Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)PLC改造

1、柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)PLC改造姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 目錄一、概述61、Z3040搖臂鉆的特點(diǎn)62、Z3040搖臂鉆的缺點(diǎn)63、如何克服Z3040搖臂鉆的缺點(diǎn)64、西門(mén)子s7-200PLC的介紹: 7(1):應(yīng)用領(lǐng)域7(2):優(yōu)點(diǎn)7(3)：組成7 (3.1)基本單元7(3.2)擴(kuò)展單元8(3.3)編程器8(3.4)程序存儲(chǔ)卡8(3.5)寫(xiě)入器8(3.6)文本顯示器8二、Z3040搖臂鉆普通機(jī)床電氣原理圖9三、機(jī)床電氣控制原理分析9 1電氣基本要求：92主電路分析103.控制電路分析124.其他電路分析145.其他聯(lián)鎖

2、和保護(hù)14四、PLC控制的I/O分配表14五、 PLC的選擇及控制的I/O接線圖15六、 PLC控制的梯形圖和指令表17七、電器元件計(jì)算選擇21八、電器元件清單22九、電器元件安裝位置圖23十、電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖23十一、電柜外電器元件接線圖示意圖23十二、總結(jié)25答謝詞25主要參考文獻(xiàn)：27柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任 務(wù) 書(shū) 系（部） 專業(yè) 班學(xué)生 學(xué)號(hào) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)PLC改造二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：2013年7月5日起至2013年10月30日 止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： 四、任務(wù)書(shū)的內(nèi)容： 鉆床是一種對(duì)工件

3、進(jìn)行孔加工的機(jī)床。它可用于鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。Z3040搖臂鉆床外形圖如圖1所示。圖1 Z3040搖臂鉆床外形圖1、運(yùn)動(dòng)形式n 主運(yùn)動(dòng) 搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)是指主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 搖臂鉆床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指主軸的縱向進(jìn)給。n 輔助運(yùn)動(dòng) 搖臂沿外立柱上導(dǎo)軌的上下垂直移動(dòng)；主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向的左右移動(dòng)；搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、控制要求（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均為主軸的運(yùn)動(dòng)，為此這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有一臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，分別經(jīng)主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。（2）內(nèi)外主軸的夾緊與放松、主軸與搖臂的夾緊與放松可用機(jī)械操作、電氣機(jī)械裝置，電

4、氣液壓或電氣液壓機(jī)械等控制方法實(shí)現(xiàn)。若采用液壓裝置，則備有液壓泵電機(jī)，拖動(dòng)液壓泵提供壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)，液壓泵電機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)要求采用點(diǎn)動(dòng)控制。（3）為了適應(yīng)多種形式的加工要求，搖臂鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有較大的調(diào)速范圍，一般情況下多由機(jī)械變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。（4）搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。例如Z3040型搖臂鉆床采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，他們分別是主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)方式。（5）在加工螺紋時(shí)，要求主軸能正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床主軸正反轉(zhuǎn)一般采用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。因此主軸電動(dòng)

5、機(jī)僅需要單向旋轉(zhuǎn)。（6）搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)。（7）搖臂的移動(dòng)嚴(yán)格按照搖臂松開(kāi)移動(dòng)搖臂夾緊的程序進(jìn)行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動(dòng)控制進(jìn)行。（8）冷卻泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)冷卻泵提供冷卻液，只要求單向旋轉(zhuǎn)。（9）具有連鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)以及安全照明、信號(hào)指示電路。設(shè)計(jì)要求：選用西門(mén)子7S-200系列的PLC對(duì)Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。給定參數(shù)：主電動(dòng)機(jī)3kW， 380V；搖臂升降電動(dòng)機(jī)1.5kW， 380V；冷卻液電動(dòng)機(jī)0.125kW， 300V；液壓泵電動(dòng)機(jī)0.6kW，380V。其余參數(shù)由學(xué)生自己設(shè)定。目的： （1）通過(guò)本設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握根據(jù)普通機(jī)床的加工工藝要求進(jìn)行機(jī)床電氣控制

6、系統(tǒng)改造（繼電器接觸器控制、PLC控制）的基本方法進(jìn)一步鞏固電氣控制技術(shù)與可編程控制器的理論和應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析控制要求、設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)的能力，為將來(lái)從事機(jī)電設(shè)備電氣控制設(shè)計(jì)、維修和管理打下基礎(chǔ)。（2）提高學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，認(rèn)真思考、用于開(kāi)拓、用于實(shí)踐的基本素質(zhì)。（3）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力和解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。（4）對(duì)學(xué)生的知識(shí)面、掌握知識(shí)的深度、運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?jì)算機(jī)運(yùn)用水平、書(shū)面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行綜合考核。任務(wù)： （1）收集Z3040搖臂鉆床的相關(guān)資料，分析其工作過(guò)程。（2）技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。（3）設(shè)計(jì)

7、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，分析電氣控制電路工作過(guò)程。（4）選擇PLC型號(hào)，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)輸入輸出接線圖、梯形圖。（5）完成電氣元件計(jì)算選擇、列出元件清單。（6）設(shè)計(jì)機(jī)床電氣接線施工方案。 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(wèn)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問(wèn)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(jiǎn)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(duì)工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，本論文對(duì)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

8、中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。本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PLC機(jī)型的選擇、I/O端口的分配、I/O硬件接線圖的繪制，PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。對(duì)PLC控制搖臂鉆床的工作過(guò)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)床工作的性能的方法，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)一、概述1、Z3040搖臂鉆的特點(diǎn)：Z3040搖臂鉆床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、操作維修方便等特點(diǎn)，而且將其他鉆床的優(yōu)點(diǎn)聚為一體，使之加大了鉆床的加工

9、范圍。如：鏜孔、攻絲、套絲、锪平面、鉆、鉸、擴(kuò)孔等功能，廣泛用于中小型企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)體工業(yè)的機(jī)械加工。 2、Z3040搖臂鉆的缺點(diǎn)：Z3040搖臂鉆存在線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除故障難等問(wèn)題。 3、如何克服Z3040搖臂鉆的缺點(diǎn)：通過(guò)用PLC改造控制系統(tǒng)，使機(jī)床結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性可靠性、抗干擾能力更強(qiáng)，故障率也降低，對(duì)工作環(huán)境要求也降低等。 4、西門(mén)子s7-200PLC的介紹: SIMATIC S7-200 Micro 自成一體:別緊湊但是具有驚人的能力-特別是有關(guān)它的實(shí)時(shí)性能-它速度快，功能強(qiáng)大的通訊方案，并且具有操作簡(jiǎn)便的硬件和軟件。但是還有更多特點(diǎn):SIMATIC

10、 S7-200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計(jì)-目前不是很大，但是未來(lái)不可限量的定制解決方案。這一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一個(gè)緊湊的性能范圍內(nèi)為自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。(1):應(yīng)用領(lǐng)域SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。S7-200也越來(lái)越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開(kāi)發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。(2):優(yōu)點(diǎn)SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)強(qiáng)大的性能，最優(yōu)模塊化和開(kāi)放式通訊。結(jié)構(gòu)緊湊小巧-狹小空間處任何應(yīng)用的

11、理想選擇在所有CPU型號(hào)中的基本和高級(jí)功能，大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)-在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行完全控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件-初學(xué)者和專家的理想選擇集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線使用極其快速和精確的操作順序和過(guò)程控制通過(guò)時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程(3)：組成(3.1)基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用.(3.2)擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù).(3.3)編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)

12、，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。(3.4)程序存儲(chǔ)卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM

13、卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。(3.5)寫(xiě)入器寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū)。(3.6)文本顯示器文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/

14、確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。2、 Z3040搖臂鉆普通機(jī)床電氣原理圖三、機(jī)床電氣控制原理分析1電氣基本要求：電壓：3/PE/380控制回路電壓：AC100V,機(jī)床照明電壓36V為了傳動(dòng)各機(jī)構(gòu)機(jī)床裝有下列電機(jī)：M1-主軸電機(jī)M2-橫臂升降電機(jī)M3-液壓泵電機(jī)M4-冷卻泵2主電路分析1111111111111111三相交流電源由開(kāi)關(guān)Q引入。M1為主軸電動(dòng)機(jī)。由接觸器KM1控制其單方向起停，熱繼電器FR1做

15、過(guò)載保護(hù)。M2為搖臂升降電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM2和KM3控制其正反轉(zhuǎn)，因M2是短時(shí)運(yùn)行，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)。M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM4和KM5控制其正反轉(zhuǎn)，由熱繼電器FR2做過(guò)載保護(hù)。M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，由于容量小，所以用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1直接控制。熔斷器FU1作為M1、M4的短路保護(hù)，熔斷器FU2作為M2、M3及控制電路的短路保護(hù)。所有電動(dòng)機(jī)外殼均采取接地保護(hù)。3.控制電路分析222222222（1）控制電路電源 控制電路由變壓器T將380V交流電壓降為110V，作為控制電源。（2）主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制 主軸電動(dòng)機(jī)M1單方向旋轉(zhuǎn)，由按鈕SB1、SB2和接觸器KM1控制其起動(dòng)和停止。按下起動(dòng)按

16、鈕SB2(2-3)，和接觸器KM1得點(diǎn)吸合，觸點(diǎn)KM1(2-3)自鎖，主軸電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)，HL3指示燈亮。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)，指示燈HL3熄滅。過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器KM1釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。（3）搖臂升降控制 控制電路要保證在搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供出液壓油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開(kāi)，然后才使搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。當(dāng)位移到位后，控制電路又要保證M2先停下，在通過(guò)液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊，最后液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停轉(zhuǎn)。1) 松開(kāi)搖臂。按住上升按鈕SB3（或下降按鈕SB4），時(shí)間繼電器KT線圈通電，其

17、常開(kāi)觸點(diǎn)(13-14)閉合，常閉延時(shí)閉合觸點(diǎn)（17-18）斷開(kāi)，繼電器KM4線圈通電，使M3正轉(zhuǎn)，液壓泵供出正向液壓油。同時(shí)，KT常開(kāi)延時(shí)打開(kāi)觸點(diǎn)(1-17)閉合，接通電磁閥YV線圈，使液壓油進(jìn)入搖臂松開(kāi)油腔，推動(dòng)松開(kāi)機(jī)構(gòu)。2) 搖臂上升（或下降）。搖臂松開(kāi)機(jī)構(gòu)動(dòng)作完成時(shí)碰壓行程開(kāi)關(guān)SQ2，其常閉觸點(diǎn)（6-13）閉合，使接觸器KM4線圈斷電，M3停止轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂維持松開(kāi)狀態(tài)。同時(shí)，SQ2常開(kāi)觸點(diǎn)(6-7)閉合，使接觸器KM2（下降為KM3）線圈通電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)（下降為反轉(zhuǎn)），拖動(dòng)搖臂上升（或下降）。3) 夾緊搖臂。當(dāng)搖臂上升（或下降）到所需位置時(shí)，松開(kāi)按鈕SB3（或SB4）接觸器KM

18、2(下降為KM3)和時(shí)間繼電器KT均斷電，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)，搖臂停止升降。KT釋放后，延時(shí)1到3S，其常閉延時(shí)閉合觸點(diǎn)（17-18）閉合，KM5線圈通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)，反向供給液壓油。因SQ3的常閉觸點(diǎn)（1-17）是閉合的，YV線圈仍通電，結(jié)果使液壓油進(jìn)入搖臂夾緊油腔，推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)使搖臂夾緊。夾緊后，夾緊機(jī)構(gòu)壓下SQ3，其常閉觸點(diǎn)（1-17）斷開(kāi)，KM5和電磁閥YV因線圈斷電而使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停轉(zhuǎn)，完成了搖臂的整個(gè)升降過(guò)程。如果點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3或SB4通電時(shí)間太短，可能會(huì)造成搖臂處于半松狀態(tài)，使行程開(kāi)關(guān)SQ3常閉觸點(diǎn)(1-17)復(fù)位，這時(shí)，電磁閥YV線圈通電，時(shí)間繼電器KT的延時(shí)

19、閉合常閉觸點(diǎn)（17-18）閉合，接通接觸器KM5，使M3反轉(zhuǎn)，直至夾緊后SQ3被壓下，斷開(kāi)KM5和YV，這樣就保證了搖臂在加工工件前總是處于夾緊狀態(tài)。4）主軸箱和立柱的松開(kāi)與夾緊控制 立柱與主軸箱的放松與夾緊均采用液壓操縱，兩者同時(shí)進(jìn)行工作，工作時(shí)要求二位六通車電磁閥YV不通電。 按主軸箱放松按鈕SB5（1-14），接觸器KM4通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)，電磁閥YV不通電，液壓油進(jìn)入主軸箱放松液壓缸和立柱放松液壓缸，推動(dòng)松緊機(jī)構(gòu)使主軸箱和立柱松開(kāi)。行程開(kāi)關(guān)SQ4不受，其常閉觸點(diǎn)（101-102）閉合，指示燈HL1亮，可以操作主軸箱和立柱的移動(dòng)。主軸箱在搖臂的水平導(dǎo)軌上由手輪操縱來(lái)回移動(dòng)，通過(guò)推

20、動(dòng)搖臂可使其與外立柱一起繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)。按下主軸箱夾緊按鈕SB6（1-17），接觸器KM5通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)，這時(shí)，電磁閥YV仍不通電，液壓油進(jìn)入主軸箱和搖臂夾緊液壓缸，推動(dòng)松緊機(jī)構(gòu)使主軸箱和搖臂夾緊，同時(shí)行程開(kāi)關(guān)SQ4被壓，其常閉觸點(diǎn)(101-102)斷開(kāi)，指示燈HL1滅，其常開(kāi)觸點(diǎn)（101-103）閉合，指示燈HL2亮，表示主軸箱和立柱已夾緊，可以進(jìn)行加工。利用主軸箱和立柱的夾緊、放松，還可以檢查電源相序正確與否，以確保搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2工作正常。4.其他電路分析控制變壓器T輸出照明用交流安全電壓36V，由主令控制開(kāi)關(guān)SA2控制，采用熔斷器FU3作短路保護(hù)。 控制變壓器T輸出6.3V

21、交流電壓，供給指示燈用。指示燈HL1燈亮表示主軸箱和立柱同時(shí)處于放松狀態(tài)，指示燈HL2燈亮表示主軸箱和立柱同時(shí)處于夾緊狀態(tài)，這兩只指示燈分別由行程開(kāi)關(guān)SQ4的常閉、常開(kāi)觸點(diǎn)控制。指示燈HL3燈亮表示主軸電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)工作，由接觸器KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)控制。5.其他聯(lián)鎖和保護(hù)【1】按鈕、接觸器聯(lián)鎖 在搖臂升降電路中，除了采用按鈕SB3和SB4的機(jī)械聯(lián)鎖外，還采用了接觸器KM2和KM3的電氣聯(lián)鎖，即對(duì)搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2實(shí)現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)復(fù)合聯(lián)鎖，在液壓泵電動(dòng)機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)控制電路中，接觸器KM4和KM5采用了電氣聯(lián)鎖，在主軸箱和立柱的夾緊、放松電路中，為了保證液壓油不供給搖臂夾緊油路，將按鈕SB5和

22、SB6的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在電磁閥YV線圈的電路中，以達(dá)到聯(lián)鎖的目的。 【2】限位聯(lián)鎖 在搖臂升降電路中，行程開(kāi)關(guān)SQ2是搖臂放松到位的信號(hào)開(kāi)關(guān)，其常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)早接觸器KM2和KM3線圈中，它在搖臂完全放松到位后才動(dòng)作閉合，以確保搖臂的升降在其放松后進(jìn)行。【3】時(shí)間聯(lián)鎖 通過(guò)時(shí)間繼電器KT延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸點(diǎn)和延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)，時(shí)間繼電器KT能保證在搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2完全停止運(yùn)行后，才能進(jìn)行搖臂的夾緊動(dòng)作，時(shí)間繼電器KT的延時(shí)長(zhǎng)短由搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2從切斷電源到停止的慣性大小來(lái)決定?！?】失壓（欠壓）保護(hù) 主軸電動(dòng)機(jī)M1采用自鎖控制方式，具有失壓保護(hù)；其他各接觸電器線圈自身也具有欠電壓保護(hù)功能。【5

23、】機(jī)床的限位保護(hù) 搖臂升降都具有限位保護(hù)，由組合限位開(kāi)關(guān)SQ1來(lái)完成。四、PLC控制的I/O分配表輸入端子元件作用輸出端子元件作用I0.0 SB1主軸電機(jī)M1停止按鈕Q0.0KM1主電機(jī)用接觸器I0.1SB2主軸電機(jī)M1起動(dòng)按鈕Q0.1KM2搖臂升降電機(jī)正轉(zhuǎn)I0.2SB3搖臂上升按鈕Q0.2KM3搖臂升降電機(jī)反轉(zhuǎn)I0.3SB4搖臂下降按鈕3Q0.3KM4液壓泵電機(jī)正轉(zhuǎn)I0.4SB5主軸箱松開(kāi)按鈕Q0.4/KM5液壓泵電機(jī)反轉(zhuǎn)I0.5SB6主軸箱夾緊按鈕Q0.5YV控制電磁閥I0.6SQ1搖臂上升限位開(kāi)關(guān)Q0.7HL1主軸箱和立體箱松開(kāi)指示燈I0.7SQ2搖臂放松限位開(kāi)關(guān)Q1.0HL2主軸箱和立

24、體箱夾緊指示燈I1.0SQ3搖臂夾緊限位開(kāi)關(guān)Q1.1HL3電機(jī)工作指示燈I1.1SQ4主軸箱立柱松緊限位開(kāi)關(guān)I1.2SQ5搖臂下降限位開(kāi)關(guān)五、 PLC的選擇及控制的I/O接線圖1、 確定I/O點(diǎn)數(shù)：在改造中盡可能使用原有電器，根據(jù)原有控制電路計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)。其中輸入點(diǎn)11個(gè)，輸出9個(gè)。2、選擇PLC機(jī)型：根據(jù)確定I/O點(diǎn)數(shù)， CPU 22X 主機(jī)的技術(shù)指標(biāo)如表2-1所列。表2-1   CPU 22X 系列的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目名稱CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM用戶程序區(qū)4KB4KB8KB8KB16KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2KB2KB5KB

25、5KBl OKB主機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)6/48/614/1024/1624/16模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)無(wú)16/1632/3232/3232/32掃描時(shí)間/1條指令0.37s0.37s0.37s0.37s0.37s最大輸入/輸出點(diǎn)數(shù)256256256256256位存儲(chǔ)區(qū)256256256256256定時(shí)器256256256256256計(jì)數(shù)器256256256256256允許最大的擴(kuò)展模塊無(wú)2模塊7模塊7模塊7模塊允許最大的智能模塊無(wú)2模塊7模塊7模塊7模塊時(shí)鐘功能可選可選內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置數(shù)字量輸入濾波標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入濾波無(wú)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)高速計(jì)數(shù)器4個(gè)30KHz4個(gè)30KHz6個(gè)30K

26、Hz6個(gè)30KHz6個(gè)30KHz脈沖輸出2個(gè)20KHz2個(gè)20KHz2個(gè)20KHz2個(gè)20KHZ2個(gè)20KHz通信口1xRS4851xRS4851 xRS4852xRS4852xRS485所以我們選擇CPU224，該機(jī)型有14輸入10輸出，剛好合適。3、PLC控制的I/O分配表中輸入/輸出點(diǎn)數(shù)11/9,因此我們選擇西門(mén)子S7-200PLC，CPU型號(hào)為224，其輸入/輸出點(diǎn)數(shù)14/10。下面是PLC接線圖：六、 PLC控制的梯形圖和指令表 指令表 七、電器元件計(jì)算選擇1、 電動(dòng)機(jī)的線電流2、接觸器1）主觸點(diǎn)的額定電壓與=380V K的取值為1.01.42）吸引線圈的額定電壓3）輔助觸點(diǎn)的數(shù)量3

27、、熱繼電器4、熔斷器1）負(fù)載較平穩(wěn)，無(wú)尖峰電流，如照明電路、信號(hào)電路、電阻爐電路等。熔體額定電流2）負(fù)載出現(xiàn)尖峰電流，如籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為47倍Ied(電動(dòng)機(jī)額定電流)。單臺(tái)不頻繁啟動(dòng)、停機(jī)，且長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)：?jiǎn)闻_(tái)頻繁啟動(dòng)、長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)： 多臺(tái)長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)共用熔斷器：3） 采用降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)：八、電器元件清單電氣代號(hào)名稱用途型號(hào)數(shù)量M1電動(dòng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)YD90L-4/2,B5,1.3/3kw1430/2850轉(zhuǎn)/分1M2搖臂升降電機(jī)Y07124T3，1.5KW 1400轉(zhuǎn)/分1M3液壓泵電機(jī)Y06334T3,0.6KW1400轉(zhuǎn)/分1M4冷卻泵電機(jī)AB-25，0.125KW

28、2800轉(zhuǎn)/分1KM1交流接觸器主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)ZC1-D093+LA1-D22 110V1KM2搖臂升降電機(jī)正轉(zhuǎn)LC1-D99，110V1KM3搖臂升降電機(jī)反轉(zhuǎn)LC1-D99，110V1KM4液壓泵電機(jī)正轉(zhuǎn)LC1-D99，110V1KM5液壓泵電機(jī)反轉(zhuǎn)LC1-D99，110V1SB1按鈕停止LAY3-01ZS/1紅色1SB2起動(dòng)LA19-11A綠色1SB3搖臂上升LA19-11A黑色1SB4搖臂下降LA19-11A黑色1SB5主軸箱放松LA19-11A綠色1SB6主軸箱夾緊LA19-11A紅色1SQ1行程開(kāi)關(guān)主軸限位KWX1SQ2搖臂升降JWL1-111SQ3搖臂夾緊JWL1-111SQ4主軸箱

29、和立柱的松開(kāi)夾緊JWL1-111SQ5搖臂下降限位JWL1-111FU1熔斷器保護(hù)主電路RTF.3A1FU2保護(hù)M2,M3RTF.3A1FU3保護(hù)工作燈RTF.3A1FR1熱繼電器主電機(jī)過(guò)載保護(hù)LR1-D093101FR2冷卻泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)LR1-D093031SA1主令開(kāi)關(guān)立柱松開(kāi)和夾緊LS3-21QS自動(dòng)開(kāi)關(guān)電源總開(kāi)關(guān)DZ5/20FHS/330，10A.24V1TC變壓器控制回路照明及信號(hào)燈110V、80WJBK4-160，380/36V、40W 24V、30W 6.3V、10W1HL1指示燈主軸箱和立體箱松開(kāi)夾緊指示燈XDX1-R,白色1HL2主軸箱和立體箱夾緊指示燈XDX1-Za,綠色

30、1HL3電機(jī)工作指示燈XDX1-Z蘭色1YV電磁閥搖臂松開(kāi)DZD5-10，10NM1EL工作燈工作照明LED 36V/40W1PLC可編程邏輯控制器S7-200CPU224AC/DC繼電器1SA2照明開(kāi)關(guān)控制照明燈LS3-21九、電器元件安裝位置圖十、電柜內(nèi)電器元件接線圖示意圖十一、電柜外電器元件接線圖示意圖十二、總結(jié)結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次對(duì)Z3040型搖臂鉆床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使我們擺脫了單純的理論學(xué)習(xí)，讓我們利用所學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)及上網(wǎng)收集相關(guān)信息，豐富了我們的知識(shí)面，鍛煉了我們動(dòng)手能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，還能讓我們的能力提高。我想這就是我們都希望看到的，也是我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。本論文在論述了PLC發(fā)展過(guò)程及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了方案論證，介紹了PLC的