Z3040摇臂钻床的电气控制设计
Z3040型摇臂钻床电气原理分析报告
的 路,推动活塞,带动菱形
上 块松开摇臂
升
摇臂的升降移动将严格按照 摇臂松开→摇臂移动→摇臂到 位自动夹紧的程序自动进行.
控
制 电
松开到位时,活塞杆通过 弹簧片压动行程开关
路 ST1,ST1触点状态改变.
部
分
---
摇
臂 的 上
同时,KM2线圈通电吸合, 摇臂升降电动机M2启动, 拖动摇臂上升.
升
摇臂的升降移动将严格按照 摇臂松开→摇臂移动→摇臂到 位自动夹紧的程序自动进行.
时间继电器KT 线圈断电释放
控 制 电
KT断电延时后,延时闭合 触点KT<17-18>闭合, 延时断开触点KT<117>断开.KM5和YV得
路 电,
部
分
KM5和电磁阀YV动作,将 使液压泵送出的压力油
---
摇 通过摇臂夹紧松开油路,
臂 的
推动活塞,带动菱形块夹 紧摇臂
上
升
时间继电器KT线圈断电 释放
---
控 制 按住SB4后摇臂下降.和上 电 升控制过程相同 路 部 分
摇 臂 的 下 降
摇臂的升降移动将严格按照 摇臂松开→摇臂移动→摇臂到 位自动夹紧的程序自动进行.
控
制
电
主轴箱在摇臂上的放松夹紧与内外
路
立柱间的放松夹紧,是由液压泵电
部 分
动机M3拖动液压泵送出压力油,经 2位六通电磁阀断电而形成的油路, 推动活塞,带动菱形块同时实现的
摇臂的升降移动将严格按照 摇臂松开→摇臂移动→摇臂到 位自动夹紧的程序自动进行.
控
制 夹紧摇臂后,活塞杆通过 电 弹簧片压动行程开关ST2
路
部 ST2触点〔1-17断 分 开,KM5、YV断电释
精品Z3040型摇臂钻床电气线路的改造
:用于串联电路块的并联连接。
OLD（Or Load）
OLD指令的使用
LD I0.0 A M0.0 LD I0.1 AN M0.1 OLD LDN I0.2 AN M0.2 OLD = Q0.0
LPS、LRD和LPP指令应用
LD I0.0 LPS LD M0.0 O M0.1 ALD = Q0.0 LRD
LD M0.2 A M0.3 LDN M0.4 A M0.5 OLD ALD = Q0.1
1.3.2.2摇臂钻床电气控制电路
图3-1-3
主轴箱与立柱,外立柱与内立柱间的夹紧、松开（两者同时进行）： 松开：按下SB5→KM4线圈通电→液压泵电动机M3正转，电磁铁YA线圈不通电，泵入的压力油进入主轴箱和立柱液压缸右腔→主轴箱和立柱同时松开→ 直至位置开关SQ4复位→HL1作松开状态指示，此时松开按钮SB5，放松过程结束。 夹紧：按下SB6→KM5线圈通电→液压泵电动机M3反转、YA线圈不通电，泵入的压力油进入主轴箱和立柱液压缸左腔→主轴箱和立柱同时夹紧→ 直至压下位置开关SQ4→HL2作夹紧状态指示，此时，松开按钮SB6，夹紧过程结束。
OLD指令使用说明： ① 几个串联支路并联连接时，其支路的起点以LD、LDN开始，支路终点用OLD指令。 ② 如需将多个支路并联，从第二条支路开始，在每一支路后面加OLD指令。用这种方法编程，对并联支路的个数没有限制。 ③ OLD指令无操作数。
1.3.1.4 并联电路块的串联指令
ALD（And Load）
O、ON指令使用说明： ① O、ON指令可作为一个接点的并联连接指令，紧接在LD、LDN指令之后用，即对其前面LD、LDN指令所规定的触点再并联一个触点，可以连续使用。 ② 若要将两个以上触点的串联回路和其他回路并联时，须采用后面说明的OLD指令。 ③ O、ON的操作数：I，Q，M，SM，T，C，V和S。
Z3040摇臂钻床电气控制解析
Z3040摇臂钻床 二、钻床分类
钻床按其结构形式可分为：立式钻床、台式钻床、摇 臂钻床和专门化钻床如深孔钻床等。
立式钻床 床
可调式多轴立式钻床
台式钻床摇ຫໍສະໝຸດ 钻典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
三、运动形式及控制要求
1、摇臂钻床上运动形式有：
主运动：主轴带动钻头的旋转运动；
进给运动：钻头的上下运动；
多轴钻床及摇臂钻床等。钻削加工时，工件不动，
刀具作旋转运动和轴向进给运动。
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床 一、钻床工艺
钻床可完成钻孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作，故 要求主轴有较宽的调速范围。其加工方法及所需的运动如 图所示。
钻孔
扩孔
铰孔
攻螺纹
锪孔
刮平面
典型机床电气控制与PLC改造
KM5 ↓
—M3反转夹紧
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
下降： SQ3(17)↓
SB4↓ YV↓— 摇臂松开 SQ2(13)↓
M2 ↓— 摇臂下降 SB4↑
KM5 ↓—M3反转夹紧
— 摇臂下降停
SQ3(17)↓
摇臂升降都有限位保护：
SQ1—上升限位保护
SQ6—下降时限位保护
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
三、运动形式及控制要求
4）由一台冷却泵电动机提供冷却液。 5）各部分电路及电路之间需要有常规的电气保护和联
锁环节。
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
四、电路控制分析
1、主电路
M2—摇臂升降电机， M3—液压泵电机， KM2、主KM3 控 制 ， KM4、KM5 ， 制 ， M1— 动 机控 KMl FR2过载保护 过 载 保 FR3过载保护 控 制 ， FR1 护 M4—冷却泵电机， SA1控制
Z3040型摇臂钻床的电气控制线路
Z3040型摇臂钻床的电气控制线路钻床可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及攻丝，因此要求钻床的主运动和进给运动有较宽的调速范围。
钻床的调速一般是通过三相异步电机和变速箱来实现的，也有的是用多速异步电动机拖动以简化变速机构。
Z3040型摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行孔加工，其运动形式有：主轴的旋转运动、进给运动、摇臂的升降运动、立柱的夹紧和放松、摇臂的回转和主轴箱的左右移动。
主轴的旋转运动和进给运动由一台异步电动机拖动，摇臂的升降由一台异步电动机拖动，摇臂、立柱和主轴箱的松夹由一台液压泵电动机拖动，摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采纳手动。
此外还有一台冷却泵电动机对刀具和工件进行冷却。
加工螺纹时，主轴需要正反转，该机床采纳机械变换方法来实现，故主电动机只有一个旋转方向。
此外，为保证平安生产，其主轴旋转和摇臂升降不允许同时进行。
Z3040型摇臂钻床的电气掌握线路图如图所示。
一、主电路Z3040型摇臂钻床的主电路、掌握电路和信号电路的电源均采纳自动开关引入，自动开关中的电磁脱扣作为短路爱护取代了熔断器。
主电动机M1的接通和断开由接触器KM1掌握，升降电动机M2的正反转由接触器KM2、KM3掌握，液压泵电动机M3的正反转由接触器KM4、KM5掌握。
M1和M3分别用热继电器FR1和FR2作过载爱护，升降电动机M2和冷却泵电动机M4均为短时工作，未设过载爱护。
二、掌握电路掌握电路扼电源由掌握变压器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。
1、主电动机的旋转掌握在主电动机启动前，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。
这时按下总启动按钮SB1，中间继电器KA1通电并自锁，为主电动机与其他电动机的启动做好了预备。
当按下主电动机启动按钮SB2时，接触器KM1线圈通电并自锁，使主电动机M1旋转，同时主电动机旋转的指示灯HL4亮。
Z3040摇臂钻床控制电路
控制电路分析 电源接触器和冷却泵的控制 按下上班，电源接触器KM吸合并自锁， 把机床的三相电源接通。按SB4，KM断 电释放，机床电源即被断开。KM吸合后， 转动SA6，使其接通，KM6通电吸合，冷 却泵电机得电运行。
• (2)主轴电动机和摇臂升降电动机控制 • 采用十字开关操作控制，控制线路中SA1a SA1b和SA1c是十字开关的三个触头。
– 摇臂升降和夹紧工作的自动循环
•
摇臂钻床正常工作时，摇臂应夹紧在立柱 上。因此，在 上升或下降时，必须先松开 夹紧装置。当摇臂上升或下降到指定位置 时，夹紧装置又须将摇臂夹紧。
• 本机床摇臂的松开，升（降）、夹紧这个过程能够自动完 成。将十字开关扳到上升位置（即向上），触头SA1b闭 合，交流接触器KM4吸合，摇臂升降电动机正转。这时候， 摇臂还不会移动，电动机通过传动机构，先使一个辅助螺 母在丝杆上旋转上升，辅助螺母带动夹紧装置使之松开。 当夹紧装置松开的时候，带动行程开关SQ2，其触头SQ2 （6—14）闭合，为接通接触器KM5做好准备。摇臂松开 后，辅助螺母继续上升，带动一个主螺母沿着丝杆上升， 主螺母则推动摇臂上升。摇臂上升到预定高度，将十字开 关扳到中间位置，触头SA1b断开，交流接触器KM4断电 释放。电动机停转，摇臂停止上升。由于行程开关SQ2 （6—14）任然闭合，所以在KM4释放后，接触器KM5即 通电吸合，摇臂升降电动机即反转，这时电动机只是通过 辅助螺母使夹紧装置将摇臂夹紧。摇臂并不下降。当摇臂 完全夹紧时，行程开关SQ2（6—14）即断开，接触器 KM5断电释放，电动机M4停止运转。
– 立柱和主轴箱的夹紧控制环节
•
机床立柱分内外两层，外立柱可以围绕内 立柱作360的旋转。内外立柱之间有夹紧 装置。立柱的夹紧和放松由液压装置进行， 电动机拖动一台齿轮泵。当电动机正转时， 齿轮泵送出压力油使立柱夹紧，电动机反 转时，齿轮泵送出压力油使立柱放松。
z3040摇臂钻床电气控制系统设计
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Z3040型摇臂钻床电气控制系统设计Z3040型摇臂钻床电气控制系统设计摘要本课程设计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?1Z3040型摇臂钻床电气控制系统设计目录摘要................................................................................................................. ..........11绪论................................................................................................................. .. (4)1.1Z3040摇臂钻床简介....................................................................................41.2pLc在电气控制系统中的应用......................................................................51.3本论文研究的对象及意义.............................................................................62Z3040摇臂钻床电气控制系统的原理 (8)2.1主电路 (8)2.2控制电路、信号及照明电路 (8)2.2.1主电动机的旋转控制...........................................................................82.2.2摇臂松开--升／降--摇臂夹紧控制......................................................82.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制及信号灯. (9)3基于pLc的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计 (10)3．1电气元件的选择.........................................................................................103．2pLc型号的选择.. (11)3.2.1根据pLc的物理结构........................................................................123.2.2根据pLc的指令功能........................................................................123.2.3根据pLc的输入输出点数................................................................123.2.4根据pLc的存储容量........................................................................123.2.5根据输入模块的类型.........................................................................123.2.6根据输出模块的类型.........................................................................133.3pLc的I/o端口分配表................................................................................133.3pLc的I/o电气接线图的设计....................................................................154Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计 (16)4.1pLc梯形图程序的优化设计及程序调试： (16)4.1.1主电动机的起动控制程序.................................................................164.1.2摇臂升降控制程序..............................................................................164.1.3主轴箱放松或夹紧控制程序.............................................................174.1.4摇臂回转控制梯形图程序.. (18)2Z3040型摇臂钻床电气控制系统设计4.1.5冷却泵开关控制梯形图程序..............................................................194.2指令表 (20)5结论................................................................................................................. .. (25)5.1研究成果.......................................................................................................255.2不足之处.......................................................................................................25参考文献................................................................................................................. ....26附录ⅠZ3040摇臂钻床电气控制原理图.................................................................27附录ⅠZ3040摇臂钻床的电器元件明细表.............................................................28附录ⅠI/o电气接线图..............................................................................................29附录Ⅰ程序梯形图 (30)3Z3040型摇臂钻床电气控制系统设计1绪论1.1Z3040摇臂钻床简介钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析摇臂钻床介绍摇臂钻床是一种常见的金属加工设备，也称为卧式钻床。
其主要特点是钻头能够在三维空间内活动，可以用于钻孔、铰孔、攻丝等金属加工操作。
Z3040型号摇臂钻床是一种中等规模的设备，适用于批量生产及中小型零件加工。
该型号摇臂钻床的规格参数如下：•钻孔直径：40mm•钻孔深度：200mm•最大距离：350mm•主轴锥度：MT4•主轴转速：75-1220rpm•主机电机功率：1.5KW•外形尺寸：9805201920mm摇臂钻床电气控制分析摇臂钻床的电气控制主要包括电机控制、机械限位控制、开关控制等。
其中，电机控制是最关键的部分。
电机控制Z3040型号摇臂钻床的主机电机采用交流电机。
控制电路主要包括电源接线、电机启动、运行和停止等。
电源接线摇臂钻床的电源接线通常采用三相四线制。
将三相电源线分别接到电机的U、V、W三个端子上，将电源的零线接到电机的中性点上。
电机的两端还需要接地线，以保证设备的安全使用。
电机启动摇臂钻床的电机启动通常采用星角启动控制方法。
在电机实际运行前，需要将电源接线板上的开关先拨到星形位置，之后再拨到角形位置，电机才能正常运行。
电机运行在摇臂钻床运行过程中，电机需要不断地提供动力。
若需要提高或降低电机输出功率，则需要通过变频器来调节电源电压和频率。
电机停止摇臂钻床的电机停止通常采用电磁制动器控制方法。
在电机停止后，制动器会立即对电机进行制动，防止电机惯性运动。
机械限位控制机械限位控制是摇臂钻床电气控制的一种重要控制方式。
垂直限位器摇臂钻床的钻头最多可向下垂直移动一定的距离。
当钻头下降到设定的位置时，垂直限位器将会自动触发，限制钻头的下降深度，避免设备的损坏。
水平限位器摇臂钻床的工作台可以沿水平方向移动。
设备的水平限位器主要用于控制工作台的行程，确保设备的工作范围在设定范围内，以保证设备安全运行。
开关控制开关控制是摇臂钻床电气控制中的一项基本功能。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计摇臂钻床是一种常见的金属加工设备，其电气控制控制系统设计的目标是实现钻床的自动化操作，提高生产效率和加工精度。
本文将从控制系统的硬件设计和软件设计两个方面进行详细介绍。
首先是硬件设计部分，摇臂钻床电气控制控制系统的核心是PLC（可编程逻辑控制器）。
PLC具有可编程、易于维护、可靠性高等特点，适用于工业控制领域。
在摇臂钻床控制系统中，PLC负责接收各种传感器信号，控制执行机构，实现钻孔深度、转速等参数的调节，并与人机界面进行通信。
其次是传感器部分。
摇臂钻床的常用传感器包括光电开关、压力传感器、位移传感器等。
光电开关可用于检测工件的位置和运动状态，压力传感器可用于检测液压和气压系统的压力情况，位移传感器可用于测量钻孔深度、升降台高度等参数。
再次是执行机构部分。
摇臂钻床的执行机构包括伺服电机、液压驱动装置等。
伺服电机可实现自动控制钻头的位置和运动速度，液压驱动装置可控制液压系统的工作压力和流量。
最后是软件设计部分，摇臂钻床电气控制控制系统的软件设计涉及编程语言和程序逻辑的设计。
一般情况下，使用的编程语言是Ladder Diagram（梯形图）。
根据摇臂钻床的实际需求，编写控制程序，实现各种功能，如自动调节钻孔深度、自动调节钻头转速等。
同时，还需要设计人机界面，用于与操作人员进行交互，实时监视机器的工作状态和参数。
综上所述，摇臂钻床电气控制控制系统的设计涉及硬件设计和软件设计两个方面，需要考虑传感器的选择和布置、执行机构的选型和控制、编程语言的选择和控制程序的编写等。
通过合理的设计，摇臂钻床电气控制系统可以实现自动化操作，提高钻床的生产效率和加工精度。
z3040摇臂钻床电气控制系统课程设计
z3040摇臂钻床电气控制系统课程设计
摇臂钻床电气控制系统课程设计可以涵盖以下内容：
1. 系统结构设计：设计一个能够实现钻孔操作的电气控制系统，包括电气元件布局和连接方式，以及各个电气设备之间的控制关系。
2. 电路设计：根据摇臂钻床的工作原理和要求，设计相应的电路，包括电源电路、控制信号电路、输入输出接口电路等。
3. PLC编程：使用PLC（可编程逻辑控制器）进行程序编写，实现对摇臂钻床的自动化控制。
包括编写常规控制程序、故障诊断程序、安全保护程序等。
4. 人机界面设计：设计一个直观、易于操作的人机界面，用于操作员和设备之间的交互。
可以使用触摸屏、按键等方式，实现对钻孔深度、速度、进给速率等参数的设定和监控。
5. 运行测试：在设计完成后，进行系统的调试和测试。
包括对控制系统的各项功能进行测试，以及对系统的稳定性、可靠性进行评估。
6. 安全性设计：考虑到摇臂钻床操作的安全性，设计合适的安全保护措施，如急停开关、紧急停车按钮等，以确保操作人员和设备的安全。
7. 故障排除与维护：设计相应的故障排除程序和维护计划，以
便在系统出现故障时能够快速恢复正常运行。
通过以上步骤的设计，可以有效实现对摇臂钻床的电气控制，提高其自动化水平和工作效率，提升生产过程中的稳定性和安全性。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2014 ~ 2015 学年第二学期课程名称机电控制技术指导教师吴吉平职称教授学生姓名高东专业班级机设1204 学号1212110110题目钻床的电气控制系统设计成绩起止日期2015 年5 月28 日～2015 年6 月 3 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2010—2011学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设07 班级课程名称：机电控制技术设计题目：摇臂钻床的电气控制系统设计完成期限：自2015 年5 月28日至2015 年6 月 3 日共1 周指导教师（签字）：2015年6月3 日系（教研室）主任（签字）：2015年6月 3 日（课程设计名称）设计说明书（题目）摇臂钻床的电气控制系统设计起止日期：2015 年5月28日至2015 年6月3 日学生姓名高东班级机设1204学号1212110110成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2015年6月3日目录第1章《机电控制技术》课程任务书 (1)1.1设计目的 (1)1.2课程设计的基本要求 (1)1.3设计运用的基本理论 (2)1.4 课程设计任务 (3)第2章摇臂钻床简介及运动分析………………………………………2.1摇臂钻床的作用 (4)2.2摇臂钻床结构分析 (4)2.3摇臂钻床运动分析 (5)2.4摇臂钻床对控制的要求 (5)第3章控制方案设计 (6)3.1课程设计任务要求 (6)3.2设备电气控制要求3.3电动机的选择 (7)第4章电气控制线路要求 (8)4.1主电路设计 (8)4.2控制电路设计 (9)4.3 PLC编程 (10)第5章电气元件的选择 (12)5.1熔断器的选用 (13)5.2 接触器的选用 (13)5.3 热继电器的选用 (14)5.4 电气元件细表 (15)课程小结 (15)参考文献 (16)第一章、《机电控制技术》课程设计任务书：1.设计目的学习普通机床的电气控制原理图及PLC 编程在机床电气中的应用2.课程设计的基本要求1．主轴电动机控制 主轴电动机1M 为单向旋转，由按钮1SB 、2SB 和接触器1KM 实现起动和停止控制。
单元三Z3040型摇臂钻床电气控制
单元三
Z3040型摇臂钻床电气控制
作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多
种形式的加工。
分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及
专用钻床等。
一、结构及运动形式
内外立柱 主轴箱 主轴箱沿摇臂纵向运动 摇臂 主轴 主轴旋转运动 主轴纵向进给 工作台 底座 摇臂回转运动 摇臂垂直运动
二、控制要求
运动部件较多，采用多电动机拖动。 要求主轴及进给有较大的调速范围。 主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给 传动机构实现主轴旋转和进给。
主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需 单方向旋转。
对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。 具有必要的联锁与保护。
三、液压系统简介
操纵机构液压系统 :安装在主轴箱内，实现主轴正反
转、停车制动、空档、预选及变速 。
夹紧机开主轴箱、摇臂及立柱 。
四、电气控制电路分析
主轴电动机的控制过程 摇臂升降电动机的控制过程 主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程
Z3040钻床电气控制系统
外立柱上
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
摇臂钻床上运动形式有：
主运动：主轴带动钻头的旋转运动；
进给运动：钻头的上下运动；
辅助运动：摇臂可沿外立柱的圆柱面上下垂直 调整位置；主轴箱可沿摇臂的导轨横向调整位置； 摇臂及外立柱绕内立柱转动至不同的位置；工作时 可以很方便的调整主轴的位置（工件不动）。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
主轴箱与立柱的夹紧与松开控制 SQ3(17)↓
主轴箱和立柱的夹紧与松开均采用液压操纵，二 者同时进行。工作时要求电磁阀YV不通电。
SB5↓ KM4 ↓
KM4 (17) ↓
—断开KM5
KM4 (7) ↓ 主轴箱松开 立柱松开 —M3正转
后两者为手动，另外还需考虑主轴箱、摇臂、
内外立柱的夹紧和松开。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
由于钻床的运动部件多，故采用多电动机拖动，
主运动和进给运动共用一台电动机拖动，通过机械变
速机构调节主轴转速和进刀量。
主轴正反转是通过液压油缸推动正反转摩擦离
合器进行控制的。主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧动
主电机控制电路
SB2↓ KM1↓ M1起动
SB1↓ KM1↑ M1停
摇臂升降及夹紧控制 摇臂升降过程是按松 开升降夹紧顺序进行 的。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
上升： SQ3(17)↓
KT (17) ↓ 断开KM5
SB3↓ KT ↓ KT (15) ↓ KM4 ↓—M3正转
Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计
Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计PLC控制系统是用于自动化设备的控制和监控的一种技术。
本文将介绍Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计。
一、系统概述Z3040型摇臂钻床是一种常用的金属加工设备，用于钻孔、攻丝等加工操作。
为了提高设备的工作效率和精度，我们设计了一个基于PLC的控制系统。
该系统主要包括硬件设备和软件程序两部分。
硬件设备部分由传感器、执行元件和PLC控制器组成；软件程序部分由PLC编程语言编写而成，可以实现设备的自动化控制和监控。
二、硬件设备设计1.传感器选择选取合适的传感器对设备的运行状态进行监测和控制是PLC控制系统设计的基础。
在Z3040型摇臂钻床中，我们可以选择接近开关、光电传感器、压力传感器等不同类型的传感器用于监测设备的位置、速度、负荷等信息。
2.执行元件选择执行元件负责根据PLC控制器的指令实现设备的运动。
在Z3040型摇臂钻床中，我们可以选择电动马达、液压马达等不同类型的执行元件用于控制主轴的旋转、工作台的上下移动等动作。
3.PLC控制器选择选择合适的PLC控制器对设备进行控制和监控是PLC控制系统设计的核心。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们需要选择能够满足设备运行要求的高性能PLC控制器。
通常情况下，我们需要根据设备的运行模式、控制要求和I/O点数量等参数选择合适的PLC控制器。
三、软件程序设计1.PLC编程语言选择PLC控制器的软件程序通常由Ladder Diagram（梯形图）、Function Block Diagram（功能块图）等编程语言编写而成。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们可以选择Ladder Diagram作为主要的编程语言，用于描述设备的控制逻辑。
2.PLC控制程序编写根据设备的工作流程和控制逻辑，我们需要编写相应的PLC控制程序。
PLC控制程序包括输入端口的检测、控制逻辑的处理和输出端口的控制等部分。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们可以编写相应的程序实现设备的自动化控制和监控。
Z3040型摇臂钻床电气控制系统
1. 主轴旋转的控制 主轴的旋转运动由主轴电动机M1拖动，M1由
主轴起动按钮SB4、停止按钮SB3、接触器KM1实现 单方向起动、停止控制。指示灯HL4为主轴电动机 旋转指示。具体过程如下：
起动时，按起动按钮SB4→KM1得电并自锁→主触 点闭合→M1转动。
停车时，按停止按钮SB3→KM1断电释放→M1断电， 由液压系统控制使主轴制动停车。
二、Z3040型摇臂钻床的液压系统
Z3034型摇臂钻床具有两套液压系统，一套是操 纵机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统。前者 装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空 挡、预选及变速；后者安装在摇臂背后的电器盒下部， 用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。
1. 操纵机构液压系统 该系统压力油由主轴电动机拖动齿轮泵送出，由 主轴变速、正反转及空挡操作手柄来改变两个操纵阀 的相互位置，其中上为“空挡”，下为“变速”，里 为“反转”，外为“正转”，中间位置为“停车”。 主轴转速及主轴进给量各由一个旋钮预选，然后操作 手柄。
主轴空挡时，将操作手柄扳向“空挡”位置，这时由于两个 操纵阀相互位置改变，压力油使主轴传动系统中滑移齿轮处于 中间位置，这时可用于轻便地转动主轴。
2. 夹紧机构液压系统 主轴箱、立柱和摇臂的夹紧与松开，是由液压泵电 动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞菱形块来实现 的，其中主轴箱和立柱的夹紧与放松由一个油路控制， 摇臂的夹紧与松开，因与摇臂升降构成自动循环，所 以由另一个油路单独控制，这两个油路均由电磁阀操 纵。 欲夹紧或松开主轴箱及立柱时，首先起动液压电动 机，拖动液压泵，送出压力油，在电磁阀操纵下，使 压力油经二通阀流入夹紧或松开油腔，推动活塞和菱 形块实现夹紧或松开。由于液压泵电动机是点动控制， 所以主轴箱和立柱的夹紧与松开是点动的。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--三江学院机电传动与控制课程设计题目Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计机械工程学院机械电子工程专业学生姓名顾文俊学号起讫日期—指导教师姓名（签名）王卓君目录第1章摇臂钻床简介及运动分析 (1)摇臂钻床的作用 (1)摇臂钻床的结构分析 (1)摇臂钻床的运动分析 (1)Z3040型摇臂钻床对控制的要求 (2)第2章控制方案设计 (4)课程设计要求及任务 (4)设备电气控制要求 (4)电动机的选择 (4)第3章电气控制线路设计 (5)主电路设计 (5)控制电路设计 (6)第4章电气元件的选择 (7)熔断器的选用 (7)接触器的选用 (7)热继电器的选用 (7)电气元件明细表 (7)课程小结 (10)参考文献 (11)第一章摇臂钻床简介及运动分析一、摇臂钻床的作用摇臂钻床,也可以称为横臂钻。
主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转±180º的钻床（见图）。
摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。
较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。
摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。
摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。
摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。
滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船，机械加工，等行业。
万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。
此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。
二、摇臂钻床的结构分析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，在它的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2014 ~ 2015 学年第二学期课程名称机电控制技术指导教师吴吉平职称教授学生姓名高东专业班级机设1204 学号1212110110题目钻床的电气控制系统设计成绩起止日期2015 年5 月28 日～2015 年6 月 3 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2010—2011学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设07 班级课程名称：机电控制技术设计题目：摇臂钻床的电气控制系统设计完成期限：自2015 年5 月28日至2015 年6 月 3 日共1 周指导教师（签字）：2015年6月3 日系（教研室）主任（签字）：2015年6月 3 日（课程设计名称）设计说明书（题目）摇臂钻床的电气控制系统设计起止日期：2015 年5月28日至2015 年6月3 日学生姓名高东班级机设1204学号1212110110成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2015年6月3日目录第1章《机电控制技术》课程任务书 (1)1.1设计目的 (1)1.2课程设计的基本要求 (1)1.3设计运用的基本理论 (2)1.4 课程设计任务 (3)第2章摇臂钻床简介及运动分析………………………………………2.1摇臂钻床的作用 (4)2.2摇臂钻床结构分析 (4)2.3摇臂钻床运动分析 (5)2.4摇臂钻床对控制的要求 (5)第3章控制方案设计 (6)3.1课程设计任务要求 (6)3.2设备电气控制要求3.3电动机的选择 (7)第4章电气控制线路要求 (8)4.1主电路设计 (8)4.2控制电路设计 (9)4.3 PLC编程 (10)第5章电气元件的选择 (12)5.1熔断器的选用 (13)5.2 接触器的选用 (13)5.3 热继电器的选用 (14)5.4 电气元件细表 (15)课程小结 (15)参考文献 (16)第一章、《机电控制技术》课程设计任务书：1.设计目的学习普通机床的电气控制原理图及PLC 编程在机床电气中的应用2.课程设计的基本要求1．主轴电动机控制 主轴电动机1M 为单向旋转，由按钮1SB 、2SB 和接触器1KM 实现起动和停止控制。
Z3040摇臂钻床的电气控制设计
Z3040摇臂钻床的电气控制设计
摇臂钻床在机械加工领域具有广泛的应用，其电气控制设计是关键之一、在设计摇臂钻床的电气控制系统时，我们需要考虑以下几个方面：安
全性、可靠性、精确度以及操作简便性等。
其次，针对摇臂钻床的可靠性，我们需要设计一套高质量、稳定可靠
的电气控制系统。
这个控制系统需要使用优质的电气元器件，以提供稳定
的电源和信号输入。
我们需要合理选择和布置电气元器件，以确保工作期
间不会出现电气线路松动或接触不良等问题。
另外，我们还需要设置过载
保护器，以防止电机因工作负荷过大而发生烧坏或短路等故障。
综上所述，Z3040摇臂钻床的电气控制设计需要考虑安全性、可靠性、精确度以及操作简便性等方面。
通过合理的设计和选型，我们可以实现摇
臂钻床的高效、安全、精准的加工。
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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…………………………………………………………………………一、设计内容1.1、设计内容本次设计是对Z3040型摇臂钻床的电气控制设计，根据设计要求设计电气控制系统及连接，使其能实现自动完成各个工作要求。
设计的主要内容包括对继电器电气原理图的设计及绘制，对PLC电器原理图的设计与绘制，制成控制板并进行连接。
这次设计的目的在于通过完成设计，了解可编程控制器的结构、工作原理、特点和用途，掌握对继电器的选型和各型号继电器的用途和作用，掌握可编程控制器的编程方法和指令系统。
二、Z3040摇臂钻床的结构和运动分析2.1、Z3040摇臂钻床结构Z3040 型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成。
内立柱固定在底座一端，外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱旋转360度。
摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱上并借助丝杆的正反转可绕外立柱上下移动。
但由于丝杆与外立柱连成一体，同时升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂不能绕外立柱转动。
但是摇臂与外立柱一起可绕内立柱转动。
主轴箱是一个复合部件，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和进给变速机构以及机床的操作机构等组成。
主轴箱安装在摇臂上。
如图下图所示2.2 Z3040摇臂钻床的运动分析加工时的运动流程如图所示：按照流程图，详细的工作过程为：按下开机按钮，根据摇臂钻床当前的位置进行必要的调整，如工艺图示，5 种情况供选择，各路径是独立的，每次操作只能选择其中之一：选择1路径，则是摇臂需要摇臂上升，当摇臂上升到需要的位置，则松开上升按钮，然后摇臂夹紧，如果此时主轴箱的径向位置和摇臂的回转位置均正确，就可以执行加工了，但如果此时主轴箱的径向位置和摇臂的回转位置均不对，则需要进行调整，执行3松开主轴箱和立柱，手动将其位置进行调整到需要的位置，然后将主轴箱和立柱夹紧4，夹紧完全后就可以执行操作5进行加工了。
如果摇臂的高度需要下降，则选择2路径，然后往下执行。
当摇臂的高度是正确的，就只需要调整主轴箱的径向位置或摇臂回转，那么就选择路径3。
每条路径执行完后均返回开始状态，继续选择执行其他操作。
三、Z3040摇臂钻床电气控制系统原理3.1电气原理图Z3040摇臂钻床的电气原理图如下所示：3.2主轴电动机控制主轴电动机M1为单向旋转，由按钮SBl、SB2和接触器KMl实现起动和停止控制。
主轴的正、反转则由M1电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。
3.3摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。
但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。
摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。
由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。
M2为升降电动机，由按钮SB3、SB4点动控制接触器KM2、KM3接通或断开，使M2电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。
M3为液压泵电动机，通过接触器KM4，KM5接通或断开，使M3电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。
下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下SB3按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。
同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2发出摇臂已松开信号。
此时，SQ2触点(6-13)断开，使接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。
与此同时，SQ2触点(6-7)闭合，接触器KM2线圈得电，升降电动机M2得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2线圈断电，M2电动机停转，摇臂停止上升。
同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。
KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀YV、KM5线圈断电。
液压泵电动机M3停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。
行程开关SQ2为摇臂放松信号开关。
行程开关SQ3为摇臂夹紧信号开关。
时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3或SB4时，若KM4过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。
有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。
3.4夹紧松开控制Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。
主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。
当按下松开按钮SB5，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。
当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯HLl亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。
同时推动摇臂(套在内立柱上)使外立柱绕内立柱旋转至适当的位置，按下夹紧按钮SB6，接触KM5线圈得电，M3电动机反转，拖动液压泵输送出反向压力油至夹紧油缸，使主轴箱和立柱夹紧。
同时行程开关SQ4压下，触点(101-102)断开，HLl灯暗，而(101-103)闭合，HL2灯亮，指示主轴箱与立柱处于夹紧状态，可以进行钻削加工。
3.5冷却泵电动机控制冷却泵电动机容量小(0.125kW)，由SA1开关控制单向旋转3.6连锁、保护环节电路中利用SQ2实现摇臂松开到位，开始升降的联锁控制，利用SQ3，实现摇臂完全夹紧的联锁控制。
通过KT延时断开的常开触点实现摇臂松开后自动夹紧的联锁控制。
摇臂升降除了按钮SB4、SB3机械互锁外，还采用KM 2、KM3电气的双重互锁控制。
主轴箱与立柱进行松开、夹紧工作时，为保证压力油不供给摇臂夹紧油路，通过SB5、SB6常闭触点切断YV线圈电路，达到联锁目的。
电路利用熔断器FUl作为总电路和电动机M1、M4的短路保护。
利用熔断器FU2作为电动机M2、M3及控制变压器T一次侧的短路保护，利用热继电器KRl为M1电动机的过载保护，KR2为M3电动机的过载保护。
组合行程开关SQl作为摇臂上升、下降的极限位置保护，SQl有两对常闭触点，当摇臂上升下降至极限位置时，相应触点动作切断与其对应的上升下降接触器KM2、KM3，使M2电动机停止转动，摇臂停止升降，实现升降极限位置保护，电路中失压或欠压保护由各接触器实现。
3.7照明与信号指示电路通过控制变压器T降压提供照明灯EL安全电压，由SA2开关操作。
熔断器FU3作为短路保护。
当主轴电动机工作时，KMl触点(101-104)接通，指示灯HL3亮，表示主轴工作；当主轴箱、立柱处于夹紧状态时，SQ4触点(101-l03)接通，HL2灯亮。
主轴箱、立柱处于松开状态，SQ4触点(101102)接通，HLl灯亮。
四、电气控制系统硬件设计4.1选择PLC的原则在选择PLC时必须具备以下原则：①最大限度的满足被控制对象的控制要求。
②在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。
③保证控制系统的安全、可靠。
④考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。
4.2 PLC型号的选择根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表3.1、表3.2）所示：表3.1 输入信号端口分配表表3.2 输出信号端口分配表根据元件数量和确定的I/O点数，以及PLC选择原则，选择FX2N-48MR型PLC，此型号的PLC共有输入点24个，输出点24个，继电器输出使用电源为AC100~240V，FX2N-48MR型PLC具有集成型高性能、高速运算、安心宽裕的存储器规格、丰富的软件范围等优点。