Z3040摇臂钻床的继电器控制电路设计及PLC控制设计-Word版

Z3040摇臂钻床的继电器控制电路设计及PLC控制设计

学生姓名王亮

专业班级 09电气大（二）

指导老师闫运巧

完稿时间 2012-03-27

渤海石油职业学院毕业设计任务书

设计题目 Z3040摇臂钻床的继电器控制电路设计及PLC控制设计

学生姓名王亮系别机电工程专业电气自动化班级（2）

指导教师姓名闫运巧职称高级实习指导教师课题来源生产实践任务书下达时间 2012年12月

1、毕业设计主要内容

（1）主轴及液压泵电动机有过载保护，四台电机直接起动。

（2）摇臂升降严格顺序，由限位开关保证。

（3）控制线路采用电气联锁，防止电源短路。

（4）每个动作均有指示灯做指示。

（5）据设计要求完成继电器控制原理图一张。

（6）选择电器元件列出明细表。

（7）画PLC硬件接线图；PLC选型；I/O分配。

（8）编制PLC梯形图程序。

2、毕业设计主要技术指标

主轴电机M1： 3KW 6.8A 380V 1420r/min

摇臂升降电致力机：1.5KW 3.7A 380V 1400r/min

液压泵电动机： 0.75KW 2.1A 380V 1390r/min

冷却泵电机： 0.75KW 1.9A 380V 2825 r/min

3、毕业设计基本要求

（1）与指导教师见面，接受设计任务。

（2）按进度要求完成毕业设计任务。

（3）提交符合标准要求的毕业设计论文。

（4）准时参加毕业设计答辩。

4、应收集的文献资料

[1]何利民．电工手册．北京：中国建筑工业出版社，1993.

[2] 张万忠.可编程控制器应用技术[M]．北京：化学工业出版社，2001.

[3] 郑忠．新编工厂电气设备手册．北京：兵器工业出版社，1994.

[4] 余雷声．电气控制与PLC应用．北京：机械工业出版社，1996.

[5] 天津电气传动设计研究所编著．电气传动自动化技术手册．北京：机械工业出版社，1992.

[6] 尹绍武．实用电工技术问答．呼和浩特：内蒙古人民出版社，1992.

[7] 何焕山.工厂电气控制设备．北京：高等教育出版社，1998.

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目录

内容摘要、关键词

一、总体方案的确定 (1)

二、Z3040摇臂钻床简介 (1)

2.1 电路工作过程 (5)

2.1.1主轴电动机M1的控制 (5)

2.1.2 摇臂升降的控制 (5)

2.1.3 以摇臂上升为例分析摇臂升降的控制 (6)

2.1.4主轴箱、立柱松开与夹紧的控制 (7)

2.2 液压控制系统 (7)

2.2.1 夹紧液压控制系统 (7)

2.2.2 摇臂移动与主轴箱移动液压系统 (7)

三、PLC控制系统设计的具体内容 (8)

3.1 PLC设计控制系统的基本原则 (8)

3.2 PLC控制系统的I/O点数确定与PLC机型选择 (8)

3.3 I/O接线图 (9)

3.4 PLC I/O、地址分配表 (10)

3.5 流程图 (10)

3.6 状态转移 (11)

3.7 梯形图 (12)

3.8 指令表……………………………………………………………………… .19

3.9 所用材料及型号规格 (23)

四、结束语 (23)

五、致谢 (24)

参考文献 (25)

Z3040摇臂钻床的继电器控制电路设计及PLC控制设计

内容摘要本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。由于Z-3040型摇臂钻床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对z-3040型摇臂钻床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。

关键词 Z3040摇臂钻床电气控制系统 PLC 微处理器

第一章总体方案的确定

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。

可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心，将计算机技术、通信技术与自然控制技术融为一体的新型工业自动控制装置。它克服了继电器—接触器控制电路存在触点多、组合复杂、通用性和灵活性差等缺点。它不仅具有各种逻辑控制功能，而且还具有各种运算、数据处理、联网通信等功能的控制，同时还具有抗干扰性强、环境适应性好和可靠性高等特点。因而广泛地应用于工业生产各领域中。因此有必要对旧式机床进行自动化改造。

方案：在旧式Z3040摇臂钻床基础上，加入摇臂回转自动操作，主轴箱左右移动为自动操作，可提高生产效率。并加入工件加工计数功能、PC通信功能。

第二章 Z3040摇臂钻床简介

摇臂钻床适合与在大、中型零件上进行钻孔、扩口、绞孔及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下还可以进行镗孔。

Z3040摇臂钻床由底座、外立柱、内立柱，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，外立柱套在内立柱上，工作时用液压夹紧机构与内立柱夹紧，松开后，可绕立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套在外立柱上，经液压夹紧机构可与外立柱夹紧。夹紧机构松开后，借助升降丝杆的正、反向旋转可沿外立柱上、下移动。由于升降丝杆与外立柱构成一体，而升降螺母则固定在摇臂上，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、进给和变速机构以及机床的操作机构部分组成。主轴箱安装与摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作使主轴箱沿水平导轨移动，通过液压夹紧机构固在摇臂在。钻削加工时，主轴旋转为主运动，而主轴的直线移动为进给运动。即