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)
1 绪论
摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工作，在具有工艺设备的条件下可以进行镗孔。Z3040摇臂钻床在摇臂钻床生产中应用较广，电路具有典型性，因此，本次改造选用Z3040摇臂钻床为例分析它的电气控制线路，然后进行PLC的改造[1]。
1.1 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[2]。
目前，我国的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。因其控制的电机较多且电路较复杂，在日常的生产作业当中，电气故障出现频率较高，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—接触器控制方式很难精确控制，因此，对传统电气控制系统进行改造有其进步性。
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。
现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，欧美以大中型PLC闻名，而日本以小型PLC著称。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。
灵活性高。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。
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。
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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。
同时，PLC还具备了网络功能，能进行一台PLC或多台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,因此本次对摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高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。
1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态
20世纪60年代末期，是美国通用汽车公司在1968年提出，由美国的数据设备公司在1969年开发出来的。我国于1974年开始研制开发。PLC发展至今已经历了三个阶段，其PLC的I/O点数、容量、功能等方面，可以完全适应复杂的电气控制。
PLC的生产厂家很多，如国外的三菱公司的FX系列、松下公司的FP系列、欧姆龙公司CPM1A系列、西门子公司的S7系列、立石公司的C系列等。我国北京联想计算机集团公司的GK-40、上海机床电器厂的CKY-40、苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A、杭州机床电器厂的DKK02、天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480等[4]。
世界各国争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，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[5]。
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，此次对于摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借
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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摇臂钻床电气控制系统和原理分析
Z3040型摇臂钻床的主轴的调速范围为50:1，正转最低转速为40r/min，最高为2000r/min，进给范围为0.05~1.60r/min。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的，或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。除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇臂钻床的上升、下降及立柱的夹紧和放松。摇臂的上升、下降由一台交流异步电动机拖动，立柱的夹紧和放松由另一台交流电动机拖动。而摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采用手动。此外还有一台冷却泵电动机对加工的刀具进行冷却。
Z3040摇臂钻床外形图如图1所示。
图1 Z3040摇臂钻床示意图
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4 2.1 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，它的电气原理图如图2所示：
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。
2.2 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6.3V，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扳到接通位臵，电源指示灯HL1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启动供给压力油，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KM2圈通电，它主触点闭合，M2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。Z3040摇臂钻床的液压控制原理图如图3所示：
当摇臂上升到所需要的位臵时，松开按钮SB3，KM2和KT1断电，升降电动机M
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2
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。
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6 图3 Z3040摇臂钻床夹紧机构液压控制液压原理图
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ST 1是为摇臂的上升或下降的极限位臵保护而设立的。ST 1有两对常闭触点，ST 1的动断触点（15-17）是摇臂上升时的极限位臵保护，ST 1的动断触点（27-17）是摇臂于液压夹紧机构出现故障或ST 3
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，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有三个位臵，在中间位臵（零位）时为同时进行，搬到左边位臵时为立柱的夹紧或放松，搬到右边位臵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在中间位臵时，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，它的电气元件目录表如表1所示：
表1 电气元件目录表
符号名称及用途
M1主电动机
M2摇臂升降电动机
M3液压泵电动机
M4冷却泵电动机
KM1主轴旋转接触器
KM2摇臂上升接触器
KM3摇臂下降接触器
KM4主轴箱、立柱、摇臂放松接触器
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续表1
符号名称及用途
KM5主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器
KT1摇臂上升、下降用时间继电器
KT2主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器KT3主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器ST1摇臂升、降用行程开关
ST2摇臂夹紧、放松用行程开关
ST3摇臂夹紧用行程开关
ST4立柱夹紧、放松指示用行程开关
Q1~Q4电源引入兼作短路保护用自动开关
Q5工作灯用自动开关
YA1主轴箱放松、夹紧用电磁铁
YA2立柱放松、夹紧用电磁铁
K1工作准备用中间继电器
Q冷却泵电动机电源转换开关
SA2主轴箱、立柱放松、夹紧用转换开关
KR1M1电动机过载保护用热继电器
KR2M3电动机过载保护用热继电器
TC控制变压器
SB1总启动按钮
SB2主电动机启动按钮
SB3摇臂上升启动按钮
SB4摇臂下降启动按钮
SB5主轴箱、立柱、摇臂松开按钮
SB6主轴箱、立柱、摇臂夹紧按钮
SB7总停止按钮
SB8主电动机停止按钮
HL1~HL4工作状态指示信号灯EL机床工作灯
SA1机床工作开关
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3 Z3040摇臂钻床PLC电气控制系统硬件部分的改造
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。
3.1 PLC型号的选择
选择摇臂钻床PLC自动控制电气控制系统的PLC机型，应考虑以下几个方面。
3.1.1 PLC的物理结构
根据物理结构的不同，PLC分为整体式和模块式。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，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。
3.1.2 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。限于知识，本课题采用日本松下生产的FP0系列的PLC进行改造，它是可编程控制器市场上的后起之秀。
3.1.3 PLC的输入输出点数
摇臂钻床的电气控制系统需要17个输入口和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%的余量。
3.1.4 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
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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：
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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