运用PLC技术改造Z3040型摇臂钻床设计任务书

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)

运用PLC技术改造Z3040型摇臂钻床

摘要：

随着现代科学技术的飞速发展，高速、高效和被人们普遍关注技术的适用性和经济性会成为机械加工发展的必然趋势。Z3040型摇臂钻床在机械加工中运用广泛，但该钻床的电气控制系统中的继电器、接触器的使用，存在着线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断、排除困难等难题。论文将分析摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，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。

关键词：PLC I/O接线图梯形图

1. 绪论

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。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。

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。灵活组态。

功能强大，编程方便，易于使用。

运行速度快。

1.2 国外关于本课题的技术研究现状和发展动态

早在上世纪六十年代国外就已经出现了可编程序控制器（PLC）的应用，之后世界各国

争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在1995年西门子又成功地开发出了S7200、

S7300系列，它具有TD 200和COROS OPS操作模板为用户提供了方便人机界面，用户程

序三级口令保护，极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFD3US

以及以太网联网的网络能力，强劲的部集成功能，全面的故障诊断功能；模块式结构可用于

各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机；快速的指令处理大大缩短了循环周

期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。由于

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Z3040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。

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Z3040摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借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摇臂钻床传统电气控制系统的原理

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。

2.1主电路