Z3040搖臂鉆床PLC改造與排故畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研………11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)……………11.2設(shè)計(jì)思路………………11.3與本課題的相關(guān)資料……………11.4調(diào)研目的和總結(jié)…………………2第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明…………………41.1理論分析……………41.2設(shè)計(jì)方案……………4第三部分設(shè)計(jì)成果…………………51.1PLC程序設(shè)計(jì)………………………51.2搖臂鉆床電氣故障和維修……………………12第四部分結(jié)束語(yǔ)……………………13第五部分致謝………………………14第六部分參考文獻(xiàn)………………15第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)用繼電器控制線路移植法設(shè)計(jì)Z3040型搖臂鉆床PLC外部硬件接線圖和梯形圖，程序模擬調(diào)試、故障排除獲得成功。主要包括：電氣控制線路分析、主要電氣元件選型（明細(xì)表：代號(hào)、名稱(chēng)、型號(hào)與規(guī)格、數(shù)量、作用及用途）、元件布局圖、PLC選型及外部硬件接線圖、編制程序（梯形圖）、常見(jiàn)故障及檢修與排除。2、設(shè)計(jì)的思路依托電工實(shí)訓(xùn)中心和自動(dòng)化設(shè)備維修實(shí)訓(xùn)中心的Z3040型搖臂鉆床、PLC等實(shí)訓(xùn)設(shè)備，充分運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能，詳細(xì)制定設(shè)計(jì)方案和階段進(jìn)度計(jì)劃，通過(guò)程序設(shè)計(jì)、模擬調(diào)試、常見(jiàn)故障及檢修與排除、修訂完善，實(shí)現(xiàn)Z3040搖臂鉆床PLC改造設(shè)計(jì)與故障排除，程序模擬調(diào)試、故障排除獲得成功。方法：文獻(xiàn)檢索、圖書(shū)館借閱、手冊(cè)查詢(xún)、設(shè)備選型、PLC編程、PLC實(shí)訓(xùn)室程序調(diào)試、排故實(shí)訓(xùn)室常見(jiàn)故障及檢修與排除。3、與本課題相關(guān)的資料3、與本課題相關(guān)的資料Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方式。因其所要控制的電動(dòng)機(jī)較多,電路較復(fù)雜,在日常的實(shí)習(xí)、生產(chǎn)作業(yè)中,經(jīng)常發(fā)生電氣故障,從而影響正常的教學(xué)活動(dòng)和實(shí)習(xí)生產(chǎn)。PLC有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),用PLC改造Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng),可以大大提高Z3040搖臂鉆床工作性能和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。所以,決定對(duì)這些轉(zhuǎn)床的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。用PLC電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造。PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基本原則：（1）滿足被控設(shè)備的全部要求，包括功能要求、性能要求。（2）在滿足控制系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮適用性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性。（3）控制系統(tǒng)應(yīng)確?？刂圃O(shè)備性能的穩(wěn)定性及工作的安全性、可靠性。（4）控制系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性，能滿足生產(chǎn)設(shè)備的改良和系統(tǒng)的升級(jí)。（5）要注意控制系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化原則和多供應(yīng)商原則，易于采購(gòu)和替換。易于操作，符合人機(jī)工程學(xué)和用戶的操作。4、調(diào)研的目的和總結(jié)本設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，編程方便，使用周期短，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控制記住應(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遠(yuǎn)離，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)床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖。圖1-1電氣原理圖第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明1、理論分析目前，我國(guó)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)較多所以電路復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，經(jīng)常反生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制：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(duì)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC)是以微處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與自然控制技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它克服了繼電器—接觸器控制電路存在觸電多、組合復(fù)雜、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)。它不僅具有各種邏輯控制功能，而且還具有各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的控制，同時(shí)還具有抗干擾性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好和可靠性高等特點(diǎn)。因此廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域中。因此有必要對(duì)舊式機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造。2、設(shè)計(jì)方案2.1構(gòu)思由于Z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，使用電機(jī)拖動(dòng)，主電機(jī)承擔(dān)主鉆削及進(jìn)給任務(wù)，搖臂升降及其加緊放松、立柱夾緊放松和冷卻泵各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸及進(jìn)給應(yīng)在較大范圍內(nèi)調(diào)速。但這些調(diào)速都是機(jī)械調(diào)速，用手柄操作變速箱調(diào)速，對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)任何調(diào)速要求。從結(jié)構(gòu)上看，主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)應(yīng)該放在一個(gè)變速箱內(nèi)，而且兩種運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)是合理的。加工螺紋時(shí)要求主軸能正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn)一般用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，電機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn)。2.2分析在PLC控制系統(tǒng)時(shí)，為保持程序的有條理和清晰了，主軸電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器和液壓泵電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱保護(hù)繼電器的動(dòng)斷觸電都各自占用一個(gè)輸入點(diǎn)。個(gè)指示燈與相應(yīng)的接觸器也獨(dú)自占用輸入點(diǎn)。冷去泵有組合開(kāi)關(guān)QS2直接啟動(dòng)，不接入PLC。第三部分設(shè)計(jì)成果1、PLC程序設(shè)計(jì)1.1PLC選型和分配I/O分配表1.1.1確定I/O點(diǎn)數(shù)在改造中盡可能保留系統(tǒng)原有的控制功能，根據(jù)原有控制電路來(lái)計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)，以便能達(dá)到搖臂鉆最好的工作效果，發(fā)揮其最大的工作效率，根據(jù)原有的控制電路來(lái)計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)。其中：按鈕6個(gè)，行程開(kāi)關(guān)5個(gè)，即實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)為13個(gè)。1.1.2選擇PLC機(jī)型根據(jù)確定的I/O點(diǎn)數(shù)，考慮留有一定的裕量，選擇三菱公司的FN2N-32MR型的PLC，次型號(hào)PLC輸入點(diǎn)數(shù)為13個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為9個(gè)，繼電器輸出，使用電源為AC100～240V。1.2I/O地址分配及接線圖1.2.1I/O分配表表3-1I/O分配表輸入元件地址功能說(shuō)明SB1X0主軸停止SB2X1主軸啟動(dòng)SB3X2搖臂上升SB4X3搖臂下降SB5X4立柱和主軸箱松開(kāi)SB6X5立柱和主軸箱夾緊SQ1UX6搖臂上升限位SQ2X7搖臂上升下降行程開(kāi)關(guān)SQ3X10液壓電機(jī)夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ4X11指示燈行程開(kāi)關(guān)FR1X12熱繼電器FR2X13熱繼電器SQ1DX14搖臂下降限位輸出HL1Y0主軸電機(jī)啟動(dòng)指示燈HL2Y1立柱和主軸箱松開(kāi)指示燈HL3Y2立柱和主軸箱夾緊指示燈KM1Y3主軸電機(jī)啟動(dòng)接觸器KM2Y4搖臂升降電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM3Y5搖臂升降電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM4Y6液壓電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM5Y7液壓電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器YAY10立柱和主軸箱松緊電磁閥1.2.2I/O接線圖圖3-1I/O接線圖1.3順序功能圖圖3-2功能順序圖1.4梯形圖1.5所用材料及其型號(hào)規(guī)格表3-2所用材料及其型號(hào)規(guī)格序號(hào)名稱(chēng)符號(hào)型號(hào)規(guī)格1照明燈HLJC240W,AC36V2立柱，主軸放松指示燈HL1LA19-11D黃色，AC6.3V3立柱，主軸夾緊指示燈HL2LA19-11D綠色，AV6.3V4主軸運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈HL3LA19-11D綠色，AV6.3V5主軸電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR1JR0-40熱元件4～6.4A6液壓電動(dòng)機(jī)熱繼電器FR2JR0-40熱元件1～1.6A7主軸源熔斷器FU1RL1-60熔體20A8搖臂液壓電動(dòng)機(jī)控制電路熔斷器FU2RL1-15熔體10A9照明燈熔斷器FU3RL1-15熔體2A10主軸電動(dòng)機(jī)接觸器KM1GJ0-10B線圈電壓AC127V11搖臂上升接觸器KM2GJ0-11B線圈電壓AC127V12搖臂下降接觸器KM3GJ0-12B線圈電壓AC127V13液壓電動(dòng)機(jī)正向接觸器KM4GJ0-13B線圈電壓AC127V14液壓電動(dòng)機(jī)反向接觸器KM5GJ0-14B線圈電壓AC127V15主軸電動(dòng)機(jī)M1J0-32-4,T23KWAC380V,6.8A,1420R/MIN16搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2J0-21-4,T21.5WAC380V,3.7A,1400R/MIN17液壓電動(dòng)機(jī)M3J04-11-4,T20.75KWAC380V,2.1A,1390R/MIN18冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4JCB-220.75KWAC380V,1.9A,2825/MIN19步進(jìn)電動(dòng)機(jī)M5J0-21-4,T21.5KWAC380V,2.68A,1350R/MIN20主軸停止按鈕SB1LA19-11綠21主軸啟動(dòng)按鈕SB2LA19-11D帶綠色指示燈22搖臂上升按鈕SB3LA19-11紅23搖臂下降按鈕SB4LA19-11黃24主軸主軸箱放松按鈕SB5LA19-11D帶黃色指示燈25立柱主軸箱夾緊按鈕SB6LA19-11D帶綠色指示燈26上下限位組合開(kāi)關(guān)SQ1HZ4-2227搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ2LX5-1128搖臂夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ3LX5-1129立柱主軸箱夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ4LX3-11X30時(shí)間繼電器KTJS7-4A線圈電壓AC127V31主電源空氣開(kāi)關(guān)QF1HZ2-25/3板后接線32冷卻泵電動(dòng)機(jī)主開(kāi)關(guān)QS2裝于照明燈上33控制變壓器TCBK-150AC380/127、36V、6.3V34液壓電磁閥YAMQJ1-3線圈電壓AC127V2、搖臂鉆床電氣故障與維修一般PLC均有LED指示燈可以幫助檢查故障是否由外部設(shè)備引起。不論在模擬調(diào)試還是實(shí)際應(yīng)用中，若系統(tǒng)某回路不能按照要求完成動(dòng)作，首先應(yīng)檢查PLC輸入開(kāi)關(guān)電接觸點(diǎn)是否可靠（一般可通過(guò)查看輸入LED指示燈或直接測(cè)量輸入端），若輸入信號(hào)未能傳到PLC，則應(yīng)去檢查輸入對(duì)應(yīng)的外部回路；若輸入信號(hào)已經(jīng)采集到，則再看PLC是否有相應(yīng)輸出指示，若沒(méi)有，則是內(nèi)部程序問(wèn)題或輸出LED指示燈問(wèn)題；若輸出信號(hào)已確信發(fā)出，則應(yīng)去檢查外部輸出回路。表3-3故障表故障現(xiàn)象故障原因故障檢修操作時(shí)一點(diǎn)反應(yīng)也沒(méi)有電源沒(méi)有接通；2.FU1燒斷或L11、L21導(dǎo)線有斷路或脫落；檢查插頭、電源引線、電源閘刀；檢查FU1、L11、L12線；主軸電機(jī)不能啟動(dòng)十字開(kāi)關(guān)接觸不良；2.SB1常開(kāi)，SB2常閉觸點(diǎn)接觸不良；3.KM1線圈損壞；更換十字開(kāi)關(guān)；2.調(diào)整觸點(diǎn)位置或更換觸點(diǎn)；3.更換線圈；主軸電機(jī)不能停轉(zhuǎn)KM1主觸點(diǎn)熔焊更換觸頭搖臂升降后不能夾緊SQ3位置不當(dāng)；2.SQ3損壞；3.連接到SQ2的，31、32號(hào)線中有脫落或斷路；更換SQ3位置；2.更換SQ3;3.檢查31、32號(hào)線；搖臂升降方向與十字開(kāi)關(guān)標(biāo)志的扳動(dòng)方向相反搖臂升降電動(dòng)機(jī)M1相序接反更換M1相序立柱能放松但主軸箱不能放松KM4（6-22）接觸不良；KA線圈損壞；YA線圈開(kāi)路；用萬(wàn)用表電阻擋檢查相關(guān)部位并修復(fù)第四部分結(jié)束語(yǔ)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將告一段落。老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我遇到的問(wèn)題耐心的解答、細(xì)心的指導(dǎo)。老師在查閱相關(guān)資料方面給我提出了很多的幫助，使我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以真正的掌握設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)難點(diǎn)。我認(rèn)為，這是一個(gè)絕妙的生存時(shí)代。從來(lái)也沒(méi)有這么多的機(jī)會(huì)讓人去完成從前根本無(wú)法做到的事情?，F(xiàn)在，我們又要開(kāi)始另一次偉大的旅行。

第五部分致謝在設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)給了我?guī)椭?，在這里我真誠(chéng)的感謝你們！正是由于你們的幫助和支持我才能克服一個(gè)個(gè)的困難和疑惑，直至設(shè)計(jì)的順利完成。我也要感謝自己，從來(lái)沒(méi)有這么認(rèn)真做過(guò)一件事，將全身體投入設(shè)計(jì)的制作中，感覺(jué)自己都升華了。這次的設(shè)計(jì)制作，讓我將自己所學(xué)的知識(shí)重新溫習(xí)了一遍，對(duì)于知識(shí)的掌握更加深刻了，讓我對(duì)所掌握的知識(shí)的運(yùn)用更加熟練了。祝我的老師，同學(xué)和朋友們工作順利，生活愉快！

第六部分參考文獻(xiàn)【1】《電氣控制與PLC應(yīng)用》.王少華.中南大學(xué)出版社.2