PLC在Z3050搖臂鉆床的改造-畢業(yè)論文

PAGEPLC在Z3050搖臂鉆床的改造班級(jí)專業(yè)教學(xué)系指導(dǎo)老師完成時(shí)間年月日至年月日PLC在Z3050搖臂鉆床的改造PAGE34前言20世紀(jì)70年代初，\o"鉆床"鉆床在世界上還是采用普通繼電器控制的。如70年代-80年代進(jìn)入中國(guó)的\o"美國(guó)"美國(guó)的ELDORADO公司的MEGA50，德國(guó)TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高級(jí)精工制作所的DEG型等鉆床都是采用\o"繼電器"繼電器控制的。80年代后期由于\o"數(shù)控技術(shù)"數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸開(kāi)始在深孔鉆床上得到應(yīng)用，特別是90年以后這種先進(jìn)技術(shù)才得到推廣。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔鉆床除進(jìn)給系統(tǒng)由\o"機(jī)械"機(jī)械無(wú)級(jí)變速器改為采用交流伺服\o"電機(jī)"電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，進(jìn)給用滑臺(tái)導(dǎo)軌采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌以外，鉆桿箱傳動(dòng)為了保證高速旋轉(zhuǎn)、精度平穩(wěn)，由交換皮帶輪及皮帶，和\o"雙速電機(jī)"雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的有級(jí)傳動(dòng)變?yōu)闊o(wú)級(jí)調(diào)速的變頻電機(jī)到電主軸驅(qū)動(dòng)，為鉆削小孔深孔鉆床和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。為了加工某些\o"零件"零件上的相互交叉或任意角度、或與加工零件中心線成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各個(gè)國(guó)家而專門(mén)開(kāi)發(fā)研制多種專用深孔鉆床。例如專門(mén)為了加工\o"曲軸"曲軸上的油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料機(jī)械上料模的多個(gè)徑向出料孔等。特別適用于大中型卡車曲軸油孔的BW250-KW深孔鉆床，它們均具有X、Y、Z、W四軸數(shù)控。為了\o"客戶"客戶需要,在一條生產(chǎn)線上可以加工多種不同品種的曲軸油孔，于2000年設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)\o"柔性曲軸"柔性曲軸加工中心，可以加工2～12缸不同曲軸上所有的油孔。MOLLART公司生產(chǎn)制造的專為加工顆粒擠出模具而開(kāi)發(fā)的具有六等分六根主軸同時(shí)加工同一工件上六個(gè)孔的專用深孔鉆床。該工件孔數(shù)量多達(dá)36000個(gè)。全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。鉆床隨著人類的不停創(chuàng)新和探索、科技的日新月異，鉆床越來(lái)越自動(dòng)化，給我們?nèi)祟悗?lái)了很大的財(cái)富。摘要搖臂鉆床是一種用途非常廣泛的萬(wàn)能機(jī)床，可以用來(lái)完成鉆孔、打孔、鉸孔、攻螺紋以及刮端面等。目前采用傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)控制的鉆床在中小型企業(yè)中仍大量使用。由于繼電器系統(tǒng)其聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，接線復(fù)雜，故障診斷與排除困難，并存在：1、觸點(diǎn)易被電弧燒壞而導(dǎo)致接觸不良；2、機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的觸點(diǎn)控制反映速度慢；3、繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、靈活性差等缺點(diǎn)。因而造成了這些企業(yè)的生產(chǎn)率低下，效益差，反過(guò)來(lái)這些企業(yè)又沒(méi)有足夠的資金購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控鉆床。因此，當(dāng)務(wù)之急就是對(duì)這些搖臂鉆床進(jìn)行技術(shù)改造，以提高企業(yè)的設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。由于可編程控制器（PLC）具有：1、抗干擾能力強(qiáng)、通用性、適應(yīng)性強(qiáng)；2、完善的故障自診斷能力且維修方便；3、可靠性高及柔性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且性能/價(jià)格比高；4、編程簡(jiǎn)單使用方便、擴(kuò)充靈活、功能完善；因此在鉆床的控制電路改造中發(fā)揮了極其重要的作用。本文介紹了PLC在搖臂鉆床改造中的應(yīng)用，給出了用PLC改造Z3050型搖臂鉆床電氣控制的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，對(duì)PLC控制鉆床的人機(jī)界面。這些技術(shù)改造可以使普通搖臂鉆床的可靠性和效率大為提高。關(guān)鍵詞：PLC可編程控制器電氣控制目錄前言 I摘要 PAGEREF_Toc325472575\hII目錄 III1搖臂鉆床的簡(jiǎn)介 11.1鉆床的結(jié)構(gòu)及工作原理 11.2鉆床的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)過(guò)程及技術(shù)參數(shù) 21.2.1運(yùn)動(dòng)形式 21.2.2搖臂鉆床電氣拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求 21.2.3搖臂鉆床主要特點(diǎn) 31.2.4搖臂鉆床安全操作規(guī)程 31.2.5搖臂鉆床Z3050的技術(shù)參數(shù) 41.3鉆床的電氣控制 51.3.1鉆床的電氣控制主電路分析 51.3.2鉆床的控制電路的分析 6HYPERLINK\l"_Toc325472588"2硬件設(shè)計(jì) 82.1硬件系統(tǒng)改造 82.2PLC改造的設(shè)想 92.3電氣元件選擇 92.4PLC的I/O點(diǎn)數(shù)確定、PLC機(jī)型選擇 122.5元器件布置圖 132.6按鈕布置圖 132.7PLC的接線圖 142.7.1PLC的輸入輸出信號(hào)的分配 142.7.2PLC的外部接線圖 152.8電路接線圖 163軟件系統(tǒng)改造 173.1PLC的梯形圖 72600\h173.2PLC的指令表 204系統(tǒng)調(diào)試 214.1人機(jī)界面的介紹 21HYPERLINK\l"_Toc325472604"4.2人機(jī)界面的設(shè)計(jì) 224.2.1人機(jī)界面的畫(huà)面設(shè)計(jì) 224.2調(diào)試人機(jī)界面運(yùn)行的程序 23HYPERLINK\l"_Toc325472607"4.3人機(jī)界面的程序調(diào)試的畫(huà)面 275鉆床的故障與分析 286搖臂鉆床日常保養(yǎng) 29結(jié)束語(yǔ) 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄 33PLC在搖臂鉆床的改造1搖臂鉆床的簡(jiǎn)介1.1鉆床的結(jié)構(gòu)及工作原理立柱主軸電源開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)箱立柱主軸電源開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)箱主軸箱搖臂工作臺(tái)底座圖1.1Z3050搖臂鉆床外形（1）鉆床的結(jié)構(gòu)搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360度。搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱做上下移動(dòng)。由于絲桿與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，因此搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，由主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給和變速機(jī)構(gòu)、機(jī)床的操作機(jī)構(gòu)等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過(guò)手輪操作，使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。圖1.1所示（2）鉆床的工作原理內(nèi)立柱固定在底座上，在它外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)一周，搖臂將與外立柱一起相對(duì)內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，它具有主軸及主軸旋轉(zhuǎn)部件和主軸進(jìn)給的全部變速和操縱機(jī)構(gòu)。利用特殊夾緊機(jī)構(gòu)將外立柱緊固在搖臂導(dǎo)軌上。1.2鉆床的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)過(guò)程及技術(shù)參數(shù)1.2.1運(yùn)動(dòng)形式1）主軸轉(zhuǎn)動(dòng)由主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)主軸箱內(nèi)的主軸、進(jìn)給變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及正反轉(zhuǎn)摩擦離合器和操作安裝在主軸箱下端的操縱手柄、手輪，能實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車（制動(dòng)）、變速、進(jìn)給、空擋等控制。同時(shí)，主軸可隨主軸箱沿?fù)u臂上的水平導(dǎo)軌作手動(dòng)徑向移動(dòng)。2）搖臂升降由搖臂升降電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，搖臂與外立柱一起相對(duì)內(nèi)立柱還能作手動(dòng)360度回轉(zhuǎn)。3）機(jī)床加工時(shí)，對(duì)主軸箱、搖臂及內(nèi)、外立柱的夾緊由液壓泵電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，它是采用液壓驅(qū)動(dòng)的菱形塊夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊可靠。當(dāng)搖臂鉆床進(jìn)行加工時(shí)，由特殊的加緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，而外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削加工。鉆削加工時(shí)，鉆頭一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，一邊進(jìn)行縱向進(jìn)搖臂鉆床給，其運(yùn)動(dòng)形式為：（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主軸的縱向進(jìn)給；（3）輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向的移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.2.2搖臂鉆床電氣拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求（1）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)。Z3050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)（M1），搖臂升降電動(dòng)機(jī)（M2），液壓泵電動(dòng)機(jī)（M3）和冷卻泵電動(dòng)機(jī)（M4），這些電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)方式。（2）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)。（3）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。（4）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)機(jī)僅需要單向旋轉(zhuǎn)。（5）搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)。（6）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。（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。（10）為了安全，本機(jī)床設(shè)有“開(kāi)門(mén)斷電”功能。1.2.3搖臂鉆床主要特點(diǎn)1、采用液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)，可節(jié)省輔助時(shí)間2、主軸正反轉(zhuǎn)、停車（制動(dòng)）、變速、空擋等動(dòng)作，用一個(gè)手柄控制，操縱輕便3、主軸箱、搖臂、內(nèi)外柱采用液壓驅(qū)動(dòng)的菱形塊夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊可靠。4、搖臂上導(dǎo)軌、主軸套筒及內(nèi)外柱回轉(zhuǎn)滾道等處均進(jìn)行淬火處理，可延長(zhǎng)使用壽命。5、主軸箱的移動(dòng)除手動(dòng)外，還能機(jī)動(dòng)。6、有完善的安全保護(hù)裝置和外柱防護(hù)及自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。1.2.4搖臂鉆床安全操作規(guī)程1．工作前對(duì)所用鉆床和工卡量進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無(wú)誤時(shí)方可工作。2．嚴(yán)禁戴手套操作，女生發(fā)辮應(yīng)挽在帽子內(nèi)。3．工件裝夾必須牢固可靠。鉆小件時(shí)，應(yīng)用工具夾持，不準(zhǔn)用手拿著鉆。4．使用自動(dòng)走刀時(shí)，要選好進(jìn)給速度，調(diào)整好行程限位塊。手動(dòng)進(jìn)刀時(shí)，一般按照逐漸增壓和逐漸減壓原則進(jìn)行，以免用必過(guò)猛造成事故。5．鉆頭上繞有長(zhǎng)鐵屑時(shí)，要停車清除。禁止用風(fēng)吹、用手拉，要用刷子或鐵鉤清除。6．精鉸深孔時(shí)，拔取圓器和銷棒，不可用力過(guò)猛，以免手撞在刀具上。7．不準(zhǔn)在旋轉(zhuǎn)的刀具下，翻轉(zhuǎn)、卡壓或測(cè)量工件。手不準(zhǔn)觸摸旋轉(zhuǎn)的刀具。8．使用搖臂鉆時(shí)，橫臂回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不準(zhǔn)有障礙物。工作前，橫臂必須卡緊。9．橫臂和工作臺(tái)上不準(zhǔn)存放物件，被加工件必須按規(guī)定卡緊，以防工件移位造成重大人身傷害事故和設(shè)備事故。10．工作結(jié)束時(shí)，將橫臂降到最低位置，主軸箱靠近立柱，并且都要卡緊1.2.5搖臂鉆床Z3050的技術(shù)參數(shù)表2.1Z3050搖臂鉆床的技術(shù)參數(shù)ZQ3050×13系列搖臂鉆床技術(shù)參數(shù)規(guī)格與參數(shù)單位ZQ3050×13最大鉆孔直徑

50主軸中心至立柱母線距離mm最大1300最小360主軸箱水平移動(dòng)距離mm950主軸端面至底座工作臺(tái)距離mm最大1050最小260主軸圓錐孔莫氏5號(hào)主軸行程mm220主軸轉(zhuǎn)速r/min78、135、240、350、590、1100主軸轉(zhuǎn)速6級(jí)mmr0.10、0.16、0.22、0.25、0.35、0.56主軸進(jìn)給量3級(jí)n1600主軸允許最大進(jìn)給抗力m/min1.3搖臂回轉(zhuǎn)角度。360升降電動(dòng)機(jī)功率Kw1.5主電機(jī)功率Kw4凈重Kg2400機(jī)床輪廓尺寸（長(zhǎng)×寬×高）mm1950×810×2450根據(jù)Z3050搖臂鉆床的技術(shù)參數(shù)其最大鉆孔直徑為50mm，適應(yīng)范圍較廣，能夠應(yīng)用于具多的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中。其具體的技術(shù)參數(shù)如表2.1所示。1.3鉆床的電氣控制圖3.1Z3050鉆床的主電路圖1.3.1鉆床的電氣控制主電路分析1）電路中機(jī)床采用380伏，50赫茲三相交流電源供電。并有保護(hù)接地措施。組合開(kāi)關(guān)QS1為機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)。為了轉(zhuǎn)動(dòng)各機(jī)構(gòu)，機(jī)床上裝有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，能正、反轉(zhuǎn)控制；M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，只能正傳控制。電路中M4用組合開(kāi)關(guān)QS2進(jìn)行手動(dòng)控制，故不設(shè)過(guò)載保護(hù)。M1、M3分別由熱繼電器FR1\FR2作過(guò)載保護(hù)。FU1為總?cè)蹟嗥?，兼作M1、M4的短路保護(hù)；FU2熔斷器作M2、M3及控制變壓器一次側(cè)的短路保護(hù)。機(jī)床除冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4、電源開(kāi)關(guān)QS1及FU1、QS2是安裝在固定部分外、其他電氣設(shè)備安裝在回轉(zhuǎn)部分上。由于本機(jī)床主柱頂上沒(méi)有集電環(huán)，故在使用時(shí)沿一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂，以免把穿入內(nèi)立柱的電源線擰斷。制及照明、指示電路控制、照明和指示電路均由控制變壓器TC降壓后供電，電壓分別為127V、36V及6V。2）軸電動(dòng)機(jī)的控制合上電源開(kāi)關(guān)后，按啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1吸合并自鎖，主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)，M1旋轉(zhuǎn)指示燈HL3亮，停車時(shí)，按SB1,KM1釋放，M1停止旋轉(zhuǎn)，M1旋轉(zhuǎn)指示燈滅。1.3.2鉆床的控制電路的分析圖1.3.2Z3050鉆床的控制電路圖熱繼電器閉合的優(yōu)點(diǎn)：將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載情況，繞組中電流增大，通過(guò)熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開(kāi)而斷開(kāi)交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車而得到保護(hù)。可見(jiàn)，熱繼電器通常是直接斷開(kāi)接觸器的控制回路來(lái)斷開(kāi)主回路的。1）臂升降控制按搖臂上升（或下降）按鈕SB3（或SB4），時(shí)間繼電器KT吸合，其瞬間動(dòng)作的常開(kāi)觸點(diǎn)和延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使電磁鐵YA和接觸器KM4同時(shí)吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3旋轉(zhuǎn)，供給壓力油，壓力油將二位六通閥進(jìn)入搖臂松開(kāi)油槍，推動(dòng)活塞和菱形塊，使搖臂松開(kāi)，同時(shí)。活塞桿通過(guò)彈簧片壓位置開(kāi)關(guān)SQ2，使KM4釋放，而使KM2（或KM3）吸合，M3停止旋轉(zhuǎn)，升降電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)），帶動(dòng)搖臂上升（或下降）。如果搖臂沒(méi)有松開(kāi)，SQ2的常開(kāi)觸點(diǎn)不能閉合，KM2（或KM3）就不能吸合，搖臂不會(huì)升降。當(dāng)搖臂上升（或下降）到所需位置時(shí)，松開(kāi)SB3（或KM4），KM2（或KM3）和KT釋放，M2停止旋轉(zhuǎn)，搖臂停止升降，由于KT為斷電延時(shí)器，在KT釋放經(jīng)過(guò)1~3秒延時(shí)后，延時(shí)閉合的常閉觸電閉合，使接觸器KM5吸合，M3反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)YA仍處吸合狀態(tài)，壓力油從相反方向經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動(dòng)活塞和菱形塊，使搖臂夾緊，同時(shí)，活塞桿通過(guò)彈簧片壓位置開(kāi)關(guān)SQ3，使KM5和YA都釋放，液壓泵停止旋轉(zhuǎn)。時(shí)間繼電器的主要作用是控制接觸器KM5的吸合時(shí)間，使升降電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)后，再夾緊搖臂。KT的延時(shí)時(shí)間視需要，整定時(shí)間為1~3秒。搖臂的自動(dòng)夾緊時(shí)由位置開(kāi)關(guān)SQ3來(lái)控制的，如果由于液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障而不能自動(dòng)夾緊搖臂，或者由于SQ3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使SQ3的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，都會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3處于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)，造成損壞。為了防止損壞M3的額定電流來(lái)調(diào)整。利用位置開(kāi)關(guān)SQ1來(lái)限制搖臂的升降行程。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)，SQ1動(dòng)作，使電路SQ1斷開(kāi)。KM2釋放，升降電動(dòng)機(jī)M2調(diào)整旋轉(zhuǎn)，但另一組SQ1仍處閉合，以保證搖臂能夠下降。當(dāng)搖臂下降到極限時(shí)，SQ1動(dòng)作，使電路SQ1斷開(kāi)，KM3釋放，M2停止旋轉(zhuǎn)，但另一組觸點(diǎn)SQ1仍處閉合，以保證搖臂能夠上升。2）柱和主軸箱的松開(kāi)或夾緊控制立柱和主軸箱的松開(kāi)或夾緊時(shí)同時(shí)進(jìn)行的。按松開(kāi)按鈕SB5（或夾緊按鈕SB6），接觸器KM4（或KM5）吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3旋轉(zhuǎn)，供給壓力油，壓力油經(jīng)六通閥（此時(shí)電磁鐵YA是處于釋放狀態(tài)）進(jìn)入立柱夾緊及松開(kāi)油缸和主軸箱夾緊及松開(kāi)油缸，推動(dòng)活塞機(jī)菱形塊，使立柱和主軸分別松開(kāi)（或夾緊），松開(kāi)指示燈亮（或夾緊指示燈）。2硬件設(shè)計(jì)2.1硬件系統(tǒng)改造Z3050的系統(tǒng)控制圖見(jiàn)附錄(一)；主線路電氣控制圖如圖2-1所示：圖2-1Z3050的電氣控制圖2.2PLC改造的設(shè)想鉆床一般是機(jī)械加工車間常見(jiàn)的機(jī)床,該機(jī)床加工范圍廣,特別適用于單件或批量生產(chǎn)中大型零件的孔的加工。早先制造的該類設(shè)備大多采用繼電器———接觸器控制系統(tǒng),其聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜,維修困難,故障率高,常影響正常生產(chǎn)。我們利用ＰＬＣ控制技術(shù)取代傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)中采用繼電器邏輯控制，搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件較多，常采用三相交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，用機(jī)械變速調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，變速箱為機(jī)械油級(jí)調(diào)速，鉆床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有較大的調(diào)速范圍。2.3電氣元件選擇根據(jù)設(shè)備功率要求，四臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率選擇型號(hào)分別為M1：三相異步電動(dòng)機(jī)功率為3.0KW,額定電壓380V,額定電流6.82AM2：搖臂升降電動(dòng)機(jī)功率1.1KW,額定電流2.01A,額定轉(zhuǎn)速1390r/minM3：液壓泵電動(dòng)機(jī):功率為1.1KW,額定電流2.01A,額定轉(zhuǎn)速1390r/minM4：冷卻泵電動(dòng)機(jī):功率為0.125KW,額定電流0.43A,額定轉(zhuǎn)速2790r/min在電氣原理圖設(shè)計(jì)完畢之后就可以根據(jù)電氣原理圖進(jìn)行電氣元件的選擇工作，本設(shè)計(jì)中需選擇的電氣元件主要有：(1)斷路器QF的選擇低壓斷路器的選用應(yīng)符合GB/T14048.1-1992《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則》、GB/T14048.2-1993《低壓電氣外殼防護(hù)等級(jí)》、GB/T14048.2-1994《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓斷路器》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。斷路器的額定工作電壓應(yīng)大于或等于線路或設(shè)備的額定工作電壓。對(duì)于配電電路來(lái)說(shuō)應(yīng)注意區(qū)別是電源端保護(hù)還是負(fù)載保護(hù)，電源端電壓比負(fù)載端電壓高出5%左右。斷路器主電路額定工作電流大于或等于負(fù)載工作電流。斷路器的過(guò)載脫口整定電流應(yīng)大于負(fù)載工作電流。斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于主電路最大短路電流。根據(jù)以上選擇原則以Z3040搖臂鉆床總電源輸入斷路器QF為例，Z3040搖臂鉆床工作電流即為4臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作的電流之和即：I=IMN1+IMN2+IMN3+IMN4=6.82+2.01+2.01+0.43=11.27A,所以選擇DZ5-50/500,15A型斷路器。（2）熱繼電器FR的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行熱繼電器的選擇，由前面M1、M2和M3的額定電流，現(xiàn)選擇如下：FR1、FR3選用JR16-20/3D型熱繼電器。熱元件額定電流11A額定電流調(diào)節(jié)范圍為6.8～11A工作時(shí)調(diào)整在6.82A.FR2選用JR16-20/3型熱繼電器。熱元件額定電流2.4A額定電流調(diào)節(jié)范圍為1.5～2.4A工作時(shí)調(diào)整在2.01A（3）接觸器的選擇根據(jù)負(fù)載回路的電壓、電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來(lái)進(jìn)行接觸器的選擇。本設(shè)計(jì)中KM1主要對(duì)M1進(jìn)行控制，而M1額定電流為6.82A，控制回路電源為127V，需要主觸點(diǎn)兩對(duì)，所以，KM1選CJ20-10A型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為10A，線圈電壓為127V。KM2與KM3對(duì)M2進(jìn)行控制，而M2額定電流為2.01A，控制回路電源為127V，各需要主觸點(diǎn)兩對(duì)，KM2的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，KM3的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM2、KM3選CD10-5型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為5A，線圈電壓為127V。KM4與KM5對(duì)M3進(jìn)行控制，而M3的額定電流為1.42A，控制回路電源為127V，各需要主觸點(diǎn)三對(duì)，KM4的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，KM5的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì)，所以，KM4、KM5選CJ10-5型接觸器。KM6對(duì)M4進(jìn)行控制，而M4額定電流0.43A，控制回路電源為127V，所以，KM4、KM5選CJ10-5型接觸器。(4)熔斷器的選擇根據(jù)熔斷器的額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等進(jìn)行熔斷器的選擇。本設(shè)計(jì)中涉及到熔斷器有三個(gè)：FU1、FU2、FU3。FU1主要對(duì)M1、M4進(jìn)行短路保護(hù)，M1、M4額定電流分別為6.82A、0.43A。因此，熔體的額定電流為Iful≥(1.5-2.5)INmax+∑IN計(jì)算可得Iful=18.27A計(jì)算可得Iful≥17.48A，因此FU1選擇RL1-60型熔斷器，熔體為20A.同理：FU2選擇RL1-15型熔斷器，熔體為10A；FU3選擇RL1-15型熔斷器，熔體為2A(5)按鈕的選擇根據(jù)需要的觸點(diǎn)數(shù)目、動(dòng)作要求、使用場(chǎng)合、顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。本設(shè)計(jì)中SB1、SB4選擇LA-18型按鈕，顏色為紅色，選擇SB2、SB5選擇LA-18型按鈕，顏色為綠色，SB3、SB6選擇LA-18型按鈕，顏色為黑色。(6)照明及指示燈的選擇本設(shè)計(jì)中，電源指示燈EL選擇JC2，交流36V、40W，與燈開(kāi)關(guān)SA2成套配置；指示燈HL1、HL2、HL3選擇ZSD-0型，指標(biāo)為6.3V，0.25A，顏色為黃色，綠色，紅色各一個(gè)。(7)控制變壓器的選擇ST=KT*SC；KT為1.1-1.25，SC為控制電路中最大負(fù)載所消耗功率和,所選BK-100。綜合以上的計(jì)算，繪出Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表如表一所示。表2-1Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2-43.0KW,380V,6.82A,1430r/min1M2搖臂升降電動(dòng)機(jī)Y90S-41.1KW,2.01A,1390r/min1M3液壓泵電動(dòng)機(jī)JO31-20.6KW,1.42A,2880r/min1M4冷卻泵電動(dòng)機(jī)JCB-220.125KW,0.43A,2790r/min1QF斷路器DZ5-50500V,15A1KM1交流接觸器CJ20-1010A,線圈電壓127V1KM2,KM3KM4,KM5KM6交流接觸器CJ10-55A,線圈電壓127V5FR1，F(xiàn)R3熱繼電器JR16-20/3熱元件額定電流11A,整定電流6.82A2FR2,FR4熱繼電器JR16-20/3熱元件額定電流2.4A,整定電流2.01A2FU1熔斷器RL1-60500V,熔體20A1FU2熔斷器RL1-15500V,熔體10A1FU3熔斷器RL1-16500V,熔體2A1TC控制變壓器BK-100100VA,380V/127,36,6.3V1SB1,SB4控制按鈕LA-185A,紅色2SB2,SB5控制按鈕LA-185A,綠色2SB3,SB6控制按鈕LA-185A,黑色2HL1,HL2,HL3指示燈ZSD-06.3V,綠色1紅色1黃色13EL,SA照明燈，控制開(kāi)關(guān)JC236V,40W22.4PLC的I/O點(diǎn)數(shù)確定、PLC機(jī)型選擇1）一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入與輸出的比例為6：4，根據(jù)I/O總點(diǎn)數(shù)可給出如下經(jīng)驗(yàn)公式：所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10余量：一般按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮余量所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=（13+7）*10=200輸入點(diǎn)數(shù)為13點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，故總點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于20，PLC機(jī)型應(yīng)選擇：FX2N—32MR—A共有輸入\出16點(diǎn)，繼電輸出型。2.5元器件布置圖如圖2-2所示：圖2-2元器件布置圖2.6按鈕布置圖如2-3圖所示：圖2-3按鈕布置圖2.7PLC的接線圖2.7.1PLC的輸入輸出信號(hào)的分配如表2-2所示表4.1I/O地址分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)急停按鈕SB7X0主軸電動(dòng)機(jī)M1接觸器KM1Y0主軸電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)按鈕SB2X1搖臂上升接觸器KM4Y1主軸電動(dòng)機(jī)M1停止按鈕SB1X2搖臂下降接觸器KM5Y2搖臂上升按鈕SB3X3液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)接觸器KM2Y3搖臂下降按鈕SB4X4液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)接觸器KM3Y4搖臂上升上限位行程開(kāi)關(guān)SQ1-1X5放松夾緊電磁鐵YAY5搖臂下降下限位行程開(kāi)關(guān)SQ1-2X6冷卻泵M4正轉(zhuǎn)接觸器KM6Y6搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ2X7搖臂夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ3X10立柱、主軸箱放松按鈕SB5X11立柱、主軸箱夾緊按鈕SB6X12冷卻泵啟動(dòng)按鈕SB8X13冷卻泵停止按鈕SB9X142.7.2PLC的外部接線圖PLC的外部接線圖如圖2-6。圖2-6PLC的外部接線圖2.8電路接線圖如圖2-4所示：圖2-4接線圖3軟件系統(tǒng)改造3.1PLC的梯形圖圖3-1Z3050搖臂鉆床的控制梯形圖圖3-1-1Z3050搖臂鉆床的控制梯形圖圖3-1-2Z3050搖臂鉆床的控制梯形圖3.2PLC的指令表如表3-1所示：表3-1Z3050搖臂鉆床的指令表序號(hào)語(yǔ)言開(kāi)關(guān)序號(hào)語(yǔ)言開(kāi)關(guān)0LDX00228OUTT0K501ORY00031LDM1002ANIX00132ANIX0073OUTY00033ANDM1014LDX01334ORX0115ORY00635ANIY0046ANIX01436OUTY0037OUTY00637LDX0128LDX00338ORX0109ORY00139ANIM10110ANIX00440ANIY00311ANIX00541OUTY00412OUTY00142LDM10113LDX00443LDIX01014ORY00244ORX01215ANIX00345ANIY00416ANIX00646ORB17OUTY00247LDIX01118LDX00348ANIX012`19ANIX00549ANDY00420LDX00450ORB21ANDX00651OUTY00522ORB52LDX00023OUTM10053ZRSTY000Y00624LDM10058ZRSTM100M10125ORM10163END26OUTM10127ANIM1004系統(tǒng)調(diào)試4.1人機(jī)界面的介紹含義：它是一個(gè)讓多媒體使用者和計(jì)算機(jī)溝通時(shí)所需要的溝通環(huán)境。系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。原理：人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。使用者都必須先使用HMI的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)和HMI產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。PLC的連接：PLC網(wǎng)絡(luò)習(xí)慣用站來(lái)表示。一個(gè)PLC可以為一個(gè)站點(diǎn)，而觸摸屏又是一個(gè)站點(diǎn)，通過(guò)通訊連接是可以實(shí)現(xiàn)通訊的。簡(jiǎn)單形容它們之間的通訊的話，就是用數(shù)據(jù)線連起兩個(gè)設(shè)備，再編編程序就可以通訊了工作過(guò)程：根據(jù)人機(jī)界面的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。人機(jī)界面軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于人機(jī)界面硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫(huà)面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫(huà)面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用人機(jī)界面的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)和人機(jī)界面產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到人機(jī)界面的處理器中運(yùn)行。4.2人機(jī)界面的設(shè)計(jì)4.2.1人機(jī)界面的畫(huà)面設(shè)計(jì)圖4-1人機(jī)界面窗口畫(huà)面：字符串元件——“起動(dòng)”，“停止”，“上升”，“下降”，“放松”，“夾緊“，“主軸電機(jī)”，“搖臂上升”，“搖臂下降”，“放松夾緊電磁鐵”，“液壓泵正轉(zhuǎn)”，“液壓反轉(zhuǎn)”，“高溫指示”，“低溫指示”，“冷卻泵運(yùn)行”。直線元件——標(biāo)題底線，紫色位狀態(tài)元件——位狀態(tài)設(shè)定，元件M0，起動(dòng)動(dòng)作；元件M1，停止動(dòng)作；元件M2，下降動(dòng)作；元件M3,上升動(dòng)作；元件M4,放松動(dòng)作；元件M5,夾緊動(dòng)作；元件M8，急停動(dòng)作。位狀態(tài)指示燈——元件Y0，指示燈1；元件Y1，指示燈2；元件Y2,指示燈3；元件Y5,指示燈4；元件Y3,指示燈5；元件Y4，指示燈6；元件Y6，指示燈9；元件M6,指示7；元件M7，指示8.4.2調(diào)試人機(jī)界面運(yùn)行的程序如圖4-3所示：圖4-3人機(jī)界面調(diào)試梯形圖圖4-3-1人機(jī)界面調(diào)試梯形圖圖4-3-2人機(jī)界面調(diào)試梯形圖圖4-3-3人機(jī)界面調(diào)試梯形圖4.3人機(jī)界面的程序調(diào)試的畫(huà)面注：起動(dòng)—M0,停止—M1,下降—M2,上升—M3,放松—M4,夾緊—M5，急停