Z3040搖臂鉆床的PLC改造

Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 1 頁(yè) 共 28 頁(yè) 摘要 :鉆床是一種常用的機(jī)床，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛，種類繁多。 然而，在運(yùn)作中，傳統(tǒng)的鉆床暴露了越來越多的問題，比如：觸點(diǎn)過多、故障出現(xiàn)頻繁、維修不方便，影響了鉆床的正常工作，引起產(chǎn)品質(zhì)量降低。 由于各種各樣的問題，鉆床的改造勢(shì)在必行。在眾多的改造方案中， PLC 改造以其他同類產(chǎn)品所不具備的優(yōu)點(diǎn)脫穎而出。 本文以 PLC 為控制核心進(jìn)行的對(duì) Z3040 搖臂鉆床的自動(dòng)化改造，在本文中闡述了傳統(tǒng)鉆床繼電器控制電路以及行程開關(guān)的缺點(diǎn)，提出了詳細(xì)的改進(jìn)方案。繪制出了改造過后的電氣原理圖及 PLC 接線圖等。并編寫了 PLC 的控制程序，取得了良好的效果。 關(guān)鍵詞：搖臂鉆床 PLC 傳感器 改造 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 2 頁(yè) 共 28 頁(yè) 目 錄 第一章 搖臂鉆床的介紹 一、 Z3040 搖臂鉆床系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng) 3 二、 Z3040 搖臂鉆床系統(tǒng)的電氣系統(tǒng) 4 三、 Z3040 搖臂鉆床的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng) 7 第二章 繼電器控制的搖臂鉆床的工作原理 一 、控制電路電路原理圖 8 二、鉆床的操作步驟及工作 原理 9 三、 電氣元件清單 11 第三章 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制的改造 一、 Z3040 搖臂鉆床行程開關(guān)的改進(jìn) 14 二、 Z3040 搖臂鉆床繼電器控制線路的改進(jìn) 18 三、 I/O 分配表 21 四、 Z3040 搖臂鉆床改造的接線圖 22 五、程序 23 結(jié)束語(yǔ) 26 答謝辭 27 參考文獻(xiàn) 28 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 3 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第一章 Z3040 搖臂鉆床介紹 鉆床是一種常用的機(jī)床，分臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。種類繁多，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用得非常廣泛，本文以 Z3040 搖臂鉆床為對(duì)象進(jìn)行 PLC 改造。 圖 1-1 XXXXXX 一 Z3040 搖臂鉆床系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng) Z3040 搖臂鉆床整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)、主軸進(jìn)給搖臂升降及主軸箱在搖臂上移 動(dòng)等功能（參看表 1-3） （ 1）主軸旋轉(zhuǎn) 主軸的旋轉(zhuǎn)有正、反轉(zhuǎn)及停止由手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）操縱。當(dāng)手柄向左扳動(dòng)，主軸正轉(zhuǎn)，并在面板 上指示燈顯示旋向；當(dāng)手柄在中間位置時(shí)主軸停止，指示燈熄滅；當(dāng)手柄向右扳動(dòng)，主軸反轉(zhuǎn)，另一指示燈顯示旋向。 選用不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 11（主軸旋轉(zhuǎn)變換手輪）即可得到主軸的 12 種轉(zhuǎn)速，手輪上設(shè)有“ 0”位，用以校調(diào)和對(duì)刀。變速時(shí)必Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 4 頁(yè) 共 28 頁(yè) 須使用手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）處于中間位置以停止電機(jī)旋轉(zhuǎn)，否則會(huì)造成有關(guān)齒輪在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行切換，而發(fā)生意外。 主軸電機(jī)主要帶動(dòng)刀具 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、平面和攻螺紋的動(dòng)力電機(jī)。 （ 2）主軸進(jìn)給 主要是調(diào)整主軸電機(jī)帶動(dòng)刀具的進(jìn)給； 該進(jìn)給有三種形式：一、快速移動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)給 二、機(jī)動(dòng)進(jìn)給 三、微動(dòng)進(jìn)給 （ 3）搖臂升降及主軸箱在搖臂上移動(dòng) 主要是調(diào)整主軸電機(jī)帶動(dòng)刀具與加工工件的位置。以便于在工件上加工相應(yīng)的深度。 二 Z3040 搖臂鉆床的電氣系統(tǒng) 本機(jī)床的電源是三相 380V,50HZ。 電氣設(shè)備敘述如下：（見表 1-3） M4 主電動(dòng)機(jī)，安裝在主軸箱頂部，由手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）與微動(dòng)開關(guān) SQ4 操作交流接觸器 KM2 KM5 控制其動(dòng)作。 M8 搖臂升降電動(dòng)機(jī)，由按鈕 12（ SB3）、 13（ SB4）操作交流接觸器KM8、 KM9 控制其動(dòng)作。 M10 立柱夾緊電動(dòng)機(jī)，由主軸箱夾緊手柄 2 聯(lián)動(dòng)操作微動(dòng)開關(guān) SA8和交流接觸器 KM10 控制其動(dòng)作。 M11 冷卻泵電動(dòng)機(jī)，由安裝在電源蓋板上的按鈕 19（ SB5、 SB6）和交流接觸器 KM1 控制其動(dòng)作。 各電動(dòng)機(jī)設(shè)備都有熔絲保護(hù)裝置，主電動(dòng)機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)還裝有三相過載保護(hù)裝置。 本機(jī)床設(shè)有急停、零壓保護(hù)及搖臂升降保險(xiǎn)裝置，并設(shè)有信號(hào)燈。電氣箱及電源箱實(shí)現(xiàn)了開門斷電，工作照明采用安全電壓 24 伏。 機(jī)床各操縱手柄和開關(guān)的部位和用途： Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 5 頁(yè) 共 28 頁(yè) 表 1-3 *表 編號(hào) 名稱和用途 1 進(jìn)給量變換盤 2 立柱和主軸箱夾緊手柄 3 主軸快速移動(dòng)和接通機(jī)動(dòng)進(jìn)給手柄 4 主軸箱移動(dòng)手輪 5 搖臂夾緊手柄 6 刻度盤微調(diào)捏手 7 定程切削捏手 8 零壓按鈕 9 主軸正轉(zhuǎn)指示燈 10 主軸反轉(zhuǎn)指示燈 11 主軸轉(zhuǎn)速變換手輪 12 搖臂上升按鈕 13 搖臂下降按鈕 14 立柱松開、夾緊開關(guān) 15 刻度盤微調(diào)鎖緊捏手 16 主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄 17 接通斷開機(jī)動(dòng)進(jìn)給手柄 18 微量進(jìn)給手輪 19 冷卻泵電動(dòng)機(jī)按鈕 20 電源總開關(guān) 21 緊急停止按鈕 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 6 頁(yè) 共 28 頁(yè) 圖 1-2 主電路電氣原理圖 主電路簡(jiǎn)介： 在本鉆床中， M4 為主軸電機(jī)， M8 為搖臂電機(jī)， M10 為立柱夾緊電機(jī)，當(dāng) KM2 閉合，主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)， KM3 閉合，主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng) KM4閉合，主軸電機(jī)低速， KM5 閉合，主軸電機(jī)高速； KM8 閉合搖臂下降，當(dāng) KM9 閉合，搖臂上升； KM10 閉合，立柱夾緊； KM11 閉合，冷卻電機(jī)啟動(dòng)， SQ15 和 SQ16 為電氣箱門開關(guān)。 三 Z3040 搖臂鉆床的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng) Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 7 頁(yè) 共 28 頁(yè) （ 1）潤(rùn)滑系統(tǒng) 1）機(jī)動(dòng)潤(rùn)滑： 主軸箱內(nèi)所有的齒輪、軸承、摩擦片式離合器等，均由安裝于主軸箱頂上的專用油泵供油潤(rùn)滑。透過箱體左側(cè)上部的油窗可以觀察潤(rùn)滑油的流動(dòng)情況，以判斷油泵工作是否正常。當(dāng)機(jī)床電機(jī)不旋轉(zhuǎn)時(shí)，油面不應(yīng)低于油窗的中心。放油塞位于主軸箱的下端。主軸箱油池注油口位于箱體頂部。 2）人工潤(rùn)滑： 主軸上、下軸承的潤(rùn)滑脂是用油槍注入的。將主軸套伸出后，從套上的左側(cè)小孔向下軸承直接注油。主軸 上軸承加油是從主軸箱左側(cè)上部油窗下面的表牌所蓋孔內(nèi)對(duì)準(zhǔn)主軸套上的小孔直接注油。 立柱夾緊用的蝸輪減速箱位于立柱頂部的升降機(jī)構(gòu)的箱體內(nèi)，采用鈣基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 機(jī)床各部位潤(rùn)滑應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行。 （ 2）冷卻系統(tǒng) 刀具的冷卻由專用的冷卻泵供給冷卻液。冷卻液貯存于機(jī)床底座的空腔內(nèi)，其流量大小可用內(nèi)螺紋球閥調(diào)節(jié)。 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 8 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第二章 繼電器控制的搖臂鉆床的工作原理 一、控制電路原理圖 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè) 二 繼電器控制的鉆床操作步驟及工作原理 （ 1）鉆床的操作步驟 1）接通電源， HL1 信號(hào)燈亮； 2）扳動(dòng)手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）至中間停車位置上，按SB2 光標(biāo)按鈕， HL2 光標(biāo)亮。 3） 扳動(dòng)手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）至正轉(zhuǎn)位置， HL3 信號(hào)燈亮，仔細(xì)觀察主軸運(yùn)動(dòng)情況，如一切正常，則準(zhǔn)備工作完畢。 （ 2）主軸轉(zhuǎn)速的選擇操作如下： 1）停車 將手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）扳到中間位置； 2）選速 將手輪 11（主軸旋轉(zhuǎn)變換手輪）扳到所需要的轉(zhuǎn)速檔； 3）開車 將手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）扳到主軸正轉(zhuǎn)位置，即獲得所選轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速選擇的 工作原理： 例如要獲得 50 轉(zhuǎn) /分的轉(zhuǎn)速，首先將手輪 11（主軸旋轉(zhuǎn)變換手輪）撥到 50 轉(zhuǎn) /分，將手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）扳向正轉(zhuǎn)位置。這時(shí) SA1 的常開觸點(diǎn)閉合，則電源通過 KA1、 SQ3 的常閉觸點(diǎn)、 KM3 的常閉觸點(diǎn)接通交流接觸器 KM2 線圈， KM2 線圈帶電。交流接觸器 KM4線圈通過 SQ4 的常閉觸點(diǎn)和 KM5 的常閉觸點(diǎn)接通帶電，于是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 1410 轉(zhuǎn) /分速度下，而主軸的轉(zhuǎn)速為 50 轉(zhuǎn) /分，正轉(zhuǎn)。同時(shí)，時(shí)間繼電器 KT1 線圈通過 KM2 的常開觸點(diǎn)帶電，為主軸停車制動(dòng)做好準(zhǔn)備。 當(dāng)手柄 16（主軸正反轉(zhuǎn)及停止手柄）扳向 中間停車位置時(shí)， SA1 的常開觸點(diǎn)閉合斷開，則 KM2、 KT1 失電， KT1 的一付常開觸點(diǎn)延時(shí)斷開，KM2 的一付常閉觸點(diǎn)閉合，中間繼電器 KA2 通過 KT1、 KM2、 KM3 帶電，KA2 的一付常開觸點(diǎn)閉合， 24V 交流電通通過橋式整流變成直流電再經(jīng)過電磁制動(dòng)器線圈，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)間由 KT1 控制，制動(dòng)完畢，電磁離合器線圈失電。 切勿在開車時(shí)撥動(dòng)手輪子 11（主軸旋轉(zhuǎn)變換手輪），否則會(huì)造成有關(guān)齒輪在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行切換，而發(fā)生意外事故。 （ 3）搖臂升降和夾緊 首選把搖臂夾緊手柄 5（搖臂夾緊手柄）松開，而后按住上升（或下Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 10 頁(yè) 共 28 頁(yè) 降）按鈕 SB3（或 SB4），搖臂就上升（或下降），松開按鈕搖臂就停止運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)按住 SB3 按鈕時(shí)，交流接觸器 KM6 線圈通過 KA3、 SB3、 SQ6 的常閉觸電、 KM3 的常閉觸點(diǎn)帶電，使電動(dòng)機(jī) M8 旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升，搖臂上升到位后，松開按鈕 SB3、 KM8 斷電，電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。扳動(dòng)手柄5 至夾緊裝置，搖臂夾緊裝置將搖臂夾緊。 搖臂下降原理與此相同。 （ 4）立柱夾緊和松開 立柱夾緊和松開是和主軸箱夾緊手柄 2 聯(lián)動(dòng)操縱的。當(dāng)夾緊手柄 2處在松開位置時(shí)，則 SA 常開觸點(diǎn)閉合，交流接觸器 KM10 線圈通過 SA8、SQ9 帶電，電動(dòng)機(jī) M10 旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外柱松開。當(dāng)松開到位后，限位形狀SQ9 常閉斷開， KM10 斷電，電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。 立柱夾緊原理與松開相同。 開關(guān) 14 是單獨(dú)控制立柱松開與夾緊的。 （ 5）搖臂升降保險(xiǎn)及機(jī)床急停裝置 搖臂升降保險(xiǎn)裝置由微動(dòng)開關(guān) SQ6、 SQ7 及上、下觸桿聯(lián)動(dòng)操縱的，當(dāng)搖臂升（或降）到極限位置時(shí)，觸動(dòng)上（或下）觸桿，將微動(dòng)開關(guān)SQ6（或 SQ7）的常閉觸點(diǎn)斷開，使交流接觸器 KM8（或 KM9）線圈斷電，電動(dòng)機(jī) M8 停止旋轉(zhuǎn)，起到了保險(xiǎn)作用。 當(dāng)遇有異常情況時(shí)，按動(dòng)操作面牌上的紅色蘑菇頭急停按鈕 SB1 整個(gè)控制回路 斷電，機(jī)床所有動(dòng)作中止。 （ 6）開門斷電 當(dāng)電氣箱門（或電源箱門）打開時(shí)， SQ15（或 SQ16）的常閉觸電閉合，這時(shí)使電源自動(dòng)開關(guān)的分勵(lì)線圈帶電，從而使電源自動(dòng)開關(guān)（ QF）自動(dòng)切斷電源。 當(dāng)電氣箱門（或電源箱門）打開后，需要送電時(shí)，只需把 SQ15（或SQ16）門開關(guān)的觸頭拉開并向右旋轉(zhuǎn)鎖定，再把電源開關(guān)（ QF）合上，這時(shí)配電板內(nèi)就有電，便于維修檢查。 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 11 頁(yè) 共 28 頁(yè) 三 電氣元件清單 電氣代號(hào) 名稱 用途 技術(shù)數(shù)據(jù) 數(shù)量 M4 電動(dòng)機(jī) 主軸旋轉(zhuǎn) YD90L-4/2， B5， 1 3/1 8KW 1430/2850 轉(zhuǎn) /分 （ Z3025） 1 M8 搖臂升降 YO7124T3,0 55KW 1400 轉(zhuǎn) /分 1 M10 立柱夾緊松開 YO6334T3,0 37KW 1400 轉(zhuǎn) /分 1 M11 冷卻 AB-25,0 09KW 2800 轉(zhuǎn) /分 1 FU2 熔斷器 保護(hù) M8、 M10、M11 RT18-32 3 FU3 保護(hù)工作燈 BCF 3A 1 FU4 保護(hù)指示燈 BCF 1A 1 FU5 保護(hù)控制回路 BCF 3A 1 QF 自動(dòng)開關(guān) 電源總開關(guān) DZ5/20FHS/330,10A.24V 1 SA 主令開關(guān) 立柱松開和夾緊 LS3-2 1 SB1 按鈕 急停 LAY3-01ZS/1 紅色 1 SB2 零壓保護(hù) LA19-11D 綠色 1 SB3 搖臂上升 LA19-11A 黑色 1 SB4 搖臂下降 LA19-11A 黑色 1 SB5 冷卻泵停 LA19-11A 紅色 1 SB6 冷卻泵啟動(dòng) LA19-11A 綠色 1 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 12 頁(yè) 共 28 頁(yè) KA1 中間繼電器 零壓保護(hù) CAZ-DN140 110V 1 KA2 主電機(jī)制動(dòng) CAZ-DN122 110V 1 KM2 KM3 交流接觸器 主電機(jī)正反轉(zhuǎn) ZC1-D093+LA1-D22 110V 2 KM4 主電機(jī)低速 LC1-D099 110V 1 KM5 主電機(jī)高速 LC1-D099+LA1-D31 110V 1 KM8 KM9 搖臂升降電機(jī)旋轉(zhuǎn) LC1-D099,110V 2 KM10 立柱夾緊電動(dòng)旋轉(zhuǎn) LC1-D099,110V 1 KM11 冷卻泵電機(jī)旋轉(zhuǎn) LC1-D099,110V 1 KT1 時(shí)間繼電器 控制制動(dòng)時(shí)間 JS7-1A,110V,0.4-60 秒 1 FR4 熱繼電器 主電機(jī)過載保護(hù) LR1-D09310 1 FR11 冷卻泵電機(jī)過載保護(hù) LR1-D09303 1 XT 接線板 連接導(dǎo)線端子 LR1-D09306 11 YB1 電磁制動(dòng)器 主電機(jī)制動(dòng) DZD5-10,10Nm 1 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 13 頁(yè) 共 28 頁(yè) SA1 微動(dòng)開關(guān) 主軸正轉(zhuǎn) KWX 1 SA2 主軸反轉(zhuǎn) KWX 1 SQ3 主軸限位 KWX 1 SQ4 主電機(jī)低速高速 JWL1-11 1 SA5 搖臂升降和夾緊互鎖 JWL1-11 1 SQ6 搖臂上升限位 JWL1-11 1 SQ7 搖臂下升限位 JWL1-11 1 SA8 立柱松開夾緊 JWL1-11 1 SQ9 立柱松開夾緊限位 JWL1-11 1 SA10 旋鈕開關(guān) 控制工作燈 1 TC 控制變壓器 控制回路照明及信號(hào)燈 110V,80W JBK4-160,380/ 28V,30W 24V,40W 63V,10W 1 SQ15 門開關(guān) 電氣箱門開關(guān)控制 JWM8-11 1 SQ16 JWM8-11 1 VC 硅二極管 主軸制動(dòng) 2CZ5,2A,500Y 5 HL1 指示燈 電源指示 XDX1-R,白色 1 HL2 零壓指示 光標(biāo)按鈕 SB2,綠色 1 HL3 主軸正轉(zhuǎn) XDX1-Za,綠色 1 HL4 主軸反轉(zhuǎn) XDX1-Z,蘭色 1 EL 工作燈 工作照明 JC-25、 24Y、 40W 1 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第三章 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制的改造 一 Z3040 搖臂鉆床中行程開關(guān)的改進(jìn) 機(jī)床控制線路中的行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測(cè)容易損壞被檢測(cè)物及壽命短等缺點(diǎn)。 行程開關(guān)作為限位元件的最大缺點(diǎn)，是只能斷開接觸器的控制回路。當(dāng)遇到接觸器的主觸點(diǎn)熔焊，或滯后釋放時(shí)，那么限位保 護(hù)就會(huì)失靈。因此，在一些重要設(shè)備中，就須設(shè)置超行程后備保護(hù)。 若用傳感器代替則解決這一問題了。 這里我用光電傳感器來代替行程開關(guān) 因?yàn)楣怆妭鞲衅鳎?1 具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時(shí)告知工作狀態(tài)是否可靠； 2 對(duì)射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便； 3 對(duì) ES 外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測(cè)指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開關(guān)智能化； 4 響應(yīng)速度快，高速光電開關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到 0.1ms，每分 鐘可進(jìn)行 30 萬(wàn)次檢測(cè)操作，能檢出高速移動(dòng)的微小物體； 5 采用專用集成電路和先進(jìn)的 SMT 表面安裝工藝，具有很高的可靠性； 6 體積?。ㄗ钚H 20 31 12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，并具有短路保護(hù)功能 對(duì)于傳感器的用途、概念和分類我就做下簡(jiǎn)單的介紹 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息的采集、傳輸和處理技術(shù)，即傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。信息采集系統(tǒng)的首要部件是傳感器，且置于系統(tǒng)的最前端。在一個(gè)現(xiàn)代自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，如果沒有傳感器，就無法監(jiān)測(cè)與控制表征生產(chǎn) 過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的各種參量，也就無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在現(xiàn)代技術(shù)中，傳感器實(shí)際上是現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。下圖所示為傳感器應(yīng)用的系統(tǒng)框圖。 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 15 頁(yè) 共 28 頁(yè) 1傳感器的概念和分類 一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是由傳感器，測(cè)量電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息獲取，轉(zhuǎn)換，顯示和處理等功能。 傳感器是把被測(cè)量（如物理量，化學(xué)量，生物量等）變換為另一種與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且便于測(cè)量的量（通常是電學(xué)量）的裝置。為檢測(cè)系統(tǒng)提供必需的原始信息。它是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)。 按應(yīng)用目的分類： 機(jī)械量傳感器：如位移傳 感器、力傳感器、速度傳感器、加速度傳感器。 熱工量傳感器：如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器。 化學(xué)量傳感器。 生物量傳感器。 按傳感器按輸出量的性質(zhì)分： 參量型：它的輸出是電阻、電感、電容等無源電參量，相應(yīng)的有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器 發(fā)電型：它的輸出是電壓或電流，相應(yīng)的有熱電偶傳感器、光電傳感器、磁電傳感器、壓電傳感器。 我們主要介紹光電傳感器 光電傳感器 光電傳感器是采用光電元件做為檢測(cè)元件的的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)。光電傳感器一般由光源，光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高，反應(yīng)快，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活，因此在檢測(cè)系統(tǒng)控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛運(yùn)用。光電傳感器常用光源有發(fā)光二極管、鎢絲燈泡 +濾光片、激光。 光電式傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)加工工件的到位情況 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 16 頁(yè) 共 28 頁(yè) 光電式傳感器的外型圖 那么用它來代替機(jī)床控制線路的行程開關(guān)就比較合理。 但光電式傳感器有兩種類型它分為 NPN 型和 PNP 型傳感器。 如果選擇 PNP 型傳感器 ,其輸出端電流是向傳感器外流的 ,如果傳感器接 PLC,則電流由傳感 器輸出端流向 PLC.而 NPN 型傳感器 ,其輸出端電流是向傳感器里流的 ,如果傳感器接 PLC,則電流由 PLC 流向傳感器。 因此我選擇 PNP 型的傳感器，檢測(cè)距離為 5mm。 一般光電式傳感器有三根線（紅色、黑色、白色）或（棕色、藍(lán)色、黃色） 接線一般是紅色和棕色接電源的火線 黑色和藍(lán)色接電源的零線 白色和黃色接信號(hào)線 光電傳感器的接線圖如下 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 17 頁(yè) 共 28 頁(yè) 傳感器與 PLC 的接線如圖 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 18 頁(yè) 共 28 頁(yè) 二 Z3040 搖臂 鉆床繼電器控制線路的改進(jìn) 繼電器接觸器控制的搖臂鉆床存在電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多、噪音大、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)， 當(dāng)遇到接觸器的主觸點(diǎn)熔焊時(shí)控制線路會(huì)出現(xiàn)故障。 若用 PLC 控制就避免了這一問題。 因?yàn)?PLC： 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 無觸點(diǎn)免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 維修工作量少，維修方便 體積小，能耗低 所以選用 PLC 控制來代替繼電器控制。根據(jù) Z3040 搖臂鉆床的控制要求： 輸入 輸出 急停按鈕： SB1 主電機(jī)正轉(zhuǎn)： KM2 零壓保護(hù)按鈕： SB2 主電機(jī)反轉(zhuǎn)： KM3 搖臂上升按鈕： SB3 主電機(jī)低速： KM4 搖臂下降按鈕： SB4 主電機(jī)高速： KM5 冷卻泵停止按鈕： SB5 主電機(jī)制動(dòng)： YB1 冷卻泵啟動(dòng)按鈕： SB6 搖臂上升： KM8 主軸正轉(zhuǎn)： SA1 搖臂下降： KM9 主軸反轉(zhuǎn)： SA2 立柱夾緊和松開： KM10 主軸限位： SQ3 冷卻泵工作： KM11 主電機(jī)低速高速： SQ4 零壓指示： HL2 搖臂升降和夾緊互鎖： SA5 主軸正轉(zhuǎn)指示： HL3 搖臂上升限位： SQ6 主軸反轉(zhuǎn)指示： HL4 搖臂下降限位： SQ7 工作照明： EL Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 19 頁(yè) 共 28 頁(yè) 立柱松開夾緊： SA8 立柱松開夾緊限位： SQ9 工作燈開關(guān)： SA10 立柱松開和夾緊： SA 從這輸入、輸出可看出要選的 PLC 的輸入端必須大于 17 個(gè)而輸出端必須大于 13 個(gè)。但是機(jī)床控制線路的電壓等級(jí)比較多。 所以在選 PLC時(shí)必須注意 PLC 的輸出。 其中三菱 PLC 的輸出是一個(gè) COM 配幾個(gè)輸出，所以電壓等級(jí)不同就不能用同一個(gè) COM 下的輸出。 選擇三菱 PLC 系列中的 FX1N-40MR，原因是其輸入端有 24 個(gè)，輸出端有 16 個(gè)。對(duì)該機(jī)床的改造是非常合適的。 2 PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置FX1N-40MR 三菱 PLC 是屬于 繼電器輸出型的 PLC。因?yàn)槔^電器輸出適用于低頻大功率直流或交流負(fù)載。而該機(jī)床的輸出繼電器是交流，主電機(jī)的制動(dòng)電磁閥是直流這更能說明 FX1N-40MR 三菱 PLC 對(duì)該機(jī)床的改造是非常適用的。 4 的循環(huán)掃描工作過程 1）的循環(huán)掃描 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 20 頁(yè) 共 28 頁(yè) 的是采用分時(shí)操作的原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，隨著時(shí)間的延伸一個(gè)動(dòng)作接一個(gè)動(dòng)作順序地進(jìn)行，這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為對(duì)程序的掃描。的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按序號(hào)順序排列。從第一條指令開始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 21 頁(yè) 共 28 頁(yè) 三 I/O 分配表 由 PLC 的選擇及輸入輸出端子確定的輸入輸出分配表如下： 輸入 輸出 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 急停 SB1 X1 主電機(jī)正轉(zhuǎn) KM2 Y10 零壓保護(hù) SB2 X2 主電機(jī)反轉(zhuǎn) KM3 Y11 搖臂上升 SB3 X3 主電機(jī)低速 KM4 Y12 搖臂下降 SB4 X4 主電機(jī)高速 KM5 Y13 冷卻泵停 SB5 X5 主電機(jī)制動(dòng) YB1 Y1 冷卻泵啟動(dòng) SB6 X6 搖臂上升 KM8 Y14 主軸正轉(zhuǎn) SA1 X7 搖臂下降 KM9 Y15 主軸反轉(zhuǎn) SA2 X10 立柱夾緊和松開 KM10 Y16 主軸限位 SQ3 X11 冷卻泵工作 KM11 Y0 主電機(jī)低 速高速 SQ4 X12 零壓指示 HL2 Y5 搖臂升降和夾緊互鎖 SA5 X13 主軸正轉(zhuǎn)指示 HL3 Y6 搖臂上升限位 SQ6 X14 主軸反轉(zhuǎn)指示 HL4 Y7 搖臂下降限位 SQ7 X15 工作照明 EL Y2 立柱松開夾緊 SA8 X16 立柱松開夾緊限位 SQ9 X17 工作燈開關(guān) SA10 X20 立柱松開和夾緊 SA X21 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 22 頁(yè) 共 28 頁(yè) 四 Z3040 搖臂鉆床改造的接線圖 （注：其中的傳感器的接線如圖 3-2） Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 23 頁(yè) 共 28 頁(yè) 五 程序 1 整體程序 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 24 頁(yè) 共 28 頁(yè) 2 各部分程序及注釋 1）指示燈程序 當(dāng)零壓保護(hù) X2 閉合， M1 線圈得電自鎖， M1 常開閉合， Y5 線圈得電，零壓指示燈亮。當(dāng)主電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，線圈 Y10 得電， Y6 也得電，主軸正轉(zhuǎn)指示燈亮。當(dāng)主電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，線圈 Y11 得電， Y7 也得電，主軸正轉(zhuǎn)指示燈亮。當(dāng)按下工作燈開關(guān)時(shí)，工作燈亮。 2）主電機(jī)制動(dòng) 當(dāng) M2 得電，主電機(jī)開始制動(dòng)，定時(shí)器時(shí)間到，制動(dòng)結(jié)束。 3）主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)主軸正轉(zhuǎn)開關(guān)按下時(shí)，主電機(jī)正轉(zhuǎn)線圈 Y10 得電，主軸正轉(zhuǎn)，當(dāng)主軸反轉(zhuǎn)開關(guān)按下時(shí)，主電機(jī)反轉(zhuǎn) 線圈 Y11 得電，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng) X12斷開時(shí)，主電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng) X12 閉合時(shí)，主電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， M3 得電。 4）搖臂上下及立柱和冷卻泵的動(dòng)作 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 改造 第 25 頁(yè) 共 28 頁(yè) 當(dāng) X13 得電，主電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，搖臂上升線圈 Y14 得電，搖臂上升；當(dāng) X13 得電，主電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，搖臂下降線圈 Y15 得電，搖臂下降； 在升降過程中，限位傳感器得電，搖臂停止動(dòng)作。 當(dāng) X16 和 X21 得電，立柱夾緊線圈 Y16 得電，立柱夾緊。當(dāng)夾緊限位傳感器得電，立柱夾緊線圈失電。