Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计_精品.doc

摘 要 本论文是研究机械加工中常用的Z3050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Z3050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Z3050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，给出了相应的控制原理图。 关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统  1.摇臂钻床描述 1.1摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用多台电动机拖动。例如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，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机，这些电动机都采用直接启动方式。 1.2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。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。 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。 1.7摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。 1.8冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 1.9具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。 1.10 Z3050摇臂钻床实物图如图1 1  图1 Z3050摇臂钻床实物图 主要技术参数： 格与参数 单位 Z3050*10 Z3050*13 Z3050*16 最大钻孔直径 mm 50 50 50 主轴中心至立柱母线距离 mm 360-1000 360-1300 360-1600 主轴箱水平移动距离 mm 650 950 1250 主轴端面至底座工作面距离 mm 260-1050 260-1050 260-1050 主轴行程 mm 220 220 220 主轴圆锥孔 mm 莫氏5号 莫氏5号 莫氏5号 主轴转速 r/min 78，135，240，350，590，1100 78，135，240，350，590，1100 78，135，240，350，590，1100 主轴转速6级 m/min 0．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。56 0．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。56 0．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。56 主轴进给量3级 N 16000 16000 16000 主轴允许最大进给抗力 m/min 1．3 1．3 1．3 主电机功率 Kw 4 4 4 摇臂升降电机功率 KW 1．5 1．5 1．5 机床重量 KG 1700 2400 3000 机床轮廓尺寸 mm 1500*705*2300 1950*810*2450 2170*950*2450 性能及特性：是一种用途广泛的通用型摇臂钻床，能够满足一般加工车间及个体用户在零件上进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及攻丝等机械加工。转臂采用内外立柱加滚动轴承的结构，操作轻便灵活。具有主轴机动进给、横臂机动升降、循环水冷却及过载保护等功能。机床刚性好、噪音低、操作轻便、易于维修、是一种物美价廉的多用途机床。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检