z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的plc改造設(shè)計(jì)

1、桂林理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘 要本論文主要研究z3050搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，并對(duì)其控制系統(tǒng)基于plc進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。闡述plc的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理和分類，講述常用主令器的基本組成結(jié)構(gòu)、原理和符號(hào)，分析z3050搖臂鉆床的基本組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)軌跡和電氣控制電路，明確它的控制對(duì)象和控制目的，選擇適合的plc型號(hào)，完成plc外部接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì)。使用cx-programmer軟件編寫所設(shè)計(jì)的梯形圖，并對(duì)其進(jìn)行編譯，確認(rèn)梯形圖編譯無誤后，將cx-programmer軟件和cx-simulator軟件配合使用，對(duì)梯形圖按步驟進(jìn)行模擬仿真驗(yàn)證，看得出的結(jié)構(gòu)是否與預(yù)期的一樣。經(jīng)驗(yàn)證與預(yù)期的結(jié)果一樣

2、，說明設(shè)計(jì)的梯形圖使z3050搖臂鉆床在保留原有的操作方法和功能的基礎(chǔ)上，能夠取代原有傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。完成了z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的plc改造設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了z3050搖臂鉆床的控制電路，使其更易于維護(hù)和維修，具有更高的工作效率， 提高了z3050搖臂鉆床的性能。關(guān)鍵詞： 繼電器；plc；控制系統(tǒng)；z3050搖臂鉆床design z3050 radial drilling machine electrical control system based on plc student: yang hong-yuan teacher: zou zi-mingabstract: in thi

3、s thesis, to study the z3050 radial drilling machine electrical control system, and engineered design their control system based on plc. it describes basic structures plc, working principle and classification, about common masters basic structures, principles and symbols, analyze basic structures z3

4、050 radial drilling trajectory and electrical control circuitry, specifically its control object and control purpose, select the appropriate plc type, complete plc external wiring diagram and ladder design. cx-programmer is designed for software development ladder, and compile, compile correctly con

5、firm the ladder, the cx-programmer cx-simulator software and software with the use of the ladder step by step simulation, see out of the structure is the same as expected. proven and expected the same results, indicating the design of the ladder so z3050 radial drilling machine on the basis of retai

6、ning the original features of the method of operation and can replace existing traditional relay control system. plc completed the renovation design z3050 radial drilling machine electrical control system, simplifying the z3050 radial drilling machine control circuit, making it easier to maintain an

7、d repair, with higher efficiency, improve the z3050 radial drilling performance.key works: relay; plc; control systems; z3050 radial drilling machine目錄摘 要iabstractii目錄iii.1 緒論1本課題的背景和研究意義12 plc的概述22.1 plc的基本知識(shí)22.1.1 plc的發(fā)展歷史22.1.2 plc的基本組成22.1.3 plc的工作原理32.1.4 plc的分類42.2 常用電器的基本結(jié)構(gòu)52.2.1 接觸器52.2.2 電磁

8、式繼電器62.2.3 按鈕83 z3050搖臂鉆床的概述93.1 z3050搖臂鉆床的基本知識(shí)93.1.1 z3050搖臂鉆床用途和型號(hào)的含義93.1.2 z3050搖臂鉆床的基本結(jié)構(gòu)組成93.1.3 z3050的運(yùn)動(dòng)軌跡103.2 z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的分析103.2.1主電路分析103.2.2 控制電路分析124 基于plc對(duì)z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)154.1 外部接線圖的設(shè)計(jì)154.2 plc型號(hào)的選擇164.3 梯形圖的設(shè)計(jì)174.4梯形圖的分析185 程序的編制和仿真驗(yàn)證（測(cè)試）215.1 cx-programmer軟件的基本知識(shí)215.2 程序的編制和編譯

9、215.3 程序的模擬仿真測(cè)試245.4 小結(jié)296 結(jié)論30致謝31參考文獻(xiàn)32附錄133附錄23401 緒論本課題的背景和研究意義人們?yōu)榱四軌蚋菀椎每刂聘鞣N機(jī)械和設(shè)備的運(yùn)行，發(fā)明了電氣控制的方法，從此人們開始走進(jìn)了自動(dòng)化控制的時(shí)代。電氣控制系統(tǒng)，提高了人們的生活水平和質(zhì)量，同時(shí)也大幅提高了各種產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此被人們廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。隨著電子信息科技的發(fā)展，我們開始走進(jìn)數(shù)字化的時(shí)代，因此在自動(dòng)化控制領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)運(yùn)出了可編程控制器（programmable logic controller，簡(jiǎn)稱plc）?？删幊炭刂破魇且环N集控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的新型自動(dòng)控

10、制技術(shù)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯編程，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、順序控制、計(jì)數(shù)和運(yùn)算功能，相對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中復(fù)雜的線路連接，具有更簡(jiǎn)單，更方便、更高效的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)plc對(duì)工作環(huán)境的要求更低，能夠適合大多數(shù)的工作環(huán)境，電路更加的簡(jiǎn)單，故障的維修和檢查更加方便，從而可以看出，plc具有更加高的可靠性、更好的工作性能和更高的工作效率，是在未來自動(dòng)化控制領(lǐng)域方面值得大力發(fā)展的技術(shù)。z3050搖臂鉆床是比較常見的一種立式鉆床,適用于單件和成批生產(chǎn)加工多孔的大型零件。雖然現(xiàn)今的機(jī)床加工生產(chǎn)進(jìn)入了全數(shù)控化的時(shí)代，但作為專一的加工機(jī)床，在中、小型的加工企業(yè)當(dāng)用還是有一定的位置。可惜的是z3050搖臂鉆床的控制系統(tǒng)用的是

11、傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，具有傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)存在的通病：各電器件需用線路連接，使其體積龐大，線路復(fù)雜，造成觸點(diǎn)的可靠性低，有一定的延時(shí)性，使工作效率變低，維護(hù)和維修更困難。所以對(duì)z3050搖臂鉆床的控制系統(tǒng)進(jìn)行plc改造設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化它的控制系統(tǒng)，提高它的工作效率和可靠性，具有一定的價(jià)值和意義。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展了較長的一段時(shí)間,到目前為止,還有很多機(jī)械設(shè)備都在使用該系統(tǒng),相對(duì)于plc也許會(huì)存在一些不足,但這些機(jī)械設(shè)備對(duì)人們的生產(chǎn)和生活還具有一定作用,人們現(xiàn)在還是需要它們的幫助。而plc控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)具有一定的相似性，完全能夠基于plc對(duì)傳統(tǒng)的繼電器控制系進(jìn)行改造設(shè)計(jì)

12、，進(jìn)而提高機(jī)械設(shè)備的工作效率和可靠性。對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的plc改造設(shè)計(jì)，即可以保留了原有的工作能力和需求，還提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率，讓一些機(jī)械設(shè)備跟上時(shí)代發(fā)展的步伐而不至于被淘汰。電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)也向數(shù)字化和信息化方向發(fā)展，開始著手研究數(shù)字電器件，基于plc對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，也是讓其走向數(shù)字化的一種方法和一條道路，是一個(gè)值得研究的課題，對(duì)控制系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。2 plc的概述2.1 plc的基本知識(shí)2.1.1 plc的發(fā)展歷史在可編程控制器（programmable logic controller，plc）出現(xiàn)以前，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域當(dāng)中占

13、據(jù)著主導(dǎo)地位。可是由于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備的體積大、路線復(fù)雜而導(dǎo)致控制系統(tǒng)的可靠性低和維護(hù)維修不方便。plc的產(chǎn)生源于汽車制造業(yè)。在20世紀(jì)60年代的后期，由于汽車的型號(hào)更新速度快，原先汽車所使用的繼電器控制系統(tǒng)，雖然具有價(jià)格便宜、原理簡(jiǎn)單、操作直觀、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是它的邏輯控制元器件都需要布線，缺乏變更控制過程中需要的靈活性，無法滿足和跟上汽車行業(yè)迅速發(fā)展的步伐。于此同時(shí)，在20世紀(jì)40年代產(chǎn)生的電子計(jì)算機(jī)，于60年代已經(jīng)得到迅猛的發(fā)展，并開始應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中。1968年，美國通用汽車公司曾設(shè)想過把傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)兩者的長處相結(jié)合起

14、來，并首次提出了新型電氣控制裝置的十點(diǎn)招標(biāo)要求。到了1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司就結(jié)合了計(jì)算機(jī)和繼電器兩者的優(yōu)點(diǎn)，按照招標(biāo)要求完成了研究工作，并在通用公司的生產(chǎn)線上試用成功，從而誕生了世界上的第一臺(tái)可編程控制器（programmable logic controller，plc）。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，plc在國內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，特別在電力、機(jī)械制造、汽車、輕工業(yè)等方面得到飛速的成長和應(yīng)用。2.1.2 plc的基本組成plc的基本組成大致可分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，整個(gè)plc的基本組成部分如下圖2-1所示硬件系統(tǒng)：硬件系統(tǒng)是指組成plc的設(shè)備，其中主要為中央處理器cpu、通信接口、輸入/

15、輸出口、存儲(chǔ)器、編程器和電源等部分。為了維護(hù)和維修的方便，許多plc使用模塊式結(jié)構(gòu)，即由中央處理器、存儲(chǔ)器組成為控制模塊、輸入單元組成為輸入模塊、輸出單元組成為輸出模塊、三者通過總線連接構(gòu)成主機(jī)，并由電源提供電成為供電模塊。軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是指控制、管理、使用plc，確保其能夠正常的完成工作的整套程序。有的來于自廠家，也有的來自于用戶，前者一般稱為系統(tǒng)程序，后者一般稱為用戶程序。系統(tǒng)程序一般用于管理plc的各種資源，確保整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，便于發(fā)揮好整個(gè)編程控制器使用的效率。用戶的程序側(cè)重于使用，及其輸入、輸出的控制關(guān)系，即達(dá)到某種控制的目的和要求。圖2-1 plc的基本組成示意圖2.1.3 p

16、lc的工作原理plc在執(zhí)行用戶的程序時(shí)，采用的是循環(huán)掃描工作方式，在整個(gè)工作掃描過程中，除了執(zhí)行用戶程序外還需要要進(jìn)行自身的內(nèi)部處理、通信服務(wù)和內(nèi)部檢查。一旦發(fā)現(xiàn)存在錯(cuò)誤，就會(huì)發(fā)出提示信號(hào)，有時(shí)候還能進(jìn)行一些相應(yīng)的出錯(cuò)處理，使plc停止掃描或強(qiáng)制停止工作。plc處理用戶程序的過程主要分為三個(gè)階段，如圖2-2所示。1. 輸入采樣階段（讀）程序執(zhí)行前，plc以掃描方式掃描輸入端子，把可編程控制器所有的輸入端子的通/斷狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中。2. 程序處理階段（算）按照用戶輸入的程序，逐步掃描每條指令，從輸入/輸出映像寄存器中讀取所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并將結(jié)果寫入輸出寄存器中并且保存下來。結(jié)

17、果在程序還沒有執(zhí)行完之前是不會(huì)被送到輸出端口。3. 輸出刷新處理（寫）當(dāng)所有的程序被執(zhí)行完以后，可編程控制器將輸出映像寄存器當(dāng)中所有輸出繼電器的狀態(tài)信號(hào)，送人輸出鎖存器中，成為可編程控制器的實(shí)際輸出。通過一定的方式外部負(fù)載獲得鎖存器中的信息，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，完成了plc的實(shí)際輸出。圖2-2 plc用戶程序執(zhí)行過程2.1.4 plc的分類plc的種類有很多，使它在實(shí)際的使用當(dāng)中，它們的外形、實(shí)現(xiàn)的功能、實(shí)際內(nèi)存的容量、所能控制的規(guī)模等方面都存在比較大的差異。所以說到目前為止都沒有一個(gè)統(tǒng)一而嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來分類，人們一般是根據(jù)i/o口的總點(diǎn)數(shù)、基本的組成結(jié)構(gòu)、功能對(duì)plc進(jìn)行大致的分類。1.根據(jù)根據(jù)

18、i/o口總點(diǎn)分類i/o口總點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分類時(shí)，以256、2048點(diǎn)為分界線，小于或等于256點(diǎn)的為小型plc，在2562040之間的為中型plc，大于等于2048點(diǎn)的為大型plc。還有把i/o口總點(diǎn)數(shù)少于32點(diǎn)的稱為微型或者超小型plc，把i/o口總點(diǎn)數(shù)超過萬的稱為超大型plc。2按基本組成結(jié)構(gòu)分類按基本組成結(jié)構(gòu)分可以分為整體式和模塊兩種。整體式的plc就是將所有的組成部件都裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。一般都是體積比較小、價(jià)格便宜、小型化的plc使用這種結(jié)構(gòu)模式。模塊式的plc是將組成plc的各部件分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，將某項(xiàng)的功能，專門做成具有一定功能的模塊。模塊式的plc可以根據(jù)用戶的需求自

19、由選擇所需要的模塊，一般是中大型plc所選擇的結(jié)構(gòu)模式。3.按功能分類按功能可以將plc分成抵擋、中檔和高檔機(jī)三類，不同檔的plc它們的功能不同，高檔的plc實(shí)現(xiàn)的功能越多2.2 常用電器的基本結(jié)構(gòu)2.2.1 接觸器接觸器是一種主要用于接通或者斷開各種交流或者直流電路，控制各種電路通斷的自動(dòng)切換電器。在與手動(dòng)開關(guān)相對(duì)比來說，接觸器不僅具有自動(dòng)切換的功能，還具有傳統(tǒng)手動(dòng)開關(guān)不具備的遠(yuǎn)距離操控功能和欠壓保護(hù)。具有工作頻率高、可靠性高、性能好而且穩(wěn)定、使用的壽命長和維修比較簡(jiǎn)便等的優(yōu)點(diǎn)，它的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3 電磁式接觸器基本機(jī)構(gòu)1. 主觸頭，2.輔助常閉觸頭，3.輔助常開觸頭，4.銜

20、鐵，5.吸引線圈，6.靜鐵心，7.滅弧罩，8.釋放彈簧電磁式接觸器的工作原理，都是根據(jù)電磁原理進(jìn)行工作的，接觸器被接上電壓通電時(shí)，吸引線圈就會(huì)得電，有電流通過，從而產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并對(duì)銜鐵產(chǎn)生吸力，而且當(dāng)電流大于一定值的時(shí)后，吸力就會(huì)比釋放彈簧產(chǎn)生的拉力大，就會(huì)拉動(dòng)銜鐵發(fā)生閉合動(dòng)作，帶動(dòng)主觸頭閉合接通電路，于此同時(shí)銜鐵還會(huì)帶動(dòng)輔助觸頭的動(dòng)作，使輔助觸頭中的常開觸頭產(chǎn)生閉合動(dòng)作，常閉的觸頭產(chǎn)生斷開動(dòng)作，最后當(dāng)接觸器的電源斷開的時(shí)候，由于沒有電流通過，吸引線圈就不會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，吸力消失從而在釋放彈簧的拉力作用下接觸觸器的主輔觸頭復(fù)位，恢復(fù)到原來的狀態(tài)（位置）。接觸器的符號(hào)如圖2-4所示。圖2-4 接觸

21、器的符號(hào)2.2.2 電磁式繼電器繼電器的工作是根據(jù)電信號(hào)或者是非電的信號(hào)的不同變化對(duì)電路進(jìn)行接通或者斷開，實(shí)現(xiàn)它的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制及其保護(hù)。它的輸入量多種多樣，即可以是電流、電壓的電量信號(hào)，也可以是溫度、時(shí)間，還可以是速度等非電量信號(hào)，它的輸出只是觸頭的動(dòng)作或者是電參數(shù)的變化。如圖2-5所示是電磁式繼電器的基本結(jié)構(gòu)。圖2-5 電磁式繼電器的基本結(jié)構(gòu)1.底座,2.反力彈簧,3、4.調(diào)整螺釘，5.非磁性墊片，6.銜鐵，7靜鐵芯，8.級(jí)靴，9.吸引線圈，10.常閉觸頭，11.常開觸頭 電磁式繼電器在與各種電器相比來說，它是種類最多的，而且被廣泛的應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域當(dāng)中，從圖中就可以看出，它的工作原理與

22、上面圖2-3所介紹的接觸器的原理是比較相似的，都是在各種信號(hào)的作用下讓銜鐵動(dòng)作進(jìn)而帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作而達(dá)到控制目的，這兩者主要的不同之處就是在于接觸器的工作是要在有一定的電壓信號(hào)的作用之下才能產(chǎn)生工作所需要的動(dòng)作，而繼電器就不一樣，它的輸入信號(hào)可以是電，也可以是各種非電的物理量等。接觸器的主要作用和任務(wù)就是要控制電路的接通和斷開，是強(qiáng)執(zhí)行功能，而繼電器它需要的是對(duì)各種電量或非電量的信號(hào)的感應(yīng)測(cè)，是要求感測(cè)的靈敏性、動(dòng)作的精準(zhǔn)性和其反應(yīng)的快速性，只有主觸點(diǎn)而沒有輔助觸點(diǎn)，在小型的控制電路中也不需要有滅弧裝置。由于本課題的研究要用到的電磁式繼電器是時(shí)間繼電器，因此我簡(jiǎn)單的介紹一下時(shí)間繼電器的基本概念、用

23、途和符號(hào)。時(shí)間繼電器它工作時(shí)在接受到輸入信號(hào)后，要經(jīng)過一定的時(shí)間間隔之后才會(huì)發(fā)出動(dòng)作的繼電器。它主要的特點(diǎn)就是它具有一定的延時(shí)性，延遲一定的時(shí)間才產(chǎn)生動(dòng)作，所以它被廣泛的應(yīng)用到各種家用電器的控制電路當(dāng)中。兩種延時(shí)性時(shí)間繼電器的符號(hào)如下圖2-6所示。(1)線圈符號(hào) (2)通電延時(shí)線圈 (3)斷電延時(shí)線圈 (4)延時(shí)閉合常開觸頭(5)延時(shí)斷開常閉觸頭 (6)延時(shí)斷開常開觸頭 (7)延時(shí)閉合常閉觸頭 (8)順動(dòng)觸頭圖2-6 時(shí)間繼電器的符號(hào)2.2.3 按鈕按鈕是一種用于小電流電路的通過機(jī)械手動(dòng)接通或斷開電路的控制電器，觸頭所能通過的電流比較小，一般是不能超過5a，在控制電路的啟動(dòng)、停車的控制當(dāng)中，按

24、鈕還可以作為接觸器的輸入信號(hào)，達(dá)到間接控制機(jī)械設(shè)備等的啟動(dòng)和停車控制目的，它手動(dòng)控制發(fā)出的信號(hào)不止可以控制接觸器，還可以控制繼電器、電磁啟動(dòng)器等。如圖2-7是按鈕的基本組成結(jié)構(gòu)。圖2-7 控制按鈕的基本組成結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看出，按鈕主要由按鈕帽、復(fù)位彈簧、動(dòng)/靜觸頭以及外殼組成。按鈕帽在手動(dòng)機(jī)械推動(dòng)力的作用之下，推動(dòng)動(dòng)觸頭動(dòng)作，使常閉的觸頭斷開，讓常開的觸頭閉合，從而達(dá)到控制目的。當(dāng)外力從按鈕帽中移除的時(shí)候，動(dòng)觸頭在復(fù)位彈簧的推動(dòng)力作用之下，使按鈕復(fù)位回到原來的狀態(tài)。如圖2-8是控制按鈕的符號(hào)。圖2-8 控制按鈕的符號(hào)3 z3050搖臂鉆床的概述3.1 z3050搖臂鉆床的基本知識(shí)3.1.1

25、z3050搖臂鉆床用途和型號(hào)的含義1.用途 z3050搖臂鉆床是比較常見的一種立式鉆床,一般適用在大、中型零件的鉆孔、鉸孔、擴(kuò)孔、锪平面和攻螺紋等工作，在一定的設(shè)備和條件下還可以進(jìn)行鏜孔，適用于單件或者小批量的生產(chǎn)。2.型號(hào)的含義 z：鉆床的簡(jiǎn)稱； 3：搖臂鉆床組； 0：搖臂鉆床型，其實(shí)30可以理解為搖臂； 50：鉆床的最大鉆孔直徑為50mm。3.1.2 z3050搖臂鉆床的基本結(jié)構(gòu)組成圖3-1 z3050搖臂鉆床的基本組結(jié)構(gòu)從圖3-1可以看出，z3050搖臂鉆床主要由工作臺(tái)、底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱和主軸等組成。z3050搖臂鉆床它的內(nèi)立柱與底座是相互固定在一起的，空心的外立柱是套

26、在內(nèi)立柱上，外立柱是可以繞著內(nèi)立柱做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。搖臂與外立柱相互配合，在升降電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)和升降絲桿的配合作用下可以沿著外立柱上下移動(dòng)，主軸箱也可以沿著搖臂的導(dǎo)軌移動(dòng)。3.1.3 z3050的運(yùn)動(dòng)軌跡z3050搖臂鉆床的工作運(yùn)動(dòng)過程可以分為三大部分,分別為主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。1.主運(yùn)動(dòng)：主軸在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，主軸旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工；2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使主軸的上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；3.輔助運(yùn)動(dòng)：主軸箱沿著搖臂的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整主軸與工件間的相對(duì)位置， 搖臂沿著外立柱上下移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整主軸與工件間的相對(duì)加工位置，搖臂與外立柱相互配合下，可以繞著內(nèi)立

27、柱做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整主軸與工件的相對(duì)位置，便于加工工件。3.2 z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的分析3.2.1主電路分析z3050搖臂鉆床的控制電路主要由4臺(tái)電動(dòng)機(jī)、控制器、保護(hù)電器和照明燈等部分組成，它的主電路圖如下圖3-2所示。從圖中可以知道，開關(guān)qs1控制著整個(gè)電路的電源通斷，fu1為主電源熔斷器，fu2為搖臂液壓電動(dòng)機(jī)熔斷器，都起到短路保護(hù)作用，只有一個(gè)電動(dòng)機(jī)m4是直接用開關(guān)啟動(dòng)，另外的3臺(tái)電動(dòng)機(jī)都是用接觸器啟動(dòng)直接啟動(dòng)的方式進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，其中el為照明燈，由于工作電壓小，所以要經(jīng)電壓器變壓后得到其所需工作電壓，因其工作功率小，因此直接用開關(guān)sa啟動(dòng)和斷開，而熔斷器fu3為短路保

28、護(hù)保護(hù)作用，。以下簡(jiǎn)單的介紹各電動(dòng)機(jī)的作用和啟動(dòng)。圖3-2 z3050搖臂鉆床的主控制電路圖m1:為主軸電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)切削和進(jìn)給提供動(dòng)力，因?yàn)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)是單方向的旋轉(zhuǎn)工作，因此直接由交流接觸器km1控制啟動(dòng)，由于主軸轉(zhuǎn)動(dòng)工作時(shí)是連續(xù)長時(shí)間工作，因此有熱繼電器fr1對(duì)其進(jìn)行過載保護(hù)。m2:為搖臂的升降電動(dòng)機(jī)，搖臂上升時(shí)是由電動(dòng)機(jī)m2正轉(zhuǎn)時(shí)提供動(dòng)力來源，搖臂的下降時(shí)是由電動(dòng)機(jī)m2提供動(dòng)力來源，因此分別用交流接觸器km2、km3來控制升降電動(dòng)機(jī)m2的正反轉(zhuǎn)，以達(dá)到控制搖臂上升、下降的目的，由于搖臂的上升下降控制是短時(shí)間的工作，所以不需要過載保護(hù)元器件。m3:為液壓泵電動(dòng)機(jī)，可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)

29、，分別利用交流接觸器km4來控制液壓泵電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)，交流接觸器km5來控制液壓泵電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。液壓泵電動(dòng)機(jī)m3的主要作用就是為z3050搖臂鉆床的夾緊放松裝置的液壓系統(tǒng)提供壓力油輸送所需的動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)搖臂、立柱、主軸箱的夾緊和放松控制，而熱繼電器fr2起到過載保護(hù)的作用。m4:為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，因?yàn)閦3050搖臂鉆床提供冷卻液輸送所需的壓力較小，因此冷卻泵電動(dòng)機(jī)m4的功率是較小的，只需要由開關(guān)qs2直接控制其啟動(dòng)和停止，也不需要過載保護(hù)。3.2.2 控制電路分析 電氣控制電路是z3050搖臂鉆床的核心所在，它工作所要的動(dòng)作指令都是由其來控制，如圖3-3為z3050搖臂鉆床控制電路圖，為便于對(duì)控

30、制電氣控制電路的理解和分析，給出電氣元件表如表3-1。圖3-3 z3050搖臂鉆床的電氣控制電路表3-1 z3050搖臂鉆床的電氣元件表編號(hào)符號(hào)名稱1hl1立柱、主軸箱放松指示燈2hl2立柱、主軸箱夾緊指示燈3hl3主軸運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈4sq1搖臂上升、下降限位開關(guān)組合5sq2搖臂松開行程開關(guān)6sq3搖臂夾緊行程開關(guān)7sq4立柱、主軸箱夾緊按鈕8fr1主軸電動(dòng)機(jī)熱繼電器9fr2液壓電動(dòng)機(jī)熱繼電器10fu4控制電路熔斷器11sb1主軸停車按鈕12sb2主軸啟動(dòng)按鈕13sb3搖臂上升按鈕14sb4搖臂下降按鈕15sb5立柱、主軸箱放松按鈕16sb6立柱、主軸箱下降按鈕17km1主軸電動(dòng)機(jī)接觸器18km2

31、搖臂上升接觸器19km3搖臂下降接觸器20km4液壓電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)控制接觸器21km5液壓電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)控制接觸器22ya液壓分配電磁閥23kt時(shí)間繼電器1.主軸啟動(dòng)和停車按下主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕sb2，接觸器km1的線圈得電并吸合，常開觸點(diǎn)km1閉合自鎖電動(dòng)機(jī)m1得電，使當(dāng)松開啟動(dòng)按鈕sb2后主軸電動(dòng)機(jī)任然得電持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈hl3亮。按下停車按鈕sb1，使電路斷開，接觸器km1失電復(fù)位，常開觸點(diǎn)km1也斷開復(fù)位，從而電動(dòng)機(jī)失m1 電停止運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)指示燈hl3熄滅。2.搖臂的上升和下降按下?lián)u臂上升按鈕sb3, 斷電延時(shí)時(shí)間繼電器kt得電，它的舜動(dòng)常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，從而使

32、接觸器km4得電閉合，液壓分配電磁閥ya得電工作，液壓泵電電動(dòng)機(jī)m3得電正向啟動(dòng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)工作，使液壓油輸送到搖臂液壓設(shè)備油缸，使搖臂放松。當(dāng)搖臂松開到一定值后，會(huì)觸動(dòng)搖臂松開行程開關(guān)sq2，使其動(dòng)作工作，常閉的觸點(diǎn)斷開，常開的觸點(diǎn)閉合，使km4失電斷開，液壓泵電動(dòng)機(jī)m3停止工作運(yùn)轉(zhuǎn)，放松停止。同時(shí)接觸器km2得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)m2得電正向啟動(dòng)，搖臂開始上升。當(dāng)搖臂上升到你所需要的位置時(shí)，松開搖臂上升按鈕sb3，接觸器km2、時(shí)間繼電器kt失電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而搖臂停止上升。當(dāng)延時(shí)23s后，由于搖臂是處于放松狀態(tài)，所以搖臂夾緊行程開關(guān)sq3已經(jīng)復(fù)位，處于接通狀態(tài)，所以電磁閥ta

33、處于得電狀態(tài)，時(shí)間繼電器斷電延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間到而閉合，因此km5等電閉合，其輔助常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，所以電磁閥ya也還是處于得電狀態(tài)，同時(shí)液壓泵電動(dòng)機(jī)m3得電反向運(yùn)轉(zhuǎn)，向搖臂液壓設(shè)備油缸中反向注油，使搖臂夾緊。當(dāng)夾緊到一定值時(shí)，觸動(dòng)搖臂夾緊行程開關(guān)sq3，使其動(dòng)作觸點(diǎn)斷開，km5失電復(fù)位，電磁閥ya也失電，液壓電動(dòng)機(jī)失電停車運(yùn)轉(zhuǎn)，搖臂夾緊停止?？刂茡u臂下降的按鈕是sb4，只要按下sb4搖臂就會(huì)下降，它的控制原理和搖臂上升的原理基本一樣，所以就不多說了。搖臂的升降的上下限位保護(hù)是由搖臂上升、下降限位開關(guān)組合sq1實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)搖臂上升或下降到限定的位置時(shí)，就會(huì)會(huì)觸動(dòng)上下限位組合開關(guān)

34、sq1動(dòng)作，斷開電路，從而使電動(dòng)機(jī)m2斷電停止搖臂的上升或者下降。3.主軸箱、立柱的放松和夾緊主軸箱、立柱的松開和夾緊是由按鈕sb5和sb6控制的，當(dāng)按下主軸箱、立柱的松開按鈕sb5，接觸器km4得電，其輔助常閉觸點(diǎn)斷開，液壓分配電磁閥ya是處于失電釋放狀態(tài)，而液壓泵電動(dòng)機(jī)m3得電正向啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于液壓分配閥ya是處于斷開狀態(tài)，所以液壓油輸送到主軸箱、立柱的液壓設(shè)備油缸中，讓主軸箱、立柱放松。同理當(dāng)按下主軸箱、立柱的夾緊開關(guān)sb6時(shí)，km5得電閉合，其輔助常閉觸點(diǎn)斷開，液壓分配閥ya也是處于失電釋放狀態(tài)，而液壓泵電動(dòng)機(jī)m3得電反向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于液壓分配閥ya是處于斷電釋放狀態(tài)，所以液壓油被反向

35、輸送到主軸箱、立柱的液壓設(shè)備油缸中，讓主軸箱、立柱夾緊。4.液壓分配電磁閥的作用 z3050搖臂鉆床的夾緊放松的液壓裝置中，主要有主軸箱、立柱、搖臂三個(gè)液壓裝置，液壓分配閥主要的作用就是控制液壓泵電動(dòng)機(jī)m3工作時(shí)輸送液壓油的流向。當(dāng)液壓分配電磁閥斷電釋放時(shí)，液壓泵電動(dòng)機(jī)m3工作時(shí)間壓力油輸送到主軸箱、立柱的液壓裝置油缸中，反之將壓力油輸送到搖臂液壓裝置油缸中4 基于plc對(duì)z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)4.1 外部接線圖的設(shè)計(jì)基于plc對(duì)舊機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，一般都要保持原機(jī)床的操作和功能不變，機(jī)床本身所具有的原配的按鈕、限位（行程）開關(guān)、變壓器、指示燈、接觸器等都要有所保

36、留。plc的的輸入信號(hào)，其實(shí)就是控制系統(tǒng)中的操作指令部分，比如按鈕和行程開關(guān)，而它的輸出其實(shí)也就是控制系統(tǒng)中的被控制對(duì)象，如接觸器。plc的輸入輸出接口是有限的，因此在本次改造設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了能夠節(jié)省輸入輸出口，就不把指示燈hl1、hl2、hl3的控制電路接入plc當(dāng)中了，保持它們?cè)静蛔兊慕臃?。因?yàn)榧词菇尤雙lc當(dāng)中，對(duì)原來電路的簡(jiǎn)化沒有起到任何的作用而且還浪費(fèi)了plc的接口，所以選擇它們的接法不變，因考慮到保留原來的功能和操作不變，也保留一點(diǎn)原來的一些電器件，確定控制與被控制之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)得到的i/o分配表如下表4-1。表4-1 i/o分配表輸入量輸出量輸入繼電器輸入元件功能輸出繼電器輸出

37、元件功能0.00sb1主軸停車按鈕10.00km1主軸電機(jī)接觸器0.01sb2主軸啟動(dòng)按鈕10.01km2搖臂上升接觸器0.02sb3搖臂上升按鈕10.02km3搖臂下降接觸器0.03sb4搖臂下降按鈕10.03km4液壓泵電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器0.04sb5主軸箱立柱放松按鈕10.04km5液壓電泵機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器0.05sb6主軸箱立柱夾緊按鈕10.05ya液壓分配電磁閥0.06sq1-1搖臂上限位開關(guān)0.07sq1-2搖臂下限位開關(guān)0.08sq2搖臂松開行程開關(guān)0.09sq3搖臂夾緊行程開關(guān)從i/o分配表中可以看出，一共有10個(gè)輸入量，6個(gè)輸出量，再根據(jù)z3050搖臂鉆床的主電路和控制電路圖的電路保

38、護(hù)電器可知，主軸電機(jī)需過載保護(hù)，液壓泵電機(jī)需過載保護(hù)，所以設(shè)計(jì)出來的外部接線圖如下圖4-1所示。圖4-1 plc控制z3050搖臂鉆床的外部硬件接線圖4.2 plc型號(hào)的選擇首先從i/o,方面考慮，由外部硬件接線圖可以看出，輸入口有10個(gè)，輸出口有6個(gè)，總共有16個(gè)。其次再考慮是用整體式的plc還是模塊式的plc，由于該控制總共只有16個(gè)接口，屬于小型化控制的plc，因此選擇的plc應(yīng)該是體積比較小，性價(jià)比較高的小型plc，由此可知選用的是整體式的plc。最后就是選擇哪種品牌的plc了，按常規(guī)的方法就是選擇既能夠符合要求、性能又好、價(jià)格又便宜的plc，也就是哪個(gè)品牌的性價(jià)比高就用哪個(gè)。但某些公

39、司是統(tǒng)一使用某一品牌的plc，因此也忽視這方面的考慮。由于本次只是個(gè)課題研究設(shè)計(jì)，所以我選擇用我自己比較熟悉的歐姆龍cpm2a系列的plc，選擇的型號(hào)是cpm2a-30cd，該型號(hào)的plc一共有30個(gè)接口，輸入口有18個(gè)，輸出口有12個(gè)，完全符合該設(shè)計(jì)10個(gè)輸出口6個(gè)輸入口的要求，同時(shí)該plc為整體式的plc，體積較小性能較好，而這個(gè)型號(hào)的plc性價(jià)比也還算可以，所以完全符合要求，故選擇這個(gè)型號(hào)的plc。4.3 梯形圖的設(shè)計(jì)從圖3-3的z3050搖臂鉆床的控制電路圖可以看出，搖臂上升按鈕sb3與上下限位開關(guān)組合sq1串聯(lián)再并聯(lián)上搖臂下降按鈕sb4與上下限位開關(guān)組合sq1的串聯(lián)，在它們的之后還連

40、接著kt、km2、km3、km4四條分路組合，因此在plc的改造設(shè)計(jì)當(dāng)中要加入一個(gè)內(nèi)部輔助繼電器200.00來對(duì)它們的電路進(jìn)行簡(jiǎn)化。同時(shí)在液壓分配電磁閥ya中，也分出了與常開輔助觸點(diǎn)km5、斷電延時(shí)斷開觸點(diǎn)kt、搖臂夾緊行程開關(guān)sq3、按鈕sb6四條分支線路，所以需要用一個(gè)內(nèi)部輔助繼電器200.01加以輔助來簡(jiǎn)化電路，讓電路看起來更直觀簡(jiǎn)便。圖4-2 plc控制z3050搖臂鉆床的梯形圖plc的定時(shí)器并不具備斷電延時(shí)的功能，只具有通電延時(shí)的功能，同時(shí)也不具有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。從z3050搖臂鉆床的控制電路圖可以知道，時(shí)間繼電器kt是一個(gè)斷電延時(shí)的繼電器，具有瞬動(dòng)常開觸點(diǎn)kt，為了能夠具有斷電延時(shí)時(shí)間繼

41、電器kt的功能，在plc的設(shè)計(jì)當(dāng)中，我用一個(gè)內(nèi)部繼電器200.10與定時(shí)器t000結(jié)合使用形成一個(gè)具有斷電延時(shí)功能的時(shí)間繼電器。如下圖4-2所示為所設(shè)計(jì)的梯形圖。4.4梯形圖的分析1.主軸啟動(dòng)和停車圖4-3 主軸啟動(dòng)和停車如圖4-3按下主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕，常開觸點(diǎn)0.01閉合，從輸出繼電器10.00得電并自鎖，常開觸點(diǎn)10.00閉合，從而即使松開啟動(dòng)按鈕電機(jī)也會(huì)連續(xù)啟動(dòng)。按下停車按鈕，常閉觸點(diǎn)0.00斷開，輸出繼電器失電釋放，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。2.搖臂的上升和下降圖4-4 輔助繼電器 如圖4-4按下?lián)u臂上升（下降）按鈕，常開觸點(diǎn)0.02（0.03）閉合，輔助繼電器200.00得電動(dòng)作。圖4-5

42、斷電延時(shí)時(shí)間繼電器如圖4-5常開觸點(diǎn)200.00閉合，常閉觸點(diǎn)200.00斷開，輔助繼電器200.10等電并自鎖，常開觸點(diǎn)200.10閉合，常閉觸點(diǎn)200.10斷開。圖4-6 液壓泵電機(jī)正向啟動(dòng) 如圖4-6由于常開觸點(diǎn)200.00閉合，所以輸出繼電器100.03得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4-7 液壓泵電機(jī)反向啟動(dòng) 如圖4-7由于常開觸點(diǎn)200.10閉合，常閉觸點(diǎn)200.10斷開，所以輔助繼電器200.01得電，常開觸點(diǎn)200.01閉合。圖4-8 液壓分配電磁閥 如圖4-8由于常開觸點(diǎn)200.01閉合，所以輸出繼電器10.05得電，液壓分配閥動(dòng)作，將液壓泵正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)抽的油輸送到搖臂液壓裝置的

43、油缸中，使搖臂放松。圖4-9 搖臂升降 如圖4-9當(dāng)搖臂松開到一定程度后，會(huì)觸動(dòng)搖臂松開行程開關(guān)，因此常開觸點(diǎn)0.08閉合，又因?yàn)槌ｉ_觸點(diǎn)200.00是閉合的，所以輸出繼電器10.01（10.02）得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)正向（反向）啟動(dòng)，使搖臂上升（下降），當(dāng)搖臂上升（下降）到所需要的位置時(shí)，松開搖臂上升（下降）按鈕，常開觸點(diǎn)0.02（0.03）復(fù)位斷開，輔助繼電器200.00失電，常開觸點(diǎn)200.00復(fù)位斷開，常閉觸點(diǎn)200.00復(fù)位閉合。所以輸出繼電器10.01（10.01）失電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，搖臂停止上升（下降）。由于自鎖，所以輔助繼電器200.10仍然保持得電狀態(tài)，而常閉觸

44、點(diǎn)200.00復(fù)位閉合，使定時(shí)器t000得電開始計(jì)時(shí)。2s后定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器動(dòng)作使常閉觸點(diǎn)t000斷開，定時(shí)間失電復(fù)位，輔助繼電器200.10失電釋放，常閉觸點(diǎn)200.10復(fù)位閉合，常開觸點(diǎn)200.10復(fù)位斷開。由于搖臂是處于放松狀態(tài)，所以會(huì)觸動(dòng)搖臂夾緊行程開關(guān)，使0.09閉合，所以輸出繼電器10.04得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，輔助繼電器200.01也是處于得電狀態(tài)，所以常開觸點(diǎn)200.01閉合，輸出繼電器10.05得電，液壓分配電磁閥動(dòng)作，將液壓泵正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)抽的油輸送到搖臂液壓油缸中，使搖臂夾緊。當(dāng)夾緊到一定值時(shí)，搖臂夾緊行程開關(guān)恢復(fù)，常開觸點(diǎn)0.09恢復(fù)斷開，輸出繼電器10.04和

45、輔助繼電器200.01斷電釋放，常開觸點(diǎn)200.01復(fù)位斷開，輸出繼電器10.5斷電釋放。3.主軸箱、立柱的放松和夾緊圖4-10 主軸箱、立柱的放松和夾緊 如圖4-10按下主軸箱、立柱的放松按鈕，常開觸點(diǎn)0.04閉合，常閉觸點(diǎn)0.04斷開，輸出繼電器10.3得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)，由于輸出繼電器10.05是處于斷電釋放狀態(tài)，所以液壓泵電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)將液壓油輸送到主軸箱、立柱的液壓設(shè)備油缸當(dāng)中，使主軸箱、立柱放松。當(dāng)按下主軸箱、立柱的放松按鈕時(shí)，常開觸點(diǎn)0.05閉合，常閉觸點(diǎn)0.05斷開，輸出繼電器10.05得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，而因?yàn)檩敵隼^電器處于斷電釋放狀態(tài)，因此液壓泵電動(dòng)機(jī)反向啟

46、動(dòng)將液壓油輸送到主軸箱、立柱的液壓設(shè)備油缸當(dāng)中，使主軸箱、立柱夾緊。5 程序的編制和仿真驗(yàn)證（測(cè)試）5.1 cx-programmer軟件的基本知識(shí)cx-programmer編程軟件是omron公司通用的plc編程軟件，幾乎支持所有omron公司的plc機(jī)型，主要幫助用戶開發(fā)控制程序，同時(shí)也具有監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)、用戶程序加密、設(shè)置plc參數(shù)等功能。在離線條件下，具有輸入、編輯、編譯plc程序等功能。在聯(lián)機(jī)方式下，具有上傳、下載、通信測(cè)試及實(shí)時(shí)監(jiān)控plc程序等功能。cx-programmer軟件具有德、法、西班牙、意大利、日、英、中七種版本、支持梯形圖、功能塊、語句表等多種編程語言。安裝了

47、編程軟件的計(jì)算機(jī)與待編程下載plc間用專用的通信電纜連接。軟件的大部分功能都可在離線下實(shí)現(xiàn)，如程序的編制、編譯、調(diào)試等，部分功能則需要在線狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)。5.2 程序的編制和編譯啟動(dòng)cx-programmer軟件時(shí)，首先出現(xiàn)的窗口如圖5-1的框架窗口。圖5-1 cx-programmer的框架窗口 圖5-2 新建文件點(diǎn)擊“文件”菜單中的“新建”，會(huì)彈出變更plc窗口，設(shè)置文件的名稱、plc的類型、網(wǎng)絡(luò)類型，注釋欄中主要是輸入與此plc相關(guān)的注釋。cx-simulator不支持cpm1acpm2a等微型plc,需要模擬程序的話請(qǐng)選擇中大型plc或cp1h,cp1e,cp1l等出來不久的微型plc。效

48、果一樣。由于不支持cpm2a型號(hào)，所以我選擇cp1e來代替，效果是一樣的。如圖5-2所示。點(diǎn)擊確定后會(huì)進(jìn)人操作界面如圖5-3所示。5-3 cx-programmer的操作界面 進(jìn)入操作界面后，根據(jù)設(shè)計(jì)的梯形圖編制梯形圖，該軟件的編程方法有兩種，一種是經(jīng)典的圖形編制法，一種是智能編制，即輸入指令表就可自動(dòng)生產(chǎn)梯形圖。編制的梯形圖如圖5-4、圖5-5所示圖5-4 編制的梯形圖圖5-5 編制的梯形圖點(diǎn)擊編程菜單中的編譯如右圖5-6所示，對(duì)程序進(jìn)行編譯，編譯出來的結(jié)果如圖5-7所示圖5-6 編譯圖5-7 編譯結(jié)果如右圖5-8所示，為圖5-7左下角的編譯結(jié)果，從結(jié)果中的0錯(cuò)誤、0警告可以看出，所設(shè)計(jì)編制

49、的程序是正確。圖5-8 編譯結(jié)果5.3 程序的模擬仿真測(cè)試cx-simulator軟件是用來模擬仿真歐姆龍plc，需要和cx-programmer軟件配合使用，只有安裝了cx-simulator軟件，cx-programmer軟件的在線模擬圖標(biāo)才會(huì)亮，才能利用cx-programmer軟件對(duì)程序進(jìn)行模擬仿真。經(jīng)過程序的編譯可知程序沒有錯(cuò)誤，可以進(jìn)行模擬。點(diǎn)擊“模擬”菜單中的在線模擬，如右圖5-9所示，進(jìn)入模擬仿真界面，如圖5-10所示。圖5-9 模擬仿真圖5-10 模擬仿真界面 進(jìn)入模擬仿真界面后，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊觸點(diǎn)，在彈出的窗口中可以設(shè)置觸點(diǎn)狀態(tài)，如右圖5-11所示。通過設(shè)置觸點(diǎn)的狀態(tài)來觀察電

50、流的情況，從而判斷出是否和預(yù)想的一樣，如果一樣，說明程序是正確且可靠的。圖5-11 設(shè)置觸點(diǎn)狀態(tài)1、主軸的啟動(dòng)和停車 設(shè)置常開觸點(diǎn)0.01處于on狀態(tài)，從圖5-12看出輸出繼電器10.00得電并自鎖，主軸電機(jī)啟動(dòng)，和預(yù)想的一樣。圖5-12 主軸啟動(dòng)設(shè)置常開觸點(diǎn)0.01處于off狀態(tài)，從圖5-13看出由于輸出繼電器10.00的自鎖，使其持續(xù)處于得電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)啟動(dòng)主軸電機(jī)的作用，和預(yù)想的一樣。圖5-13 主軸持續(xù)啟動(dòng) 設(shè)置常閉觸點(diǎn)0.00處于on狀態(tài)，從圖5-14看出，輸出繼電器10.00失電釋放，主軸電機(jī)停止，和預(yù)想的一樣。圖5-14 主軸停車2、搖臂升降設(shè)置常開觸點(diǎn)0.02處于on狀態(tài)，從

51、圖5-15看出，輸出繼電器10.03、10.05得電，使液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，將壓力油輸送到搖臂的液壓設(shè)備中，使搖臂放松，和預(yù)想一樣。（a）（b）圖5-15 搖臂放松 根據(jù)搖臂放松到一定值時(shí)，觸動(dòng)搖臂松開行程開關(guān)sq2，設(shè)置常開觸點(diǎn)0.08處于on狀態(tài)，從圖5-16看出，輸出繼電器10.0、10.05得電，使搖臂升降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)升降絲桿使搖臂上升，和預(yù)想一樣。圖5-16 搖臂上升 根據(jù)搖臂上升時(shí)是處于放松狀態(tài)，會(huì)觸動(dòng)搖臂夾緊行程開關(guān)sq3，所以設(shè)置常開觸點(diǎn)0.09處于on狀態(tài)，根據(jù)上升到所需位置時(shí)松開上升按鈕，設(shè)置常開觸點(diǎn)0.02處于off狀態(tài)，從圖5-17看出，輸出繼電器10.01斷電釋放搖

52、臂停止上升，輸出繼電器10.05得電，延時(shí)2s后輸出繼電器10.04得電，使液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，將壓力油輸送到搖臂液壓設(shè)備中，是搖臂夾緊，和預(yù)想的一樣。圖5-17 搖臂延時(shí)夾緊 根據(jù)搖臂夾緊到一定值時(shí)會(huì)觸動(dòng)搖臂夾緊行程開關(guān)sq3，設(shè)置常開觸點(diǎn)0.09處于off狀態(tài)，從圖5-18看出輸出繼電器10.04、10.05斷電釋放，搖臂停止夾緊，和預(yù)想的一樣。圖5-18 搖臂自動(dòng)停止夾緊3、立柱、主軸箱放松夾緊 設(shè)置常開觸點(diǎn)0.04處于on狀態(tài)，從圖5-19看出輸出繼電器10.03得電，10.05處于失電狀態(tài)，液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，將壓力油輸送到立柱、主軸箱的液壓設(shè)備中，使立柱、主軸箱放松，和預(yù)想的一樣。圖5

53、-19 立柱主軸箱放松同理設(shè)置常開觸點(diǎn)0.05處于on狀態(tài)，從圖5-20看出輸出繼電器10.04得電，10.05處于失電狀態(tài)，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，將壓力油輸送到立柱、主軸箱的液壓設(shè)備中，使立柱、主軸箱夾緊，和預(yù)想的一樣。圖5-20 立柱主軸箱夾緊5.4 小結(jié) 程序的編譯結(jié)果證明程序是沒有錯(cuò)誤是正確的，再經(jīng)過對(duì)程序的模擬仿真，模擬的結(jié)果和預(yù)想的一樣，說明設(shè)計(jì)的程序符合z3050搖臂鉆床的操作和工作要求，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，說明對(duì)其控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)符合要求，能夠提高z3050搖臂鉆床的性能，是一個(gè)合格的改造設(shè)計(jì)。6 結(jié)論本文主要闡述了plc在z3050搖臂鉆床的基本應(yīng)用，講述了plc的基

54、本知識(shí)，了解了它的發(fā)展情況和分類，介紹了常用主令器的基本結(jié)構(gòu)原理和符號(hào)以及z3050搖臂鉆床的基本知識(shí)，說明z3050搖臂鉆床的基本功能作用和工作情況。對(duì)z3050搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確它的控制目的和控制對(duì)象，基于plc技術(shù)，對(duì)z3050搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，在保留原來的操作方法和功能作用的情況下，選擇適合的plc型號(hào)，完成plc外部接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì)，用plc控制系統(tǒng)取代原來的傳統(tǒng)繼電器的控制系統(tǒng)。使用cx-programmer軟件對(duì)設(shè)計(jì)的梯形圖進(jìn)行編寫和編譯，確定無誤好將cx-programmer軟件和cx-simulator軟件對(duì)配合使用對(duì)設(shè)計(jì)的梯形圖進(jìn)行仿真驗(yàn)證，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的梯形圖是否能夠達(dá)到預(yù)期的目的。最終的結(jié)果與預(yù)期的一樣，證明已成功的把plc技術(shù)應(yīng)用到z3050搖臂鉆床的控制系統(tǒng)當(dāng)中,改造設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了z3050搖臂鉆床的控制電路，使z3050搖臂鉆床具有更高