目录
第1章绪论 (1)
第2章 Z3050型摇臂钻床简介
2.1摇臂钻床的外观 (2)
2.2摇臂钻床的性能及用途 (2)
2.3摇臂钻床的运动形式 (4)
2.4摇臂钻床的原理分析 (4)
2.5摇臂钻床的主要结构 (4)
2.6Z3050型摇臂钻床电气控制线路原理分析 (4)
2.7摇臂钻床的电气控制要求 (6)
2.8摇臂钻床的使用 (6)
第3章控制系统设计
3.1改造思想 (7)
3.2改造方案 (7)
3.3P L C的介简 (7)
3.4P L C的选择 (8)
第4章三菱PLC的系统构成与工作原理
4.1三菱可编程控制器的基本组成 (9)
4.2三菱可编程控制器的功能特点 (9)
4.３三菱可编程控制器的基本工作原理 (10)
第5章Z3050型摇臂钻床的PLC改造过程
5. 1 任务提出简述 (11)
5. 2工作台控制系统I/O地址分配表 (12)
5.3控制功能接线图 (13)
5.4梯形图 (14)
总结 (15)
致谢 (16)
参考文献 (17)
摘要
摇臂钻床是用于一些大中型企业对工件的加工，老式的摇臂钻床电气控制线路是以各种不同的继电器为主要元件，所以负担比较沉重，大量的接触器需要大量的资金，在生产加工工件时接触器触头不断的关断会造成触头的发黑。
在安装这些继电器时需要大量的空间。维修依靠经验，继电器的位置发生变化或者是线路发生改变维修更是困难。
随着现代社会生产的发展和技术的进步，现代化工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，出现了一种可编程控制器（PLC）。所以我想能不能用可编程控制器（PLC）结合一些外部设备代替摇臂钻床电气设备的控制，以降低床子的造价费用，并且还提高床子的加工精度、延长使用寿命。
关键词：Z3050型摇臂钻床、PLC、自动控制。
Summary
Shaking the arm drills a bed to be mainly more applied than some big and medium-sized business enterprises to used for processing work piece, shaking arm to drill the bed electricity control circuit because of the old style, with various different after electric appliances for main component, so burden more heavy, a great deal of of contact the machine even need a great deal of funds, getting in touch with a machine to touch when the production process a work piece one's continuous contact will result in a nigrescent circumstance of touching the head.
Even need a great deal of space while installing these after the electric appliances.What to depend on more is experience in the aspects of maintaining, once after the position occurrence of the electric appliances change perhaps is a circuit occurrence to change that to maintain is also difficulty.
Modernize industry production to automate along with development and technical progress of modern and social production level of raise increasingly and the micro-electronics fly technically to develop soon, appearing a kind of programmable controller(PLC).So I conceive the control that can combine some exterior equipmentses to replace to shake arm to drill bed electricity an equipments with the programmable controller(PLC), the since low bed son builds price expenses, and still raises bed son to process accuracy and the extension service life etc..
Keyword:The Z3050 type shakes arm to drill a bed, PLC.
第1章绪论
钻床的种类很多，按照结构形式和加工性能的不同，可分为立式钻床、卧式钻床、台式钻床及多轴钻床。Z3050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的大型零件加工。摇臂钻床主要由底座、外立柱、内立柱、摇臂、主轴箱、工作台等部分组成。
摇臂钻床，崴观大方，移动方便，占用场地小，结构合理，操作灵活，突破了机床教具平面化的模式，能模拟铣床电气动作及相关的机械动作，电气柜无油腻，并装有接零插座，适用于大中专、技校，职业中学及职业培训等维修电工专业课堂化教学，其电气线路既典型又有一定的难度，电气故障检修是维修电工所必须掌握的内容之一。
运用PLC来控制摇臂钻床，PLC采用先进、高质量、应用较为广泛的三菱系列（FX2N-48MR）。PLC可编程序控制器作为控制系统的核心，PLC具有系统响应快，功能强、运行稳定可靠、控制线路简单，维修方便等优点。PLC设计了许多逻辑指令，可以处理继电器接点的串联、并联，串并联等各种连接；同时它也为用户提供了能满足各种控制要求的定时器和计数器。在程序运行的过程中可以对时间值和计数值进行有效的监控,还有无数多对的触点可用，使摇臂钻床使用更为便捷。
第2章 Z3050摇臂钻床简介2.1摇臂钻床的外观（如图2.1所示）
图2.1 摇臂钻床外观
2.2摇臂钻床的性能及用途
钻床的种类很多，按照结构形式和加工性能的不同，可分为立式钻床、卧式钻床、台式钻床及多轴钻床。Z3050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的大型零件加工。摇臂钻床主要由底座、外立柱、内立柱、摇臂、主轴箱、工作台等部分组成。Z3050摇臂钻床，崴观大方，移动方便，占用场地小，结构合理，操作灵活，突破了机床教具平面化的模式，能模拟铣床所有电气动作及相关的机械动作，电气柜无油腻，并装有接零插座，上升、下降加装了极限固定保护装置，适用于大，中专，技校，职业中学及职业培训等维修电工专业课堂话教学，其电气线路既典型又有一定的难度，电气故障检修是维修电工所必须掌握的内容之一。Z3050摇臂钻床原理图（如图2.2所示）
图2.2
2.3摇臂钻床的运动形式
（1）主运动钻床主轴带动钻头（刀具）的旋转运动。
（2）进给运动摇臂钻床主轴的垂直运动（手动或自动）。
（3）辅助运动辅助运动是用来调整主轴（刀具）与工件纵向横向即水平上的相对位置以及相对高度的运动。
2.4摇臂钻床的原理分析
主电路中M1是主轴电动机，它由交流接触器控制单向旋转并有热继电器保护；M2是摇臂升降电机，它能实现正、反转，由于M2是间断性工作，所以不设过载保护；M3是液压油泵电机，它也能正、反转；M4是冷却泵电机有空气隔离开关保护。TC输出24V照明电压用于照明灯EL，TC输出6V短路保护，TC输出110V交流电压提供给控制回路。
控制回路中，当按下主轴电动机启动按钮SB3，则接触器KM1吸合并自锁，使主电机M1启动运行，同时指示灯HL2亮。按停止按钮SB2，则接触器KM1释放，使主电机M1停止旋转，同时指示灯HL2熄灭。
2.5摇臂钻床的主要结构
Z3050摇臂钻床主要由底座、外立柱、内立柱、摇臂、主轴箱、工作台等部分组成。工作台用螺柱固定在底座上，工作台上面固定加工工件。内立柱亦固定在底座上。柱套在内立柱上，用液压机构夹紧后，二者不能相对运动；松开夹紧机构后，外立柱用手推动可绕内立柱旋转360°。
安装在坐落在套在套在固定在主轴主轴箱摇臂外立柱内立柱
固定在固定在
底座工作台工件
注：“”表示用液压夹紧机构相连
2.6 Z3050摇臂钻床电气控制线路原理分析
摇臂钻床的电气控制线路包括主电路、控制电路和照明电路三部分。
主电路中共有4台异步电动机，M1是主轴电动机、M2是摇臂升降电动机、M3液压泵电动机、M4冷却泵电动机。
控制电路的电源由控制变压器TC输出110V电压供电。
摇臂钻床照明由变压器TC供给24V的安全电压。熔断器FU3作照明电路的短路保护。
(1) 主电路分析
开关SB1是摇臂钻床的电源总开关。熔断器FU1是总电源的短路保护。
主电路中共有4台电动机，M1是主轴电动机，拖动主轴电动机运行，由接触器KM1控制启动与停止；M2是摇臂升降电动机，通过操纵按钮配合使横臂上升或下降其正反转由接触器KM2、KM3来实现；M3是液压油泵电动机通过操纵按钮配合使液压泵松开或夹紧由接触器KM4、KM5来实现；M4是冷却泵电动机，供应切削液，且当M1启动后才能启动，由转换开关QF2控制它的直接启动和停止。
(2) 控制电路分析
1、摇臂升降控制
按下上升按钮SB4（或下降按钮SB5），则时间继电器KT1通电吸合，其瞬时闭合的常开触头闭合，接触器KM4通电，液压泵电动机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”，推动活塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关SQ2，使其常闭触头闭合。前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4主触头断开，液压泵电动机M3停止工作。后者使交流接触器KM2(或KM3)线圈通电，KM2(或KM3)的主触头接通M2的电源，摇臂升降电动机M2启动旋转，带动摇臂上升（或下降）。如果此时摇臂尚未松开，则位置开关SQ2的常开触头则不能闭合，接触器KM2（或KM3）的线圈无电，摇臂就不能上升（或下降）。
由于时间继电器KT1断电释放，经1～3S时间的延时后，其延时闭合的常闭触头闭合，使接触器KM5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。自摇臂夹紧后，活塞杆推动弹簧片压下位置开关SQ3，其常闭触头断开，KM5断电释放，M3最终停止工作，完成了摇臂的松开上升（或下降）夹紧的整套动作。
摇臂的自动夹紧由位置开关SQ3控制。如果液压夹紧系统出现故障，不能自动夹紧摇臂，或由于SQ3调整不当，在摇臂夹紧后不能使SQ3的常闭触头断开，都会使液压泵电动机M3因长期过载运行而损坏。为此电路中设有热继电器FR2，其整定应根据电动机M3的额定电流进行整定。
摇臂升降电动机M2的正反转接触器KM2和KM3不允许同时获电动作，以防止电源相间短路。为了避免因操作失误、主触头熔焊等原因而造成短路事故，在摇臂上升和下降的控制电路中采用了接触器连锁和复合按钮联锁，以确保电路安全工作。
2、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和复合按钮SB6(或SB7)进行控制。SA1有三个位置，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，立柱夹紧（或放松）；扳到右边位置时，主轴箱夹紧（或放松）。复合按钮SB6是松开控制按钮，SB7是夹紧控制按钮。
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线圈同时得电。KT2的延时断开的常开触头瞬时闭合，电磁铁YA1、YA2得电吸合。而KT3延时闭合的常开触头经立柱和主轴箱的松开油腔，使接触器KM4获电吸合，液压泵电动机M3正转，供出的压力油进入立柱和主轴箱的松开油腔，使立柱和主轴箱同时松开。
松开SB6,时间继电器KT2和KT3的线圈断电释放，KT3延时闭合的常开触头瞬时分断，接触器KM4断电释放，液压泵电动机M3停转。KT2延时分断的常开触头经1～3S延时后分断，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束。
立柱和主轴箱同时夹紧的工作原理与松开相似，只要按下SB7，使接触器KM5获电吸合，液压泵电动机M3反转。
②立柱和主轴箱单独松开、夹紧
如果希望单独控制主轴箱，可将转换开关SA1扳到右侧位置。按下松开按钮SB6（或夹
紧按钮SB7），时间继电器KT2和KT3的线圈同时得电，这时只有电磁铁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），时间继电器KT2（或KT3）的线圈断电释放，KT3的通电延时闭合的常开触头瞬时断开，接触器KM4（或KM5）的线圈断电释放，液压泵电动机M3停转。经1～3S延时后，KT2延时分断的常开触头分断，电磁铁YA2的线圈断电释放，主轴箱松开（或夹紧）的操作结束。
同样的道理，把转换开关SA1扳到左侧，则使立柱单独松开或夹紧。
因为立柱和主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工件，所以采用电动控制。
3、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。
4、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FU3、FU2作短路保护，EL是照明灯，HL1是电源指示灯，HL2是主轴指示灯。
2.7摇臂钻床的电气控制要求
M1→主轴电动机→拖动主轴运转→承担钻削及进给任务→只要求M1单向运动（主轴的正反转由机械手柄操作）→接触器自锁控制电路。
M2、M3→摇臂升降电动机和液压泵电动机→拖动摇臂升降和液压泵→承担摇臂的升降和立柱、主轴箱的松开与夹紧→要求M3、M4能正反转→正反转控制线路。
M4→冷却泵电动机→拖动冷却泵→为钻头和工件提供冷却液→M4只需单向运转→功率较小→由QF2直接控制。
Z3050摇臂钻床主轴运动和进给运动保持了铣床两种运动都要求变速后瞬时点动的电气控制要求。
当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止。
Z3050摇臂钻床有冷却系统、照明设备及各种保护措施。
2.8摇臂钻床的使用
本摇臂钻床采用三相交流电源电压380V。
1、合上电源总开关QF1,电源指示灯HL1。
2、根据加工要求，按下放松按钮SB6，使内、外立柱之间和主轴箱、摇臂之间液压夹紧机构松开，按钮SB6内指示灯HL4点亮，说明液压夹紧机构已松开，可以调整主轴与工件的纵向(前后)相对位置。
3、根据加工需求，按下摇臂上升按钮SB4(或按钮SB5)，摇臂沿着外立柱上升（或下降），调整主轴与工件的相对高度。
4、根据加工需要，将主轴变速及自动进给手柄扳至所需旋转方向位置。
5、按下主轴电动机启动按钮SB3，主轴电动机M1得电，指示灯HL2亮，说明主轴电动机已开始工作，主轴转动。
6、根据加工需要，可在主轴正转或反转的过程中，改变主轴转速或主轴进给量。
第3章控制系统设计
3.1 改造思想
我们在改造的过程中，以节约为原则，无论是需要什么元件或工具都尽量使用我们周围可以找到的，而且我们要以切合实际的要求来改造。改造摇臂钻床的目的主要是符合当今实际的形势。用PLC实现自动控制与电脑监控，更是为节约而改造的，用电甚少。
3.2 改造方案
我在方案设计时，我对原电控系统的工作原理、结构和工作思想进行了认真的分析和消化吸收，并结合实际情况，制订了一套设计方案，即采用了PLC可编程序控制器作为控制系统的核心，PLC具有系统响应快，功能强、运行稳定可靠、控制线路简单、维修方便等优点。PLC设计了许多逻辑指令，可以处理继电器接点的串联、并联，同时它也为用户提供了能满足各种控制要求的定时器和计数器。在程序运行的过程中可以对时间值和计数值进行有效的监控,还有无数多对的触点可用。它还提供了诸如步进控制，数字之间的相互转换的功能，强大的数据处理功能和通讯功能。它本身又有许多的保护措施，另外相较于继电器控制电路来讲它的接线简单，具有一定的电学方面的知识就可以理解甚至于编写程序而无须掌握复杂的计算机汇编语言和一些高级语言。同时在调试和日后的设备维护修理过程中体现出比继电器线路更为优越的性能。
3.3 PLC的简介
3.3.1 PLC定义
可编程序控制器（Programmable Controller）,简称PLC或PC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面的发展也很快，除许多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越快地采用PLC控制系统取代传统的继电接触控制系统。国产化的小型PLC性能也基本达到国外同类产品的技术指标。因此，作为一名电气工程技术人员，必须掌握PLC及其控制系统的基本原理与应用技术，以适应当前电气控制技术的发展需要。
3.3.2 PLC的特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强
（2）编程简单，易于掌握
（3）组合灵活使用方便
（4）功能强，通用性好
（5）开发周期短，成功率高
（6）体积小，重量轻，功耗低
3.3.3 PLC的分类
按I/O点数和存储容量可分为:
（1）小型PLC：I/O点数在256点以下，存储器容量2K，可用于逻辑控制、定时、计
数、顺序控制等场合。部分小型PC还带有模拟量处理、数据通信和算术运算功能，其应用范围更广。
（2）中型PLC：I/O点数在256～2048点之间，存储容量达2～8K步。具有逻辑运算、算术运算、数据传送、中断、数据通信、模拟量处理等功能。用于开关量、数字量与模拟量混合控制的较复杂控制系统。
（3）大型PLC：I/O点数在2048点以上，存储容量达8K步以上。具有数据运算、模拟调节、联网通信、监视等功能，能进行中断、智能控制、远程控制。可用于大规模过程控制，也可构成分布式或控制网络以及整个工厂自动化网络控制。
在这里我选用的是小型PLC。
3.4 PLC的选择
我在做这个课题中首先要选择做出来最能得心应手的一些材料或者器件在这个课题中PLC占主导作用基本上都靠它来完成对PLC进行选择，在国内外的几家有知名度的厂商的生产的PLC产品中，主要有西门子S7-200系列、松下FP系列、欧姆龙C200H系列和三菱FX 系列。
在综合分析系统要求，考虑系统的经济性和技术指标，我选用了小型的三菱FX2N—48MR系列PLC。
第4章三菱PLC的系统构成与工作原理
4.1 三菱可编程控制器的基本组成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
4.2 三菱可编程序控制器的功能特点
（1）条件控制PLC具有逻辑运算功能，它能根据输入继电器触点的与（AND）、(OR) 、等逻辑关系决定输出继电器的状态（ON或OFF），它可代替继电器进行开关控制。
（2）定时控制一般PLC都为用户提供足够的定时器，如三菱FX2型PLC共有256个定时器。所有定时器的定时值可由用户在编程时设定，在运行定时值可被读出或修改。
（3）计数控制为满足对计数控制的需要，PLC向用户提供上百个功能较强的计数器，如FX2型PLC可向用户提供241个计数器。其中6个高速计数器，121个电池后备计数器。
（4）步进控制步进顺序控制PLC的最基本的控制方式，但是PLC为方便用户编制较复杂的步进控制程序，设置了专门的步进控制指令。如FX2型PLC中拥有上千个状态元件，为用户编写较复杂的步进顺序控制程序提供了极大的方便。
（5）数据控制PLC具有较强的数据处理能力，除能进行加减乘除四则运算甚至开方运算外，还能进行字操作、移位操作、数制转换、译码等数据处理。
（6）通信和联网PLC可进行远程的I/O控制。多台PLC之间可进行同位链接（PLC Link），还可用计算机进行上位链接（Host Link），接受计算机的命令，并将执行结果告诉计算机。
（7）对控制系统的监控PLC具有较强的监控功能，记忆异常情况或发生异常情况时自动终止运行。操作人员通过监控命令，可以监视系统的运行状态，以便程序的调试。
可编程序控制器被认为是真正的工业控制计算机，占有极其重要的地位，最重要的原因是它具有如下独特的优点：
（1）可靠性高可编程序控制器的平均无故障时间可达几十万小时，一般来说，可编程序控制系统中发生的故障绝大多数是由传感器、执行器等外围部件所造成的。
（2）编程方便能在较短的时间内掌握, 从硬件方面来说，使用可编程序控制器时,一般在实验室编程模拟调试后，在现场很快就能安装调试成功。
（3）对环境要求低可编程序控制器可在较大的温度、湿度变化范围内正常工作，抗震动、抗冲击的性能好，对电源电压的稳定性要求较低，特别是抗电磁干扰能力。这一点较之一般单片机控制系统尤为突出。
（4）与其它装置配置连接方便可编程序控制器与其他装置、配置的连接基本都是直接的。
4.3 三菱可编程控制器的基本工作原理
可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态，其中运行状态是执行应用程序的状态，停止状态一般用于程序的编制与修改。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时的响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断的重复执行，直至可编程控制器停机或切换到停止工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段,可编程控制器这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
第5章Z3050型摇臂钻床的PLC改造过程
5.1任务提出简述
本文是机械加工中常用的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—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，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Z3050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。
5.2工作台控制系统I/O地址分配表
5.3 控制功能接线图
5.4梯形图
总结
2011年的12月，我开始了我的毕业论文，到现在论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；当论文经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感，感觉自己一直不断的在克服困难，遇到不懂的就去查资料和请教指导老师或同学。以前上课时看到自己不会的我可能会去逃避，但经过这次写毕业论文，我学会了让自己敢于去面对困难，解决困难，只有这样才得以让自己的知识面更广。通过本设计，我对三菱FX2N系列PLC有了更深入的了解，我的知识领域得到了进一步扩展，专业技能得到了进一步提高。
致谢
在做这次毕业设计过程中我首先要感谢我的导师胡老师，感谢胡老师在这些日子对我悉心教导，他为我们操了好多心思，我由衷的感谢他。我按照论文的提纲，开始动笔写论文。在这次毕业设计中，我觉得从与老师的沟通过程中，我能学到很多东西，老师可以从另外一个角度来启发我，给了我很多鼓励。同时通过这次写毕业论文，还提高了我对Office基本操作的熟练程度。再次感谢我的指导老师胡老师同我一起辛苦。
参考文献
[1] 赵仁良.电力拖动控制线路与技能训练.北京：中国劳动社会保障出版社，2001.
[2] 余波.常用机床电气设备维修.北京：中国劳动社会保障出版社，2006.
[3] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：航空航天大学出版社，2003.
[4] 俞国亮.PLC原理与应用.北京：清华大学出版社，2005.
[5] 杨志忠.数字电子技术.北京：高等教育出版社，2003.
[6] 殷建国.可编程控制器及其应用.北京：机械工业出版社，2006.
[7] 李国厚.PLC原理与应用设计.北京：化学工业出版社出版，2005.
[8] 史建成.三菱FX/Q系列PLC应用技术.北京：人民邮电出版社，2006.
[9] 廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2002.
[10] 陶维利.机床电气与PLC.西安：电子科技大学出版社，2003.
封面 PLC改造Z3050摇臂钻床 学校：荣昌世纪培训学校 姓名：邓祥富
内容提要 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,指在解决传统继电器—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，Z3050摇臂钻床的电气原理图绘制、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。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。 目录 1绪论............................................................ .3 1.1 PLC的介绍 (3) 1.2 PLC的基本组成及工作原理 (3) 2 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理 (4) 2.1主电路 (4) 2.2 控制电路、信号及照明电路 (5) 2.3 主电动机控制 (5) 2.4 摇臂的升降控制 (5) 2.5 立柱和主轴箱的夹紧和松开控制 (6) 3．1 PLC型号的选择 (7) 3.2 PLC的I/O分配表 (8) 3.3 PLC的硬件接线 (9) 4 PLC控制程序 (10) 5 结论 (11) 6 参考文献 (11)
宜宾职业技术学院题目：Z3040摇臂钻床的PLC改造
（）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的（），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用（）的规定，即：按照学校要求提交（）的印刷本和电子版本；学校有权保存（）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位原创性声明 本人郑重声明：所呈交的是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位版权使用授权书 本学位作者完全了解学校有关保留、使用学位的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交的复印件和电子版，允许被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位。 涉密按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
职业技术学院 毕业设计 题目：Z3040摇臂钻床的PLC改造
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
摘要:钻床是一种常用的机床，在生产中应用很广泛，种类繁多。然而，在运作中，传统的钻床暴露了越来越多的问题，比如：触点过多、故障出现频繁、维修不方便，影响了钻床的正常工作，引起产品质量降低。 由于各种各样的问题，钻床的改造势在必行。在众多的改造方案中，PLC改造以其他同类产品所不具备的优点脱颖而出。 本文以PLC为控制核心进行的对Z3040摇臂钻床的自动化改造，在本文中阐述了传统钻床继电器控制电路以及行程开关的缺点，提出了详细的改进方案。绘制出了改造过后的电气原理图及PLC接线图等。并编写了PLC的控制程序，取得了良好的效果。 关键词：摇臂钻床PLC 传感器改造 目录 第一章摇臂钻床的介绍 一、Z3040摇臂钻床系统的机械系统 (3) 二、Z3040摇臂钻床系统的电气系统 (4) 三、Z3040摇臂钻床的润滑和冷却系统 (7) 第二章继电器控制的摇臂钻床的工作原理 一、控制电路电路原理图 (8) 二、钻床的操作步骤及工作原理 (9) 三、电气元件清单 (11) 第三章 Z3040摇臂钻床的电气控制的改造 一、Z3040摇臂钻床行程开关的改进 (14) 二、Z3040摇臂钻床继电器控制线路的改进 (18) 三、I/O分配表 (21) 四、Z3040摇臂钻床改造的接线图 (22) 五、程序 (23) 结束语 (26)
答谢辞 (27) 参考文献 (28) 第一章Z3040摇臂钻床介绍 钻床是一种常用的机床，分台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。种类繁多，在工业生产中应用得非常广泛，本文以Z3040摇臂钻床为对象进行PLC改造。 图1-1 XXXXXX 一 Z3040摇臂钻床系统的机械系统 Z3040摇臂钻床整个系统可实现主轴旋转、主轴进给摇臂升降及主轴箱在摇臂上移动等功能（参看表1-3）（1）主轴旋转 主轴的旋转有正、反转及停止由手柄16（主轴正反转及停止手柄）操纵。当手柄向左扳动，主轴正转，并在面板 上指示灯显示旋向；当手柄在中间位置时主轴停止，指示灯熄灭；当手柄向右扳动，主轴反转，另一指示灯显示旋向。 选用不同的转速时，可转动手轮11（主轴旋转变换手轮）即可得到主轴的12种转速，手轮上设有“0”位，用以校调和对刀。变速时必须使用手柄16（主轴正反转及停止手柄）处于中间位置以停止电机旋转，否则会造成有关齿轮在旋转状态下进行切换，而发生意外。 主轴电机主要带动刀具做旋转运动为零件进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、平面和攻螺纹的动力电机。
理工类大学本科毕业设计论文 畢業設計設計題目：基於PLC的搖臂鑽床控制系統改造 系別：機電工程 班級：自動化技術 姓名： 指導教師： 2011年6月7日
基於PLC的搖臂鑽床控制系統改造 摘要 本設計是研究機械加工中常用的Z3050搖臂鑽床傳統電氣控制系統的改造問題,旨在解決傳統繼電器—接觸器電氣控制系統存在的線路複雜、可靠性穩定性差、故障診斷和排除費時費力等難題。由於PLC電氣控制系統與繼電器—接觸器電氣控制系統相比，具有結構簡單，編程方便，調試週期短，可靠性高，抗干擾能力強，故障率低，對工作環境要求低等一系列優點，因此，本設計對Z3050搖臂鑽床電氣控制系統的改造，將把PLC控制技術應用到改造方案中去，以提高搖臂鑽床的工作性能。設計中分析了搖臂鑽床的控制原理，制定了可編程控制器改造Z3050搖臂鑽床電氣控制系統的控制方案，完成了電氣控制系統硬體和軟體的設計，其中包括PLC 機型的選擇、I/O端口的分配、I/O硬體接線圖的繪製、PLC梯形圖程式的設計。對PLC控制搖臂鑽床的工作過程作了詳細闡述，論述了採用PLC取代傳統繼電器—接觸器電氣控制系統從而提高機床工作性能的方法，給出了相應的控制原理及接線圖。 關鍵字：可編程控制器，搖臂鑽床，梯形圖，電氣控制系統
Reformation of Radial Drilling Machine Z3050 by PLC Abstract This paper is to studies the machine process in common use Z3050 in inside radial drilling machine electric control system improves problem. The aim is solving device complexity, inferior reliability and stability, malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system. Because of electric control system PLC there are lots of advantages which include design, install, connect the line and adjust to try workload small, the period of research and manufacture is short, reliability is high, the ability of Anti- interference is very strong, the rate of break down is low, the demand of work environment is low, maintenance convenience a series of advantage etc. Therefore, a work for to the Z3050 radial drilling machine electric control system reforming, will reforming PLC control technique application in the project, then increasing radial drilling machine’s work function. The paper introduces to the control principle of the radial drilling machine. Established the programmable controller improve the design project of electric control system of Z3050 radial drilling machine. Completed the design of the software and hardware of the electric control system, Among them include the model of PLC choice、the I/O allotment of the address、the I/O hardware connects the line diagram、PLC trapezium diagram’s design. It explains that PLC control the work process of radial drilling machine. Discussing the adoption PLC replaces the traditional electric control system’s method and increases the work func tion of radial drilling machine, give a homologous control principle diagram. Key words: PLC，Radial drilling machine，Trapezium diagram，Electric Control System
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 No table of contents entries found.附录A (15) 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。
专业综合设计与实践任务书学院：专业：电气工程及其自动化班级：
目录 1.改造的目及原因 (3) 2.摇臂钻床工作原理 (3) 3.电气控制线路分析 (4) 3.1主电路分析 (4) 3.2控制电路分析 (5) 3.2.1主轴电机M1的控制 (6) 3.2.3摇臂升降控制 (6) 3.2.3立柱和主轴箱的夹紧与放松控制 (7) 3.2.4冷却泵电机M4的控制 (7) 3.2.5照明、指示电路分析 (7) 4.Z3050控制系统PLC改造设计 (8) 4.1系统主要组成部分 (8) 4.2PLC的选型 (9) 5.输入输出设计 (10) 6.梯形图设计 (11) 7.调试 (12) 8.总结 (12) [参考文献] (13) 附录 (14) 主电路 (14) PLC外部接线图 (15) 原理图 (16) 梯形图 (17)
1.改造的目及原因 传统机床控制系统基本上采用交流继电器接触器控制方式，可靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种工业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。应用PLC对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果将把 PLC 控制技术应用到改造 Z3050 摇臂钻床电气控制系统中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文对摇臂钻床主电路进行了分析，对控制线路进行了详细的阐述，完成了电气制系统硬件和软件的设计，其中包括 PLC机型的选择、输入输出信号及地址的分配、I/O 端口的分配、PLC 梯形图程序的设计。 2.摇臂钻床工作原理 （1）Z3050型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机（M1），摇臂升降电动（M2），液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4），这些电动机都采用直接启动方式。 （2）为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。 （3）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。
可编程序控制器 课程设计报告 学校：哈尔滨理工大学荣成学院院系：电气信息系 专业班级：电机10-XX 学号： 姓名：
一．题目名称 用PLC改造Z3040X16型摇臂钻床的控制电路图。具体的接触器-继电器控制系统详见《工厂电气控制设备》129页电路，试将其进行PLC改造。二．任务要求 1.列出输入输出I/O分配表，画出PLC硬件接线图，列出PLC程序清单及注释。 2.用S7-200编写摇臂钻床PLC程序梯形图。 三．确定总体方案 1.分析控制对象 （1）Z3040X16型摇臂钻床的动作是通过机、电、液进行联合控制来实现的。 （2）控制电路设有总起动按钮和总停止按钮 （3）采用4台电动机拖动。分别是主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。 （4）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行，要求夹紧放松作用的液压泵电动机与摇臂升降电动机按一定顺序起动工作，由摇臂松开行程开关与夹紧行程开关发出控制信号进行控制。 （5）机床具有信号指示装置，对机床的每一主要动作作出显示，这样便于操作和维修。 （6）摇臂的夹紧放松与摇臂升降按自动控制进行，而立柱和主轴箱的夹紧放松可以单独操作，也可以同时进行。
2.Z3040×16型摇臂钻床的电气控制线路图如下图所示 （1）主轴电动机M1的要求：单方向旋转，过载保护。 （2）摇臂升降电动机M2的要求：摇臂移动的过程必须是先松开摇臂，在移动，到位后摇臂自动夹紧。电动机能正反转。 （3）液压泵电动机M3的要求：电动机能正反转，有过载保护。四．PLC元器件分配及I/O口分配表 分析Z3040X16型摇臂钻床，找出改用的PLC控制的输入、输出信号，共有14个输入信号，8个输出信号。 I/O分配表
Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造 毕业设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
目录 第1章绪论 (1) 第2章 Z3050型摇臂钻床简介 2.1摇臂钻床的外观 (2) 2.2摇臂钻床的性能及用途 (2) 2.3摇臂钻床的运动形式 (4) 2.4摇臂钻床的原理分析 (4) 2.5摇臂钻床的主要结构 (4) 2.6Z3050型摇臂钻床电气控制线路原理分析 (4) 2.7摇臂钻床的电气控制要求 (6) 2.8摇臂钻床的使用 (6) 第3章控制系统设计 3.1改造思想 (7) 3.2改造方案 (7) 3.3P L C的介简 (7) 3.4P L C的选择 (8) 第4章三菱PLC的系统构成与工作原理 4.1三菱可编程控制器的基本组成 (9) 4.2三菱可编程控制器的功能特点 (9) 4.３三菱可编程控制器的基本工作原理 (10) 第5章Z3050型摇臂钻床的PLC改造过程 5. 1 任务提出简述 (11) 5. 2工作台控制系统I/O地址分配表 (12)
5.3控制功能接线图 (13) 5.4梯形图 (14) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 摘要 摇臂钻床是用于一些大中型企业对工件的加工，老式的摇臂钻床电气控制线路是以各种不同的继电器为主要元件，所以负担比较沉重，大量的接触器需要大量的资金，在生产加工工件时接触器触头不断的关断会造成触头的发黑。 在安装这些继电器时需要大量的空间。维修依靠经验，继电器的位置发生变化或者是线路发生改变维修更是困难。 随着现代社会生产的发展和技术的进步，现代化工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，出现了一种可编程控制器（PLC）。所以我想能不能用可编程控制器（PLC）结合一些外部设备代替摇臂钻床电气设备的控制，以降低床子的造价费用，并且还提高床子的加工精度、延长使用寿命。 关键词：Z3050型摇臂钻床、PLC、自动控制。
皖西学院 课程设计报告书 系别：机电学院 专业：13电气 学生姓名：学号： 课程设计题目：PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制起迄日期:- 课程设计地点:PLC电气控制实验室 指导教师:翁志刚 下达任务书日期: 2016年5月15日
目录 前言 (1) 1 Z3050摇臂钻床的简介 (2) 摇臂钻床的主要结构 (2) 摇臂钻床的运动形式 (2) 摇臂钻床电气拖动特点 (3) 摇臂钻床及原理图说明 (4) 2 系统元器件选型 (5) Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5) PLC的选型 (6) 硬件的设计 (6) PLC的I/O分配 (6) PLC的外部接线图 (8) 3 程序的设计与仿真 (9) 梯形图程序设计 (9) 仿真调试与结果 (11) 参考文献 (15) 致谢 (14)
前言 摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。常常影响企业生产。 PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。因此，利用PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。正是由于PLC 控制系统的种种优点，因此本次对Z3050摇臂钻床的电气控制系统，可以提高Z3050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。
1 Z3050摇臂钻床的简介 摇臂钻床的主要结构 摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱练成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。 摇臂钻床的运动形式 当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动； （2）进给运动为主轴的纵向进给； （3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起内立柱的回转运动。
PLC 在改造Z37摇臂钻床中的应用 1. Z37型钻床 主电路： Z37摇臂钻床共有四台三相异步电动机，其中主轴电动机 M2由接触器KMI 控制，热继电器 KH 作过载保护，主轴的 正、 反向控制是由双向片式摩擦离合器来实现的。摇臂升 降电动机 M3由接触器KM2 KM3控制，FU2作短路保护。 立柱松紧电动机 M4由接触器KM4和 KM5控制，FU3作短路 保护。冷却泵电动机 M1是由组合开关 QS2控制的，FUI 作 短路 保护。摇臂上的电气设备电源，是通过转换开关 QSI 及汇流环 YG 引入。 2. 控制、照明电路分析 合上电源开关QSl ，控制电路的电源由控制变压器 TC 提供110v 电压。Z37摇臂钻床控制电路采用十字 电痺 主输 摇评升降电劲机 立柱松常电功机 低压阻叩 控制 翻升降控制 开关 电动机 上升 下礴 尿护 上升 下醉 T.2H 立柱耕第控制 KH -一SA KM5 KM4 lx 3|x|x \ |X|U Hlb X6 137 X7 7 []Q[] U12 VliWIJ KA KMI KV2 KM3 KM4 KM5 (JS2 FIJI I 朴忡 1 2 3 4 5 6 7 & 9 10 11 13 5 台
3.基于PLC的Z37摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计 3.1PLC的选择 Z3 7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。 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，Z37摇臂钻床电气控制系统的PLC选用整体式结构的PLC 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 摇臂钻床的电气控制系统需要17个输入口11个输岀口，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%勺 裕量。 PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输岀信号的电气控制系统，将所需的输入/输岀点 数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量（单位为bit ）即（17+11 ）X 8=224bit 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。 为了使Z37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。该型PLC具有Z37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,输入模块电压为DC,输出模块为继电器型。由此可知，FP0-C32和FP0-SL1型PLC的技术性能指标完全能满足要求。 3.2PLC的I/O端口分配表
目录 1 绪论.......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1本课题的选题背景和意义 ............................................... 错误！未定义书签。 1.2国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态 ........... 错误！未定义书签。 2 Z3040摇臂钻床电气控制系统和原理分析 (3) 2.1主电路 ............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2控制电路、信号及照明电路 (5) 2.2.1 主电动机的旋转控制 (5) 2.2.2 摇臂的升降控制 (5) 2.2.3 立柱和主轴箱的松开及夹紧控制 (7) 3 Z3040摇臂钻床PLC电气控制系统硬件部分的改造设计 (9) 3.1PLC型号的选择 (9) 3.1.1 PLC的物理结构 (9) 3.1.2 PLC的指令功能 (9) 3.1.3 PLC的输入输出点数 (9) 3.1.4 PLC的存储容量 (9) 3.1.5 输入模块的类型 (10) 3.1.6 输出模块的类型 (10) 3.2PLC的I/O端口分配表 (10) 3.3PLC的I/O电气接线图的设计 (12) 4 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计 (14) 4.1PLC梯形图程序的优化设计及程序调试： (14) 4.1.1 系统预开程序 (14) 4.1.2 主电动机的起动控制程序 (14) 4.1.3 摇臂升降控制程序 (15) 4.1.4 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序 (15) 4.1.5 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序 (16) 5 组态王简介 (16) 5.1组态王画面开发系统 (17) 5.2组态王画面运行系统 (18) 5.3组态王工程管理系统 (18) 5.4组态王新建工程 (18) 5.5创建组态画面 (18) 6 结论 (20) 致谢 (21) 参考文献 (21) 附录梯形图转换成指令表 (22)
目录 第一部分设计任务与调研 (2) 第二部分设计说明 (3) 第三部分设计成果 (9) 第四部分结束语 (12) 第五部分致谢 (13) 第六部分参考文献 (14)
第一部分设计任务与调研 1、设计主要任务 实现Z3050摇臂钻床PLC改造设计与故障排除，程序模拟调试、故障排除获得成功。 1．1 设计的思路 依托电工实训中心和自动化设备维修实训中心的Z3050型摇臂钻床、PLC等实训设备，充分运用所学专业知识和实践技能，详细制定设计方案和阶段进度计划，通过程序设计、模拟调试、常见故障及检修与排除、修订完善，实现Z3050摇臂钻床PLC改造设计与故障排除，故障的分析及检修获取成功。 1．2 设计方法 利用图书馆借阅、文献检索、手册查询、设备选型、PLC编程、PLC实训室程序调试、排故实训室常见故障及检修与排除。 2、调研的目的和总结 本次设计的内容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）对z3050摇臂床的控制部分进行改造。我先对本次的设计进行了总体的思考和分析，使自己对z3050摇臂钻床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等有一定的了解。Z305摇臂钻床主要有底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。对z3050摇臂钻床电气控制部分进行分析得出它需要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。然后根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利实验台进行实验仿真。由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性。因此使Z3050摇臂钻床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。
目录 摘要 (1) 1 绪论...... .................. .................. . (1) 1.1 本课题的选题背景和意义........................... . (1) 1.2 国外关于本课题的技术研究现状和发展动态 (3) 2 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理 (3) 2.1 主电路................................................. . 4 2.2 控制电路、信号及照明电路 (5) 2.2.1 主电动机的旋转控制 (5) 2.2.2 摇臂的升降控制 (5) 2.2.3 立柱和主轴箱的松开及夹紧控制....... (6) 3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计 (6) 3.1 PLC型号的选择 (7) 3.1.1 根据PLC的物理结构 (7) 3.1.2 根据PLC的指令功能 (7) 3.1.3 根据PLC的输入输出点数 (7) 3.1.4 根据PLC的存储容量 (7) 3.1.5 根据PLC的输入模块的类型 (7) 3.1.6 根据PLC的输出模块的类型 (8) 3. 2 PLC工作原理 (8) 3.3 PLC 的I/O 端口分配表 (9) 3.4 PLC的I/O电气接线图的设计 (10)
4 摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计.................... . 11 4.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试.. (11) 4.1.1 系统预开程序 (11) 4.1.2 主电动机的起动控制程序.................... ... . (12) 4.1.3 摇臂升降控制程序 (12) 4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序...................... .13 4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序.................... ..14 4.1.6 信号显示程序........................................... .14 4.1.7 电源工作状态指示信号程序 (15) 5 结论.................. .......... ........ ........... . (15) 5.1 研究成果.................. .................. (15) 5.2 不足之处.................. .................. ........ (15) 参考文献.................. ............ ...... ........ (16) 致.................. .................. . (16)
目录 目录 (1) 前言 (4) 第一章Z3050摇臂钻床简介 (7) 1.1Z3050摇臂钻床的控制原理图 (2) 1.2Z3050摇臂钻床的结构及运动形式 (3) 1.3Z3050摇臂钻床的电气控制系统分析....................... 错误！未定义书签。 1.4Z3050摇臂钻床电气控制特点与故障分析................... 错误！未定义书签。第二章 PLC介绍. (9) 2.1PLC定义................................................................. 2.2PLC的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3PLC的分类及工作原理 2.4PLC的发展 (9) 第三章硬件设计 (10) 3.1PLC的物理结构 (10) 3.2PLC型号的选择 (10) 3.4PLC的外部接线图 (12) 第四章软件设计 (13) 4.1功能介绍............................................... 错误！未定义书签。 4.2功能表图 (14) 4.3程序梯形图 (15) 总结 (39) 参考文献...................................... 错误！未定义书签。
前言 本次设计的内容主要是利用PLC（Programmable Logic Controller）对z3050摇臂钻床的控制部分进行改造。我先对本次的设计进行了总体的思考和分析，使自己对z3050摇臂钻床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等有一定的了解。Z3050摇臂钻床主要有底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。对z3050摇臂钻床电气控制部分进行分析得出它需要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。然后根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性。因此使Z3050摇臂钻床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。 引言： 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