PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制(DOC)
Z3050型摇臂钻床电气控制线路
Z3050型摇臂钻床型号含义
1 普通钻床的主要结构组成 2 普通钻床的运动形式 3 普通钻床的控制要求
26:30
1 普通钻床的主要结构组成
孔加工机床
升降电动机 内立柱
外立柱 电源开 关箱
升降丝杆
主轴电动机 主轴箱 摇臂
主轴
工作台
底座
2 普通钻床的运动形式
（1）主运动：钻头的旋转运动。 （2）进给运动：主轴带动钻头的上下移动。
3. 主轴旋转与进给应能在较大范围内调速，采用机械调速， 对电动机无任何调速要求。主轴变速机构与进给变速机构放在 一个变速箱内，两种运动由一台电动机拖动。
4．升降电动机要求正反转。 5．摇臂、主轴箱以及立柱的加紧和放松由一台异步电动机配 合液压装置完成，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夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。 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。 6．钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液 进行钻头冷却，要求单向旋转。 7．要求有必要的联锁与保护环节。 8．具有机床安全照明电路与信号指示电路。
电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。
当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继 电器称为过电流继电器。它主要用于频繁启动和重载启动的场合，作为电 动机和主电路的过载和短路保护。
当流过继电器的电流减小到低于整定值时动作的继电器称为欠电流继 电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁芯是吸合的。它常用于
Z3050型摇臂钻床电气控制线 路
学习领域三 机床电气控制
任务活动二 Z3050型摇臂钻床电气控制
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。
Z3050摇臂钻床电气原理图
Z3050摇臂钻床电气原理图1 主电路设计（2～7区）三相电源L1 L2 L3由电源开关QS控制，熔断器FU1实现对全电路的短路保护（1区）。
从2区开始就是主电路。
主电路有4台电动机。
1）M4（2区）是冷却泵电动机，带动冷却泵供给工件冷却液。
由于M4容量较小，因此不需要过载保护，由转换开关QS2直接控制。
M4直接起动，单向旋转。
2）M1(3区) 是主轴电动机，带动主轴的旋转运动和垂直运动，是主运动和进给运动电动机。
它由KM1的主触点控制，其控制线圈在13区。
热继电器FR1做过载保护，其常闭触点在13区。
M1直接起动，单向旋转。
主轴的正反转由液压系统和正反转摩擦离合器来实现，空档，制动及变速也由液压系统来实现。
3）M2(4～5区) 是摇臂升降电动机，带动摇臂沿立柱的上下移动。
它由KM2,KM3的主触点控制正反转，其控制线圈分别在15，16区。
电动机M2是短时运行，因此不需要过载保护。
4）M3(6～7区) 是液压泵电动机，带动液压泵送出压力油以实现摇臂的松开，夹紧和主轴箱的松开，夹紧控制。
它由KM4,KM5的主触点控制其正反转,控制线圈分别在17，18区。
热继电器FR2作过载保护。
其常闭触点在17区。
熔断器FU2作摇臂升降电动机M2，液压电动机M3和控制电路的短路保护。
2 控制电路的设计（13～19控制电区）控制电路由控制变压器TC(8区) 将380V交流电源降为127V.1）主轴电动机M1的控制电路（13区）。
主轴电动机M1的控制电路是典型的电动机单向连续控制电路。
SB1,SB2分别为砂轮电动机M1的停止和启动按钮。
2）摇臂升降的控制电路（14～19区）。
摇臂升降由摇臂升降电动机M2作动力，按钮SB3,SB4分别为摇臂上升，下降的点动按钮，和KM3,KM2组成接触器按钮双重连锁的正反转点动控制电路（15～16区）。
由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统紧密配合：摇臂升降前，先把摇臂松开，再由M2驱动升降；摇臂升降到位后，再重新夹紧。
用PLC改造Z3050摇臂钻床控制系统
用PLC改造Z3050摇臂钻床控制系统摘要：传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性题目，直接影响了产品质量和生产效率。
介绍应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法。
关键词：继电器控制系统 PLC 系统改造一、引言传统机床控制系统基本上采用交流继电接触器控制方式，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。
可编程序控制器(PLC)是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种产业自动控制装置，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。
本文摸索讨应用三菱公司的FX2N-32MR型PLC对Z3050型摇臂钻床的继电-接触器控制线路进行改造的方法。
二、题目的提出Z3050型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。
为简化传动装置，摇臂钻床的运动部件使用多电机拖动，共有四台电动机：主轴电动机M1，摇臂升降电动机M2，液压泵电动机M3，冷却泵电动机M4。
主轴箱上装有4个按钮：SB1、SB2、SB3与SB4，它们分别是主轴电动机停止、起动按钮，摇臂上升、下降按钮。
主轴箱移动手轮上装有2个按钮SB5、SB6，分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。
（一）Z3050摇臂钻床的电气控制线路分析（如图1）1．主轴电动机M1的控制按起动按钮SB2→接触器KM1吸合并自锁→主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL3显亮。
按停止按钮S B1→KM1开释→M1停止，同时指示灯HL3熄灭。
2．摇臂升降控制按下上升点动按钮SB3→时间继电器KT线圈得电→摇臂上升到位后，松开按钮SB3→KM2和KT同时断电开释→M2停止，摇臂停止上升→由于KT线圈失电，经1～3秒延时，其延时闭合的常闭触点复位→KM5吸合→液压泵电机反转→压力油经分配阀体进进摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。
Z3050摇臂钻床控制系统设计任务书
2) 掌握用PLC 改造传统继电控制系统对输入和输出信号的确定原则和方法
3) 学会选择关键信号构成主控程序和故障信号报警程序的设计方法
4) 训练用PLC 改造传统继电器接触器控制系统的编程的思路和综合分析问题的能力
1.2控制要求：
(1) 控制主轴的旋转运动：
3) 夹紧流程：摇臂升降电动机2M 断电→KT 延时一段时间→液压泵电动机3M 反转及电磁阀YA 通电（高压油经另一油路流入二位六通电磁阀YA，再进入摇臂夹紧油缸，反向推动活塞和菱形块使摇臂夹紧）→夹紧到位→行程开关SQ3 压合→液压泵3M 停止工作及
电磁阀YA 断电。考虑到摇臂升降有一定的惯性，采用延时保证在摇臂升降完全停止后才夹紧。延时时间视摩擦情况而定，一般调整在1～3S 的范围内。摇臂夹紧的行程开关SQ3 应调整为在摇臂夹紧后动作，如调整不当，则会因SQ3 在摇臂夹紧后仍不能动作，使液压泵电动机3M 因长期工作而过载。为防止此故障的产生，在电动机3M 为短时运行的情况下，仍对3M 采用热继电器作过载保护。
电气控制与PLC课程设计
课程设计（论文）任务书
课程：电气控制与PLC课程设计
题目：Z3050摇臂钻床控制系统设计
学院专业班
任务起止日期：20XX年XX月XX日至20XX年XX月XX日
学生பைடு நூலகம்名学号
指 导 教 师
教研室主任20XX年月日审查
院长(系主任)20XX年月日批准
课题内容及要求：
1.1目的和要求
(3) 立柱与主轴箱采用液压装置来控制夹紧和放松，二者同时进行工作，工作时要求二位六通电磁阀YA 不通电工作流程如下：
1) 按下松开按钮SB5→液压泵电动机3M 正转，此时电磁阀YA 不通电(其提供的压力油经二位六通电磁阀YA 的另一油路，推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱松开) →松开到位→行程开关SQ4 动作→松开指示灯HL2 亮。松开SB5→液压泵电动机3M 停止。
二、Z3050摇臂钻床电气控制线路
QF1
SB1 Ｌ1 Ｌ2 Ｌ3
SB2
SB4 SB5 SB6 KT3 KT2 SB7
QF2
QF3
KM4 KM5 KM2
SQ4 SB3 KM1 KM1
SQ1a SQ2
SQ1b SQ2 KT2 KT1 SQ3 KT3 KT1 KT1 KM4 SA
KM1
KM3
SB5
SB4
KM3 KM2 KM5
M 3~
M 3~
M 3~
M 3~
EL HL2 HL1 QF1 KM4
KM5 6 17 6 6
KT2 KT3 18 17 18
YA1 YA2
M4
M1
M2
M3
17 18 5 16 5 15 6 18 6 × 20 5 5 6 5 5
22
17
扳动QF2，冷却泵电动机M4起动。合上照明灯开关，照明灯亮。
M 3~
M 3~
EL HL2 HL1 QF1 KM1 4 13 4 10 4
KT1 KM2
KM3 KM4
KM5 6 17 6 6
KT2 KT3 18 17 18
YA1 YA2
M4
M1
M2
M3
17 18 5 16 5 15 6 18 6 × 20 5 5 6 5 5
22
17
主轴电动机M1的控制 : 按下启动按钮SB3（12区）,接触器KM1吸合并自锁， 主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2（9区）亮。
Z3050型摇臂钻床电路图分析
1 2 3 4 5 摇臂升降电动机 上升 下降 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 电源进线 电源开关 冷却泵电动机 主轴电动机 液压夹紧电动机 指示灯 主电机 松开 夹紧 控制变压器 短路保护 照明 主电 电源 门控开关 总停止 启动停止 摇臂升降控制 上升 下降 液压松夹控制 松开 夹紧 液压松夹延时 液压分配开关 立柱 综合 主轴箱
z3050摇臂钻床电气控制
z3050摇臂钻床电气控制Z3050摇臂钻床电气线路控制摘要钻床是一种用途广泛的孔加工机床。
它主要用钻头钻精度要求不高的孔，另外还可用来钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等。
因此要求钻床的主运动和进给运动有较宽的调速范围。
钻床的结构类型很多，有立式钻床、卧式钻床、台式钻床、多轴钻床、深孔钻床等。
摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或成批生产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床。
【关键词】：钻床结构用途ABSTRACTThe drilling machine is a kind of widely hole processing machine tool. It is mainly used for drill holes with high precision, also can be used for drilling, boring, reaming, reaming, tapping and scrape the end. Therefore asked the drill main movement and feed movement has a wide speed range.The structure of many types of drilling machine, vertical drilling, horizontal drilling, drilling machine, multi-axis drilling machine, deep hole drilling. Rocker drilling machine is a kind of vertical drilling machine, which is suitable for a single or bulk production with a porous large parts machining, general machinery processing workshop is a common machine tool.第一章绪论1.1摇臂钻床型号的含义：Z—钻床，3—摇臂，0－摇臂钻床型， 50—最大钻孔直径为50ｍｍ1.2摇臂钻床的结构组成：Z3050摇臂钻床的构造如图所示。
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。
Z3050型摇臂钻床电气控制线路6
电压继电器的文字符号与文字符号
（3）电流原则控制绕线式电动机串电阻启动控制线路
KA4的作用是保证开始启动时全部电阻接入转子电路
?
KA1、KA2、KA3的电 流释放值：
KA1>KA2>KA3
KA4的作用是保证开始启动时全部电阻接入转子电路
三、拓展练习
（一）自动运（点动） 2 怎样保证摇臂上升时，摇臂先松开，再上升？（或者液压泵电动 机M3先启动，摇臂升降电动机再启动）（摇臂松开到位后，SQ2 （6-8）受压闭合，KM2或KM3才能得电） 3 怎样保证摇臂上升到位后，摇臂完全停止，再锁紧？（或者摇臂 电动机先停止，液压泵电动机再启动（摇臂升降电动机有惯性） （SB3松开，KT线圈失电，KM2线圈失电，KT触点（1-17）延时断 开（延时时间与摇臂升降电动机的惯性有关系），KM5延时得电， SQ3夹紧到位后断开，KM5失电） 4 主轴箱和立柱放松夹紧时，怎样保证压力油不进入摇臂加紧放松 回路？（SB5、SB6采用复合按钮） 5 说明SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、KT的作用。
欠电压继电器是当电压降至某一规定范围时动作的电压继电器； 零电压继电器是欠电压继电器的一种特殊形式，是当继电器的端电
压降至0或接近消失时才动作的电压继电器。
过电压继电器是当电压大于整定值时动作的电压继电器，主要 用于对电路或设备作过电压保护，常用的过电压继电器为JT4—A系 列，其动作电压可在105%～120%额定电压范围内调整。
工艺过程
1 起始时，容器内液体排空，阀门均关闭。
2 按下启动按钮SB后，阀门A打开，甲液体流入容器，待甲液体的 液面达到I位置时，发出关闭阀门A，打开阀门B的命令。
3 阀门B打开后，乙液体流入容器，待液面达到H位置时，发出关闭
用PLC改造Z3050摇臂钻床控制线路.doc
用PＬC改造Z3０５0摇臂钻床控制线路姓名：崔子甲班级：电气及自动化班指导教师：王建一、摘要PLC是从20世纪６０年代末发展起来的一种新型的电气控制系统，将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体。
随着科学技术的飞速发展，PLC已进入日常生活、生产的各个方面，PLＣ的应用在各行各业已成为必不可少的内容.采用PＬＣ对Ｚ3０50摇臂钻床传统的继电器—接触器电气控制系统进行技术改造,给出了Z３０50摇臂钻床ＰLＣ电气控制系统的设计梯形图、输入/输出接线图.PＬC的应用不但大大提高了Z3050摇臂钻床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大简化和减少了维修、维护的工作量,使用效果良好。
Z30５０摇臂钻床是一种用途广泛的孔加工机床,它主要用钻头钻削精度要求不高的孔，另外不可用来扩孔、铰孔、镗孔以及刮平面、攻螺纹等.此钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。
内立柱固定在底座上，在它外面套着空心的外立柱,外立柱可绕着内立柱回转一周，摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。
主轴箱是一个复合部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和操纵机构.利用特殊夹紧机构将外立柱紧固在摇臂导轨上，然后进行钻削加工。
此钻床的运动部件使用多台电动机拖动,主电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降、夹紧、放松和冷却泵各用一台电动机拖动。
主轴及进给应在较大范围内调速,对电动机无任何调速要求。
摇臂的夹紧与放松及立柱的夹紧与放松只由一台异步电动机配合液压装置来完成.钻削加工时，用一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液，对刀具及工件进行冷却。
利用PLC对Z3050型摇臂钻床电气系统进行技术改造的方法,其中包括ＰLC的机型选择、Ｉ/O地址分配、I／O接线图及PLC梯形图设计。
二、关键词:PLC Z３０５0型摇臂钻床梯形图接线图I/O分配表软继电器三、正文：电气控制线路分析:(1)主电路分析Ｚ3050摇臂钻床机械设备一共有四台电动机，除了冷却泵电动机采用断路器直接启动外，其余的三台异步电动机都采用交流接触器直接启动。
二、Z3050摇臂钻床电气控制线路
Z3050摇臂钻床电气控制线路Z3050型摇臂钻床电路图分析(因图片太大裁分成俩部分看下俩张图)Z3050型摇臂钻床电路图分析开车前准备工作：将立柱下部及摇臂后部的配电箱门盖关好，门控开关SQ4（11区）分断，方能接通电源。
合上QF1（2区）和QF3（5区），电源指示灯HL1（10区）亮，表示钻床电气线路已进入通电状态。
开车前准备工作：将立柱下部及摇臂后部的配电箱门盖关好，门控开关SQ4（11区）分断，方能接通电源。
合上QF1（2区）和QF3（5区），电源指示灯HL1（10区）亮，表示钻床电气线路已进入通电状态。
主轴电动机M1的控制: 按下启动按钮SB3（12区）,接触器KM1吸合并自锁，主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2（9区）亮。
扳动QF2，冷却泵电动机M4起动。
合上照明灯开关，照明灯亮。
按下停止按钮SB2，KM1断电释放，M1停止运转，同时HL2熄灭。
扳动QF2，冷却泵电动机M4停转。
断开照明灯开关，照明灯灭。
摇臂上升: 摇臂夹紧机构松开后，通过机械机构压合行程开关SQ2。
SQ2常闭触头（17区）先分断KM4线圈失电M3停转SQ2常开触头（15区）闭合KM2线圈得电M2正转摇臂上升摇臂夹紧当摇臂上升到所需位置后，松开按钮SB4。
KM2线圈失电，M2停转，摇臂停止上升。
延时1～3s，KT1线圈失电，KT1延时闭合的常闭触点闭合。
KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧。
在摇臂夹紧后，SQ3的常闭触头分断。
KM5线圈失电，M3停转，摇臂夹紧完成。
摇臂下降摇臂夹紧机构松开后，通过机械机构使行程开关SQ2释放，SQ2压合。
SQ2常闭触头（17区）先分断KM4线圈失电M3停转SQ2常开触头（15区）闭合KM3线圈得电M2反转摇臂下降摇臂夹紧当摇臂下降到所需位置后，松开按钮SB5。
KM3线圈失电，M2停转，摇臂停止下降。
延时1～3s ，KT1线圈失电，KT1延时闭合的常闭触点闭合。
KM5线圈得电，M3反转，摇臂夹紧。
项目2 Z3050钻床电气控制线路分析
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a) 实物图 b) 结构 图2‐2 DZ5—20型自动空气开 关 1—按钮 2—电磁脱扣器 3—自 由脱扣器 4—动触点 5—静触点 6—接线柱 7）热脱扣器
项目二 Z3050钻床电气控制线路分析
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图2‐4 低压断路器的符号 图2‐3 低压断路器工作原理 1—分闸弹簧 2—主触点 3—传动杆 4—锁扣 5—轴 6—过电流脱扣器 7—热脱扣器 8—欠压失压脱扣器 9—分断按钮 10—杠杆 11—拉力弹簧
SA1扳到右侧位置，按下松开按钮SB6（或夹紧按钮SB7）
项目二 Z3050钻床电气控制线路分析
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2．3 项目实施：Z3050钻床电气控制线路分析、故 障诊断与排除
2．3．2 Z3050摇臂钻床常见故障的分析与检修
（1）摇臂不能升降 （2）摇臂升降后，摇臂夹不紧
（3）立柱、主轴箱不能夹紧或松开
图2-11 由时间继电器控制顺序启 动、逆序停止的控制电路
项目二 Z3050钻床电气控制线路分析
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2．3 项目实施：Z3050钻床电气控制线路分析、故 障诊断与排除
2．3．1 Z3050钻床电气线路分析
1．主电路分析
M2是摇臂升降电动机，装于主轴顶部，用接触器KM2和KM3控
项目二 Z3050钻床电气控制线路分析
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图2‐7 时间继电器的符号
项目二 Z3050钻床电气控制线路分析
晶体管时间继电器
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晶体管时间继电器也称为半导体时间继电器或电子式时间继电器，具 有机械结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长 等优点
PLC控制的Z3050型摇臂钻床电气控制Word版
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: 2016.5.16 - 2016.5.28 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)1.1 摇臂钻床的主要结构 (2)1.2 摇臂钻床的运动形式 (2)1.3 摇臂钻床电气拖动特点 (3)1.4 摇臂钻床及原理图说明 (4)2 系统元器件选型 (5)2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5)2.2 PLC的选型 (6)2.3 硬件的设计 (6)2.4 PLC的I/O分配 (6)2.5 PLC的外部接线图 (8)3 程序的设计与仿真 (9)3.1 梯形图程序设计 (9)3.1仿真调试与结果 (11)参考文献 (13)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1.1 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。
Z3050型摇臂钻床电气控制线路的安装、调试步骤.
Z3050型摇臂钻床电气控制线路的安装、调试步骤
1.选配并检验元件和电器设备
（1）根据钻床的实际情况，配齐电气设备和元件，并逐个检验其规格和质量。
（2）根据电动机的容量、线路走向及要求和各元件的安装尺寸正确选配导线的规格、导线通道类型和数量、接线端子板、控制板、紧固体等。
2.在控制板上固定电器元件和走线槽，并在电器元件附近做好与电路图上相同代号的标记。
安装走线槽时，应做到横平竖直、排列整齐均匀、安装牢固和便于走线等。
3.在控制板上进行板前线槽配线，并在导线端部套编码套管。
按板前槽配线的工艺要求进行。
4.进行控制板外的元件固定和布线
（1）选择合理的导线走向，做好导线通道的支持准备。
（2）控制箱外部导线的线头上要套装与电路图相同线号的编码套管；可移动的导线通道应留适当的余量
（3）按规定在通道内放好备用的导线。
5.自检
（1）根据电路图检查电路的接线是否正确和接地通道是否具有连续性。
（2）检查热继电器的整定值和熔断器中熔体的规格是否符合要求。
（3）检查电动机及线路的绝缘电阻。
（4）检查电动机的安装是否牢固，与可生产机械的传动装置的连接是否可靠。
（5）清理安装现场。
6.通电试车
（1）接通电源，点动控制各电动机的启动，以检查电动机的转向是否符合要求
(2) 通电空转试车。
空转试车时，应认真观察各电器元件、线路、电动机及传动装置的工作是否正常。
发现异常，应立即切断电源进行检查，待调整或修复后方可再次进行通电试车。
Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装
3.Z3050钻床PLC系改造的意义
钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面登多种形式的加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧室钻床、深孔钻床等。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大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。
1.3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。
1.4在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。
1.5摇臂升降电动机要求能正反向旋转。
1.6内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。
摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台组成。摇臂的一端为套筒，套筒在外立柱上，并借助丝杆的正、反转可沿外立柱上下移动。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。加工时。根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杆可带着主轴箱沿外立柱上下升降。在升降之前，应自动将摇臂松开，再进行升降，当达到所需的位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。工作运动包括：主运动（主轴的旋转运动）和进给运动（主轴轴向运动）；辅助运动包括：主轴箱沿摇臂的横向移动，摇臂的回转和升降运动。钻削加工时，钻头一面旋转一面作纵
(完整word版)Z3050型摇臂钻床的PLC改造设计
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 (4)3。
电气控制线路分析 (5)3。
1主电路分析 (5)3。
2控制电路分析 (6)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 (9)6.梯形图设计 (11)7.调试 (12)8.总结 (13)[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.（4)在加工螺纹时，要求主轴能正反转。
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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: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地点:PLC电气控制实验室****:***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)1.1 摇臂钻床的主要结构 (2)1.2 摇臂钻床的运动形式 (2)1.3 摇臂钻床电气拖动特点 (3)1.4 摇臂钻床及原理图说明 (4)2 系统元器件选型 (5)2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 (5)2.2 PLC的选型 (6)2.3 硬件的设计 (6)2.4 PLC的I/O分配 (6)2.5 PLC的外部接线图 (8)3 程序的设计与仿真 (9)3.1 梯形图程序设计 (9)3.1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1.1 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。
1.2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。
Z3050摇臂钻床实物图1.3 摇臂钻床电气拖动特点3.Z3050摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用4台电机拖动。
，他们分别是主轴电动机（M1），摇臂升降电动机（M2），液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4），这电动机都采用直接启动方式。
4.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，一般情况下由机械变速机构实现。
主要变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。
5.Z3050摇臂钻床的主运动和进给运动为主轴的运动，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。
6.在加工螺纹时，要求主轴能正反转。
摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。
因此主轴电动机仅需要单向旋转。
1.4 摇臂钻床及原理图说明Z3050摇臂钻床主电路图如下：主电路分析：Z3050摇臂钻床共有4台电动机，冷却泵电动机为开关直接启动，其余三台电动机采用接触器控制。
M1是主轴电动机由接触器KM1控制，只要求能单方向旋转。
电动机型空机Q1能起到过载、短路、启动电流过大保护，而热继电器FR1也起过载保护的作用，这样就形成了一个双重保护的作用。
M2是摇臂升降电动机，装设于主轴顶部，用KM2和KM3来控制正反转。
使用电动机型空开Q2进行保护。
M3是液压泵电动机，要求能够实现正反转，用KM4和KM5来控制正反转。
电路中用电动机型开Q3和热继电器FR2进行双重保护。
M4冷却泵电动机，功率小，直接用开关控制启动与停止。
L2L32 系统元器件选型2.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表2.2 PLC的选型摇臂钻床的电气控制系统需要12个输入口和6个输出口，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输入点数12，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数6，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的余量，因为实际的输出点刚好是12个，而选择PLC输入点有16个的显然是浪费，所以该系统采用三菱可编程序控制器作为主控制器，完全满足要求。
并且输出点数留有比较多得余量为今后的改进做好准备。
2.3 硬件的设计Z3050摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分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。
由于Z3050摇臂钻床控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。
所以本课题选用继电器输出模块，结合Z3050摇臂钻床电气控制系统的实际情况，需要输入点数大于18个，输出点数大于12个，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量。
2.4 PLC的I/O分配根据系统的原则I/O分配如下：2.5 PLC的外部接线图三菱PLC的控制回路原理图3程序的设计与仿真3.1 梯形图程序设计根据任务书的要求以及I/O口的分配，设计出如下方案：程序段1 ：主轴电机的启停按下按钮SB_1，接触器KM1通电闭合,主轴电动机M1启动运转。
（如下图）程序段2：摇臂上升的过程按下按钮SB_3，液压泵电动机M3首先正转，放松摇臂，继而摇臂升降电动机M2正转，带动摇臂上升。
当上升至要求高度时，松开SB3，摇臂电动机M2停转，同时液压泵电动机M3反转，夹紧摇臂，完成摇臂上升的控制过程。
（如下图）程序段3：摇臂下降的过程按下按钮SB_4，液压泵电动机M3首先正转，放松摇臂，继而摇臂升降电动机M2反转，带动摇臂下降。
当下降至要求高度时，松开SB_4，摇臂电动机M2停转，同时液压泵电动机M3反转，夹紧摇臂，完成摇臂下降的控制过程。
（如下图）程序段4：避免双线圈错误为避免双线圈错误的情况出现，借用辅助继电器的并联来规避错误。
（如下图）程序段5：立柱和主轴的放松与夹紧按下SB_5，接触器KM4通电闭合，液压泵电动机M3启动正向运转，立柱和主轴箱放松；按下按钮SB_6，接触器KM5通电闭合，液压泵电动机M3启动反向运转，立柱和主轴箱夹紧。
（如下图）3.2 仿真的调试与结果仿真程序段1按下按钮SB_1，X1通电，辅助继电器M0得电，Y0得电，主轴电动机M1启动运转成功。
仿真程序段2按下SB-3，X3得电，液压泵电动机正转接触器Y3启动，放松摇臂。
继而延时继电器T1延时启动，摇臂升降电机上升接触器Y1得电正转，带动摇臂上升。
到达行程上限时X6打开，由于互锁，摇臂升降电机上升接触器Y1失电停转，液压泵电动机反转接触器Y4得电启动，夹紧摇臂，完成摇臂上升过程。
仿真程序段3按下SB-4，X4得电，液压泵电动机正转接触器Y3启动，放松摇臂。
继而延时继电器T2延时启动，摇臂升降电机下降接触器Y2得电正转，带动摇臂下降。
到达行程下限时X7打开，由于互锁，摇臂升降电机下降接触器Y2失电停转，液压泵电动机反转接触器Y4得电启动，夹紧摇臂，完成摇臂下降过程。
仿真程序段4按下SB-5，X12得电，辅助继电器M3通电，即液压泵电机M3正转接触器Y3通电启动正向运转，将立柱和主轴箱放松。
按下SB-6，X13得电，辅助继电器M6得电，即液压泵电机M3反转接触器Y4通电启动反向运转，将立柱和主轴箱夹紧。
[1] 熊幸明.电气控制与PLC[M].第一版.北京:机械工业出版社,2014：3～168[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].第二版.北京:北京航空航天大学,2008：64～138[3] 廖常初.PLC基础与应用[M].第二版.北京:机械工业出版社,2007：37～65[4] 张海根.机电传动控制[M].第一版.北京:高等教育出版社,2008：致谢本课程设计的完成，每一步都离不开老师的指导，倾注了大量的心血在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!今天终于可以顺利的完成了课程设计，想了很久，要怎样写下这一段谢词。
课程设计期间的点点滴滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝但却无比充实，两星期的努力与付出，随着设计的完成，终于让这充实的两星期，得以划下完美的句点。
论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先我要感谢我的学校，他让我这几年成长了不少，在就是感谢我的指导老师，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。
老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等每一步都是在他的悉心指导下完成的。
同时，论文的顺利完成，离不开其他各老师、同学和朋友的关心和帮助。
在整个的课程设计写作中，翁志刚老师、宋后伦同学和朋友积极帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的完成了整个课程设计，另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们在悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是设计得以完成的基础。
让我在这里再说声感谢你们。
工作日程电气与电子类课程设计成绩评定表。