基于PLC的摇臂钻床电气控制系统.doc

摘 要 本论文是研究机械加工中常用的Z3040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Z3040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 目 录 1绪 论............................................................ 1 1.1 本课题的选题背景和意义 1 1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态 2 2 Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理 3 2.1主电路 3 2.2 控制电路、信号及照明电路 3 2.2.1 主电动机的旋转控制 4 2.2.2 摇臂的升降控制 4 2.2.3 立柱和主轴箱的松开及夹紧控制 4 3 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计 5 3．1 PLC型号的选择 5 3.1.1 根据PLC的物理结构 5 3.1.2 根据PLC的指令功能 5 3.1.3 根据PLC的输入输出点数 6 3.1.4 根据PLC的存储容量 6 3.1.5 根据PLC的输入模块的类型 6 3.1.6 根据PLC的输出模块的类型 6 3.2 PLC的I/O端口分配表 6 3.3 PLC的I/O电气接线图的设计 8 4 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计 9 4.1 PLC梯形图程序的优化设计及程序调试 9 4.1.1 系统预开程序 9 4.1.2 主电动机的起动控制程序 9 4.1.3 摇臂升降控制程序 10 4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序.......................... 10 4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序 10 4.1.6 信号显示程序 11 4.1.7 电源工作状态指示信号程序 11 5 结 论 12 5.1 研究成果.......................................................12 5.2 不足之处.......................................................12 致谢 13 参考文献 14 附录A............................................................. 15 附录B............................................................. 16 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[1]。 目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比