Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造.doc
摘 要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。但继电器接触器控制方式电路接线复杂，触电多，成本很高，今后的逻辑修改和增加功能比较困难等诸多缺点。 PLC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，对工作环境要求低等一系列优点。因此对Z3040摇臂钻床控制系统PLC改造是非常必要的。本设计对Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC的改造。首先，从Z3040摇臂钻床的控制原理和PLC的特点分析入手；其次，根据控制系统的原理和PLC的特点完成了PLC机型的选择、I/O端口的分配和接线图绘制；PLC梯形图程序的设计、指令语句表编写和系统程序的仿真；最后根据控制要求，完成了摇臂钻床控制电路中主要电气元件的计算选择。通过PLC改造摇臂钻床控制系统，克服了继电器接触器许多缺点，大大提高摇臂钻床的工作能力和工作寿命，同时运用了系统仿真，能形象、直观的模拟出摇臂钻床运动情况。关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统 AbstractZ3040 type radial drilling machine is mechanical processing workshop commonly used machine that is suitable for single piece or batch production with large parts of the porous hole processing. it is widely used in the machinery industry.but the relay contact device control circuit wiring way more complex electric shock, cost is high，The logic of revision and function increasing will very difficult in the future. The control system of PLC compared with the relay contactor electric control system.It have the excellent feature that is a simple structure, a convenient programming, a short commissioning period, a high reliability and an anti-interference ability, a low failure rate and a low advantages for work environment. So the Z3040 radial drilling machine control system modification is very necessary. This design that is Z3040 radial drilling machine of the electrical control system is reformed the PLC. First of all, analysis Z3040 radial drilling machine control principle and the characteristics of the PLC. Secondly, according to the principle of PLC control system and the characteristics of the type finish PLC choose the I/O port distribution and the wiring diagram PLC ladder diagram of drawing program design instructions written statement table and system of the simulation program. Finally, it completes radial drilling machine main electrical component selectionThrough the PLC control system transformation radial drilling machine that overcome relay contactor many faults. It Greatly improve the radial drilling machine work ability and service lifeand it using a system simulation, which can image the intuitive that radial drilling machine motion.Key words programmable controller, radial drilling machine, ladder diagram, electrical control system目录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 本课题选题背景和意义11.2 本课题国内外研究现状、水平和发展趋势21.3 本课题的主要工作32 Z3040摇臂钻床电气控制系统原理分析42.1 Z3040摇臂钻床简介42.2 Z3040摇臂钻床控制要求52.2 Z3040摇臂钻床主电路的分析72.3 Z3040摇臂钻床控制电路的分析72.3.1 主运动控制72.3.2 摇臂上升或下降控制72.3.3 主轴箱和立柱的松开及夹紧控制82.3.4 控制电路保护82.4 Z3040摇臂钻床信号和照明电路的分析93 Z3040摇臂钻床控制系统PLC硬件设计103.1 PLC的简介103.2 PLC的选型113.3 PLC输入与输出端口地址的分配133.4 PLC电气接线图设计134 Z3040摇臂钻床控制系统PLC软件设计154.1 PLC软件设计方法的分类154.2 控制系统梯形图设计164.2.1 主轴电动机控制梯形图164.2.2 摇臂升降控制梯形图164.2.3 主轴箱和立柱松开、夹紧梯形图184.2.4 信号指示梯形图194.2.5 摇臂钻床控制系统梯形图194.3 控制系统语句表204.4 控制系统仿真224.4.1 主电动机的仿真224.4.2 摇臂上升和下降的仿真224.4.3 主轴和立柱夹紧与放松仿真255 主要电气元件及选择265.1 低压断路器265.1.1 低压断路器的选择原则265.1.2 低压断路器的选择265.2 接触器275.2.2 接触器的选择原则275.2.2 接触器的选择275.3 热继电器285.3.1 热继电器选用原则285.3.2 热继电器的选择285.4 时间继电器295.4.1 时间继电器的选择原则295.4.2 时间继电器的选择295.5 熔断器295.5.1 熔断器的选择原则295.5.2 熔断器的选择305.6 主令电器305.6.1 按钮开关的选择305.6.2 行程开关的选择316 总 结33参 考 文 献34致谢351 绪 论1.1 本课题选题背景和意义钻床作为一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等多种形式的加工。同时钻床也具有很多的形式，摇臂钻床、立式钻床、卧式钻床、台式钻床、多轴钻床、深孔钻床及其他专用钻床等。Z3040摇臂钻床在各类钻床中，他具有性能完善、适用范围广、操作方便、灵活等优点，它适用于单行或批量生产带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床，在机械行业中得到广泛应用。目前机械行业中使用摇臂钻床的控制系统多数是采用继电器接触器控制方式，这种控制方式电路接线复杂、触点多，成本很高，系统的灵活性和扩展性都很差，长期使用后，噪声很大，工作速度缓慢，维修工作量大，故障率高，同时故障排查困难，常常影响企业正常生产。可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）起源于20世纪60年代末，从早期的继电器逻辑控制系统发展而来，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，开始逐渐适合于复杂系统的控制。PLC之所以有生命力，因为它更加适合工业现场和市场的要求：具有高可靠性、抗各种干扰的能力、编程使用简便、低价格和长寿命。PLC与单片机相比，PLC的输入端和输出端更接于近工业现场设备，同时没有太多的中间部件，相比之下即节约了时间又节省了成本。PLC的输入端为继电器、晶闸管和晶体管等控制部件，输入端一般则是能人性化操作的微型计算机。操作工在使用它时,基本不需要微机方面进行专门的培训，就能很容易对可PLC进行操作及编程。PLC与继电器接触器相比同样具有许多优势，PLC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，因此日益广泛应用于机械加工设备控制系统之中。利用PLC对摇臂钻床继电器控制电路进行改造，有助于提高设备的可靠性、使用率，降低设备故障率，提高生产效率,其经济效率显著。因此，本课题对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设计方案中去，取代传统接触器控制的方法,使得钻床的可靠性和效率大为提高,在工业上有广泛应用前景，因此对Z3040摇臂钻床控制系统PLC改造是非常必要的。1.2 本课题国内外研究现状、水平和发展趋势 本课题为Z3040摇臂钻床控制系统PLC改造，不论从国外还是国内近年来看，都对本课题进行了大量的研究。本课题研究水平和发展趋势都基于PLC发展，因此PLC发展水平决定了本课题的发展趋势。（1）PLC国外研究现状、水平和发展趋势PLC产生到现在将近40余年，早期只是继电器控制装置的替代物。在器件选择上使用磁芯储存器、分立元件和中小规模集成电路，用于提高抗干扰能力，软件设计采用梯形图设计方法5，因此性能优于普通继电器接触器控制装置。到20世纪七十年代中期至八十年代后期PLC开始走向成熟。微处理器的出现使PLC装置结构发生了很大变化。美国，日本，德国和其他国家的制造商开始使用的CPU的微处理器，它的性能大大提高。同时，在软件方面的功能更加强大。在原有计时、计数和逻辑功能的基础上增加了数据处理、算术运算、通讯、传送等功能，储存器的容量也变得更大，甚至PLC还能提供一定的数据寄存器、使其应用范围更加广阔。到20世纪八十年代中后期至90年代末，得益于超大规模集成电路技术迅速发展以及各厂商为PLC专门开发的专用逻辑处理芯片，PLC在软硬件方面都发生了巨大的变化,微处理器的芯片档次普遍提高。迈入21世纪之后，可编程控制器为了在ERP、MES和PCS的体系中立足，PLC软件、硬件和通信都向标准化发展，更好地满足工作生产的需求。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，随着微机技术、网络技术、通信技术等实用化技术的进一步发展，
