高了Z3050摇臂钻床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大简化和减少了维修、维护的工作量，使用效果良

2、好。Z3050摇臂钻床是一种用途广泛的孔加工机床，它主要用钻头钻削精度要求不高的孔，另外不可用来扩孔、铰孔、镗孔以及刮平面、攻螺纹等。此钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。内立柱固定在底座上，在它外面套着空心的外立柱，外立柱可绕着内立柱回转一周，摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和操纵机构。利用特殊夹紧机构将外立柱紧固在摇臂导轨上，然后进行钻削加工。此钻床的运动部件使用多台电动机拖动，主电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降、夹紧、放松和冷却泵各用一台电动机拖动。主轴及进给应在较大范围内调速，对电动机无任何

3、调速要求。摇臂的夹紧与放松及立柱的夹紧与放松只由一台异步电动机配合液压装置来完成。钻削加工时，用一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液，对刀具及工件进行冷却。利用PLC对Z3050型摇臂钻床电气系统进行技术改造的方法，其中包括PLC的机型选择、I/O地址分配、I/O接线图及PLC梯形图设计。二、关键词：PLC Z3050型摇臂钻床 梯形图 接线图I/O分配表 软继电器三、正文：电气控制线路分析:(1)主电路分析 Z3050摇臂钻床机械设备一共有四台电动机,除了冷却泵电动机采用断路器直接启动外，其余的三台异步电动机都采用交流接触器直接启动。M1为主轴电动机,它是由交流接触器KM1来控制,只要求单方

4、向的旋转，主轴的正反转却由机械手柄来操作。M1装于主轴箱的顶部，拖动主轴及进给传动系统来运转。热继电器FR1作为电动机M1的过载保护和断相保护，而短路保护就由断路器QF1中的电磁脱扣装置来完成。M2为摇臂升降电动机，它装于立柱的顶部用接触器KM2和KM3来控制其正反转。因为摇臂升降电动机M2是间断性的工作，所以不用设过载保护。M3为液压泵电动机，用交流接触器KM4和KM5来控制其正反转，由热继电器FR2来作为它门的过载保护和断相保护。电动机M3的主要作用是拖动油泵供给液压装置压力油，以实现摇臂、立柱和主轴箱的松开及夹紧。摇臂升降电动机M2和液压泵电动机M3共用断路器QF3中的电磁脱扣器作为它们

5、的短路保护。M4为冷却泵电动机，它由断路器QF2直接来控制，并且实现短路保护、过载保护和断相保护。电源配电盘在立柱的前下部。冷却泵电动机M4装于靠近立柱的底座上，升降电动机M2装于立柱的前下部，其余电气设备置于主轴箱或摇臂上。由于Z3050摇臂钻床的内、外立柱间未装设汇流环，故在使用时，请勿沿一个方向连续地转动钻床的摇臂，以避免发生事故。主电路的电源电压是交流380V，断路器QF1作为电源引入的开关。(2)控制电路分析 控制电路电源由控制变压器TC降压后供给110V的电压，熔断器FU1作为短路保护。1)开车前的准备工作 为保证操作的安全，本钻床具有“开门断电”的功能。因此，开车前应将立柱下部及

6、摇臂后部的电门盖关好，才能接通电源。合上QF3(5区)及总电源开关QF1(2区)，则电源的指示灯HL1(10区)会显亮，说明钻床的电气线路已经进入了带电状态。 2)主轴电动机M1的控制 按下启动按钮SB3(12区)，交流接触器KM1吸合并且自锁，使主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2(9区)显亮。按下停止按钮SB2(2区)，则交流接触器KM1释放，使主轴电动机M1停止旋转，同时指示灯HL2熄灭。 3)摇臂升降的控制 按下上升按钮SB4(15区)(或按下下降按钮SB5)，则时间继电器KT1(14区)通电而吸合，其瞬时闭合的常开触头(17区)闭合，交流接触器KM4线圈(17区)通电，液压泵电动

7、机M3启动，正向旋转，供给压力油。压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”，推开活塞移动，活塞便推动菱形快，将摇臂松开。在此同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关SQ2，使其常闭触头(17区)断开，常开触头(15区)闭合。位置开关SQ2的常闭触头(17区)切断了交流接触器KM4的线圈电路，KM4主触头(6区)断开，液压泵电动机M3停止工作。位置开关SQ2的常开触头(15区)使交流接触器KM2(或KM3)的线圈(15区或16区)通电，KM2(或KM3)的主触头(5区)接通M2的电源，摇臂升降电动机M2启动并旋转，带动摇臂的上升(或下降)。假如此时的摇臂尚未完全松开，那么位置开关SQ2的常开触头则不能闭合

8、，使交流接触器KM2(或KM3)的线圈无电，摇臂就不能上升(或下降)。当摇臂上升(或下降)到所需要的位置时，就松开按钮SB4(或SB5)，那么接触器KM2(或KM3)及时间继电器 KT1 就同时断电释放，摇臂升降电动机M2就停止了工作，随之摇臂便停止上升(或下降)。因为时间继电器KT1断电释放，经过1至3S时间的延时后，其延时闭合的常闭触头(18区)闭合，使交流接触器KM5(18区)吸合，液压泵电动机M3反向旋转，随之泵内压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”，使摇臂夹紧。在摇臂夹紧后，活塞杆推动弹簧片压下位置开关SQ3，那么其常闭触头(19区)断开，交流接触器KM5断电释放，液压泵电动机M3最

9、终停止工作，就完成了摇臂的松开至上升(或下降)，再由上升(或下降)到夹紧的整套动作。组合开关SQ1a(15区)和SQ1b(16区)作为摇臂升降的超程限位保护开关。当摇臂上升到极限位置时，压下SQ1a使其断开,交流接触器KM2便断电释放,摇臂升降电动机M2就停止运行，摇臂即停止上升；同理，当摇臂下降到极限位置时，就会压下SQ1b开关，使其断开，使交流接触器KM2断电释放，摇臂升降电动机M2就会停止运行，摇臂即刻停止下降。摇臂的自动夹紧装置由位置开关SQ3来控制。假如液压夹紧系统出现了故障，那么就不能自动夹紧摇臂，或者因为位置开关SQ3调整不当，则在摇臂夹紧之后就不能使位置开关SQ3的常闭触头断开

10、，这都要使液压泵电动机M3因为长期地过载运行而使其损坏。因此，电路中不仅要设有热继电器FR2，而且其整定值也应根据液压泵电动机M3的额定电流进行整定。摇臂升降电动机M2的正反转交流接触器KM2和KM3不允许同时获电动作，以防止电源相与相之间短路。为了避免因为操作失误、主触头熔焊等原因而造成的短路事故，在摇臂上升和下降的控制电路中都采用了交流接触器的联锁和复合按钮的联锁，以此来确保电路能够安全地工作。 4)立柱和主轴箱的夹紧与放松控制 立柱和主轴箱的夹紧(或放松)既可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关SA1(22至24区)和复合按钮SB6(或SB7)(20至21区)进行控制。SA1共有三个位

11、置，扳到中间位置时，立柱和主轴箱的夹紧(或放松)同时进行；扳到左边位置时，主轴箱夹紧(或放松)。其中复合按钮SB6为松开控制按钮，复合按钮SB7为夹紧控制按钮。/1、立柱和主轴箱同时松开、夹紧 将转换开关SA1拨到中间位置，然后按下松开按钮SB6，时间继电器KT2、KT3的线圈(20和21区)同时得电。时间继电器KT2的延时断开的常开触头(22区)瞬时闭合，则电磁铁YA1、YA2得电并吸合，液压泵电动机M3正转，供出来的压力油进入立柱及主轴箱的松开油腔，使立柱和主轴箱同时松开。当松开按钮SB6，则时间继电器KT2和时间继电器KT3的线圈断电释放，KT3延时闭合的常开触头(17区)就瞬时断开，交

12、流接触器KM4就断电释放，液压泵电动机M3停转。时间继电器KT2延时分断的常开触头(22区)经过1至3秒后分断，交流电磁铁YA1、YA2线圈断电释放，立柱和主轴箱同时松开的操作结果。立柱和主轴箱同时夹紧的工作原理与同时松开的工作原理基本相似，只要按下按钮SB7，使交流接触器KM5获电吸合，使液压泵电动机M3反转即可。/2、立柱和主轴箱单独松开、夹紧 如果希望单独控制主轴箱，可以将转换开关SA1拨到右侧位置。按下松开按钮SB6(或夹紧按钮SB7)，则时间继电器KT2和KT3的线圈同时得电，这时只有交流电磁铁YA2单独通电吸合，从而实现主轴箱的单独松开(或夹紧)。松开复合按钮SB6(或SB7)，时

13、间继电器KT2和KT3的线圈也就断电释放，液压泵电动机M3便停转。经过1至3秒的延时后，时间继电器KT2延时分断的常开触头(22区)分断，交流电磁铁YA2的线圈断电释放，主轴箱松开(或夹紧)的操作结束。同理，若把转换开关SA1扳到左侧位置，那么使立柱单独松开或夹紧。因为立柱和主轴箱的松开和夹紧是短时间的调整工作，所以要采用点动控制。 5)冷却泵电动机M4的控制 扳动断路器QF2，就可以接通或切断电源，操纵冷却泵电动机M4的工作或停止。(3)照明、指示电路分析 照明、指示电路的电源也由控制变压器TC降压后提供24V、6V的电压，由熔断器FU2、FU3作为短路保护，EL是照明灯，HL1为电源指示灯

14、，HL2为主轴指示灯。(4)Z3050摇臂钻床的电器元件明细表：代号名称型号规格数量用途M1主轴电动机Y112M44KW、1440r/min 1驱动主轴及进给M2摇臂升降电动机Y90L41.5KW、1440r/min1驱动摇臂升降M3液压泵电动机Y80240.75KW、1390r/min 1驱动液压系统M4冷却泵电动机AOB2590 KW、2800r/min1驱动冷却泵KM1交流接触器CJ020B线圈电压110V1控制主轴电动机KM2KM5交流接触器CJ010B线圈电压110V4控制M2、M3正反转FU1FU3熔断器BZ001A2A3控制、指示、照明电路的短路保护KT1、KT2时间继电器JJS

15、K24线圈电压110V 2KT3时间继电器JJSK22线圈电压110V 1FR1热继电器JR020/3D6.811 A1M1过载保护FR2热继电器JR020/3D1.52.4A 1M3过载保护QF1低压断路器DZ520/330FSH10A1总电源开关QF2低压断路器DZ520/330H0.30.45A1M4控制开关QF3低压断路器DZ520/330H6.5A1M2、M3电源开关YA1、YA2交流电磁铁MFJ13线圈电压110V2液压分配TC控制变压器BK150380/110246V1控制、指示、照明电路供电SB1按钮LAY311ZS/1红色1总停止开关SB2按钮LAY3111主轴电动机停止SB

16、3按钮LAY311D绿色1主轴电动机启动SB4按钮LAY3111摇臂上升SB5按钮LAY3111摇臂下降SB6按钮LAY3111松开控制SB7按钮LAY3111夹紧控制SQ1组合开关HZ4221摇臂升降限位SQ2、SQ3位置开关LX5112摇臂松、紧限位SQ4门控开关JWM6111门控SA1万能转换开关JWM62/80711液压分配开关HL1信号灯XD16V、白色1电源指示HL2指示灯XD16V1主轴指示EL钻床工作灯JC2540W、24 V1钻床照明四、用PLC的改造线路(1)I/O分配表：输入信号输出信号名称代号编号编号代号名称按钮SB1X1Y1KM1交流接触器按钮SB2X2Y2KM2交流

17、接触器按钮SB3X3Y3KM3交流接触器按钮SB4X4Y4KM4交流接触器按钮SB5X5Y5KM5交流接触器按钮SB6X6Y6YA1交流电磁铁按钮SB7X7Y7YA1交流电磁铁组合开关SQ1X11位置开关SQ2X12位置开关SQ3X13门控开关SQ4X14万能转换开关(中间)SA1X21万能转换开关(左侧)SA1X22万能转换开关(右侧)SA1X23(2)外部接线图：(3)用PLC改造Z3050摇臂钻床的梯形图：(4)PLC的指令语句表：0 LD X0141 AND X0012 MPS3 LD X0034 OR Y0015 ANB6 ANI X0027 OUT Y0018 MRD9 LD X0

18、0410 OR X00511 ANB12 OUT M113 SET M414 MRD15 ANI M116 AND M417 OUT T1 K3020 MRD21 LD M122 OR T323 ANB24 ANI X01225 ANI X00726 ANI Y00527 OUT Y00428 MRD29 AND M130 AND X01231 ANI X01132 MPS33 ANI X00534 ANI Y00335 OUT Y00236 MPP37 ANI X00438 ANI Y00239 OUT Y00340 MRD 41 LD T142 OR T343 ANB44 ANI X01345 ANI X00646 ANI Y00447 OUT Y00548 MRD 49 LD X02150 OR X02251 OR X02352 ANB 53 LD X00654 OR