摘要
本论文是研究机械加工中常用的Z3040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—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—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，本论文对Z3040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，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，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—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图。
关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
目录
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附录B (16)
1 绪论
本课题的选题背景和意义
Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动[1]。
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，在日常的生产作业当中，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—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电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。
现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。
可靠性高。可靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的PLC，平均无故障时间都大大超过IEC规定的10万小时，例如：西门子、ABB、松下、三菱等微小型PLC，而且都有完善的自诊断功能，判断故障迅速。
灵活组态。可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入输出端口选择灵活，有多种机型，组合方便。
功能强大，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PTO运算、过程运算、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程设备。因此，PLC几乎是全能的工业控制计算机。
编程方便，易于使用。PLC的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart），使编程更加简单方便。
运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量触点的机械动作进行控制，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。PLC的控制速度则由CPU工作速度和扫描速度决定。因此更适合处理高速复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别越来越小[2]。
同时，PLC还具备了网络功能，能进行多台PLC或PLC与PC机之间的联网通讯，使用PLC可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统，通过现场总线的PLC通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证[3]。
正是由于PLC电气控制系统的种种优点,因此本次对Z3040摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高Z3040摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机．同时，提高了PLC编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。
国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态
早在上世纪六十年代国外就已经出现了可编程序控制器（PLC）的应用，之后世界各国争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在1995年西门子又成功地开发出了S7200、S7300系列，它具有TD 200和COROS OPS操作模板为用户提供了方便人机界面，用户程序三级口令保护，极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFD3US以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能；模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机；快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。由于电气控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司己将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。由于PLC的众多优点，使其迅速在工业控制中得到推广。虽然国内PLC技术的应用前景很大，并且取得了一定的经济效益，而相比之下，由于受经济和技术水平的限制，大多数企业在生产上使用的Z3040摇臂钻床的电气控制系统，还是采用采用继电器—接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患。极易发生故障。而且，由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采用PLC技术替代继电器—接触器系统相比，我们还存在很大差距。
随着PLC技术在我国的迅猛发展，我们和国外先进技术的差距会不断缩小。因此，抓住这个有利时机进一步促进PLC技术的推广与应用，是提高我国工业自动化水平的迫切任务，此次对于Z3040摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借鉴国外先进的工业控制技术，应用到工业现场，以提高摇臂钻床的工作
性能。
2 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理
主电路
我国原来生产的Z3040摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。现在的Z3040摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图如下所示：
图Z3040摇臂钻床传统电气控制系统电气原理图
它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，自动开关的电磁脱扣作为短路保护取代了熔断器。交流接触器KM1只主电动机M1接通或断开的接触器，KR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转，所以M2和M3电动机分别有两个接触器，它们为KM2、KM3和KM4、KM5。摇臂升降电动机M2、冷却泵电动机M4均为短时工作，不设过载保护。
控制电路、信号及照明电路
控制电路的电源由控制变压器TC二次侧输出110V供电，中间抽头603对地为信号灯电源,241号线对地为照明变压器TD二次侧输出36V。
2.2.1 主电动机的旋转控制
在主电动机启动前，首先将自动开关Q2、Q3、Q4扳到接通状态，同时将配电盘的门关好并锁上。然后再将自动开关Q1扳到接通位置，电源指示灯亮。这时按下SB1，中间继电器K1通电并自锁,为主轴电动机与其他电动机的启动做好了准备。当按下按钮SB2时，交流接触器KM1线圈通电并自锁使主电动机旋转，同时主电动机旋转的指示灯HL4亮。主轴的正转与反转用手柄通过机械变换的方法来实现。
2.2.2 摇臂的升降控制
按下按钮SB3，时间继电器KT1通电吸合，它的瞬动触点（33-35）闭合使KM4线圈通电，液压电动机M3起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片使行程开关ST2的动断触点断开没，KM4线圈断电,而ST2的动合触电（17-21）闭合2M线圈通电，它主触点闭合，2M电动机旋转使摇臂上升。
如果摇臂没有松开，ST2的动合触点不能闭合，摇臂升降电动机不能转动，这样就保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降。
当摇臂上升到所需要的位置时，松开按钮SB3，KM2和KT1断电，升降电动机M2断电停止，摇臂停止上升。当持续1-3秒后，KT1的断电延时闭合的动断触点（47-49）闭合，KM5线圈经7-47-49-51号线，KM5线圈通电液压泵电动机M3反转，使压力油经分配阀进入摇臂的夹紧液压腔，摇臂夹紧。同时活塞杆通过弹簧片使ST3的动断触点（7-47）断开，KM5线圈断电，M3电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。
摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。为避免由于操作错误造成事故，在摇臂上升和下降的线路中加入了触点互锁和按钮互锁。因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作所以采用点动方式。
行程开关ST1是为摇臂的上升或下降的极限位置保护而设立的。ST1有两对常闭触点，ST1的动断触点（15-17）是摇臂上升时的极限位置保护，ST1的动断触点（27-17）是摇臂于液压夹紧机构出现故障或ST3调整不当，将造成液压泵电动机M3过载它的过载保护热继电器的动断触点将断开，KM5释放同，M3电动机断电停止。
2.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制
主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行，它由组合开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置，在中间位置（零位）时为同时进行，搬到左边位置时为立柱的夹紧或放松，搬到右边位置为主轴箱的
夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的夹紧按钮。
下面以主轴箱的松开和夹紧为例说明它的动作过程：首先将组合开关SA2搬向右侧，触点（57-59）接通，触点(57-63)断开。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，这时时间继电器KT2和KT3线圈同时通电，但KT2为断电延时型时间继电器，所以KT2的通电使瞬时常开触点闭合，断电延时断开的动断触点（7-57）也闭合使YA1通电，经1-3s后KT3的延时动合触点（7-41）闭合，通过3-5-7-41-43-37-39使KM4通电，液压泵电动机正转使压力液压油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。活塞杆使ST4复位主轴箱和主柱分开，指示灯HL2亮。当要主轴夹紧时，按下按钮SB6仍首先为YA1通电，经1-3s后中，KM5线圈通电，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时活塞杆使ST4受压，它的动合触点（607-613）闭合，指示灯HL3亮，触点（607-613）断开，指示灯HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。
当将SA2搬到左侧时，触点（57-63）接通，（57-59）触点断开。按下按钮SB5或SB6时使YA2通电，此时主柱松开或夹紧。SA2在中间位置时，触点（57-59、57-63）均接通，按下SB5或SB6时，YA1、YA2均通电，主轴箱和立柱同时进行夹紧或放松。其它动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同[4]。
3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计
Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是PLC控制程序的编写。为了使改造后的摇臂钻床仍能够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。具体方案如下：
3．1 PLC型号的选择
选择基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC机型，应从以下几个方面来考虑：
3.1.1 根据PLC的物理结构
根据物理结构的不同，PLC分为整体式、模块式和叠装式。整体式的每一I/O 点的平均价格比模块式便宜，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器。此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统没有特殊的控制任务，整体式PLC完全可以满足控制要求，且在性能相同的情况下，整体式PLC较模块式和叠装式PLC价格便宜，因此，Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC选用
整体式结构的PLC[5]。
3.1.2 根据PLC的指令功能
考虑到任何一种PLC都可以满足开关量电气控制系统的要求，据此本课题将尽量采用价格便宜的PLC。
3.1.3 根据PLC的输入输出点数
如表和表所示，摇臂钻床的电气控制系统需要17个输入口11个输出口，PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数17，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数11，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。
3.1.4 根据PLC的存储容量
PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输出信号的电气控制系统，将所需的输入/输出点数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量（单位为bit）即
（17+11）×8=224bit
3.1.5 根据输入模块的类型
输入模块的输入电压一般为DC24V和AC110V或AC220V。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。由于本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的工作环境并不恶劣，且对电气控制系统操作人员来说DC24V电压较AC110V电压安全些。因此，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC输入模块应选直流输入模块，输入电压应DC24V电压[6]。3.1.6 根据输出模块的类型
PLC输出模块有继电器型、晶体管型和双向可控硅型三种。
继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，每一点的输出容量较大（可达2A）,在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，但动作速度慢，寿命有一定的限制。
晶体管型与双向可控硅型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应带宽快，寿命长，但是过载能力差，每1点的输出量只有，4点同时输出的总容量不得超过2A。
由于Z3040摇臂钻床控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能够满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以本课题选用继电器输出模块，结合Z3040摇臂钻床电气控制系统的实际情况，
需要输入点数大于17个，输出点数大于11个。
综上所述，为了使Z3040摇臂钻床在改造后能够良好工作，确认日本松下公司生产的FP0-C14RS型和扩展单元FP0-E16RS型和FP0-E8RS型PLC能够满足上述要求，该类型号PLC体积小，功能强，增加了一些大型机的功能和指令，如PID和PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）指令，对于控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择。其编程口为RS-232C，可以直接和编程器或计算机连接，使用非常方便，且性价比较高，使用方便。其主要技术性指标如下：
该型PLC具有Z3040摇臂钻床电气控制系统所需的所有指令功能，其总输入点数为20点，总输出点数为18点，用户存储器容量5K步，输入模块电压为DC24V，输出模块为继电器型。由此可知，FP0-C14RS和扩展单元FP0-E16RS 型和FP0-E8RS型PLC的技术性能指标完全能满足上述要求。
PLC的I/O端口分配表
根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表、表）所示：
表输入信号端口分配表
表输出信号端口分配表
PLC的I/O电气接线图的设计
下图为PLC的I/O电气接线图，图中X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16共用一个COM端，输入开关的其中一端应并接在直流24V电源上，另一端应分别接入相应的PLC输入端子上。接线时注意PLC输入/输出COM端子的极性。接触器的线圈工作电压若为交流110V，则接触器线圈连接的Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6可以共用一个COM2端。信号灯电源电压为，因此Y7、Y8、Y9、Y10、可以共用一个COM1端。如果输出控制设备存在直流回路，则交流回路直流回路不可共用一个COM端，而应分开使用，本电路的输出端全为交流回路，因此在电源电压相同的接口可共用一个COM端。
图PLC的I/O电气接线图
4 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计
PLC梯形图程序的优化设计及程序调试：
为了使Z3040摇臂钻床在进行电气控制系统改造后仍能够完成原有的工作需要，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC程序应由电气控制系统预开程序、主电动机的起动和停止控制程序、摇臂升降控制程序即升降电动机的正反转控制程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序、照明控制程序等部分组成。因选用FP0型号的PLC，所以编程时采用Windows环境下运行的FPWIN—GR的编程软件来编程设计, 采用TVT—90A2可编程控制器训练装置来进行模拟调试。如下列图形所示：4.1.1 系统预开程序
X6为总停输入继电器，X0为系统预开输入继电器。当X0闭合后PLC的内部继电器R0接通并自锁，为电气控制系统进行工作做好准备。
图系统预开梯形图程序
4.1.2 主电动机的起动控制程序
X1为主电动机起动输入继电器，R0闭合后，接通X1，此时输出继电器Y0接通并自锁，从而使电机起动。
图主电动机的起动梯形图程序
4.1.3 摇臂升降控制程序
R0闭合后，当输入继电器X2接通时，内部继电器R1也接通，同时Y3得电，使得液压泵电动机起动，摇臂放松，当摇臂彻底放松后，X11的常开触点闭合，常闭触点断开，Y3断电，Y1得电，摇臂开始上升，当上升到极限位置时，X10的常闭触点断开，Y1失电。摇臂完成松开，然后上升的过程。
如果想要完成摇臂下降的过程，需接通X3，在摇臂放松后，使Y4得电，使摇臂下降，当下降到极限位置时，X10的常闭触点断开，Y2失电。摇臂完成松开，然后下降的过程。
图摇臂升降梯形图程序
4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序
R0闭合后，当输入X4或X5接通时，内部继电器R2、R3和定时器T3同时接通,3秒后，Y3自动接通，主轴箱和立柱同时放松，当再次使输入X4或X5接通时，Y6接通，主轴箱和立柱同时夹紧。
图主轴箱和立柱同时放松或夹紧梯形图程序
4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序
除了可以使立柱和主轴箱同时夹紧、放松外，还可以使它们分别夹紧或放松，通过手动接通X15和X16即可完成上述操作，当需要使主轴箱单独夹紧或放松时，用手扳动开关X16使其断开即可，同样，用手扳动输入开关X15，即可达到单独夹紧或放松立柱的目的。
图主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松梯形图程序
4.1.6 信号显示程序
R0接通，当主电动机起动后，Y0接通，Y10得电，主电动机起动信号灯亮。立柱夹紧后X14接通，Y9得电，立柱夹紧信号灯亮。当Y3得电后，立柱开始松开，当立柱松开后，X14的常开触点闭合，常闭触点断开，Y8得电，立柱松开信号灯亮。
图信号显示梯形图程序
4.1.7 电源工作状态指示信号程序
R0接通，输出继电器Y7得电，此时电源工作状态指示信号灯亮，表明机床开始处于工作状态。
图电源工作状态指示信号梯形图程序
5 结论
本课题所研究的基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的设计实现了Z3040摇臂钻床的控制自动化，方便了工人在生产中对机床的实际操作。通过研究，可得出以下结论：
研究成果
可编程控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—接触器电气控制系统，实现了对Z3040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，还大大降低了工人的劳动强度，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。
不足之处
由于时间精力有限，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。
致谢
本论文是在杨清杰老师的悉心指导下完成的，杨清杰老师渊博的知识、丰富的实践经验和诲人不倦的作风至今令我终生难忘。从杨清杰老师身上，除了学到许多专业知识外，我还学到了如何做人、做事等许多其它宝贵的东西。所有这些都将使我受益终生。在此，我要衷心的感谢杨清杰老师，感谢他在指导我做学士学位论文期间对我无私的关怀和耐心细致的指导，并向杨清杰老师致以崇高的敬意！
在攻读学士学位期间，我还得到了其他众多老师和单位领导、同学们的关怀、帮助，有了他们，我才能克服各种困难，完成学士学位论文。在这里一并表示感谢！
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附录A Z3040摇臂钻床电气控制系统梯形图
附录B 梯形图转换成指令表
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 摇臂钻床安全操作规程(标准 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
摇臂钻床安全操作规程(标准版) 1．工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无误时方可工作。 2．严禁戴手套操作，女生发辫应挽在帽子内。 3．工件装夹必须牢固可靠。钻小件时，应用工具夹持，不准用手拿着钻。 4．使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限位块。手动进刀时，一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进行，以免用必过猛造成事故。 5．钻头上绕有长铁屑时，要停车清除。禁止用风吹、用手拉，要用刷子或铁钩清除。 6．精铰深孔时，拔取圆器和销棒，不可用力过猛，以免手撞在刀具上。
7．不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。 8．使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物。工作前，横臂必须卡紧。 9．横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。 10．工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱，并且都要卡紧。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计
一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施
Z3050摇臂钻床电气控制电路 钻床是一种用途广泛地孔加工机床?它主要是用钻头钻削精度要求不太高地孔，另外还可用来扩孔、铰孔、镗孔，以及刮平面、攻螺纹等?钻床地结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床及多轴钻床等.摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔地大型零件地孔加工.本节以 Z3050型摇臂钻床为例进行分析? Z3050型摇臂钻床地含义为: 一、主要结构及运动形式 图7-9是Z3050摇臂钻床地外形图.Z3050摇臂钻床主要由底座、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，在它外面套着空心地外立柱，外立柱可绕着内立柱回转一周，摇臂一端地套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杆，摇臂可沿着外立柱上下移动，但两者不能做相对转动，所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转.主轴箱b5E2RGbCAP 是一个复合地部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给地全部变速和操纵机构.主轴箱可沿着 摇臂上地水平导轨做径向移动.当进行加工时，可利用特殊地夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上,主轴箱紧固在摇臂导轨上,然后进行钻削加工.plEanqFDPw 钻削加工时，主运动为主轴地旋转运动；进给运动为主轴地垂直移动；辅助运动为摇臂在 外立柱上地升降运动、摇臂与外立柱一起沿内立柱地转动及主轴箱在摇臂上地水平移动.DXDiTa9E3d 主釉 e e 图7- 9 Z3050摇臂钻床结构示意图
摇臂钻床地电力拖动及控制要求 1 ?由于摇臂钻床地运动部件较多，为简化传动装置，需使用多台电动机拖动，主轴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.RTCrpUDGiT 2?为了适应多种加工方式地要求，主轴及进给应在较大范围内调速?但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求?主轴变速机构与进给变速机构在一个变速箱内，由主轴电动机拖动.5PCzVD7HxA 3?加工螺纹时要求主轴能正反转.摇臂钻床地正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转. 4?摇臂升降由单独地一台电动机拖动，要求能实现正反转. 5?摇臂地夹紧与放松以及立柱地夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置来完成，要求 这台电动机能正反转.摇臂地回转和主轴箱地径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动.jLBHrnAILg 6?钻削加工时，为对刀具及工件进行冷却，需要一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液. 7?各部分电路之间有必要地保护和联锁. 三、电气控制线路分析 图7- 10是Z3050型摇臂钻床地电气控制线路地主电路和控制电路图.
摇臂钻床操作规程 1 适用范围 本文件规定了摇臂钻床的操作方法及操作过程注意事项。 本文件适用于摇臂钻床的操作。 2 操作规程要求 2.1 运行前准备 2.1.1 设备作业环境的要求 设备工作需要固定厂房，室内作业。工作电压恒定为380V，室内光线充足，夜间操作有照明要求，冬天室内温度不得低于10摄氏度。 2.1.2 对设备状态的规定 设备安装有水平固定的要求，固定电源（380伏），主轴箱、走刀箱机油润滑到位，设备性能良好。 2.1.3 对人员状态及劳保穿戴的要求 操作机床人员必须身体健康，视力良好，经培训合格，有识图操作能力。操作人员必须穿戴固定的劳保用品，袖口扎紧，戴好防护镜，装卸工件必须带手套，操作时严禁戴手套。 2.1.4 设备交接班的规定 交接班设备使用情况，填写好设备运转、保养记录。 2.1.5 设备启动前的检查准备要求 2.1.5.1手拿工具按巡回检查路线图对设备进行认真的巡回检查。 2.1.5.2 检查变速箱 2.1.5.2.1主轴有无研伤。 2.1.5.2.2各部位手轮是否灵活好用。 2.1.5.3 检查摇臂 2.1.5. 3.1导轨面有无研伤。 2.1.5. 3.2 螺丝是否紧固。
2.1.5.4检查电机 2.1.5.4.1主电机是否紧固。 2.1.5.4.2升降电机是否正常。 2.1.5.4.3液压夹紧电机是否正常。 2.1.5.5检查立柱 2.1.5.5.1立柱有无研伤。 2.1.5.5.2升降丝杠有无弯曲和研伤。 2.1.5.5.3水泵开关是否正常。 2.1.5.6检查冷却系统 2.1.5.6.1检查水泵是否正常。 2.1.5.6.2检查管线有无渗漏。 2.1.5.7 检查电器是否正常无杂物。 2.1.5.8 检查底座地脚螺丝是否紧固 2.1.5.9检查机床、工作台以及各主要滑动面，如有障碍物、工具、铁屑、杂质等，必须清理、擦拭干净。 2.1.5.10设备进行润滑 2.1.5.10.1对设备各加油孔进行加油。 2.1.5.10.2对各加油点进行加油。 2.1.5.10.3对各加油面、滑动面进行加油 2.1.5.11检查安全防护、制动（止动）、限位和换向等装置应齐全完好。 2.1.5.12检查安全防护、制动（止动）、联锁、夹紧机构等装置是否起作用。 2.2 生产过程操作 2.2.1 对操作规程、操作顺序和操作方式的规定 2.2.1.1打开电源开关，启动车床低速运转3－5分钟（冬季应5－15分钟），在运转同时检查各处油窗是否油量充足。 2.2.1.2开工前要认真消化图纸，按技术要求和工艺规程选择工位和工艺，而后开始工作。
《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路
3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序
5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动
6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序
7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；
4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序
课程名称：机电控制技术大作业 题目：PLC在z3050型摇臂钻床电气控制系统中的应用 学生姓名：王玉君 学号201010301344 专业班级：机自103班 任课教师：李富玉 时间：2013年12月 昆明理工大学机电工程学院
目录 一、Z3050型摇臂钻床的结构与工作要求及应用 二、Z3050型摇臂钻床的电气传动特点及控制要求 1.主电路 2.控制电路、信号及照明电路 3.摇臂的升降和液压泵的控制 4.上升控制 5.上升控制的全过程 6.摇臂的下降控制 7.主轴箱和立柱放松与夹紧的控制 三、应用PLC实现z3050钻床电气控制图 1.plc选型、元件说明 （1）输入输出（I/O）点数的估算 （2）存储器容量的估算 （3）控制功能的选择 2.I/O分配和I/O连接图 （1）PLC的I/O端口分配表 （2）I/O连接图 3.梯形图设计 参考文献 附录
一、Z3050型摇臂钻床的结构与工作要求及应用 钻床是一种用途广泛的通用机床。它的结构型式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床及多軸钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，在钻床中具有一定的典型性，主要用于对大、中型零件进行钻孔、扩孔。铰孔和攻螺纹等。适用于单件和成批生产时加工多种孔的大型零件，，是一般机械加工车间中常见的机床。 Z3050摇臂钻床的构造如图所示。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，在它外面套着空心外立柱，而且外立柱上的摇臂可連同外立柱一起沿内立柱回转360度。摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杆摇臂可沿着外立柱上下移动，主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。 运动形式： 主运动———主轴带动钻头的旋转运动。 进给运动——主轴的垂直移动。 辅助运动——摇臂沿外立柱的垂直动，主轴箱沿摇臂径向移动，摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。 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，在日常的生产作业当中，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—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电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 二、Z3050型摇臂钻床的电气传动特点及控制要求 （１）主电路:三相电源由三相电源转換开关ＱＳ1引入，由熔断器ＦＵ１作全电路
摇臂钻床安全操作规程 1、摇臂钻床应有专人操作与保养。 2、作业前应该检查摇臂钻床电器、机械、工具、夹具是否存在异常，确认一切正常才能开机生产。 3、操作前要穿紧身防护服，袖口扣紧，上衣下摆不能敞开，不得在开动的机床旁穿、脱换衣服，或围布于身上，摇臂钻作业时禁止带围巾、领带、手套，防止机器绞伤。 4、在摇臂回转范围内，不得有障碍物，钻削前必须锁紧摇臂。 5、钻孔作业时必须缓慢进给，防止卡转引起钻头与机床损坏，造成钻出的孔不垂直不同心。 6、工具必须装夹牢固可靠，小件必须用夹具装夹钻孔，严谨手拿工件钻孔。 7、工作中摇臂的高度应调整适当，不宜过高。在加工过程中，摇臂、主轴箱必须处于夹紧状态。 8、在安装变径套和钻柄时锥度必须符合标准，锥面必须清洁，无伤痕。 9、工件的装夹必须牢固，钻透孔时必须在底面垫上垫块，不得钻伤设备工作台面。 10、用自动进给钻透孔，在接近钻透时，应改自动进给为手动进给。 11、装卸工件时应将摇臂转在一旁，根据工件重量和形状选择安全吊具，轻起轻放不得碰撞设备。 12、在调整钻孔深度的自动走刀时，应先使钻头接触工件，再把进给撞块按要求调到深度数值，并锁紧。 13、卸钻卡具（刀具）时，应将主轴退至靠近主轴箱端面，再用标准斜铁和用手锤轻轻敲打，不得碰打钻杆。 14、钻孔时必须经常注意清除铁屑，钻头上有长屑时要停车清除，禁止用风吹手拉，要用刷子或铁钩清除。在扩孔时不得用偏刃钻具。 15、工作中注意超负荷现象，发生异常响声，应立即停止自动进给，并消除超负荷原因。 16、攻螺纹时，操纵可逆顺结合主轴正反转，但必须注意将手柄放在固定槽中。 17、禁止开车变速，若变速挂轮的手柄挂不到位时，应点动一下再变换，但不得强力扳动手柄。 18、钻孔过程中钻头未退离工件前不得停车。严禁用手去停住转动着的钻头，反车时，必须等主轴停止后再开动。 19、薄板、大型或长形的工件竖着钻孔时，必须压牢，严禁用手扶着加工，工件钻通孔时应减压慢速，防止损伤平台。 20、禁止在设备上焊补或校直工件。 21、加工作业时要注意钻头、刀具的锋利，磨钝了的钻头、刀具不得继续使用。 22、钻削时要用机床冷却液冷却，不得使用清水进行冷却。 23、当设备出现异常现象，如油路不通、声音不正常、局部温度升高等均不得强行使用，不能排除应立即通知维修人员处理。 24、当设备发生事故，应保持现场并立即报告部门主管。 25、设备开动时严禁操作者高开岗位或托人代管。 26、工作后须卸下钻头将各手柄置于非工作位置上，主轴箱停放应靠近立柱，摇臂适当降低并刹好车，再切断电源以防止发生意外。 27、下班前十五分钟停机清扫设备，清扫部位按照设备保养的有关规定进行。 28、操作者要做好运行保养记录。
电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院
课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
新乡职业技术学院 毕业设计（论文）题目摇臂钻床控制系统的设计 系别机电工程系 学生姓名张庆伟 学号1010103115 专业名称机电一体化 指导教师李静 2013年4月23日
摇臂钻床控制系统的设计 摘要 本论文是研究机械加工中常用的Z3040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—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—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，本论文对Z3040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，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，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—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图。 关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
前言 (1) 第一章. Z3040摇臂钻床的简介 (5) §1.1 Z3040摇臂钻床的简介 (5) 第二章．摇臂钻床电气控制................. 6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 §2.1、电气控制线路图的设计 (6) §2.2主要线路的工作情况 (10) 第三章电气控制系统硬件部分的设计....... 13茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 §3.1基于PLC的Z3040摇臂钻床控制部分的设计13 §3.2 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计17 第四章 Z3040摇臂钻床液压系统的设计...... 21預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 §4.1液压系统的初步设计 (21) 结论................................ 24铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。参考文献................................ 25擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。致谢 (26)
摇臂（万向）钻床操作规程 1、操作者必须熟悉本设备结构性能，经考试合格取得操作证后方可独立操作。 2、操作者要认真做到“三好”（管好、用好、修好）“四会”（会使用、会保养、会检查、会排除故障）。 3、操作者必须遵守使用设备的“五项纪律”和维护设备的“四项要求”的规定。 4、操作者要随时按照“巡回检查内容”的要求对设备进行检查。 5、严格按照设备润滑图表规定进行加油，做到“五定”（定时、定点、定量、定质、定人），注油后应将油杯（池）的盖子盖好。 6、停车八小时以上再开动设备时，应先低速运转五分钟，确认润滑系统畅通，各部传动正常后再开始工作。 7、工作中摇臂的高度应调整适当，不宜过高。在加工过程中，摇臂、主轴箱必须处于夹紧状态。 8、在安装变径套和钻柄时锥度必须符合标准，锥面必须清洁，无伤痕。 9、工件的装卡必须牢固，钻透孔时必须在底面垫上垫块，不得钻伤设备。 10、用自动进给钻透孔，在接近钻透时，应改自动进给为手动进给。 11、装卸工件时应将摇臂转在一旁，根据工件重量和形状选择安全吊具，轻起轻放不得碰撞设备。 12、在调整钻孔深度的自动走刀时，应先使钻头接触工件，再把进给
撞块按要求调到深度数值，并锁紧。 13、卸钻卡具（刀具）时，应将主轴退至靠近主轴箱端面，再用标准斜铁和用手锤轻轻敲打，不得碰打钻杆。 14、钻孔时必须经常注意清除铁屑，在扩孔时不得用偏刃钻具。 15、工作中注意超负荷现象，如保险结合子脱落或发出响声，应立即停止自动进给，并消除超负荷原因。 16、攻螺纹时，操纵可逆结合子使主轴正反转，但必须注意将手柄放在固定槽中。 17、禁止开车变速，若变速挂轮的手柄挂不到位时，应点动一下再变换，但不得强力扳动手柄。 18、钻孔过程中钻头未退离工件前不得停车。反车时，必须等主轴停止后再开动。 19、禁止在设备上焊补或校直工件。 20、注意刀具的锋利，磨钝了的刀具不得继续使用。 21、不得使用清水进行冷却。 22、当设备出现异常现象，如油路不通、声音不正常、局部温度升高等均不得强行使用，不能排除应立即通知维修人员处理。 23、当设备发生事故，应保持现场并立即报告公司或设备科。 24、设备开动时严禁操作者高开岗位或托人代管。 25、工作后须将各手柄置于非工作位置上，主轴箱停放应靠近立柱，摇臂适当降低，再切断电源。 26、下班前十五分钟停机清扫设备，清扫部位按照设备“巡回检查内
河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献
2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
Z3040摇臂钻床的电气控制设计 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 年月日
目录 一、设计内容…………………………………………………………………………… 1.1设计内容………………………………………………………………… 二、Z3040摇臂钻床的结构和运动分析………………………………………… 2.1 Z3040摇臂钻床的结构……………………………………………………………… 2.2 Z3040摇臂钻床的运动分析………………………………………………………… 三、Z3040摇臂钻床传统电气控制系统原理………………………… 3.1电气原理图……………………………………………………………… 3.2主轴电动机控制……………………………………………………………… 3.3摇臂升降控制………………………………………………………………… 3.4夹紧松开控制………………………………………………………………… 3.5冷却泵电动机控制…………………………………………………………… 3.6连锁、保护环节……………………………………………………………… 3.7照明与信号指示电路………………………………………………………… 四、电气控制系统硬件设计…………………………………… 4.1选择PLC的原则…………………………………………………………… 4.2 PLC型号的选择………………………………………………………………… 4.3低压电器元件的选用……………………………………………………………… 4.4元件清单…………………………………………………………………… 五、电气控制系统的软件设计…………………………………………… 5.1控制系统的状态流程图…………………………………………………… 5.2控制系统的梯形图…………………………………………………………… 六、系统调试及结果…………………………………………………………… 6.1硬件调试………………………………………………………………………… 6.2软件调试………………………………………………………………………… 6.3模拟调式和联机调式…………………………………………………………………… 6.4调试结果………………………………………………………………………… 七、总结……………………………………………………………………………… 八、参考文献…………………………………………………………………………
Z3050摇臂钻床电气原理图 1 主电路设计（2～7区） 三相电源L1 L2 L3由电源开关QS控制，熔断器FU1实现对全电路的短路保护（1区）。从2区开始就是主电路。主电路有4台电动机。 1）M4（2区）是冷却泵电动机，带动冷却泵供给工件冷却液。由于M4容量较小，因此不需要过载保护，由转换开关QS2直接控制。M4直接起动，单向旋转。 2）M1(3区) 是主轴电动机，带动主轴的旋转运动和垂直运动，是主运动和进给运动电动机。它由KM1的主触点控制，其控制线圈在13区。热继电器FR1做过载保护，其常闭触点在13区。M1直接起动，单向旋转。主轴的正反转由液压系统和正反转摩擦离合器来实现，空档，制动及变速也由液压系统来实现。3）M2(4～5区) 是摇臂升降电动机，带动摇臂沿立柱的上下移动。它由 KM2,KM3的主触点控制正反转，其控制线圈分别在15，16区。电动机M2是短时运行，因此不需要过载保护。 4）M3(6～7区) 是液压泵电动机，带动液压泵送出压力油以实现摇臂的松开，夹紧和主轴箱的松开，夹紧控制。它由KM4,KM5的主触点控制其正反转,控制线圈分别在17，18区。热继电器FR2作过载保 护。其常闭触点在17区。熔断器FU2作摇臂升降电动机M2，液压电动机M3和控制电路的短路保护。 2 控制电路的设计（13～19控制电区） 控制电路由控制变压器TC(8区) 将380V交流电源降为127V. 1）主轴电动机M1的控制电路（13区）。主轴电动机M1的控制电路是典型的电动机单向连续控制电路。SB1,SB2分别为砂轮电动机M1的停止和启动按钮。 2）摇臂升降的控制电路（14～19区）。摇臂升降由摇臂升降电动机M2作动力，按钮SB3,SB4分别为摇臂上升，下降的点动按钮，和KM3,KM2组成接触器按钮双重连锁的正反转点动控制电路（15～16区）。 由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统紧密配合：摇臂升降前，先把摇臂松开，再由M2驱动升降；摇臂升降到位后，再重新夹紧。摇臂的松开和加紧过程为： 摇臂松开： 摇臂夹紧： 由此可见，摇臂升降的电气控制是与松紧机构液压－机械系统（M3与YV）的控制配合进行的。 现以摇臂上升为例，来分析控制的全过程： 摇臂的下降由SB4控制KM3使M2反转来实现，工作过程与摇臂上升相似。
摇臂钻床安全管理制度 一、摇臂钻床故障分析 摇臂钻床故障实验故障的设置，都是用开关操作。并都集中组装在实验台的柜内，设置比较稳秘，操作简单方便。设置故障时只需打开柜门，便可操作故障开关。在实验中可以由指导老师设置故障，由学生来检测、测试。在实验台前面的面板上的原理图中，开关的连接处都有测试点，同学们可以通过这些测试点，以及接触器的常开、常闭触点来检测。 故障分析： 1、控制冷却泵电机不转 2、控制主轴电机不运转 3、控制摇臂电机（正反）不运转 4、控制液压泵电机不转 5、控制变压器失电,按任意开关无反应 6、故障点控制主控电路失电,任何动作不能起动 7、KM1 不能启动 8、KM1 能启动,其它都不能启动 9、缓吸时间继电器线圈失电缓吸断开,缓吸闭合不能启动 10、"KM 2、"KM 3、"KM4 都不能启动 11、"KM5 不能启动11 2、"YA不能启动
二、新型万向摇臂钻床的几个优点： 1、钻孔位置调整方便：钻孔位置调整时不需要摇手把使主轴箱沿摇臂导轨移动，而只需要轻松推拉摇臂上一特定部位,即可使主轴方便、快捷地到达新的加工位置。 2、一机多用：一台电机即可驱动主轴旋转，又可控制摇臂升降，而且这两种运动分别进行，主轴旋转时摇臂不升降，摇臂升降时主轴不旋转，这样设计结构简单，操作方便，省时省力。 3、加工范围大：传统的万向摇臂钻床加工范围实际上受到很大局限，例如：当主轴转到水平位置时，除非主轴箱处于摇臂最外端，否则由于摇臂与主轴平行且离的过近，而使工件无法置于钻头轴向移动范围之内（即无法加工工件）。而这种新型钻床则完全克服了上述缺点，因为其特殊结构，使得主轴无论转到何种角度，主轴始终处于最外端，这就不会因摇臂的干涉而使加工受到丝毫影响。 4、外形美观大方：传统的万向摇臂钻床由于有不可缺少、却又无法隐蔽而不得不裸露的花键轴，裸露花键轴的存在既不安全，又显得布局零乱。而新型钻床取消了花键轴，除主轴"部分在箱外、部分在箱内"外，其余运动部件都装在简单整齐的齿轮箱（摇臂）内，这样设计，使得整体造型线条明快、新颖独特、美观大方。 5、成本低： 由于彻底摒弃了传统的万向摇臂钻床的设计格局，在 2 完全保留原有功能的前提下进行功能重组，结构优化，使得零部件大大减少，因而降低了成本。 三、ZQ3035摇臂钻床摇臂与立柱的拼装及调整应注意以下问题： （1）将外立柱带键槽的一面回转到底座工作面的一边，清除键槽中的毛刺并保持立柱外圆表面的清洁。 （2）将摇臂套在外立柱上，安装立柱和摇臂夹紧机构、升降机构以及其它零件。摇臂夹紧后，其孔与外立柱表面配合应均匀紧密，用
摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。 关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)
12345控制变压器保护 QF2 1照明和指示灯 电源主轴箱立柱 SB1主电机控制 起动停止横臂升降控制上升下降液压泵电机松开夹紧通电延时分配阀主轴箱立柱SA闭35 XT1 XT2SB4 13XT215XT2SQ2 KM1C 11 XT2SB5 21XT217XT2SB4SB5DXT2(常开触点)延时闭合KT 3E492."6XT137XT2 SB639XT1XT2 KT3G41XT243SQ3 43XT2SB6SB7 KT2D49XT1XT2 SA49 55XT2XT357XT2XT353XT2ASB2
TC 4.DU V~110V 241 ~24VXT1 XT2 QF3 243 XT5SB37 XT2SQ125XT2摇臂降下限位断电延时摇臂夹紧到位(断开)SB715-60°摇臂升上限位 BB摇臂松开,升降切换摇臂松开到位闭合KT2GSQ2 31XT2KT2HSQ4 CSQ5 27XT2KM2D 29KM5D33(常闭触点)延时闭合KT1C 45 KT1HKM4D断电延时型号M1容量380V220VQF1FR2Z电245 XT1 XT2247 XT1 XT2KM
3D192.2 FR1B XT1 PEXB NXT1 XT2 ELXT5 HL1HL2HL3KM1B 1.C 2."C 1.C 1.C B断电延时4FR2B断电延时通电延时4.CKT1B 3.D 4."C 4.CKM2B 3.C 3."C 3.C 3.CKM3B
3.C 3."C 3.C 3.CKM4B 3.C 4."C 3.C 3.CKM5B 4.C 3."C 4.C 4.CKT2B 3.C 3.C 4.DKT3A 3.D 4.CYA1YA2使用说明书第30页 (3)摇臂升降 按上升(或下降)按钮SB4(或SB5),时间继电器KT1吸合,使交流接触器KM4得电吸合,液压泵电机M3旋转,压力油经分配阀进入摇臂松开油腔,推动活塞和菱形块使摇臂松开.同时活塞杆通过弹簧片压限位开关SQ2,使交流接触器KM4失电释放,交流接触器KM2(或KM3)得电吸合,液压泵电机M3停止旋转,升降电机M2旋转,带动摇臂上升(或下降)。如果摇臂没有松开,限位开关SQ2常开触点不能闭合,
皮带运输机电气控制系统设计
任务书 姓名：专业： 设计课题：皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求： 设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为： （2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为： （3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 （4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 （5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。 设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日
前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)
1绪论 1.1选题背景和意义 近年来，随着自动化技术的不断发展，PLC逐渐代替复杂的电器及接线而成为控制设备的核心。为此削弱电气控制中复杂的电路分析，加强PLC程序设计来实现控制的地位日益体现。改造后的Z3040型摇臂钻床简化了控制线路，使机床功能完善，使用方便，维护简单，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的使用率，可实现生产过程的高效、节能和低成本。在工业上有广泛的应用前景。 1.2 现状及存在的问题 金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器，在制造业中，尤其是机械行业，机床有着非常广泛的应用。然而钻削加工仍然在零件加工中占有相当的比例，据统计在零件加工中钻孔加工占25%以上。摇臂钻床仍然是钻削加工的主要设备之一。作为传统的老产品摇臂钻床，有数百年的发展历史，其产品都在不断地更新，功能也越来越齐全、性能也不断地完善。 Z3040型摇臂钻床适用于单件或批量生产带有多孔的大型零件的孔加工，是机械加工车间常用的机床，在机械行业中得到了广泛应用。由于传统继电器－接触器控制的摇臂钻床存在电路接线复杂，触点多、噪音大、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，因此对Z3040摇臂钻床控制系统的技术改造是非常必要的。 1.3 本文的主要任务 本文在分析Z3040型摇臂钻床继电接触控制系统工作原理的基础上，提出了用可编程控制器（PLC）对摇臂钻床控制系统进行改造设计。文中介绍了PLC 的原理和特点；给出了摇臂钻床PLC控制系统的硬件组成和软件设计；其中包括PLC的选型、输入/输出（I/O）地址分配、PLC外部接线图、PLC梯形图程序设计；分析了用PLC控制摇臂钻床的工作过程。
123456控制变压器保护QF2 1照明和指示灯 电源主轴箱立柱 SB1主电机控制 起动停止横臂升降控制 上升下降液压泵电机 松开夹紧延时分配阀主轴箱立柱SA闭合表35 XT1 XT2给电延时,延时开启 DXT2 SB4 13 XT2 15 XT2 SQ2SB5 KT3E 25 XT2 15
SQ2 KT2G 31 XT2 KT2H37DXT1 XT2 SB6SQ3 41 XT1 XT2 43 断电延时,延时闭合SASB643XT2SB7 KT2D49XT1XT253XT2断电延时,延时开启SB2 TC 1.8U V~110V 241 ~24VXT1 XT2 QF3 243
KM1C 11 XT2 SQ4 CSQ17XT2SQ1SB7-60°0°60°39 XT1 XT2 KT3GABBA17XT2 SB5 21 XT2SB4 27 XT2 KM2D 29KM5D SQ5 33KT1C 45 KM4DKT1HSA245 XT1
XT1 XT2KM3D 55XT2XT357XT2XT3C2 FR1B XT1 PEXB NXT1 XT2 ELXT5 HL1HL2HL3KM1B 1. 32."4KT1BKM2B 2. 51."4 2."5KM3B 1. 52."5KM4B 1. 52."6 FR2B4
1. 62."5KT2B 2.5KT3AYA1 2.5YA2B A使用说明书第30页 1."3 2."6 1."4 1."5 1."5 1."6 2."6 2."5 1. 31."4 1."5 1."5 1."6 2."7 (3)摇臂升降