PLC在改造Z37摇臂钻床中的应用.doc

-PLC在改造 Z37摇臂钻床中的应用1. Z37型钻床主电路:Z37摇臂钻床共有四台三相异步电动机，其中主轴电动机M2由接触器KMl控制，热继电器KH作过载保护，主轴的正、反向控制是由双向片式摩擦离合器来实现的摇臂升降电动机M3由接触器KM2、KM3控制，FU2作短路保护立柱松紧电动机M4由接触器KM4和KM5控制，FU3作短路保护冷却泵电动机M1是由组合开关QS2控制的，FUl作短路保护摇臂上的电气设备电源，是通过转换开关QSl及汇流环YG引入2. 控制、照明电路分析合上电源开关QSl，控制电路的电源由控制变压器TC提供110v电压Z37摇臂钻床控制电路采用十字开关SA操作，它有集中控制和操作方便等优点合上QS3照明灯得电.3. 基于PLC的Z37摇臂钻床电气控制系统硬件局部的设计3.1 PLC的选择Z37摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两局部组成，一局部为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC的机型确实定；另一局部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够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制构造做过大的调整，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根据物理构造的不同，PLC分为整体式、模块式和叠装式整体式的每一I/O点的平均价格比模块式廉价，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统没有特殊的控制任务，整体式PLC完全可以满足控制要求，且在性能一样的情况下，整体式PLC较模块式和叠装式PLC价格廉价，因此，Z37摇臂钻床电气控制系统的PLC选用整体式构造的PLC考虑到任何一种PLC都可以满足开关量电气控制系统的要求，据此本课题将尽量采用价格廉价的PLC摇臂钻床的电气控制系统需要17个输入口11个输出口，PLC的实际输入点数应等于或大于所需输入点数17，PLC的实际输出点数应等于或大于所需输出点数11，在条件许可的情况下尽可能留有10%-20%的裕量PLC存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输出信号的电气控制系统，将所需的输入/输出点数乘以8，就是所需PLC存储器的存储容量〔单位为bit〕即〔17+11〕×8=224bit本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC输入模块应选直流输入模块，输入电压应DC24V电压。

为了使Z37摇臂钻床在改造后能够良好工作，确认日本松下公司生产的FP0-C14RS型和扩展单元FP0-E16RS型和FP0-E8RS型PLC能够满足上述要求，该类型号PLC体积小，功能强，增加了一些大型机的功能和指令，如PID和PWM〔Pulse Width Modulation，脉宽调制〕指令，对于控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择该型PLC具有Z37摇臂钻床电气控制系统所需的所有指令功能，其总输入点数为20点，总输出点数为18点，用户存储器容量5K，输入模块电压为DC，输出模块为继电器型由此可知，FP0-C32和FP0-SL1型PLC的技术性能指标完全能满足要求3.2 PLC的I/O端口分配表根据所选PLC的型号进展I/O点的端口分配，如下所示：输入信号端口分配表输出信号端口分配表地址号符号名称用途地址号符号名称用途*0SB1总起动按钮Y0KM1主轴旋转接触器*1SB2主电动机起动按钮Y1KM2摇臂上升接触器*2SB3摇臂上升起动按钮Y2KM3摇臂下降接触器*3SB4摇臂下降起动按钮Y3KM4主轴箱、立柱、摇臂放松接触器*4SB5主轴箱、立柱、摇臂松开按钮Y4KM5主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器*5SB6主轴箱、立柱、摇臂夹紧按钮Y5YA1主轴箱夹紧、放松用电磁铁*6SB7总停顿按钮Y6YA2立柱夹紧、放松用电磁铁*7SB8主电动机停顿按钮Y7HL1电源工作状态指示信号灯*8KR1M1电动机过载保护用热继电器Y8HL2立柱松开指示信号灯*9KR2M3电动机过载保护用热继电器Y9HL3立柱夹紧指示信号灯*10ST1－1摇臂上升用行程开关Y10HL4主电动机旋转指示信号灯*11ST1－2摇臂下降用行程开关*12ST2摇臂夹紧、放松用行程开关*13ST3摇臂夹紧用行程开关*14ST4立柱夹紧、放松指示用行程开关*15SA2 - 1主轴箱夹紧、放松用组合开关*16SA2 - 2立柱夹紧、放松用组合开关3.3 PLC的I/O电气接线图的设计以以下图为PLC的I/O电气接线图，图中*0、*1、*2、*3、*4、*5、*6、*7、*8、*9、*10、*11、*12、*13、*14、*15、*16共用一个端，输入开关的其中一端应并接在直流24V电源上，另一端应分别接入相应的PLC输入端子上。

接线时注意PLC输入/输出端子的极性接触器的线圈工作电压假设为交流110V，则接触器线圈连接的Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6可以共用一个2端信号灯电源电压为6.3V，因此Y7、Y8、Y9、Y10、可以共用一个1端如果输出控制设备存在直流回路，则交流回路直流回路不可共用一个端，而应分开使用，本电路的输出端全为交流回路，因此在电源电压一样的接口可共用一个端PLC的I/O电气接线图4 Z37摇臂钻床电气控制系统软件局部的设计4.1 PLC梯形图程序的优化设计及程序调试为了使Z37摇臂钻床在进展电气控制系统改造后仍能够完成原有的工作需要，本基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的PLC程序应由电气控制系统预开程序、主电动机的起动和停顿控制程序、摇臂升降控制程序即升降电动机的正反转控制程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序、照明控制程序等局部组成因选用FP0型号的PLC，所以编程时采用Windows环境下运行的FPWIN—GR的编程软件来编程设计, 采用TVT—90A2可编程控制器训练装置来进展模拟调试如以以下图形所示：*6为总停输入继电器，*0为系统预开输入继电器。

当*0闭合后PLC的内部继电器R0接通并自锁，为电气控制系统进展工作做好准备图4.1 系统预开梯形图程序*1为主电动机起动输入继电器，R0闭合后，接通*1，此时输出继电器Y0接通并自锁，从而使电机起动图4.2 主电动机的起动梯形图程序R0闭合后，当输入继电器*2接通时，内部继电器R1也接通，同时Y3得电，使得液压泵电动机起动，摇臂放松，当摇臂彻底放松后，*11的常开触点闭合，常闭触点断开，Y3断电，Y1得电，摇臂开场上升，当上升到极限位置时，*10的常闭触点断开，Y1失电摇臂完成松开，然后上升的过程如果想要完成摇臂下降的过程，需接通*3，在摇臂放松后，使Y4得电，使摇臂下降，当下降到极限位置时，*10的常闭触点断开，Y2失电摇臂完成松开，然后下降的过程图4.3 摇臂升降梯形图程序R0闭合后，当输入*4或*5接通时，内部继电器R2、R3和定时器T3同时接通,3秒后，Y3自动接通，主轴箱和立柱同时放松，当再次使输入*4或*5接通时，Y6接通，主轴箱和立柱同时夹紧图4.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧梯形图程序除了可以使立柱和主轴箱同时夹紧、放松外，还可以使它们分别夹紧或放松，通过手动接通*15和*16即可完成上述操作，当需要使主轴箱单独夹紧或放松时，用手扳动开关*16使其断开即可，同样，用手扳动输入开关*15，即可到达单独夹紧或放松立柱的目的。

图4.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松梯形图程序R0接通，当主电动机起动后，Y0接通，Y10得电，主电动机起动信号灯亮立柱夹紧后*14接通，Y9得电，立柱夹紧信号灯亮当Y3得电后，立柱开场松开，当立柱松开后，*14的常开触点闭合，常闭触点断开，Y8得电，立柱松开信号灯亮图4.6 信号显示梯形图程序R0接通，输出继电器Y7得电，此时电源工作状态指示信号灯亮，说明机床开场处于工作状态图4.7 电源工作状态指示信号梯形图程序5 结论本课题所研究的基于PLC的摇臂钻床电气控制系统的设计实现了Z37摇臂钻床的控制自动化，方便了工人在生产中对机床的实际操作通过研究，可得出以下结论：5.1 研究成果可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器，具有构造简单，抗干扰性强，编程方便等特点，本课题采用PLC自动控制技术取代了传统继电器—接触器电气控制系统，实现了对Z37摇臂钻床的自动控制，从而提高了机床的工作效率、工作稳定性和可靠性，而且，还大大降低了工人的劳动强度，改善了产品的加工质量，降低了设备故障率，提高了生产率另外，通过这次毕业设计使我对PLC和电控方面的知识又有了更加深刻的理解和掌握，为今后走向工作岗位从事相关工作奠定了很好的根底。

5.2 缺乏之处由于时间精力有限，还有许多功能有待扩展、完善主要是没有对所控制电动机的调速问题进展研究，包括主电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速只能通过机械调速或多速电机来进展，属于有级调速，其加工范围将受到*些限制，系统仅限于逻辑开关量的控制，对于PLC的许多高级指令没有应用到 优选-。