Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造畢業(yè)論文

1、Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造畢業(yè)論文 摘 要本論文是研究機(jī)械加工中常用的Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題旨在解決傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜可靠性穩(wěn)定性差故障診斷和排除困難等難題由于PLC電氣控制系統(tǒng)與繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)相比具有結(jié)構(gòu)簡單編程方便調(diào)試周期短可靠性高抗干擾能力強(qiáng)故障率低對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)因此本論文對Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去從而大大提高搖臂鉆床的工作性能論文分析了搖臂鉆床的控制原理制定了可編程控制器改造Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)其中包括

2、PLC機(jī)型的選擇IO端口的分配IO硬件接線圖的繪制PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)對PLC控制搖臂鉆床的工作過程作了詳細(xì)闡述論述了采用PLC取代傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)從而提高機(jī)床工作性能的方法給出了相應(yīng)的控制原理圖關(guān)鍵詞可編程控制器搖臂鉆床梯形圖電氣控制系統(tǒng)Abstract This paper is to studies the machine process in common use Z3040 in inside radial drilling machine electric control system improves problem The aim is solving devic

3、e complexity inferior reliability and stability malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system Because of electric control system PLC there are lots of advantages which include design install connect the line and adjust to try workload small the period of

4、 research and manufacture is short reliability is high the ability of Anti- interference is very strong the rate of break down is low the demand of work environment is low maintenance convenience a series of advantage etc Therefore a work for to the Z3040 radial drilling machine electric control sys

5、tem reforming will reforming PLC control technique application in the project then increasing radial drilling machine抯 work function The paper introduces to the control principle of the radial drilling machine Established the programmable controller improve the design project of ele ctric control sy

6、stem of Z3040 radial drilling machine Completed the design of the software and hardware of the electric control system Among them include the model of PLC choicethe IO allotment of the addressthe IO hardware connects the line diagramPLC trapezium diagram抯 design It explains that PLC control the work

7、 process of radial drilling machine Discussing the adoption PLC replaces the traditional electric control system抯 method and increases the work function of radial d rilling machine give a homologous control principle diagramKey words PLCRadial drilling machineTrapezium diagramElectric Control System

8、目 錄第一章緒 論111本課題的選題背景和意義112 國內(nèi)外關(guān)于本課題的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)2第二章Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的原理321主電路322 硬件結(jié)構(gòu)圖4com 主電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制4com 搖臂的升降流程圖4com 立柱和主軸箱的松開及夾緊控制6第三章基于PLC的Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)731 PLC型號的選擇7com 根據(jù)PLC的物理結(jié)構(gòu)7com 根據(jù)PLC的指令功能7com 根據(jù)PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)7com 根據(jù)PLC的存儲容量7com 根據(jù)PLC的輸入模塊的類型7com 根據(jù)PLC的輸出模塊的類型832 PLC的IO端口分配表833 PLC的IO電

9、氣接線圖的設(shè)計(jì)10第四章Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)1141 PLC梯形圖程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)及程序調(diào)試11com 程序流程圖與系統(tǒng)預(yù)開程序11com 主電動機(jī)的起動控制程序11com 搖臂升降控制程序12com 主軸箱和立柱同時(shí)放松或夾緊控制程序 12com 主軸箱和立柱分別單獨(dú)夾緊或放松程序12com 信號顯示程序13com 電源工作狀態(tài)指示信號程序13第五章結(jié) 論1451研究成果1452不足之處14致謝15參考文獻(xiàn)15附錄A 17附錄B 18第一章 緒論11 本課題的選題背景和意義Z3040搖臂鉆床是工廠中常用的金屬切削機(jī)床它可以進(jìn)行多種形式的加工如鉆孔鏜孔鉸孔及螺紋等從控制上

10、講它需要機(jī)電液壓等系統(tǒng)相互配合使用而且要進(jìn)行時(shí)間控制它的調(diào)速是通過三相交流異步電動機(jī)和變速箱來實(shí)現(xiàn)的也有的是采用多速異步電動機(jī)拖動這樣可以簡化變速機(jī)構(gòu)搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動由一臺交流異步電動機(jī)拖動主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過機(jī)械轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的故主電動機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向此外搖臂的上升下降和立柱的夾緊放松各由一臺交流異步電動機(jī)拖動1目前我國的Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式因其所要控制的電機(jī)較多所以電路較復(fù)雜在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中經(jīng)常發(fā)生電氣故障從而影響生產(chǎn)另外一些復(fù)雜的控制如時(shí)間計(jì)數(shù)控制用繼電器接觸器控制方式較難實(shí)現(xiàn)所以有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)

11、PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller簡稱PLC是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來它不斷吸收微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)PLC之所以有較強(qiáng)的生命力在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場和市場要求可靠性高抗干擾能力強(qiáng)編程方便價(jià)格低壽命長與單片機(jī)相比它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備不需添加太多的中間部件這樣可以大大節(jié)省用戶的開發(fā)時(shí)間與生產(chǎn)成本現(xiàn)在應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域的PLC種類繁多規(guī)模大小和功能強(qiáng)弱千差萬別但他們具有以下一些共同的特點(diǎn)可靠性高可靠性是用戶的首選要求目前各廠家生產(chǎn)的PLC平均無故

12、障時(shí)間都大大超過IEC規(guī)定的10萬小時(shí)例如西門子ABB松下三菱等微小型PLC而且都有完善的自診斷功能判斷故障迅速 靈活組態(tài)可編程控制器是系列化產(chǎn)品通常采用模塊化結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合輸入輸出端口選擇靈活有多種機(jī)型組合方便功能強(qiáng)大除基本的邏輯控制定時(shí)計(jì)數(shù)算術(shù)運(yùn)算功能外配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制PTO運(yùn)算過程運(yùn)算數(shù)字控制等功能為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)程設(shè)備因此PLC幾乎是全能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)編程方便易于使用PLC的編程可采用與繼電器極為相似的梯形圖語言直觀易懂深受現(xiàn)場電氣人員的歡迎近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言Sequential Function C

13、hart使編程更加簡單方便運(yùn)行速度快傳統(tǒng)的機(jī)電接觸電氣控制系統(tǒng)通過大量觸點(diǎn)的機(jī)械動作進(jìn)行控制速度很慢而且系統(tǒng)愈大速度愈慢PLC的控制速度則由CPU工作速度和掃描速度決定因此更適合處理高速復(fù)雜的控制任務(wù)它與微型計(jì)算機(jī)之間的差別越來越小 2同時(shí)PLC還具備了網(wǎng)絡(luò)功能能進(jìn)行多臺PLC或PLC與PC機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通訊使用PLC可以很方便的構(gòu)成集中管理分散控制的分布式電氣控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線的PLC通訊網(wǎng)絡(luò)可使工廠的各種資源共享就更適合于工廠自動化的需要為工廠自動化提供了技術(shù)保證 3正是由于PLC電氣控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)因此本次對Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的改造可以大大提高Z3040搖臂鉆床工作性能和

14、系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性為工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化帶來生機(jī)同時(shí)提高了PLC編程水平和實(shí)踐能力為今后在實(shí)際工作中熟練使用PLC進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)12 國內(nèi)外關(guān)于本課題的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)早在上世紀(jì)六十年代國外就已經(jīng)出現(xiàn)了可編程序控制器PLC的應(yīng)用之后世界各國爭相在該領(lǐng)域投入大量資金進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)在1995年西門子又成功地開發(fā)出了S7200S7300系列它具有 TD 200和 COROS OPS操作模板為用戶提供了方便人機(jī)界面用戶程序三級口令保護(hù)極強(qiáng)的計(jì)算性能完善的指令集MPI接口和通過工業(yè)現(xiàn)場總線PROFD3US以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)勁的內(nèi)部集成功能全面的故障診斷功能模塊式結(jié)構(gòu)可用于各處性能的

15、擴(kuò)展脈沖輸出晶閘管步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期并采用了高速計(jì)數(shù)器高速中斷處理可以分別響應(yīng)過程事件大幅度降低了成本由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視一些公司己將自診斷技術(shù)冗余技術(shù)容錯技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)并采用熱備用或并行工作多數(shù)表決的工作方式由于PLC的眾多優(yōu)點(diǎn)使其迅速在工業(yè)控制中得到推廣雖然國內(nèi)PLC技術(shù)的應(yīng)用前景很大并且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益而相比之下由于受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的限制大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)上使用的Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)還是采用采用繼電器接觸器控制方式而這種控制方式存在著明顯的缺陷和隱患極易發(fā)生故障而且由于線路復(fù)雜要想找到問

16、題所在也相當(dāng)?shù)睦щy和國外大量采用PLC技術(shù)替代繼電器接觸器系統(tǒng)相比我們還存在很大差距隨著PLC技術(shù)在我國的迅猛發(fā)展我們和國外先進(jìn)技術(shù)的差距會不斷縮小因此抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)進(jìn)一步促進(jìn)PLC技術(shù)的推廣與應(yīng)用是提高我國工業(yè)自動化水平的迫切任務(wù)此次對于Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)就是希望借鑒國外先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場以提高搖臂鉆床的工作性能第二章Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的原理21主電路我國原來生產(chǎn)的Z3040搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和搖臂升降運(yùn)動的操作是通過不能復(fù)位的十字開關(guān)來操作的它本身不具有欠壓和失壓保護(hù)因此在主回路中要用一個(gè)接觸器將三相電源引入現(xiàn)在的Z3040搖臂鉆床取

17、消了十字開關(guān)它的電氣原理圖如下所示圖21 Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電氣原理圖它的主電路控制電路信號電路的電源均采用自動開關(guān)引入自動開關(guān)的電磁脫扣作為短路保護(hù)取代了熔斷器交流接觸器KM1只主電動機(jī)M1接通或斷開的接觸器KR1為主電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器搖臂的升降立柱的夾緊放松都要求拖動的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)所以M2和M3電動機(jī)分別有兩個(gè)接觸器它們?yōu)镵M2KM3和KM4KM5搖臂升降電動機(jī)M2冷卻泵電動機(jī)M4均為短時(shí)工作不設(shè)過載保護(hù)22 硬件結(jié)構(gòu)圖圖22 硬件結(jié)構(gòu)圖控制電路的電源由控制變壓器TC二次側(cè)輸出110V供電中間抽頭603對地為信號燈電源63V241號線對地為照明變壓器TD二次側(cè)輸出36

18、Vcom 主電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制在主電動機(jī)啟動前首先將自動開關(guān)Q2Q3Q4扳到接通狀態(tài)同時(shí)將配電盤的門關(guān)好并鎖上然后再將自動開關(guān)Q1扳到接通位置電源指示燈亮這時(shí)按下SB1中間繼電器K1通電并自鎖為主軸電動機(jī)與其他電動機(jī)的啟動做好了準(zhǔn)備當(dāng)按下按鈕SB2時(shí)交流接觸器KM1線圈通電并自鎖使主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)同時(shí)主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的指示燈HL4亮主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)用手柄通過機(jī)械變換的方法來實(shí)現(xiàn)com 搖臂的升降流程圖圖23 工作流程圖按下按鈕SB3時(shí)間繼電器KT1通電吸合它的瞬動觸點(diǎn)閉合使KM4線圈通電液壓電動機(jī)M3起動供給壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔推動活塞使搖臂松開同時(shí)活塞桿通過彈簧片使行程開關(guān)ST2的動斷觸

19、點(diǎn)斷開沒KM4線圈斷電而ST2的動合觸電17-21閉合2M線圈通電它主觸點(diǎn)閉合2M電動機(jī)旋轉(zhuǎn) 使搖臂上升如果搖臂沒有松開ST2的動合觸點(diǎn)不能閉合搖臂升降電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動這樣就保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時(shí)松開按鈕SB3KM2和KT1斷電升降電動機(jī)M2斷電停止搖臂停止上升當(dāng)持續(xù)1-3秒后KT1的斷電延時(shí)閉合的動斷觸點(diǎn)47-49閉合KM5線圈經(jīng)7-47-49-51號線KM5 線圈通電液壓泵電動機(jī)M3反轉(zhuǎn)使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂的夾緊液壓腔搖臂夾緊同時(shí)活塞桿通過彈簧片使ST3的動斷觸點(diǎn)7-47斷開KM5線圈斷電M3電動機(jī)停止完成了搖臂的松開上升夾緊動作搖臂升降

20、電動機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行否則將造成電源兩相間的短路為避免由于操作錯誤造成事故在搖臂上升和下降的線路中加入了觸點(diǎn)互鎖和按鈕互鎖因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時(shí)的調(diào)整工作所以采用點(diǎn)動方式行程開關(guān)ST1是為搖臂的上升或下降的極限位置保護(hù)而設(shè)立的ST1有兩對常閉觸點(diǎn)ST1的動斷觸點(diǎn)15-17是搖臂上升時(shí)的極限位置保護(hù)ST1的動斷觸點(diǎn)27-17是搖臂于液壓夾緊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障或ST3調(diào)整不當(dāng)將造成液壓泵電動機(jī)M3過載它的過載保護(hù)熱繼電器的動斷觸點(diǎn)將斷開KM5釋放同M3電動機(jī)斷電停止com主軸箱的松開及夾緊控制主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行它由組合開關(guān)SA2和按鈕SB5或SB6進(jìn)行控制

21、SA2有三個(gè)位置在中間位置零位時(shí)為同時(shí)進(jìn)行搬到左邊位置時(shí)為立柱的夾緊或放松搬到右邊位置為主軸箱的夾緊或放松SB5是主軸箱和立柱的夾緊按鈕下面以主軸箱的松開和夾緊 為例說明它的動作過程首先將組合開關(guān)SA2搬向右側(cè)觸點(diǎn)57-59接通觸點(diǎn) 57-63 斷開當(dāng)要主軸箱松開時(shí)按下按鈕SB5這時(shí)時(shí)間繼電器KT2和KT3線圈同時(shí)通電但KT2為斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器所以KT2的通電使瞬時(shí)常開觸點(diǎn)閉合斷電延時(shí)斷開的動斷觸點(diǎn)7-57也閉合使YA1通電經(jīng)1-3s后KT3的延時(shí)動合觸點(diǎn)7-41閉合通過3-5-7-41-43-37-39使KM4通電液壓泵電動機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力液壓油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸推動活塞使主軸箱放松活

22、塞桿使ST4復(fù)位主軸箱和主柱分開指示燈HL2亮當(dāng)要主軸夾緊時(shí)按下按鈕SB6仍首先為YA1通電經(jīng)1-3s后中KM5線圈通電液壓泵電動機(jī)反轉(zhuǎn)壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸推動活塞使主軸箱夾緊同時(shí)活塞桿使ST4受壓它的動合觸點(diǎn)607-613閉合指示燈HL3亮觸點(diǎn)607-613斷開指示燈HL2滅指示主軸箱與立柱夾緊當(dāng)將SA2搬到左側(cè)時(shí)觸點(diǎn)57-63接通57-59觸點(diǎn)斷開按下按鈕SB5或SB6時(shí)使YA2通電此時(shí)主柱松開或夾緊SA2在中間位置時(shí)觸點(diǎn)57-5957-63均接通按下SB5或SB6時(shí)YA1YA2均通電主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行夾緊或放松其它動作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同4第三章 基于PLC的Z30

23、40搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案由兩部分組成一部分為電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)也就是PLC的機(jī)型的確定另一部分是電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)就是PLC控制程序的編寫為了使改造后的搖臂鉆床仍能夠保持原有功能不變此次改造的一個(gè)重要原則之一就是不對原有機(jī)床的控制結(jié)構(gòu)做過大的調(diào)整只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代具體方案如下31 PLC型號的選擇選擇基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC機(jī)型應(yīng)從以下幾個(gè)方面來考慮com 根據(jù)PLC的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的不同PLC分為整體式模塊式和疊裝式整體式的每一IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式便宜小型電氣控制系統(tǒng)一般使

24、用整體式可編程控制器此次所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)沒有特殊的控制任務(wù)整體式PLC完全可以滿足控制要求且在性能相同的情況下整體式PLC較模塊式和疊裝式PLC價(jià)格便宜因此Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC5com 根據(jù)PLC的指令功能 考慮到任何一種PLC都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求據(jù)此本課題將盡量采用價(jià)格便宜的PLC com 根據(jù)PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)com搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)需要17個(gè)輸入口11個(gè)輸出口PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點(diǎn)數(shù)17PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點(diǎn)數(shù)11在條件許可的情況下盡可能留有10-20的裕量c

25、om 根據(jù)PLC的存儲容量PLC存儲器容量的估算方法對于僅有開關(guān)量輸入輸出信號的電氣控制系統(tǒng)將所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)乘以8就是所需PLC存儲器的存儲容量單位為bit即1711×8 224bitcom 根據(jù)輸入模塊的類型輸入模塊的輸入電壓一般為DC24V和AC110V或AC220V直流輸入電路的延遲時(shí)間較短可以直接與接近開關(guān)光電開關(guān)等電子輸入裝置連接交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠適合于在有油霧粉塵的惡劣環(huán)境下使用由于本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境并不惡劣且對電氣控制系統(tǒng)操作人員來說DC24V電壓較AC110V電壓安全些因此本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC輸入模塊應(yīng)選直流

26、輸入模塊輸入電壓應(yīng)DC24V電壓6com 根據(jù)輸出模塊的類型PLC輸出模塊有繼電器型晶體管型和雙向可控硅型三種繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣導(dǎo)通壓降小承受瞬間過電壓和過電流的能力較強(qiáng)每一點(diǎn)的輸出容量較大可達(dá)2A在同一時(shí)間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制但動作速度慢壽命有一定的限制晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載它們的可靠性高反應(yīng)帶寬快壽命長但是過載能力差每1點(diǎn)的輸出量只有05A4點(diǎn)同時(shí)輸出的總?cè)萘坎坏贸^2A由于Z3040搖臂鉆床控制對象對PLC輸出點(diǎn)的動作表達(dá)速度要求不高繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求且每一點(diǎn)的輸出容量較大在同一時(shí)間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)

27、數(shù)沒有限制這將給設(shè)計(jì)工作帶來很大的方便所以本課題選用繼電器輸出模塊結(jié)合Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際情況需要輸入點(diǎn)數(shù)大于17個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)大于11個(gè)綜上所述為了使Z3040搖臂鉆床在改造后能夠良好工作確認(rèn)日本松下公司生產(chǎn)的FP0-C14RS型和擴(kuò)展單元FP0-E16RS型和FP0-E8RS型PLC能夠滿足上述要求該類型號PLC體積小功能強(qiáng)增加了一些大型機(jī)的功能和指令如PID和PWMPulse Width Modulation脈寬調(diào)制指令對于控制器體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)是一種很好的選擇其編程口為RS-232C可以直接和編程器或計(jì)算機(jī)連接使用非常方便且性價(jià)比較高使用方便其主要技術(shù)性指標(biāo)如下該型P

28、LC具有Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)所需的所有指令功能其總輸入點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)總輸出點(diǎn)數(shù)為18點(diǎn)用戶存儲器容量5K步輸入模塊電壓為DC24V輸出模塊為繼電器型由此可知FP0-C14RS和擴(kuò)展單元FP0-E16RS型和FP0-E8RS型PLC的技術(shù)性能指標(biāo)完全能滿足上述要求32 PLC的IO端口分配表 根據(jù)所選PLC的型號進(jìn)行IO點(diǎn)的端口分配如下表31表32所示表31 輸入信號端口分配表地址號符號名稱用途X0SB1總起動按鈕X1SB2主電動機(jī)起動按鈕X2SB3搖臂上升起動按鈕X3SB4搖臂下降起動按鈕X4SB5主軸箱立柱搖臂松開按鈕X5SB6主軸箱立柱搖臂夾緊按鈕X6SB7總停止按鈕X7SB8主電

29、動機(jī)停止按鈕X8KR1M1電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器X9KR2M3電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器X10ST11搖臂上升用行程開關(guān)X11ST12搖臂下降用行程開關(guān)X12ST2搖臂夾緊放松用行程開關(guān)X13ST3搖臂夾緊用行程開關(guān)X14ST4立柱夾緊放松指示用行程開關(guān)X15SA2 - 1主軸箱夾緊放松用組合開關(guān)X16SA2 - 2立柱夾緊放松用組合開關(guān)表32 輸出信號端口分配表地址號符號名稱用途Y0KM1主軸旋轉(zhuǎn)接觸器Y1KM2搖臂上升接觸器Y2KM3搖臂下降 接觸器Y3KM4主軸箱立柱搖臂放松接觸器Y4KM5主軸箱立柱搖臂夾緊接觸器Y5YA1主軸箱夾緊放松用電磁鐵Y6YA2立柱夾緊放松用電磁鐵Y7HL1電

30、源工作狀態(tài)指示信號燈Y8HL2立柱松開指示信號燈Y9HL3立柱夾緊指示信號燈Y10HL4主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)指示信號燈33 PLC的IO電氣接線圖的設(shè)計(jì)下圖為PLC的IO電氣接線圖圖中X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16共用一個(gè)COM端輸入開關(guān)的其中一端應(yīng)并接在直流24V電源上另一端應(yīng)分別接入相應(yīng)的PLC輸入端子上接線時(shí)注意PLC輸入輸出COM端子的極性接觸器的線圈工作電壓若為交流110V則接觸器線圈連接的Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6可以共用一個(gè)COM2端信號燈電源電壓為63V因此Y7Y8Y9Y10可以共用一個(gè)COM1端如果輸出控制設(shè)備存在直流回路則交流回

31、路直流回路不可共用一個(gè)COM端而應(yīng)分開使用本電路的輸出端全為交流回路因此在電源電壓相同的接口可共用一個(gè)COM端圖31 PLC的IO電氣接線圖第四章 Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)41 PLC梯形圖程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)及程序調(diào)試為了使Z3040搖臂鉆床在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)改造后仍能夠完成原有的工作需要本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC程序應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)預(yù)開程序主電動機(jī)的起動和停止控制程序搖臂升降控制程序即升降電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制程序立柱和主軸箱的松開與夾緊控制程序即液壓泵電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)程序信號的顯示程序照明控制程序等部分組成因選用FP0型號的PLC所以編程時(shí)采用Windows環(huán)境下

32、運(yùn)行的FPWINGR的編程軟件來編程設(shè)計(jì) 采用TVT90A2可編程控制器訓(xùn)練裝置來進(jìn)行模擬調(diào)試如下列圖形所示com 系統(tǒng)預(yù)開程序圖40 程序流程圖X6為總停輸入繼電器X0為系統(tǒng)預(yù)開輸入繼電器當(dāng)X0閉合后PLC的內(nèi)部繼電器R0接通并自鎖為電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行工作做好準(zhǔn)備圖41 系統(tǒng)預(yù)開梯形圖程序com 主電動機(jī)的起動控制程序X1為主電動機(jī)起動輸入繼電器R0閉合后接通X1此時(shí)輸出繼電器Y0接通并自鎖從而使電機(jī)起動圖42 主電動機(jī)的起動梯形圖程序com 搖臂升降控制程序R0閉合后當(dāng)輸入繼電器X2接通時(shí)內(nèi)部繼電器R1也接通同時(shí)Y3得電使得液壓泵電動機(jī)起動搖臂放松當(dāng)搖臂徹底放松后X11的常開觸點(diǎn)閉合常閉觸點(diǎn)

33、斷開Y3斷電Y1得電搖臂開始上升當(dāng)上升到極限位置時(shí)X10的常閉觸點(diǎn)斷開Y1失電搖臂完成松開然后上升的過程如果想要完成搖臂下降的過程需接通X3在搖臂放松后使Y4得電使搖臂下降當(dāng)下降到極限位置時(shí)X10的常閉觸點(diǎn)斷開Y2失電搖臂完成松開然后下降的過程圖43 搖臂升降梯形圖程序com 主軸箱和立柱同時(shí)放松或夾緊控制程序R0閉合后當(dāng)輸入X4或X5接通時(shí)內(nèi)部繼電器R2R3和定時(shí)器T3同時(shí)接通3秒后Y3自動接通主軸箱和立柱同時(shí)放松當(dāng)再次使輸入X4或X5接通時(shí)Y6接通主軸箱和立柱同時(shí)夾緊圖44 主軸箱和立柱同時(shí)放松或夾緊梯形圖程序com 主軸箱和立柱分別單獨(dú)夾緊或放松程序除了可以使立柱和主軸箱同時(shí)夾緊放松外還

34、可以使它們分別夾緊或放松通過手動接通X15和X16即可完成上述操作當(dāng)需要使主軸箱單獨(dú)夾緊或放松時(shí)用手扳動開關(guān)X16使其斷開即可同樣用手扳動輸入開關(guān)X15即可達(dá)到單獨(dú)夾緊或放松立柱的目的圖45 主軸箱和立柱分別單獨(dú)夾緊或放松梯形圖程序com 信號顯示程序R0接通當(dāng)主電動機(jī)起動后Y0接通Y10得電主電動機(jī)起動信號燈亮立柱夾緊后X14接通Y9得電立柱夾緊信號燈亮當(dāng)Y3得電后立柱開始松開當(dāng)立柱松開后X14的常開觸點(diǎn)閉合常閉觸點(diǎn)斷開Y8得電立柱松開信號燈亮圖46 信號顯示梯形圖程序com 電源工作狀態(tài)指示信號程序R0接通輸出繼電器Y7得電此時(shí)電源工作狀態(tài)指示信號燈亮表明機(jī)床開始處于工作狀態(tài)圖47 電源工作狀態(tài)指示信號梯形圖程序第五章 結(jié) 論本課題所研究的基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Z3040搖臂鉆床的控制自動化方便了工人在生產(chǎn)中對機(jī)床的實(shí)際操作通過研究可得出以下結(jié)論51 研究成果可編程控制器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的新型控制器具有結(jié)構(gòu)簡單抗干