基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc

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基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載鄭州華信學(xué)院畢業(yè)論文題目:基于ＰＬC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:所在院系:所學(xué)專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)指導(dǎo)老師：所在班級:摘要可編程控制器PＬC廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等工業(yè)控制中。數(shù)控機(jī)床的控制部分可分為數(shù)字控制和順序控制兩部分.本文描述了數(shù)控機(jī)床的基本組成、工作原理、分類及各自的特點(diǎn)。并且對數(shù)控機(jī)床中的PLC作了詳細(xì)的介紹，把PLC在數(shù)控機(jī)床上的控制做了設(shè)計(jì)。然后以搖臂鉆床Ｚ3040為例,描述了它的設(shè)計(jì)過程,包括控制系統(tǒng)電路的分析，Z３０４0搖臂鉆床原理圖，用ＰLC編寫程序?qū)C(jī)床進(jìn)行控制.關(guān)鍵詞：可編程控制器數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制順序控制ＡＢSTＲAＣTPrograｍmabｌｅcｏntrolｌer（PLC）iｓｗidelyusedinncmachｉnetoolsanｄoｔhｅrｉndustrｉaｌcontｒｏｌ。PａｒｔofCNCcontｒolcａnｂedivideｄinｔodiｇiｔalconｔｒolandｓequenｃｅｃoｎｔｒolｔwoｐarts．ThiｓpaperdescribｅsthebａsicCNＣｃomposｉtion,workｉngprinciｐlｅ,ｃlａsｓificatiｏｎandtheiｒｒespectiveｃharaｃteristics．AndtｈePLCforncmacｈinｅtoｏlshaｖealsｏｂｅenｉnｔrodｕceｄindeｔａiｌ，thePＬCinｔheconｔrolncmachinedesiｇn。ThｅnZ304０withradｉaldrilｌinｇmacｈiｎeasaneｘamｐle,ｄｅｓcribesitsdeｓignprｏcess，ｉnｃlｕdｉnｇcｏｎtrｏlsystｅmcircuitanalｙsis，Ｚ3０40rａdiaｌdｒillinｇｍachiｎepriｎcipｌediagrａm，uｓiｎgＰＬCprogrammiｎgcｏnｔrｏloｆmａchinｅ.Keｙworｄs:proｇramｍａbleｃoｎｔroller;ncmaｃhinetoｏls;ｄｉgiｔａlconｔrol;ｓequｅnｃecontｒｏl目錄ＴO(shè)C\o”1—3”\h\z＼u１緒論P(yáng)ＡGERＥF_Toc3５28510３８＼h1HYPＥＲＬＩNＫ\l"_Ｔｏｃ3５２851039＂1。1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展PＡＧＥREF_Tｏc３52８51039\ｈ１1。2數(shù)控機(jī)床原理和特點(diǎn)PAGEREF_Tｏｃ3528510４0\h21.3數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)PAGEREＦ_Tｏc３52851041\h3ＨYPＥRLINＫ\l”_Tｏc3５2851042”2PLC的概述PAGEREF＿Toc3５285１042\h4HYPＥRLIＮK\l"_Toｃ3５２851０4３"2。1PLC的基本特點(diǎn)PAGEREＦ_Tｏc３5285１０４3\h4HＹPERLINK\l＂＿Toc３5285１０４4”2．2PLC的工作原理PAGERＥF_Toc３52８5104４\h5ＨＹＰEＲLIＮK\l"_Ｔoc35２8５1045＂2.3數(shù)控機(jī)床采用PＬC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)PＡGEREF_Tｏc35285１0４5\h6２.3。1PLC與繼電器-接觸器相比較PAＧEREF＿Tｏc352851046\h6HＹＰERLＩNＫ\l"_Ｔｏc3528510４７”2.3.２PLC與單片機(jī)比較PAGEＲEF＿Toc35２8５1047\h７HＹPERLINK\l"_Ｔoｃ３52８51048"3Z3040搖臂鉆床的基本概述PＡGEＲEF_Ｔoc352８51０48\ｈ83。1Z3040搖臂鉆床控制線路概述ＰAGEREF＿Toc352851049\ｈ9HＹＰEＲLINＫ\l"_Toｃ３5２85１０50”３。１。１操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)PAGERＥF_Toc35285１05０\h9３.1。2夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)PAＧEREＦ＿Toc35２8５1051\h9３.2Z30４0搖臂鉆床控制線路原理分析３52８5１052＼h１０ＨYPEＲLINK\l＂_Toc3528５1０5３"3.３Z3040搖臂鉆床控制線路主電路分析PAGERＥF_Toc3528５１0５3＼ｈ10３.4Z3040搖臂鉆床控制線路控制電路分析ＰAGEREF_Toc3528５１054\h1０3．4．1主電動機(jī)控制電路PＡGＥＲEF_Ｔoc352851０５5\h１0HＹＰＥＲLＩNK\l"_Toc352851056"3。4．2搖臂升降控制電路ＰAＧEREＦ_Ｔｏc３5285１0５6\h10ＨＹPＥRLIＮK\l”_Tｏc３5２851057＂３．４.3立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路PＡＧERＥF＿Toc3５２851057＼h113．4。4冷卻泵控制電路PＡGEREF_Ｔoｃ352851058＼ｈ１2HYPＥRLINK\l"_Tｏｃ35２851０59"3.４.５照明、信號電路ＰＡGＥREＦ_Toｃ3５28５1059＼h1２HYPERLIＮK\l＂_Tｏc3５285１０60＂4Z30４0搖臂鉆床的ＰLC控制系統(tǒng)PＡGＥＲEF＿Toc3５2851０60\h１2HYPERＬINＫ\l”_Toc3528５1061＂4.1ＰLC的選型ＰAGEREF_Ｔoc３5285１061\h12HＹPＥＲLINK\l”_Toc3５28５１062”4。1。1確定I/O點(diǎn)數(shù)PAＧERＥF_Toc３5285１0６２＼h13HYPＥＲＬINＫ\l"_Toｃ3５28510６3”4．１.2選配PLC的型號PAＧＥREF＿Toc352８5106３\ｈ１34．２Z3０40型搖臂鉆床ＰLC控制I／O(輸入、輸出地址分配表ＰAGEREF_Ｔoｃ３528５1064\h１4HYPEＲLIＮＫ\l"_Tｏc352851０６5＂4。3PLC控制系統(tǒng)分析PAGEＲＥＦ_Ｔｏc352８510６5\h16HYPEＲLINK\l＂＿Ｔoｃ３5２85１0６6＂4.３。1主軸電動機(jī)控制PAＧEＲＥF_Toc3５2851066\h164．３。２搖臂升降控制PAGEREF_Toｃ3528510６７\h１6HＹPERＬＩNK\l”_Toc35２851０68"4。3.3立柱與主軸箱松開、夾緊控制PAGEＲEＦ_Toc3５28510６8\h174。4ＰLC梯形圖程序設(shè)計(jì)PAGＥＲＥF_Toc3５28５1069\h174。4．1系統(tǒng)預(yù)開程序PＡＧＥREF_Tｏc352８51070\h174．４。2主軸電動機(jī)控制程序PAGEＲEF_Toc35285107１\h174．4.3搖臂升降控制程序７2\h18４．4.4主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制程序PAGEREF_Tｏｃ3528５10７3\ｈ１8ＨYPERＬINK\l"_Tｏc3５285107４"４.4。5主軸箱、立柱松開、夾緊控制程序ＰAＧEREＦ_Toｃ３528５１074\h１9４。4.6冷卻泵控制８5107５＼h1９４。４．7信號指示梯形圖程序PAGERＥF＿Toc３52８51076＼ｈ２０HYPERＬＩＮK\l”＿Toｃ35285１０７7"4。4.8完整的PLC控制梯形圖PAGEＲEF_Toc３５２8510７7\h2０HYPERLINK\l＂_Toc3５28５１078”總結(jié)PAＧEＲＥF_Tｏc3528５1078\h21致謝ＰAGEＲEＦ_Toc35２8５1079＼h22HＹＰＥＲLIＮK\l＂_Toc3528５10８0"參考文獻(xiàn)ＰAGＥREF_Toc35285108０\ｈ2３１緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短,從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具加工等行業(yè),用普通機(jī)床進(jìn)行加工（精度低、效率低、勞動度大）已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生.這種機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制、精密測量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))的自動化機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令（刀具移動軌跡信息）規(guī)定的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算,從而實(shí)現(xiàn)控制刀具與工件相對運(yùn)動，加工出所需要的零件的機(jī)床，即為數(shù)控機(jī)床。1．1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展⑴高速度高精度化數(shù)控系統(tǒng)的高速度高精度化要求數(shù)控系統(tǒng)在讀入加工指令數(shù)據(jù)后，能高速度計(jì)算出伺服電動機(jī)的位移量，并能控制伺服電動機(jī)高速度準(zhǔn)確地運(yùn)動。此外，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的高速度化，還必須要求主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、刀具交換、托板交換等實(shí)現(xiàn)高速度化。提高微處理器的位數(shù)和速度是提高CNC速度的最有效的手段。⑵智能化數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高級速的重要目標(biāo)是智能化.智能化技術(shù)主要體現(xiàn)在以下方面。自適應(yīng)控制技術(shù)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)（AC,ａdapｔｉｖeｃontｒｏｌ）可對機(jī)床主軸轉(zhuǎn)矩、功率、切削力、切削溫度、刀具磨損等參數(shù)值進(jìn)行自動測量，并由ＣPU進(jìn)行比較運(yùn)算后,發(fā)出修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量大小的信號,確保AC系統(tǒng)處于最佳切削狀態(tài),從而在保證加工質(zhì)量條件下,使加工成本最低或生產(chǎn)率最高.附加人機(jī)會話自動變成功能,建立切削用量專家系統(tǒng)和示教系統(tǒng),從而提高變成效率和降低對變成操作人員的技術(shù)水平的要求。具有設(shè)備故障自診斷功能數(shù)控系統(tǒng)出了故障，控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行自診斷，并自動采取排除故障的措施,以適應(yīng)長時(shí)間無人操作環(huán)境的要求.⑶計(jì)算機(jī)群控計(jì)算機(jī)群控也叫做計(jì)算機(jī)直線數(shù)控系統(tǒng)(DNC)。它是用一臺大型通用計(jì)算機(jī)為數(shù)臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行編程,并直接控制一群數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng).機(jī)床的發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。工序集中2０世紀(jì)５0年代末期，在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)控加工中心,即自備刀具庫的自動換刀數(shù)控機(jī)床.在加工中心機(jī)床上,工件一次裝夾后,機(jī)床的機(jī)械手可以自動更換刀具,連續(xù)的對工件進(jìn)行多種工序加工。目前，加工中心機(jī)床的刀具庫容量達(dá)到１00多把刀具，自動換刀裝置的換刀時(shí)間僅需0。５～２秒。加工中心機(jī)床使工序集中在一臺機(jī)床上完成，減少了由于工序分散，工件多次安裝引起的定位誤差，提高了加工精度，同時(shí)也減少了機(jī)床的臺數(shù)與占地面積,壓縮了半成品的庫存量，減少了工序間的輔助時(shí)間,有效的提高了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率和數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)效益。高速、高效、高精度是機(jī)械加工的目標(biāo),數(shù)控機(jī)床因其價(jià)格昂貴，在上述三方面的發(fā)展也更為突出。數(shù)控機(jī)床制造廠把建立友好的人機(jī)界面、提高數(shù)控機(jī)床的可靠性作為提高競爭能力的主要方面。手工編程和自動編程已經(jīng)使用了幾十年,有了長足的發(fā)展，在手工編程方面,開發(fā)多種加工循環(huán)、參數(shù)編程和除直線、圓弧以外的各種插補(bǔ)功能，CAD/CAM的研究發(fā)展,從技術(shù)上來講可以替代手工編程。但是一套適用的CAD/CＡM軟件加上計(jì)算機(jī)硬件,投資較大,學(xué)習(xí)、掌握時(shí)間較長，對大多數(shù)的簡單工件很不經(jīng)濟(jì)。近年來，發(fā)展起來的圖形交互式編程系統(tǒng)（又稱面向車間編程),很受用戶歡迎。這種編程方式不使用G/M代碼，而是借助圖形菜單，輸入整個(gè)圖形塊以及相應(yīng)參數(shù)作為加工指令，形成加工程序，與傳統(tǒng)加工時(shí)的思維方式類似。圖形交互編程方法在制定標(biāo)準(zhǔn)后，有可能成為各種型號的數(shù)控機(jī)床統(tǒng)一的編程方法。數(shù)控機(jī)床普遍采用彩色CRＴ進(jìn)行人機(jī)對話、圖形顯示和圖形模擬的.有的數(shù)控機(jī)床將采用說明書、編程指南、潤滑指南等存入系統(tǒng)供使用者調(diào)閱。1．2數(shù)控機(jī)床原理和特點(diǎn)在對零件進(jìn)行數(shù)控加工之前，首先要根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒊绦蛑噶钶斎氲綑C(jī)床的數(shù)控裝置中.數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進(jìn)行譯碼、運(yùn)算之后，想機(jī)床輸出各種信息和指令,控制其各部分按規(guī)定有序地動作,包括機(jī)床主運(yùn)動的變速、啟停,進(jìn)給運(yùn)動的速度、方向和位移大小，以及其他諸如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑液的啟、停等。伺服系統(tǒng)的作用就是將進(jìn)給速度、位移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動,數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)能準(zhǔn)確、快速地跟隨控制信息,執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動，同時(shí)，檢測犯規(guī)系統(tǒng)將機(jī)械運(yùn)動的實(shí)際位置、速度等信息反饋至數(shù)控系統(tǒng)中，并與指令數(shù)值進(jìn)行比較后發(fā)出相應(yīng)指令，修正所產(chǎn)生的偏差,提高數(shù)控機(jī)床的位置控制精度?？傊?數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行在數(shù)控系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)控下,處在不斷地計(jì)算、輸入、輸出、反饋等控制過程中，從而保證數(shù)控機(jī)床能嚴(yán)格按照輸入程序的要求來執(zhí)行動作。從數(shù)控機(jī)床最終要完成的任務(wù)看，主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容:⑴主軸運(yùn)動和普通機(jī)床一樣，主軸運(yùn)動主要完成切削任務(wù)，其動力約占機(jī)床動力的7０%～80％?；究刂乒δ苁侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換擋及無極調(diào)速,對加工中心和有些數(shù)控車床還要求主軸進(jìn)行高精確度準(zhǔn)停和分度功能。⑵進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動代替了機(jī)械驅(qū)動,數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成的.進(jìn)給伺服系統(tǒng)由進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機(jī)、進(jìn)給傳動鏈及位置檢測反饋裝置等組成。一般說來，數(shù)控機(jī)床功能的強(qiáng)弱主要取決于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）裝置.而數(shù)控機(jī)床性能的優(yōu)勢，如運(yùn)動速度與精度等，主要取決于進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。為了保證進(jìn)給運(yùn)動的位置精度，人們采取了一些有效的措施。如對機(jī)械傳動鏈進(jìn)行預(yù)緊和反向間隙調(diào)整，采用高精度的位置檢測裝置,采用高性能的伺服驅(qū)動裝置和伺服電動機(jī)，來提高數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算速度等.⑶輸入/輸出(I/Ｏ）接口數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進(jìn)給運(yùn)動軌跡進(jìn)行精確的控制外，還需要對機(jī)床主軸啟／停、換向、刀具更換、工件夾緊/松開以及液壓、冷卻、潤滑、分度工作臺轉(zhuǎn)位等輔助運(yùn)動進(jìn)行控制。例如,通過對加工程序中的M代碼指令、機(jī)床操作面板上的控制開關(guān)及分布在機(jī)床各部位的行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)等輸入原件的檢測,由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的可編程控制器PLＣ進(jìn)行邏輯運(yùn)算，輸出控制信號驅(qū)動中間繼電器、接觸器、電磁閥及電磁制動器等輸出原件，對冷卻泵、潤滑泵、液壓系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)進(jìn)行控制.數(shù)控機(jī)床是一種高效能自動化加工設(shè)備。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有以下特點(diǎn)：⑴對零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好。因此數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)若干個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動，加工工程序可按對加工零件的要求而變換、而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能適應(yīng)新的工作要求。⑵加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定.在數(shù)控機(jī)床上加工零件,零件加工的精度和質(zhì)量有機(jī)床,保證完全消除了操作者的認(rèn)為誤差。所以數(shù)控機(jī)床的加工精度高,一致性好，加工質(zhì)量穩(wěn)定。⑶加工生產(chǎn)效率高.在數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效的節(jié)省了加工時(shí)間.還有自動換刀、自動轉(zhuǎn)速和其他輔助操作自動化等功能,而且無需工序間的檢驗(yàn)與測量，故使輔助時(shí)間大為縮短。⑷能完成復(fù)雜型面的加工。許多復(fù)雜曲線和曲面的加工，普通機(jī)床無法實(shí)現(xiàn)而數(shù)控機(jī)床則完全可以做到。⑸減輕勞動強(qiáng)度,改善勞動條件。數(shù)控機(jī)床的加工,除了裝卸零件、操作鍵盤、觀察機(jī)床運(yùn)行外,其他機(jī)床動作都是按照程序要求自動連結(jié)地盡享切削加工,操作者不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)手工操作。因此能減輕工人勞動強(qiáng)度,改善勞動條件。⑹有利于生產(chǎn)管理.采用數(shù)控設(shè)備,有利于向計(jì)算機(jī)控制和管理生產(chǎn)方向發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理自動化創(chuàng)造了條件.１．3數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個(gè)部分組成。如圖1—２所示.⑴控制介質(zhì)控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運(yùn)動等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床對零件切削加工。⑵數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心,其功能是接受輸入的加工信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖,并通過伺服系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動部件按加工程序指令運(yùn)動。⑶伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動裝置組成，通常所說數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進(jìn)給速度和進(jìn)給方向位移.每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測量裝置,直接或間接測量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。⑷機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動，主軸變速系統(tǒng)簡化了齒輪箱普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。2PＬC的概述可編程控制器(以下簡稱PＬC)從其生產(chǎn)到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅度提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。PLC是基于電子計(jì)算機(jī),且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的點(diǎn)控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣,通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲于PLＣ內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī),但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行如初信息變換，多只考慮信息本身，信息的如初,只要人機(jī)界面就可以了。而PＬC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，入便于安裝,抗干擾等問題.２。１PLC的基本特點(diǎn)高可靠性⑴所有的Ｉ/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PＬC內(nèi)部電路之間電氣上隔離.⑵各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波器時(shí)間常數(shù)一般為1０～20ｍs。⑶各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾.⑷采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。⑸對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的刷選。⑹良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟件、硬件發(fā)生異常情況,CPＵ立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。⑺大型ＰＬC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三ＣPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性進(jìn)一步提高。豐富的Ｉ/Ｏ接口模塊：ＰLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如:交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的Ｉ／O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需求，除了單元式的小型ＰLC以外，絕大多數(shù)PＬC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPＵ、電源、Ｉ/O等均采用模塊化設(shè)計(jì),由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來,系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合.編程簡單易學(xué)ＰＬC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式。對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。安裝簡單維修方便ＰLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與ＰLC的相應(yīng)的I/O端相連接,即可投入運(yùn)行.各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu),因此一旦某模塊發(fā)生故障,用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)中PLC實(shí)現(xiàn)的功能，開關(guān)量的邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)組合邏輯控制、順序邏輯控制與定時(shí)控制、運(yùn)動控制.PLＣ使用專用的指令或運(yùn)動控制模塊，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)結(jié)合在一起?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理。目前PLＣ都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令和循環(huán)位移與移位指令、所以由PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地堆生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和加工處理。數(shù)據(jù)通常應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械手的控制系統(tǒng)中。位置控制。位置控制是指PLC使用的位置控制模塊來控制步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對各種機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動控制，如控制構(gòu)件的速度、位移、運(yùn)動方向等。數(shù)控機(jī)床機(jī)械手的位置控制就是PLC的位置控制的典型應(yīng)用。2。2PＬC的工作原理由于ＰLC以微處理器為核心，故具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I／O掃描方,若有鍵按下或有I/O變化,則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待.ＰLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。對每個(gè)程序，ＣＰU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長短主要取決于以下幾個(gè)因素一是CPU執(zhí)行指令的速度二是執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間三是程序中指令條數(shù)的多少。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段.⑴輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化,輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。⑵程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行,并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器.當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后,即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。⑶輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后,將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，輸出映像寄存器，并通過一定輸出方式輸出,驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成ＰＬC的實(shí)際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLＣ一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù),因此稱為循環(huán)掃描工作方式。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進(jìn)行的,所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為I/O刷新階段。實(shí)際上,除了執(zhí)行程序和I/O刷新外,PＬC還要進(jìn)行各種錯誤檢測,自診斷功能，并與編程工具通訊,這些操作統(tǒng)稱為”監(jiān)視服務(wù)”,一般在程序執(zhí)行之后進(jìn)行。掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長,響應(yīng)速度越慢。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次Ｉ/O刷新，即每一個(gè)掃描周期ＰLＣ只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象,這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度.但是由于其對I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進(jìn)行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的,不但不會造成影響,還會提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時(shí)間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，這個(gè)一般PLC都會采取高速模塊.2.3數(shù)控機(jī)床采用PＬC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的電氣控制理論上講可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和ＰLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn),PLC較適合組合機(jī)床的電氣控制.PLC、單片機(jī)、繼電器—接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):２．3.1PLC與繼電器-接觸器相比較繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問世以來,一直是機(jī)電控制的主流。由于它的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉,所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動作速度慢,可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。ＰLC等取代繼電接觸式控制邏輯。具體如下（１）控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸電串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián),利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也大。當(dāng)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)研制完后,要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以,繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差?？删幊炭刂破鞑捎么鎯壿?。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外,而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內(nèi)存當(dāng)中。若控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多.若需要對控制邏輯進(jìn)行修改時(shí),只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。而且PＬC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。(2）控制速度繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸電的動作來實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低。觸點(diǎn)的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且使用的繼電器越多,反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動和觸點(diǎn)拉弧問題。而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的,速度相當(dāng)快.通常，一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級。由于ＰLＣ內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問題.定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動作來進(jìn)行定時(shí)控制。用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會出現(xiàn)定時(shí)的精度不高,定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器,時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長，定時(shí)范圍廣。用戶可以根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值.ＰLC根據(jù)給定的定時(shí)值,由軟件和硬件計(jì)數(shù)器來控制制定時(shí)間，定時(shí)精度高、定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，并且一旦調(diào)好，不會變化。并且PLC可以完成計(jì)數(shù)功能，而繼電接觸系統(tǒng)通常沒有計(jì)數(shù)功能。(4)設(shè)計(jì)與施工.使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項(xiàng)控制工程，設(shè)計(jì)施工,調(diào)試必須順序進(jìn)行,周期長而且修改困難而使用PＬC來完成一項(xiàng)控制工程.設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短,而且調(diào)試和修改均很方便。(５）可靠性和維護(hù)性.繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn),連線也多。觸點(diǎn)在開閉時(shí)會受到電弧的損壞,壽命短.因而可靠性和維護(hù)性差。PLＣ采用微電子技術(shù),大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成,可靠性高.ＰLC還配備了自檢和監(jiān)控功能,能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便.總之，PLＣ在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快,可靠性高,設(shè)計(jì)施工周期短,調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小,功耗低。2．３．2PLC與單片機(jī)比較單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是，單片機(jī)不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設(shè)計(jì)的所以它與PＬC比較起來有以下缺點(diǎn):（１）單片機(jī)不如PLC容易掌握使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。這就要求設(shè)計(jì)人員遇有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識.對于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來說，需要進(jìn)行相當(dāng)長一段時(shí)間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識才能掌握。而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等,對于使用者來說,無需了解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識,而只要用較短時(shí)間去熟悉PLＣ的簡單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程.(2)單片機(jī)不如PLC使用簡單使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動控制,一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如，要考慮工程現(xiàn)場與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式等.除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，還要在單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作,才能與控制現(xiàn)場連接起來調(diào)試也較繁瑣.而ＰLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接,非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號不容易進(jìn)入PLC。（3)單片機(jī)不如ＰLC可靠使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制,突出的問題就是抗干擾性能較差。通過上面的比較，針對數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng),雖然PＬＣ的價(jià)格高一些,但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用PLＣ控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。３Z3０４0搖臂鉆床的基本概述鉆床是孔加工機(jī)床，用來進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣,具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床.搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360°.搖臂的一端為套筒,套裝在外立柱上,并借助絲杠的正反轉(zhuǎn)沿外立柱做上下移動.由于絲杠與外立柱連成一體,而升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上,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),鉆頭一面旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，一面進(jìn)行縱向進(jìn)給。綜上所述，搖臂鉆床的運(yùn)動方式有：⑴主運(yùn)動主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動⑵進(jìn)給運(yùn)動主軸的縱向進(jìn)給⑶輔助運(yùn)動搖臂沿外立柱垂直移動,主軸箱沿?fù)u臂長度方向移動，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)運(yùn)動。Ｚ3040型搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行孔加工,其運(yùn)動形式有主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、搖臂的升降運(yùn)動、立柱的夾緊和放松、搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動由一臺異動電動機(jī)拖動，搖臂的升降由一臺異步電動機(jī)拖動,搖臂、立柱和主軸箱的夾緊/放松由一臺液壓泵電動機(jī)拖動，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動通常采用手動。此外,還有一臺冷卻泵電動機(jī)對刀具和工件進(jìn)行冷卻。加工螺紋時(shí),主軸需要正反轉(zhuǎn),該機(jī)床采用機(jī)械變換方法來實(shí)現(xiàn),故主電動機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。此外，為保證安全生產(chǎn),其主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不允許同時(shí)進(jìn)行。3．1Z３0４0搖臂鉆床控制線路概述Z3040搖臂鉆床主要有兩種主要運(yùn)動和其他輔助運(yùn)動，主運(yùn)動是指主軸帶動鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,進(jìn)給運(yùn)動是指鉆頭的垂直運(yùn)動，輔助運(yùn)動是指主軸箱沿?fù)u臂水平運(yùn)動，搖臂沿外立柱上下移動以及搖臂和外立柱一起相對于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。Z3０40搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)，一套是由主軸電動機(jī)拖動齒輪泵送出壓力油通過操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預(yù)選與變速,另一套是由液壓電動機(jī)拖動液壓泵送出壓力油來實(shí)現(xiàn)搖臂的夾緊和松開、主軸箱的夾緊與松開、立柱的夾緊與松開.前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部.3。1。1操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)壓力油由主軸電動機(jī)拖動齒輪泵送出，由主軸操作手柄來改變兩個(gè)操縱閥的相互位置,獲得不同的動作。操作手柄有五個(gè)空間位置,上、下、里、外和中間位置,其中上為“空擋”，下為“變速”,外為“正轉(zhuǎn)”,里為“反轉(zhuǎn)”,中間位置為“停車”。而主軸轉(zhuǎn)速及主軸進(jìn)給量各有一個(gè)旋鈕預(yù)選然后在操作主軸手柄。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先按下主軸電動機(jī)起動按鈕，主軸電動機(jī)起動旋轉(zhuǎn)，拖動齒輪泵，送出壓力油。然后操縱主軸手柄,板至所需轉(zhuǎn)向位置，里或外，于是兩個(gè)操縱閥相互位置轉(zhuǎn)變使一股壓力油將制動摩擦離合器松開，為主軸旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件，另一股壓力油壓緊正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)摩擦離合器，接通主軸電動機(jī)的主軸的傳送鏈,驅(qū)動主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn).在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過程中,可轉(zhuǎn)動變速按鈕，改變主軸轉(zhuǎn)速或主軸進(jìn)給量.主軸停車時(shí),將操作手柄扳回中間位置,這時(shí)主軸電動機(jī)仍拖動齒輪泵旋轉(zhuǎn)。但此時(shí)整個(gè)液壓系統(tǒng)為低壓油，無法松開制動摩擦離合器,而在制動彈簧作用下將制動摩擦離合器壓緊，使制動軸上的齒輪不能轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)主軸停車。所以主軸停車時(shí)主軸發(fā)動機(jī)仍在旋轉(zhuǎn),只是不能將動力傳到主軸。主軸變速與進(jìn)給變速將主軸手柄扳至“變速”位置,于是改變兩個(gè)操縱閥的相互位置使齒輪泵送出的壓力油進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)速預(yù)選閥和主軸進(jìn)給量預(yù)選閥，然后進(jìn)入各變速油缸。與此同時(shí),另一油路系統(tǒng)推動拔叉緩慢運(yùn)動,逐漸壓緊主軸正轉(zhuǎn)摩擦離合器，接通主軸電動機(jī)到主軸的傳動鏈，帶動主軸緩慢旋轉(zhuǎn),稱為緩速,以利于齒輪的順利嚙合。當(dāng)變速完成,松開操作手柄，此時(shí)手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動復(fù)位到主軸“停車"位置,然后在操縱主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量下工作。３.1。2夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊和松開是由液壓泵電動機(jī)拖動液壓泵電動機(jī)送出壓力油,推動活塞、菱形塊來實(shí)現(xiàn)的。Z3040搖臂鉆床共有四大電動機(jī)主電動機(jī)M1搖臂升降電動機(jī)M2液壓泵電動機(jī)M3和冷卻泵電動機(jī)M4.3.2Z3０4０搖臂鉆床控制線路原理分析圖3—1Ｚ3０4０搖臂鉆床原理圖Ｚ30４0型搖臂鉆床控制線路原理圖上圖Z304０型搖臂鉆床的動作是通過機(jī)、電、液進(jìn)行聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)床控制電路采用38０V/100V隔離變壓器供電，但其二次繞組增設(shè)24V安全電壓供局部照明使用.斷路器QF1既作為機(jī)床線路的電源總開關(guān),又作為機(jī)床線路和主軸電機(jī)M1的短路及過載保護(hù)元件,斷路器QF2臥搖臂升降電動機(jī)M2、液壓泵電機(jī)M３、冷卻泵電機(jī)Ｍ4的隔離開關(guān)和過載及短路保護(hù)元件.QF３、ＱF4、QF5分別為機(jī)床控制電路、機(jī)床工作信號指示電路和機(jī)床工作照明電路和過載及短路保護(hù)開關(guān)。開車前的準(zhǔn)備。首先將隔離開關(guān)接通,將電源引入開關(guān)QF1扳到“接通”位置，接通三相交流電源,此時(shí)總電源指示燈HL1亮，表示機(jī)床電氣電路已進(jìn)入帶電狀態(tài)。按下總啟動按鈕SＢ１,中間繼電器KＡ線圈通電吸合并自鎖，為主電動機(jī)及其他電動機(jī)啟動多準(zhǔn)備，同時(shí)觸點(diǎn)ＫA閉合,為其他三個(gè)指示燈通電做準(zhǔn)備。３．3Z30４0搖臂鉆床控制線路主電路分析⑴M１為單方向旋轉(zhuǎn)，由接觸器KＭ1控制,主軸的正反轉(zhuǎn)則由機(jī)床液壓系統(tǒng)操縱機(jī)構(gòu)配合正反轉(zhuǎn)摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，并由熱繼電器FR1作電動機(jī)長期過載保護(hù)。⑵Ｍ２由正、反轉(zhuǎn)接觸器KＭ2、KＭ3控制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn).控制電路保證，在操縱搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動機(jī)起動旋轉(zhuǎn),供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后才使電動機(jī)M2起動，拖動搖臂上升或下降.當(dāng)移動到位后，保證M2先停下，再自動通過液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊,最后液壓泵電機(jī)才停下。M2為短時(shí)工作,不設(shè)長期過載保護(hù)。⑶M3由接觸器ＫM４、KM５實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有熱繼電器ＦR２作長期過載保護(hù).M4電機(jī)容量小，僅0.1２5kW，由開關(guān)QS控制.3．４Ｚ304０搖臂鉆床控制線路控制電路分析由變壓器TＣ將３80Ｖ交流電壓降為110V，作為控制電源。指示燈電源為６V。３.4。1主電動機(jī)控制電路按下起動按鈕SB2,接觸器ＫM1吸合并自鎖,主軸電動機(jī)Ｍ1起動并運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB8，接觸器KM1釋放，主軸電動機(jī)Ｍ1停轉(zhuǎn)。3．4．2搖臂升降控制電路搖臂上升、下降分別由SB3、SB4點(diǎn)動控制。按上升按鈕ＳB3，時(shí)間繼電器ＫＴ１得電吸合,瞬時(shí)動合觸點(diǎn),3３-35，閉合，接觸器KM4得電吸合,液壓泵電動機(jī)M３接通電源正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油.壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂松開的油腔，推動活塞，使搖臂松開。當(dāng)搖臂完全松開后，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān)SＴ2,使其動斷觸點(diǎn)ST2，17，3３,斷開，使接觸器KＭ4線圈斷電釋放，液壓泵電動機(jī)Ｍ３停轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，另一動合觸點(diǎn)SＴ2，17—21,閉合,接觸器KM2線圈通電吸合，其主觸點(diǎn)接通升降電動機(jī)M2的電源,M2啟動正向旋轉(zhuǎn)，帶動搖臂上升.如果搖臂沒有松開,ST2的動合觸點(diǎn)也不能閉合，KM2就不能吸合，M2不能旋轉(zhuǎn)，搖臂也就不可能上升，保證了只有在搖臂可靠松開后才能使搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到所需位置時(shí)，松開按鈕ＳＢ3，接觸器KM２和時(shí)間繼電器KT1同時(shí)斷電釋放搖臂升降電動機(jī)M２停轉(zhuǎn),搖臂停止上升。由于ＫT1釋放，其延時(shí)閉合的動斷觸點(diǎn)，47—49經(jīng)1—３秒延時(shí)后閉合,接觸器KM5的線圈經(jīng)１—3－5－７－４7—4９-５１－6-２電動機(jī)Ｍ3反向起動旋轉(zhuǎn),供給壓力油.壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔,向相反方向推動活塞，使搖臂夾緊。同時(shí)，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān)SＴ２動斷觸點(diǎn)7-47斷開接觸器KM5斷電釋放，液壓泵電動機(jī)M3停止旋轉(zhuǎn),完成了搖臂的松開，上升,夾緊動作。搖臂上升的動作過程如下。按SB３—AT1吸合KＭ４吸合-M3正轉(zhuǎn)—壓下ST2—ＫＭ2吸合Ｍ2正轉(zhuǎn)KM4斷電M３停轉(zhuǎn)——搖臂上升到預(yù)定位置,松開SB3搖臂的下降過程與上升基本相同,它們的夾緊和放松電路完全一樣。所不同的是按下降按鈕SＢ４時(shí)為ＫM3線圈得電，搖臂升降電動機(jī)Ｍ2反轉(zhuǎn),帶動搖臂下降。時(shí)間繼電器KT１的作用是控制KM5的吸合時(shí)間，使M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，再夾緊搖臂。KＴ1的延時(shí)時(shí)間應(yīng)視搖臂在Ｍ2斷電至停轉(zhuǎn)前的慣性大小調(diào)整,應(yīng)保證搖臂上升，或下降，后才進(jìn)行夾緊，一般調(diào)整在1—-3秒.搖臂升降的限位保護(hù),由組合開關(guān)SＴ1來實(shí)現(xiàn).ST1有兩對觸點(diǎn)，SＴ１—1是搖臂上升時(shí)的極限位置保護(hù),ST1—227-17是搖臂下降時(shí)的極限位置保護(hù)。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)ＳＴ1－１（15—17)動作，將電路斷開，則KM2斷電釋放，搖臂升降電動機(jī)M2停止旋轉(zhuǎn)。但ＳT1的另一觸點(diǎn)ST1—2２7—17仍處于閉合狀態(tài)，保證搖臂能夠下降.同理，當(dāng)搖臂下降到極限位置時(shí)，SＴ1－227－17動作，電路斷開,KＭ3釋放，搖臂升降電動機(jī)M２停轉(zhuǎn)。而ST1的另一動斷觸點(diǎn)ST1—1(１５-17)仍閉合,以保證搖臂能夠上升。搖臂的自動夾緊是由行程ST3來控制的。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障而不能自動夾緊搖臂,或者由于SＴ3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使ST37—47的動斷觸點(diǎn)斷開,都會使液壓泵電動機(jī)處于長期過載運(yùn)行狀態(tài),這是不允許的。為了防止損壞液壓泵電動機(jī),電路中使用了熱繼電器FR2。搖臂夾緊動作過程如下?lián)u臂升到預(yù)定位置，松開SB3→ＫT1４7-49斷電延時(shí)閉合→KM5吸合、M3反轉(zhuǎn)→搖臂夾緊→ST37－47受壓斷開→ＫM５、M3、均斷電釋放。３.4．3立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路立柱和主軸箱的松開及夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行,由轉(zhuǎn)換開關(guān)ＳＡ2和復(fù)位按鈕SB7或SB8進(jìn)行控制。ＳA2有3個(gè)位置，中間位，零位時(shí)立柱和主軸箱的松開或夾緊同時(shí)進(jìn)行,左邊位為立柱的夾緊或放松，右邊位為主軸箱的夾緊或放松。復(fù)合按鈕SB7、ＳB8分別為松開、夾緊控制按鈕.以主軸箱的松開和夾緊為例,先將ＳA2扳到右側(cè)，觸點(diǎn)57-５９接通，57—63斷開。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按松開按鈕ＳB7，時(shí)間繼電器KT２、KT3的線圈同時(shí)得電，KT2是斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，它的斷電延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)7-57在通電瞬間閉合,電磁鐵YA1通電吸合。經(jīng)1－３秒延時(shí)后，KT3的延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)7－4１閉合,接觸器KM４線圈１-3-5—7-41-43-37－39-6—2線圈斷電，液壓泵電動機(jī)M3正轉(zhuǎn),壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱右缸，推動活塞使主軸箱放松.活塞桿使行程開關(guān)ST4復(fù)位，觸點(diǎn)ST4常閉開關(guān)，ＳＴ4常開閉合。指示燈HL2亮，表示主軸箱已松開。主軸箱夾緊的控制線路及工作原理與松開時(shí)相似,只要按松開按鈕SB7換成夾緊按鈕ＳB8,接觸器KＭ4換成ＫM5，M3由正向轉(zhuǎn)動變成反向轉(zhuǎn)動,指示燈ＨL2換成ＨＬ3即可.當(dāng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3拌到左側(cè)時(shí),觸點(diǎn)５7-63接通，5７—５9斷開。按松開按鈕SＢ７或夾緊按鈕SＢ8時(shí)，電磁鐵YＡ2通電，此時(shí)，立柱松開或夾緊，SA2在中間位時(shí)，觸點(diǎn),57－59、57－63均接通。按ＳB7或SB8，電磁鐵YA1、YA2均通電，主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行松開或夾緊.其他動作過程與主軸箱松開或夾緊時(shí)完全相同，不在論述.由于立柱和主軸箱的松開與夾緊是短時(shí)間的調(diào)整工作，故采用點(diǎn)動控制方式。3．4。4冷卻泵控制電路冷卻泵電動機(jī)M4容量小,所以用組合開關(guān)QＳ直接控制其運(yùn)行和停止。3．4.5照明、信號電路１、機(jī)床照明電路QF５機(jī)床工作照明電路開關(guān)，同時(shí)過載及短路保護(hù)作用，ＥＬ為工作照明燈。2、工作信號指示ＨL1電源指示燈，當(dāng)和上QF2時(shí)HL１指示燈亮，HＬ２為立柱和主軸箱松開指示燈，HL3為立柱和主軸箱夾緊指示燈,分別由限位開關(guān)ST4長閉觸頭和ＳＴ４常開觸頭控制。HL4為主軸電動機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈，由KM1常開觸頭控制。4Z3０40搖臂鉆床的PLC控制系統(tǒng)搖臂鉆床運(yùn)動部件較多，為簡化傳動裝置，采用多臺電動機(jī)控制，通常沒有主軸電動機(jī)、搖臂升降電動機(jī)、立柱夾緊和放松電動機(jī)及冷卻泵電動機(jī)。搖臂鉆床為適應(yīng)各種形式加工，要求主軸及進(jìn)給有較大的調(diào)速范圍。主軸一般速度下的鉆床加工為恒功率負(fù)載，而低速是用于擴(kuò)孔、絞孔及螺紋加工，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。搖臂鉆床的主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動皆為主軸運(yùn)動,這兩個(gè)運(yùn)動由一臺主軸電動機(jī)拖動,分別經(jīng)主軸和進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。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)。為加工螺紋，主軸要求有正、反轉(zhuǎn),一般由機(jī)械方法獲得，為此主軸電動機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn).搖臂的升降由升降電動機(jī)拖動，要求電動機(jī)能正、反轉(zhuǎn)。搖臂的夾緊和放松是由電氣和液壓聯(lián)合控制，并且有夾緊和放松指示.內(nèi)外立柱的夾緊與放松、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機(jī)械操作、電氣-液壓—機(jī)械裝置等方法來實(shí)現(xiàn)。鉆削加工時(shí),需要對刀具和工件進(jìn)行冷卻，為此需冷卻泵電動機(jī)輸送冷卻液。要有必要的限位、連鎖和過載保護(hù)，且具有局部安全照明。４.1PLC的選型目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展迅速。在中國的市場上最具競爭力的有德國西門子公司、日本三菱系列、歐姆龍公司、AB公司所推出的PＬC均為從小到大全系列的產(chǎn)品,可滿足各種各樣的需求.三菱公司的產(chǎn)品有FX系列：為小型PＬC，單元式，單機(jī)最大容量為25６點(diǎn)。Ａ系列、ANS系列、Q系列、QNA系列等為模塊式大型PLC，最大容量為8K點(diǎn)。西門子公司的產(chǎn)品有S７-200：微型ＰLC，單機(jī)最大容量為２５6點(diǎn)S7—300：小到中型PLＣ單機(jī)最大容量為１KS７-4０0:大到超大型ＰLC，單機(jī)可組態(tài)點(diǎn)數(shù)過萬點(diǎn)。2.選配PＬC的型號S7-300的PＬC,它適用于各行各業(yè),各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。Ｓ7—30０ＰLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。4．1.1確定I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制電路來確定Ｉ/Ｏ端口點(diǎn)數(shù),其中，按鈕8個(gè),行程開關(guān)5個(gè),轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)，觸點(diǎn)位置3個(gè),熱繼電器常閉２個(gè)，電壓繼電器觸點(diǎn)1個(gè)，控制線路電源總開關(guān)1個(gè),共20個(gè)輸入端口點(diǎn)數(shù)，接觸器７個(gè)，電壓繼電器一個(gè)，信號燈4個(gè),共計(jì)１2個(gè)輸出端口點(diǎn)數(shù).4。１.2選配ＰLＣ的型號在選用PLC上，根據(jù)Z3040型搖臂鉆床的電氣部分.輸出端口需要12個(gè)。輸入端口需要20個(gè).而且并不通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式做遠(yuǎn)程控制。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，穩(wěn)定等方面因素。我決定選用ＳIMAＴIＣS7-300作為本次設(shè)計(jì)所用PＬC。其I/O接線圖如下圖4—1所示。圖4-１Z3040搖臂鉆床I/O接線圖4．2Z３０４0型搖臂鉆床PＬＣ控制Ｉ／O（輸入、輸出地址分配表I輸入序號名稱代號地址1控制線路電源總開關(guān)QF３I0.0總停止按鈕ＳB7Ｉ0.１3總啟動按鈕SB1Ｉ0.24電壓繼電器AＶI0.35主軸電動機(jī)Ｍ１熱繼電器FR1I０.4６主軸電動機(jī)Ｍ1啟動按鈕SB2Ｉ0。5７主軸電動機(jī)M1停止按鈕SB8I0.68搖臂上升按鈕SB3I0．７９搖臂下降按鈕ＳB4I1。010搖臂上升上限位行程開關(guān)ST1—1I1．111搖臂下降下限位行程開關(guān)ST1—２I１.２12主軸箱、立柱、搖臂松開行程開關(guān)SＴ２Ｉ１。3１3主軸箱、立柱、搖臂夾緊行程開關(guān)ＳＴ3I１．414液壓泵電動機(jī)M3熱繼電器FR2I1。５15主軸箱、立柱松開按鈕SB5I1.６１6主軸箱、立柱夾緊按鈕SＢ６I1。71７立柱夾緊放松指示行程開關(guān)SＴ4I2．018主軸箱松開、夾緊SA-1Ｉ2。１19立柱松開、夾緊SA－２I2。220主軸箱、立柱松開、夾緊ＳA-3Ｉ２。３Ｏ輸出序號名稱代號地址1電壓繼電器KVQ0。0２主軸電動機(jī)Ｍ1接觸器KＭ１Q０．13搖臂上升接觸器KM２Q0．2４搖臂下降接觸器KＭ3Q０.3５主軸箱、立柱、搖臂松開接觸器KM4Q0.46主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器KＭ５Ｑ0．5７主軸箱松開、夾緊電磁鐵ＹA１Q0.68立柱松開、夾緊電磁鐵YA2Q０.７９電源指示HＬ1Q1．010立柱松開指示ＨL2Q1.1１1立柱夾緊指示HL3Q1.２12主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)指示HL4Q1．34.3PLC控制系統(tǒng)分析先將自動開關(guān)QF2,QＦ5接通，在將電源總開關(guān)QF1扳倒“接通”位置，引入三相電源.PLC上電，電源指示燈點(diǎn)亮表示機(jī)床已處于帶電狀態(tài).按下SB1,I0.2接通,低電壓繼電器KV（Ｑ0.０）得電并自鎖,其常開觸點(diǎn)KＶ（I0．3）閉合接通了控制電路電源為機(jī)床工作做準(zhǔn)備。4.３。1主軸電動機(jī)控制啟動時(shí),按下啟動按鈕ＳB２，I0．5接通,Q０.１動作并自鎖使ＫM1得電并自鎖，ＫＭ1主觸點(diǎn)閉合主軸電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動,指示燈HＬ4亮。停車時(shí),按下停止按鈕ＳB7，I0.6斷開Q0.1復(fù)位，KM1斷電釋放，主軸電動機(jī)M１停轉(zhuǎn),指示燈ＨL4滅.4.3．2搖臂升降控制當(dāng)需要搖臂上升時(shí)按下SＢ3,I0.7閉合,Ｍ０．0接通,同時(shí),接通斷電延時(shí)定時(shí)器T37，其長閉觸點(diǎn)Ｔ3７瞬時(shí)斷開,斷開了液壓泵電動機(jī)M3反轉(zhuǎn)控制的電路。由于主軸箱、立柱、搖臂松開邏輯行I1。5是閉合的,因而Ｑ0．４接通閉合,液壓泵電動機(jī)M３正轉(zhuǎn)，松開搖臂.搖臂松開到位后,I1。３長閉觸點(diǎn)斷開,液壓泵電動機(jī)Ｍ3停轉(zhuǎn)，搖臂上升邏輯行I１.3常開觸點(diǎn)閉合，Q0。2接通閉合，搖臂上升電動機(jī)Ｍ2正轉(zhuǎn)，帶動搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到一定高度時(shí)松開ＳB３,I0.7復(fù)位斷開，Ｍ0．0斷開,斷電延時(shí)定時(shí)器Ｔ３7斷電,其長閉觸點(diǎn)T37延時(shí)３秒鐘閉合Q０.5接通閉合,液壓泵電動機(jī)Ｍ3反轉(zhuǎn),夾緊搖臂.搖臂夾緊后ＳT２，I１．3，ST3,I１．4,恢復(fù)初始狀態(tài)且I1.4斷開，Q0。5失電,液壓泵電動機(jī)Ｍ３停轉(zhuǎn)，完成了搖臂松開——上升-—夾緊的動作過程。搖臂下降的控制過程與搖臂上升的控制過程相似。4.3。3立柱與主軸箱松開、夾緊控制立柱與主軸箱的松開、夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行。由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA與按鈕SB5或ＳB6控制。轉(zhuǎn)換開關(guān)有三個(gè)位置，板到中間位置時(shí)立柱和主軸箱的松開與夾緊同時(shí)進(jìn)行板到左邊位置時(shí),立柱被夾緊與放松,板到右邊位置時(shí)主軸箱單獨(dú)夾緊與放松。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于中間位置時(shí)I２.２閉合，若使立柱與主軸箱同時(shí)松開,則按下SB５,I1.6閉合M0.1和斷電延時(shí)定時(shí)器T３8同時(shí)接通，T３８觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，Ｑ０．6、Ｑ0.7同時(shí)得電吸合為主軸箱與立柱同時(shí)松開做準(zhǔn)備。Ｍ０．1常開觸點(diǎn)閉合,M0.2和通電延時(shí)定時(shí)器T39同時(shí)接通M0．２常開觸點(diǎn)閉合主軸箱與立柱夾緊準(zhǔn)備，T39常開觸點(diǎn)經(jīng)３秒鐘延時(shí)閉合Q0。4接通閉合液壓泵電動機(jī)M3通電正轉(zhuǎn)推動活塞使立柱和主軸箱松開。同時(shí)活塞桿使TS4復(fù)位,I2.０閉合，指示燈HL２:亮。當(dāng)立柱與主軸箱松開后，可手動使立柱回轉(zhuǎn)或主軸箱做徑向移動。當(dāng)調(diào)整到位后可按下SＢ6夾緊按鈕,軸箱與立柱夾緊工作情況與松開時(shí)相似.這里不再贅述.另外兩種情況,只有將轉(zhuǎn)換開關(guān)SＡ板到相應(yīng)位置，再按ＳB5與ＳB６即可實(shí)現(xiàn)。4.4PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)預(yù)開程序本段梯形圖程序是為主電動機(jī)及其他電動機(jī)啟動做準(zhǔn)備。當(dāng)合上FQ3（I0.0）按下SB1（Ｉ0。2)低電壓繼電器KV（Ｑ0.０）得電并自鎖，其常開觸點(diǎn)ＫＶ（I0．3）閉合接通了控制電路電源為機(jī)床工作做準(zhǔn)備。梯形圖程序如圖4--2所示．4．４.２主軸電動機(jī)控制程序主軸電動機(jī)只做單方向旋轉(zhuǎn),需要過載保護(hù)，過載保護(hù)由熱繼電器FＲ1(I０。４）完成。梯形圖程序如圖４－—3所示.圖4—3主軸電動機(jī)控制程序4。４.3搖臂升降控制程序搖臂的升，或降，嚴(yán)格按照搖臂松開,升(或降）夾緊的順序進(jìn)行。為此，要求夾緊與放松作用的液壓泵電動機(jī)與搖臂升降電動機(jī)按一定順序啟動工作，由搖臂松開行程開關(guān)與搖臂夾緊行程開關(guān)發(fā)出控制信號進(jìn)行控制。當(dāng)要求搖臂上升(或下降)時(shí),按下SB3(或ＳB４）首先啟動主軸箱、立柱、搖臂松開電路當(dāng)松開到位時(shí)ＳＴ2(Ｉ1。３)常開觸點(diǎn)閉合,使液壓泵電動機(jī)旋轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，搖臂上升（或下降）。液壓泵電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)需必要的互鎖.梯形圖如圖4-4所示。4．4．4主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制程序Z３040搖臂鉆床,搖臂的松開、夾緊與搖臂的升降要求能自動控制,本設(shè)計(jì)采用定時(shí)器與行程開關(guān)配合完成，有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。梯形圖程序如圖4——5所示.圖4—５主軸箱、立柱、搖臂松開、加緊控制程序4。４．5主軸箱、立柱松開、夾緊控制程序主軸箱、立柱松開與夾緊控制要求可單獨(dú)操作，也可以同時(shí)操作,由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA和SＢ５、SB６配合定時(shí)器進(jìn)行控制。梯形圖程序如圖4—－６所示。4.4．6冷卻泵控制冷卻泵電動機(jī)采用組合開關(guān)QＳ直接控制其啟停。圖４６主軸箱、立柱松開、夾緊控制程序4。4．7信號指示梯形圖程序電源指示燈HL1(Q１.０)當(dāng)機(jī)床上電時(shí)指示，采用Ｓ--30０PLＣ特殊內(nèi)部繼電器ＳM0．0實(shí)現(xiàn)立柱、主軸箱松開、夾緊指示燈HL２（Q1．１)、HL3(Q1。2)由限位開關(guān)ST４(I2.0)控制，主軸電動機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈HL4（Q１。３）由KM1（Ｑ0。1)控制。梯形圖程序如圖4－7所示.圖４—7信號指示梯形圖程序４．4．８完整的PLC控制梯形圖在上述梯形圖的基礎(chǔ)上,將各部分梯形圖綜合在一起，進(jìn)行整理和修改,最后設(shè)計(jì)出完整的梯形圖?？偨Y(jié)數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床各移動部件相對運(yùn)動進(jìn)行控制點(diǎn)機(jī)床,它是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化,具備完善的自診斷功能，可靠性也大大提高，數(shù)控系統(tǒng)本身將普通實(shí)現(xiàn)自動編程。未來數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來越多，激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍，數(shù)控機(jī)床的自動化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。而ＰLC是一類以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置。它一般以順序控制為主,回路調(diào)節(jié)為輔,能夠完成邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，既能控制開關(guān)量，也能控制模擬量。由于它能克服傳統(tǒng)繼電器體積龐大,攻好高，可靠性差等困難,PLC已成為人們選擇數(shù)控機(jī)床所用順序控制裝置的主要選擇。因此本文用ＰLC設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí),我對自動化相關(guān)知識有了更加深入的了解,本設(shè)計(jì)涉及到了PLC、現(xiàn)代電氣控制、數(shù)控機(jī)床、等相關(guān)的專業(yè)知識，還使用到了很多軟件.通過設(shè)計(jì)不但對已學(xué)專業(yè)知識有了更深入的了解,同時(shí)也學(xué)到了以前沒學(xué)過的知識,大大擴(kuò)展了自己的知識面。致謝通過這次設(shè)計(jì)，我對PLＣ設(shè)計(jì)控制有了深刻的認(rèn)識，對以前學(xué)的PLC又有了一定的新認(rèn)識,溫習(xí)了以前學(xué)的知識,就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，我和同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在此要感謝我的指導(dǎo)老師張千,感謝老師給我這樣的機(jī)會鍛煉。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅.雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。參考文獻(xiàn)［１]郁漢琪郭健.可編程控制器原理及應(yīng)用［M].北京：中國電力出版社２0０4［2]ＳIEMENＳＷINCＣ手冊[Ｍ］．西門子中國有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán)，20０4［3]楊興。數(shù)控機(jī)床電氣控制［M］。北京化學(xué)工業(yè)出版社200８．［４]張?bào)沌鳎畽C(jī)電設(shè)備控制基礎(chǔ)[M]。北京中國人大出版社２00０[５］張華宇謝鳳芹．?dāng)?shù)控機(jī)床電氣及PLＣ控制技術(shù)［Ｍ］。北京電子工業(yè)出版社２0１0[６]任振輝馬永鵬.電氣控制與ＰLC原理及應(yīng)用［M］。北京中國水利水電出版社2008[７］徐慧盧艷軍。數(shù)控機(jī)床電氣及PLC控制技術(shù)［M］。北京國防工業(yè)出版社２006［８］黃向慧楊世興黃夢濤．現(xiàn)代電氣自動控制技術(shù)［Ｍ].北京人民郵電出版社2009［9］吳中俊黃永紅.可編程控制器原理及運(yùn)用［M］．北京機(jī)械工業(yè)出版社２０04［10]廖常初．可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用［Ｍ］.重慶重慶大學(xué)出版社２001摘要本論文根據(jù)中國城市小區(qū)的供水要求,設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器等構(gòu)成。本系統(tǒng)包含四臺水泵電機(jī),它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式.采用變頻器實(shí)現(xiàn)對四相水泵電機(jī)的軟啟動和變頻調(diào)速.壓力傳感器檢測當(dāng)前水壓信號，送入PLC與設(shè)定值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變供水量,最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過工控機(jī)與PLC的連接，采用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警的查詢.關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 恒壓供水PLCABSTRACTAccordingtotherequirementofChina’surbanwatersupply，thispaperdesignsasetofwatersupplysystemoffrequeceycontrolofconstantvoltagebasedonPLC，andhavedevelopedgoodoperationmanagementinterfaceusingSupervisionControlandDataAcquisition.ThesystemismadeupofPLC，transducer,unitsofpumps,pressuresensorandcontrolmachineandsoon。Thissystemisformedbythreepumpgenerators，andtheyformthecirculatingrunmodeoffrequencyconversion.Withgeneralfrequencyconverterrealizeforthreephasepumpgeneratorsoftstartwithfrequencycontrol，operationswitchadoptstheprincipleof”startfirststopfirst”。Thedetectionsignalofpressuresensorofhydraulicpressure,viaPLCwithsetvaluebycarryoutPIDcomparisonoperation，so，controlfrequencyandtheexportvoltageoffrequencyconverter,andthentherotationalspeedthatchangespumpgeneratorcometochangewatersupplyquantity，eventually，itisnearbytomaintainpipenetpressuretostabilizewhensetvalue。ThroughworkcontrolmachinetheconnectionwithPLC,withgroupformsoftwareconsummatelysystematicmonitoring,haverealizedoperationstatedevelopmenttoshowanddata,reporttothepoliceinquiry。Keywords:Variablefrequencyspeed—regulatingConstant-pressurewatersupplyPLC目錄TOC\o”1-2”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc233100241"第一章緒論.。。。。.。...。..。。。。。.。。。。..。..。.。。。。。.。.。。1HYPERLINK\l”_Toc233100242"1.1課題的提出.。.。.。。.。.。。。。.。。.。。。.。...。。..。。.。。.。.。.。.。。.。.11。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.。。。。...。.。。..。.。..。.。.。。2HYPERLINK\l”_Toc233100245”1.3本課題的主要研究內(nèi)容。。。...。.。.。.。。。..。.。。.。...。。.。。.。。。3第二章系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定。..。。。.。.。。.。。。。.。..。。。。。.。。。4HYPERLINK\l”_Toc233100247"2。1變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析.。..。。。。.。。。..。。.。..。。。.。。。.。.。4HYPERLINK\l”_Toc233100247"2.1.1電動機(jī)的調(diào)速原理...。。.。。..。。.。..。。。...。...。.。...。..。.。。42.1。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理..。。.。。..。。。。.。。。。。。。。。。。4HYPERLINK\l”_Toc233100247”2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析.。...。...。。.。..。.。。。.。。.。。。。。.5HYPERLINK\l”_Toc233100248"2。2。1控制方案的比較和確定。。。.。.。..。.。..。.。。...。.。.。..。。。5HYPERLINK\l”_Toc233100248"2.2.2變頻概述。.。.。.。...。.。。..。..。..。。..。.。.。.。。。..。。。...6HYPERLINK\l”_Toc233100248"2。2。3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成和原理圖.。..。。。..。..。。.。。...。72.2。4變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程。。。。..。.。.。。..。..。。.。。.。.。。9第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。。。...。。。.。...。。。.。。。.。.。。..。...。.。.。。..113。1系統(tǒng)主要設(shè)備的選型。.。.。..。.。..。.。。。..。。。.。.。。。。。。。..11HYPERLINK\l”_Toc233100248”3.1。1控制方案的比較和確定。.。。.。。.。.。。。。..。。.。.。.。..。。。.113。1.2歐姆龍CP1EPLC簡介.。.。.。。。..。.。.。.。。..。。.。.。。。.。。...133。1.3PLC及其模塊的選型.。。。..。..。。.。。。。。。.。。..。。..。。。。.14HYPERLINK\l”_Toc233100250"3。1.4變頻器的選型..。..。。..。。.。。。.。。..。..。..。.。。。。.。..。14HYPERLINK\l”_Toc233100250”3.1。5水泵機(jī)組的選型。.。。。。..。.。。.。。。。.。.。..。。。。...。。..。.153.1.6壓力變送器的選型.。。.。。.。。。。.。.。...。..。.。。..。。。..。.153.1.7液位變送器的選型...。。。。。..。...。。...。。。.。。...。16HYPERLINK\l”_Toc233100251”3.2系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)...。。..。.。。..。。..。...。。.。。。。。。..。。163。4PLC的I/O端口分配及外圍接線圖..。。。.。.。。。。。。。。.。。。。.。...。..。19第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。。。。。。..。。。.。。...。.。。.。.。。.。。。。。。。。...。.。22HYPERLINK\l”_Toc233100255"4。1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析...。。。。..。。...。..。..。..。。。。。。..。。。。。。.。..。。。22HYPERLINK\l”_Toc233100256”4。2PLC程序設(shè)計(jì)。.。。.。。.。。。.。.。。。。..。.。。。。。。。.。。..。。。。。.。。..23_Toc233100256"4。2。2控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)...。。。.。...。。。。.。..。。..。..。。..26HYPERLINK\l”_Toc233100257"4.3PID控制器參數(shù)整定。。.。。。..。。。。。..。。..。。。。。.。。。。。。。.。.。。。354。3。1PID控制及其控制算法。。.。。..。。。.。。。。.。.。。.。。...。.。。。。。.35HYPERLINK\l”_Toc233100257"4。3.2PID參數(shù)整定。。.。..。。。。。.。。。.。..。。。。。。.。。。.。.。.。..。。。。.36HYPERLINK\l”_Toc233100241”第五章結(jié)束語。。。.。.。..。..。。。。.。。。。。.。.。...。。。。.。。.。。。.。。。.。.。.。38HYPERLINK\l"_Toc233100262”參考文獻(xiàn)。。..。。。。。.。。。。。。。..。。。...。.。..