摇臂钻床控制器系统设计
摇臂钻床控制系统的毕业设计
摇臂钻床控制系统的毕业设计摇臂钻床控制系统的毕业设计一、引言摇臂钻床是一种常见的加工设备，用于钻孔和铰孔等操作。
为了提高生产效率和精度，需要对摇臂钻床进行自动化控制。
本文将介绍一个基于单片机控制的摇臂钻床控制系统的设计。
二、系统结构该控制系统由以下部分组成：1. 摇臂钻床机械结构：包括电机、减速器、传动轴、转盘等。
2. 传感器：用于检测转盘位置和工件位置。
3. 控制板：包括单片机、驱动器和其他电路元件。
4. 人机界面：包括显示屏和按键。
三、系统功能该控制系统具有以下功能：1. 自动定位：通过传感器检测转盘位置和工件位置，自动调整摇臂位置，实现自动定位。
2. 自动进给：根据设定参数，自动调整进给速度和深度，实现自动进给。
3. 自动停止：当加工完成或出现故障时，自动停止运行。
4. 报警提示：当出现故障时，通过人机界面提示操作人员。
四、硬件设计1. 传感器：使用光电传感器检测转盘位置和工件位置。
2. 控制板：使用STM32F103单片机作为控制核心，配合L298N驱动器控制电机运行。
3. 人机界面：使用LCD显示屏和按键实现人机交互。
五、软件设计1. 系统初始化：包括初始化各个模块、配置参数等。
2. 自动定位：通过光电传感器检测转盘位置和工件位置，计算出摇臂需要调整的角度，并控制电机转动到指定位置。
3. 自动进给：根据设定参数，控制电机以设定速度和深度进行进给操作。
4. 自动停止：当加工完成或出现故障时，停止电机运行。
5. 报警提示：当出现故障时，通过LCD显示屏提示操作人员。
六、测试结果经过测试，该摇臂钻床控制系统能够稳定运行，并且具有较高的精度和效率。
同时，该系统还具有自动化程度高、操作方便等优点。
七、总结与展望本文介绍了一个基于单片机控制的摇臂钻床控制系统的设计。
该系统具有自动化程度高、精度和效率较高等优点。
未来，可以进一步优化该系统的控制算法和人机界面，提高其性能和实用性。
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一、引言摇臂钻床是一种常见的加工设备，其电气控制系统是保证设备正常运行的重要部分。
本文将对摇臂钻床电气控制系统进行课程设计，包括系统结构设计、PLC编程、HMI界面设计等内容。
二、系统结构设计1. 系统概述摇臂钻床电气控制系统主要由PLC、HMI、伺服驱动器、电机和传感器等组成。
其中PLC负责控制整个系统的运行，HMI提供人机交互界面，伺服驱动器和电机实现工件定位和加工动作，传感器用于检测工件位置和状态。
2. 系统硬件设计根据系统概述，我们可以确定摇臂钻床电气控制系统的硬件组成。
具体来说，PLC采用西门子S7-200系列，HMI采用鼎信公司的触摸屏，伺服驱动器采用三菱公司的MR-J3系列，电机采用西门子公司的1FK7系列，传感器采用欧姆龙公司的E3Z系列。
3. 系统软件设计在硬件确定之后，我们需要对系统进行软件设计。
首先需要编写PLC程序，包括初始化、工件定位、加工动作等功能。
其次需要设计HMI 界面，提供人机交互操作界面。
最后需要对伺服驱动器和电机进行参数设置，以实现精准的工件定位和加工。
三、PLC编程1. 程序设计PLC程序设计是摇臂钻床电气控制系统中最重要的部分。
在程序设计中，我们需要考虑到系统的稳定性、可靠性和安全性等因素。
具体来说，我们可以采用Ladder图编程方式，将整个系统分为多个功能模块进行编程。
2. 程序实现在程序实现中，我们需要注意以下几点：（1）初始化：在系统启动时进行初始化操作，包括各个设备的状态检测和参数设置。
（2）工件定位：通过伺服驱动器和电机实现工件的定位控制。
（3）加工动作：根据加工需求进行钻孔、铰孔等加工动作。
（4）安全保护：在程序中添加安全保护措施，如急停按钮、限位开关等。
四、HMI界面设计1. 界面布局HMI界面是人机交互的重要部分。
在界面布局中，我们可以采用分屏显示方式，将设备状态、加工进度和操作按钮等分别显示在不同的屏幕上。
2. 界面设计在界面设计中，我们需要注意以下几点：（1）界面风格：采用简洁明了的风格，使用户能够快速理解和操作。
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计一、引言摇臂钻床是一种常用的金属加工设备，广泛应用于机械制造、汽车制造和航空航天等行业。
其电气控制系统起到控制机械运行和保证工艺加工精度的重要作用。
本文将结合Z3050摇臂钻床的特点，对其电气及PLC控制系统进行设计。
1.电气原理图设计：根据Z3050摇臂钻床的机械结构和功能需求，设计电气原理图。
该原理图包括主电路、控制回路和辅助回路。
主电路用于控制电机的运行，包括主电源开关、电机起动器和运行状态指示等。
控制回路用于通过按钮和开关控制钻床的各个功能，包括电机启动、停止、转速调节和前后走动等。
辅助回路用于配合主电路和控制回路，包括电气传感器和限位开关等。
2.电机及起动器选型：根据Z3050摇臂钻床的功率需求和特点，选择适当的电机和起动器。
电机需要具备足够的功率和转速范围，以满足不同工艺需求。
起动器需要具备保护电机的功效，防止过电流和过载，延长电机寿命。
3.控制按钮和开关选型：根据操作人员对钻床的操作需求，选择适用的按钮和开关。
按钮需要具备防误触和防水防尘的特性，以保证操作的安全和稳定。
开关需要具备高可靠性和耐久性，以满足长时间工作的要求。
4.传感器和限位开关选型：根据钻床工作过程中的监测需求，选择合适的传感器和限位开关。
传感器可以用于检测钻孔深度、转速和温度等参数，以保证加工质量和安全。
限位开关可以用于确定钻臂和工件的位置，以防止超限运动和碰撞。
5.电气安装和调试：按照设计原理图进行电气安装和接线。
在安装过程中要注意线缆的固定和绝缘，以防止短路和漏电。
安装完成后进行电气调试，检测电源和控制回路的正常工作情况，以保证电气系统的稳定和可靠。
1.PLC选型：根据钻床的控制需求和工艺要求，选择适当的PLC。
PLC需要具备足够的输入输出点数和通信接口，以满足不同功能模块的连接和控制。
同时需要考虑PLC的运算速度和稳定性，以保证钻床的高效运行和工艺精度。
2.程序设计：根据Z3050摇臂钻床的机械结构和功能需求，进行PLC程序的设计。
plc摇臂钻床课程设计
plc摇臂钻床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在摇臂钻床控制中的应用。
2. 学生能够掌握摇臂钻床的主要部件及其功能，了解PLC在摇臂钻床控制系统中的作用。
3. 学生能够掌握PLC编程的基础知识，理解并运用相关指令进行简单程序的编写。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，对摇臂钻床的PLC控制系统进行故障诊断和分析。
2. 学生能够设计并编写简单的PLC程序，实现摇臂钻床的基本控制功能。
3. 学生能够通过实际操作，掌握PLC与摇臂钻床的连接和调试方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及自动化控制领域的兴趣，提高其学习主动性和积极性。
2. 培养学生的团队合作精神，使其在课程实践过程中学会互相交流、协作解决问题。
3. 培养学生具备安全生产意识，强调在操作摇臂钻床过程中遵守操作规程，确保安全。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础，了解PLC的基本原理，但对摇臂钻床控制系统的实际应用尚不熟悉。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，通过案例分析、实际操作等教学方式，引导学生掌握PLC在摇臂钻床控制中的应用。
同时，关注学生的个体差异，提供有针对性的指导，确保教学目标的有效实现。
二、教学内容1. PLC基础知识回顾：包括PLC的基本组成、工作原理、编程语言及常用指令介绍，重点回顾与摇臂钻床控制相关的基础知识。
2. 摇臂钻床结构与原理：讲解摇臂钻床的主要结构、功能及其工作原理，分析PLC在摇臂钻床控制系统中的作用。
3. PLC编程与控制：结合教材，教授PLC编程方法，包括逻辑指令、定时器、计数器等，以及如何将这些知识应用于摇臂钻床控制。
- 教学大纲：第1周，PLC基础知识回顾；第2周，摇臂钻床结构与原理；第3-4周，PLC编程与控制。
4. 摇臂钻床PLC控制系统设计：指导学生进行摇臂钻床PLC控制系统的设计，包括硬件连接、程序编写和调试。
Z3050型摇臂钻床电气控制控制系统设计
Z3050型摇臂钻床电气控制控制系统设计首先，Z3050型摇臂钻床的电气控制控制系统包括电气控制柜、开关按钮、电机和传感器等组成。
其主要功能是实现钻头的升降、前后移动以及输送工件的控制。
在电气控制柜中，会安装各种控制元件，如接触器、继电器、开关、按钮等。
这些元件通过电线和电缆连接起来，构成一个完整的电气控制系统。
在设计中，需要合理布置和编排电气元件，使其易于操作和维护。
针对Z3050型摇臂钻床的控制需求，可以采用PLC控制系统。
PLC （Programmable Logic Controller）是一种用于自动化控制的可编程逻辑控制器，具有编程灵活、可靠性高、实时性好等优点。
通过PLC控制系统，可以实现对钻床的各种功能的精确控制。
在设计中，首先需要对钻床的工作流程进行分析和梳理。
根据工作流程，确定需要控制的功能和动作，例如：钻头升降、前后移动、开启/关闭钻头、设置加工工件参数等。
然后，根据这些需求，编写PLC程序，在PLC中设置相应的输入和输出端口，实现对这些功能的控制。
针对钻头升降功能的控制，可以采用电机驱动。
将电机与PLC相连，通过控制电机的正转和反转来实现钻头的升降。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电机的工作状态。
针对钻头前后移动功能的控制，可以采用电机驱动或者气动驱动。
通过控制电机或气缸的动作来实现钻头的前后移动。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电机或气缸的工作状态。
针对钻头的开启和关闭功能的控制，可以通过电磁阀来实现。
通过控制电磁阀的通断来控制钻头的开合。
在PLC程序中，设置相应的指令和逻辑，根据输入信号控制电磁阀的工作状态。
对于设置加工工件参数的功能，可以在PLC程序中设置相关的输入模块，通过按钮和传感器等设备来输入相应的参数。
根据输入的参数，PLC可以实时对钻床的工作进行调整和控制。
在设计时，还需要考虑到安全性和可靠性。
例如，可以设置急停按钮、过载保护装置等安全措施，以保证设备的安全运行。
摇臂钻床控制系统的毕业设计
摇臂钻床控制系统的毕业设计1. 摇臂钻床控制系统简介摇臂钻床控制系统是在摇臂钻床上进行的一项自动化控制系统设计。
通过对摇臂钻床的控制，可以实现钻孔、攻丝、铣削等加工过程的自动化，提高加工效率和质量。
2. 系统设计目标摇臂钻床控制系统的设计目标是实现以下功能：1.自动控制摇臂钻床的运动和操作；2.实现钻孔、攻丝、铣削等加工过程的自动化；3.提高加工效率和质量；4.保证操作的安全性和可靠性。
3. 系统设计思路摇臂钻床控制系统的设计思路可以分为以下几个步骤：3.1 系统需求分析通过对摇臂钻床的加工流程、操作方式和要求进行分析，确定系统的功能需求和性能指标。
3.2 系统硬件设计根据系统需求，选择合适的硬件设备，包括控制器、传感器、执行器等，并进行硬件电路设计和布置。
3.3 系统软件设计根据系统的功能需求，编写相应的软件程序，实现对摇臂钻床的控制和操作。
3.4 系统调试和优化对设计的硬件和软件进行调试和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 系统设计方案根据上述设计思路，我们可以提出以下摇臂钻床控制系统的设计方案：4.1 系统需求分析系统需求分析包括对摇臂钻床的加工流程、操作方式和要求进行详细的分析和调研。
1.分析摇臂钻床的结构和工作原理；2.确定摇臂钻床的加工流程，包括钻孔、攻丝、铣削等；3.分析操作人员的需求和操作方式；4.确定系统的功能需求和性能指标。
4.2 系统硬件设计根据系统需求，选择合适的硬件设备，并进行电路设计和布置。
1.选择合适的控制器，例如PLC（可编程逻辑控制器）；2.选择合适的传感器，用于检测摇臂钻床的位置、速度、压力等参数；3.选择合适的执行器，用于控制摇臂钻床的运动。
4.3 系统软件设计根据系统的功能需求，编写相应的软件程序，实现对摇臂钻床的控制和操作。
1.编写控制程序，实现摇臂钻床的自动化运动和操作；2.设计人机界面，方便操作人员进行控制和监控；3.编写安全控制程序，保证操作的安全性。
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型摇臂钻床的plc控制系统设计
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。
2 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析2.1 摇臂钻床的主要结构图2-1摇臂钻床结构及运动情况示意图1-底座 2-工作台 3-主轴纵向进给 4-主轴旋转主运动 5-主轴 6-摇臂7-主轴箱沿摇臂径向运动 8-主轴箱 9-内外立轴 10-摇臂回转运动11-摇臂上下垂直运动2.2 摇臂钻床的运动形式及特点（1）机床的运动形式摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成，如图所示。
摇臂钻床电气控制系统设计
01摘要本课程设计是机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的设计,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。
此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，叙述了采用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?目录摘要..............................................................................................................................1 绪论............................................................................................................................1.1 Z3040摇臂钻床简介..........................................1.2设计目的.................................... 错误!未定义书签。
2 Z3040摇臂钻床电气控制系统的原理 .......................................................................2.1主电路.......................................................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............................................................................2.2.2 摇臂松开--升／降--摇臂夹紧控制 ......................................................2.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制及信号灯.........................................3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计................................3．1电气元件的选择..............................................3．2 PLC型号的选择..............................................3.2.1 根据PLC的物理结构 ..........................................................................3.2.2 根据PLC的指令功能 ..........................................................................3.2.3 根据PLC的输入输出点数 ..................................................................3.2.4 根据PLC的存储容量 ..........................................................................3.2.5 根据输入模块的类型............................................................................3.2.6 根据输出模块的类型............................................................................3.3 PLC的I/O电气接线图的设计...................................4 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计 .......................................................4.1 PLC梯形图程序的优化设计及程序调试：.........................4.1.1 主电动机的起动控制程序....................................................................4.1.2摇臂升降控制程序.................................................................................4.1.3 主轴箱放松或夹紧控制程序................................................................4.1.4 摇臂回转控制梯形图程序....................................................................4.1.5冷却泵开关控制梯形图程序................................................................. 参考文献.......................................................................................................................... 附录Ⅰ Z3040摇臂钻床电气控制原理图 ..................................................................... 附录Ⅱ Z3040摇臂钻床的电器元件明细表 ................................................................. 附录Ⅲ I/O电气接线图 .................................................................................................. 附录Ⅳ程序梯形图........................................................................................................1 绪 论1.1 Z3040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-摇臂钻床电气控制系统设计
01摘要本课程设计是机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的设计,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。
此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，叙述了采用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;电气控制系统〭目录摘要 (1)1 绪论 (4)1.1 Z3040摇臂钻床简介 (4)1.2设计目的 (4)2 Z3040摇臂钻床电气控制系统的原理 (5)2.1主电路 (5)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 摇臂松开--升／降--摇臂夹紧控制 (5)2.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制及信号灯 (6)3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计 (7)3．1电气元件的选择 (7)3．2 PLC型号的选择 (8)3.2.1 根据PLC的物理结构 (8)3.2.2 根据PLC的指令功能 (9)3.2.3 根据PLC的输入输出点数 (9)3.2.4 根据PLC的存储容量 (9)3.2.5 根据输入模块的类型 (9)3.2.6 根据输出模块的类型 (9)3.3 PLC的I/O电气接线图的设计 (10)4 Z3040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 主电动机的起动控制程序 (11)4.1.2摇臂升降控制程序 (11)4.1.3 主轴箱放松或夹紧控制程序 (12)4.1.4 摇臂回转控制梯形图程序 (13)4.1.5冷却泵开关控制梯形图程序 (13)参考文献 (26)附录Ⅰ Z3040摇臂钻床电气控制原理图 (27)附录Ⅱ Z3040摇臂钻床的电器元件明细表 (28)附录Ⅲ I/O电气接线图 (29)附录Ⅳ程序梯形图 (30)1 绪 论1.1 Z3040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。
设计十七 摇臂钻床控制器
设计7 基于PLC的摇臂钻床控制设计一、控制要求Z3040摇臂钻床继电器原理图中380V交流电源经手动转换开关QSl，进入电动机主电路和控制电路的电源变压器TC。
主轴电动机M1由接触器KMl控制，摇臂升降电动机M2由接触器KM2和KM3控制，液压电动机M3由接触器KM4和KM5控制，冷却泵电动机M4功率较小，由组合开关QS2手动控制。
机床操动情况如下:(1) 按下主轴起动按钮SB2，接触器KMl得电吸合且自保持，主轴电动机M1运转。
按下停止按钮SBl，主轴电动机停止。
(2) 需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮SB3，时间继电器KT得电，其瞬动触头和瞬时闭合延时打开的动合触头使接触器KM4和电磁阀YA动作，液压电动机M3起动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂松开。
待完全松开后，行程开关sQ2动作，其动断触头断开使接触器KM4断电释放，液压电动机M3停止运转，其动合触头接通使接触器KM2得电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动，带动摇臂上升。
上升到所需的位置后，松开上升按钮SB3，时间继电器KT、接触器KM2断电释放，摇臂升降电动M2停止运转，摇臂停止上升。
延时l～3s后，时间继电器KT的动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM5吸合，液压电动机M3反向起动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧装置动作。
夹紧完毕后，行程开关SQ3动作，接触器KM5断电释放，液压电动机M3停止运转，电磁阀YA断电。
时问继电器KT的作用是适应SB3松开到摇臂停止上升之间的惯性时间，避免摇臂惯性上升中突然夹紧。
(3) 需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮SB4，动作过程与摇臂上升时相似。
(4) 立柱和主轴箱同时夹紧和同时松开。
按下立柱和主轴箱松开按钮SB5，接触器KM4得电吸合，液压电动机：M3正向起动。
由于电磁阀YA没有得电，处于释放状态，所以液压油经2位6通阀分配至立柱和主轴箱松开油缸，立柱和主轴箱夹紧装置松开。
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学号：201 1- 2012 学年第一学期《摇臂钻床控制器系统设计》课程设计报告题目：摇臂钻床控制器系统设计专业：电气系班级：姓名：指导教师：电气工程系2011年12 月1日课程设计任务书一．设计目的了解PLC，熟悉PLC二、设计任务根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行摇臂钻床控制器运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力三、具体要求1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现摇臂钻床控制器的控制要求。
摘要PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。
也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。
钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮断面等多种形式的加工。
钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。
在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，式机械加工中床用的机床设备，具有典型性。
关键词：PLC 钻床Z3040摇臂钻床目录摘要。
3引言。
5第一章可编程程序控制器（PLC）1.2 PLC的硬件结构 (6)1.3 PLC的工作原理 (7)第二章 Z3040型摇臂钻床2.1 z3040钻床的硬件设计 (8)2.2 摇臂钻床简介 (9)2.3 Z3040型摇臂钻床结构与运动形式 (9)2.4 Z3040型摇臂钻床电力拖动特点与控制要求 (10)2.5 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析 (14)2.6 Z3040型摇臂钻床电力控制电路图 (15)2.7 Z3040型摇臂钻床电力控制梯形图 (16)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)引言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。
第1章可编程程序控制器（PLC）1.2 PLC的硬件结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，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。
其结构如图1-1所示。
中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。
1.3 PLC的工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。
这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
1输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。
输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。
在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
第二章Z3040摇臂钻床2.1 Z3040 钻床的硬件设计2.2摇臂钻床简介钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮断面等多种形式的加工。
钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。
在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，式机械加工中床用的机床设备，具有典型性。
摇臂钻床的摇臂可绕立柱回转和升降，它与立式钻床的区别是主轴可方便地在水平面上调整位置，使刀具对准被加工孔轴心，而工件则固定不动。
因此，对于加工大而重的工件上的孔带来很大的方便。
2.3 Z3040型摇臂钻床结构与运动形式摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成，如果3-3所示。
内立柱固定在底座的一端，外立柱套在内柱上，并可绕内立柱回转360°。
摇臂的一端为套筒，塔套在外立柱上，借助于升降丝杆的正反向旋转，摇臂可沿外立柱上下移动。
由于升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。
主轴箱式一个复合的部件，它由主电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及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，通过手轮操作可是主轴箱沿摇臂水平导轨作径向运动。
这样，主轴5可通过主轴箱在摇臂上的水平移动及摇臂的回转可方便的调整至机床尺寸范围内的任意位置。
为适应加工不同高度工件的需要，可调节摇臂在立柱上的位置。
Z3040钻床中，主轴箱沿摇臂的径向运动和摇臂的回转运动为手动调整。
钻削加工时，主轴旋转为主运动，主轴的纵向运动为进给运动，即转头一面旋转一面作纵向进给。
此时主轴箱夹紧在摇臂的水平导轨上，摇臂与外立柱加紧在内立柱上。
辅助运动有：摇臂沿外立柱的上下垂直移动；主轴箱沿摇臂水平导轨的径向移动；摇臂的回转运动。
2.4 Z3040型摇臂钻床电力拖动特点与控制要求一电力拖动特点1）摇臂钻床运动部件比较多，多简化传动装置，采用多电动机拖动，分别是主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。
2）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两种运动由一台主轴电动机拖动，分别经主动传动机构，进给传动机构来实现主轴的旋转与进给。
二控制要求1）4台电动机容量均较小，采用直接起动方式，主轴要求正反转，但采用机械方法实现，主轴电动机单向旋转。
2）升降电动机要求正反转。
液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的加紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。
3）摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的程序进行。
因此，摇臂的加紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。
4）钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，共处冷却液进行钻头冷却。
5）要求有必要的联锁与保护环节。
6）具有机床安全姚明电路与信号指示电路。
2.5 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析在Z3040型摇臂钻床电气原理图中M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。
主轴箱上装有4个按钮SB2、SB1、SB3与SB4分别是主电动机起动、停止按钮，摇臂上升、下降按钮。
主轴箱转盘上的2个按钮SB5、SB6分别为主轴箱及立柱松开按钮和夹紧按钮。