【基于PLC的搖臂鉆床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7800字（論文）】

基于PLC的搖臂鉆床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本課題是對(duì)Z3040型搖臂鉆床的操控系統(tǒng)進(jìn)行改造，是采用PLC來對(duì)Z3040型搖臂鉆床在電氣控制系統(tǒng)發(fā)生的問題來針對(duì)并加以改進(jìn)。在掌握Z3040鉆床的操控原理并加以分析后，找到合適的PLC，PLC的型號(hào)是通過輸入點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)以及輸出點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)來確定的，本次設(shè)計(jì)輸入點(diǎn)數(shù)：17，輸出點(diǎn)數(shù)：12，本次設(shè)計(jì)選取PLC的型號(hào)為FX2N-48MR，再繪制出PLC的接線圖、電氣控制圖、Z3040搖臂鉆床的控制梯形圖等，用PLC改進(jìn)后的Z3040型搖臂鉆床，有效的簡(jiǎn)化了之前復(fù)雜的線路，鉆床的日常維護(hù)和維修簡(jiǎn)單，故障率降低，使用壽命也隨之提高，成本卻比之前要低。關(guān)鍵詞：PLC；Z3040型鉆床；改造。目錄TOC\o"1-3"\h\u20945第1章綜述 145151.1PLC的發(fā)展及現(xiàn)狀 1140751.2本課題任務(wù) 131293第2章Z3040搖臂鉆床鉆床的電氣控制分析 2126812.1Z3040型搖臂鉆床的組成結(jié)構(gòu)分析 2306242.1.1Z3040型搖臂鉆床主要的運(yùn)動(dòng)方式： 2214692.2電力拖動(dòng) 372462.3電氣控制系統(tǒng)分析 4126572.3.1主電路分析 5217172.3.2控制電路分析 5306392.4照明和指示電路分析 719872.5電氣控制的特點(diǎn) 820109第3章Z3040搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9128803.1PLC型號(hào)的選擇 9202813.2I/O地址的分配 1077183.3PLC的I/O接線圖 1230923.4梯形圖的繪制 137052結(jié)束語 1525747參考文獻(xiàn) 16第1章綜述1.1PLC的發(fā)展及現(xiàn)狀PLC發(fā)展動(dòng)態(tài)：當(dāng)前來看，伴著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，PLC早已不是之前的一位機(jī)了，現(xiàn)在已然發(fā)展到十六位微處理器和三十二位微處理器，它們所建成的微機(jī)化PC，當(dāng)今的PLC技術(shù)是很成熟的。（1）PLC的組成結(jié)構(gòu)：雖然存在著不同種類的PLC，但這些PLC的組成卻大致相同，基本上是由存儲(chǔ)器、CPU、I/O接口和電源等其他結(jié)構(gòu)組成。其中主要的結(jié)構(gòu)有中央處理器即CPU，CPU是整個(gè)PLC中最重要的組成結(jié)構(gòu)，其作用是接收輸入的信息，判斷程序是否正確，執(zhí)行程序的運(yùn)作等各種操作。(2)PLC的工作原理：PLC是遵循了“順序掃描，周期循環(huán)”來實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的，工作時(shí)的PLC大致分為三個(gè)時(shí)期，分別為對(duì)輸入的信息進(jìn)行采樣的階段、完成程序運(yùn)作的階段、輸出刷新的階段，當(dāng)PLC開始工作的時(shí)候，中央處理器通過編寫好的程序開始遵循每一步的運(yùn)行，并進(jìn)行周期的循環(huán)，假如沒有跳轉(zhuǎn)的命令的時(shí)候，就要在最開始的命令進(jìn)行運(yùn)行，一直到這個(gè)程序的最后一條命令，之后再?gòu)念^開始往復(fù)的運(yùn)行，但在新的掃描中不僅要采樣輸入的信息，還要刷新輸送過程。(3)PLC的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是容易學(xué)習(xí)，操作簡(jiǎn)單；體積比之前的要小得多，功耗和成本與之前對(duì)比的話也得到顯著的減少，而且控制功能也得到增強(qiáng)，與之前所對(duì)比的話，它的可靠性和檢測(cè)都有大幅度的提升；擁有著簡(jiǎn)便的維護(hù)和維修方法。缺點(diǎn)是不能做專用控制器，比如做一些有特色的產(chǎn)品時(shí)，或者特殊控制時(shí)，就不如單片機(jī)來的方便。目前，生產(chǎn)PLC的廠家有非常多家，品種也高達(dá)四百多，其中PLC的代表產(chǎn)品有：三菱電機(jī)、松下、西門子、施耐德、歐姆龍等。。PLC應(yīng)用的范圍是非常大的，尤其是在化工產(chǎn)業(yè)、建筑建材產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)等一系列應(yīng)用的極為廣泛也極其方便，同時(shí)PLC也可以進(jìn)行對(duì)以前機(jī)器設(shè)備的改造。1.2本課題任務(wù)傳統(tǒng)鉆床的繼電器有很多的缺點(diǎn)，如有很高的故障率，繼電器的體積大等一系列缺點(diǎn)，正因?yàn)檫@些缺點(diǎn)的存在，傳統(tǒng)繼電器被漸漸的淘汰。在我國(guó)的機(jī)械行業(yè)中金屬切削機(jī)床的應(yīng)用尤為廣泛，但大多采用的都是傳統(tǒng)繼電器-接觸器控制，從而會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)復(fù)雜的電路，所以當(dāng)機(jī)器工作時(shí)時(shí)常會(huì)產(chǎn)生故障等一系列的問題，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)作產(chǎn)生影響，本課題的任務(wù)是采用PLC來對(duì)Z3040型搖臂鉆床在電氣控制系統(tǒng)發(fā)生的問題來針對(duì)并加以改進(jìn)。第2章Z3040搖臂鉆床鉆床的電氣控制分析2.1Z3040型搖臂鉆床的組成結(jié)構(gòu)分析1-底座；2-內(nèi)立柱；3-外立柱；4-搖臂5-主軸箱；6-主軸；7-工作臺(tái)圖2.1Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)示意圖Z3040型搖臂鉆床的組成如圖2.1所示主要包括底座、搖臂、工作臺(tái)、主軸箱等，底座與內(nèi)力柱相連且底座在內(nèi)力柱之下，而外力柱則是包裹在其外做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸箱的組成較為復(fù)雜，它所安裝的位置是位于搖臂導(dǎo)軌上，利用手輪控制它與搖臂相組合做平移運(yùn)動(dòng)，還可以改為手動(dòng)以適應(yīng)各種高度。套筒是依附在搖臂的一邊的，外立柱就是被套筒所套住的，搖臂之所以可以在外立柱上做垂直的移動(dòng)，正是因?yàn)樗昧松到z杠來回的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。正是因?yàn)閾u臂上的升降螺母是不可移動(dòng)的，所以搖臂不能做其他的運(yùn)動(dòng)，只可以圍繞著內(nèi)立柱和外立柱一同做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.1.1Z3040型搖臂鉆床主要的運(yùn)動(dòng)方式：主運(yùn)動(dòng)：在鉆床進(jìn)行鉆削的時(shí)候，主運(yùn)動(dòng)是通過搖臂鉆床的主軸從而使得鉆床鉆頭所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng):搖臂鉆床鉆頭直上直下的運(yùn)動(dòng)，也就是主軸的縱向的運(yùn)動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)：通過側(cè)邊圓柱工件使得搖臂做上下運(yùn)動(dòng)，通過導(dǎo)軌可以使箱體沿著自身運(yùn)動(dòng)。2.2電力拖動(dòng)（1）此鉆床有較多的部件，大都是簡(jiǎn)化后的傳輸運(yùn)動(dòng)的部件，需要很多電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如圖中所介紹的四個(gè)電機(jī)。此鉆床的主軸所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)主要是來自進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)，因此它需要一部電動(dòng)機(jī)。（2）控制要求1）圖中所介紹的四個(gè)電機(jī)有較小的容量，所以不能采用其他方式來啟動(dòng)，只能使用的方式為直接啟動(dòng)。2）M2要做到正反轉(zhuǎn)，M3的作用是把相反流向的液壓油通過液壓泵來傳輸出去，從而帶動(dòng)活塞，使得活塞運(yùn)動(dòng)，通過此活塞運(yùn)動(dòng)得到了搖臂等部件的放松與夾緊。所以M3要做到正反轉(zhuǎn)。3）如果搖臂要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的話，要依照搖臂松開，之后是移動(dòng)，最后要移動(dòng)準(zhǔn)確的位置后使得搖臂夾緊，所以之前所介紹的程序來使得搖臂進(jìn)行放松和夾緊。4）當(dāng)我們進(jìn)行鉆削時(shí)，通過M4來帶動(dòng)冷卻泵，使得冷卻泵中的冷卻液來對(duì)鉆頭實(shí)現(xiàn)冷卻。5）需要必要的互鎖和保護(hù)鏈接。6）要帶有信息提示電路和鉆床安全照亮電路。2.3電氣控制系統(tǒng)分析如圖2.2為Z3040搖臂鉆床的電氣電氣控制示意圖。圖2.2Z3040搖臂鉆床電氣控制示意圖圖2.2為Z3040搖臂鉆床的電氣電氣控制示意圖，其中M1、M2、M3、M4分別是鉆床的主軸電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)。圖2.2上有四個(gè)控制電器元件，分別為SB1(停止開關(guān))、SB2（主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)開關(guān)）、SB3(控制搖臂來進(jìn)行向上的開關(guān)）、SB4（控制搖臂來進(jìn)行向下的開關(guān)），這四個(gè)控制電器元件統(tǒng)一安裝在主軸箱的上面。其中還有兩個(gè)控制電器元件SB5（控制主軸箱松開的開關(guān)和松開立柱的開關(guān)），SB6（控制主軸箱夾緊的開關(guān)和夾緊立柱的開關(guān)）是位于主軸箱的旋轉(zhuǎn)輪盤的上方，主軸箱可以利用轉(zhuǎn)盤來進(jìn)行左右移動(dòng),主軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)則是利用操控桿來進(jìn)行的,其中雙方都是手動(dòng)的，主軸用機(jī)動(dòng)進(jìn)給也是允許的。2.3.1主電路分析其中QS（低壓斷路器）是來進(jìn)行控制三相電源的。主軸電動(dòng)機(jī)是單項(xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)的，它是被KM1（接觸器)來進(jìn)行控制的。主軸前進(jìn)和后退這是另一種液壓系統(tǒng)，由主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)齒輪泵以輸出壓力油。后“主軸的加速與減速，前后運(yùn)動(dòng)，空檔”通過控制手柄來進(jìn)行得到的，F(xiàn)R1（熱繼電器）的作用是用來對(duì)M1（主軸電動(dòng)機(jī)）進(jìn)行過載保護(hù)的。KM2（正轉(zhuǎn)接觸器）和KM3（反轉(zhuǎn)接觸器）的作用是用來操控M2（搖臂升降電動(dòng)機(jī)）來進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的，又因?yàn)閾u臂的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是非常短的，用不到添加過載保護(hù)，又因?yàn)镸2和搖臂的放松和夾緊有著部分的協(xié)作關(guān)系，所以要用控制電路來確保。KM4和KM5為接觸器，起作用為操控M3來實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，由FR2來進(jìn)行過載保護(hù)。M4容量為0，125KW，SAI是來對(duì)M4進(jìn)行操控的，其作用是操控M4開始與終止。2.3.2控制電路分析（1）主軸電動(dòng)機(jī)控制KM1和兩個(gè)開關(guān)SB1,SB2所形成的電路，此電路為主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)到電動(dòng)機(jī)的停止。M1開始運(yùn)行的時(shí)候，HL3就會(huì)隨著發(fā)出亮光，這樣就代表著主軸電動(dòng)機(jī)正在轉(zhuǎn)動(dòng)。搖臂的上下運(yùn)動(dòng)、夾緊、松動(dòng)操控鉆孔機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候，應(yīng)將搖臂禁錮，并放外立柱的上面，產(chǎn)生搖臂要開始運(yùn)作的消息之后，首先放開禁錮設(shè)備。它運(yùn)動(dòng)到合適位置的時(shí)候，搖臂又一次被夾緊設(shè)備夾緊。（2）KM2與KM3和SB3(控制搖臂來進(jìn)行向上的開關(guān)）、SB4（控制搖臂來進(jìn)行向下的開關(guān)）之間構(gòu)成擁有著兩聯(lián)鎖的電機(jī)前后運(yùn)動(dòng)用點(diǎn)來進(jìn)行操控的電路。因?yàn)閾u臂的上下操縱一定和夾緊部件的液壓系統(tǒng)緊緊結(jié)合。因此和液壓泵馬達(dá)的控制是不能分開的。液壓泵馬達(dá)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)正是KM4和KM5的進(jìn)行下實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)作二路液壓泵使得壓力油向外排出，壓力油通過二位六通閥使得夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行下一步運(yùn)動(dòng)。啟動(dòng)開關(guān)SB3(控制搖臂來進(jìn)行向上的開關(guān)），使得KT發(fā)生產(chǎn)生電流并進(jìn)行吸合，KM4因?yàn)橹癒T所以進(jìn)行了線圈通電吸合。所以M3開始運(yùn)動(dòng)時(shí)是正面旋轉(zhuǎn)的，壓力油通過驅(qū)動(dòng)液壓泵使得液壓油流入搖臂松開油腔，然后推動(dòng)活塞和菱形塊松開搖臂。當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到SQ2這地方時(shí)，SQ2會(huì)關(guān)閉，與此同時(shí)KM4會(huì)關(guān)閉電源再放出，液壓泵馬達(dá)也不會(huì)再開始工作，搖臂也會(huì)不工作。其SQ2處于閉合狀態(tài)的話，KM2就會(huì)讓電圈通電隨之吸合，控制鉆床以搖臂上下運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)M2會(huì)開始運(yùn)動(dòng)，并使搖臂向上做運(yùn)動(dòng)。搖臂運(yùn)動(dòng)到之前所指定的地方時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉開關(guān)SB3，并關(guān)閉KT和KM2（正轉(zhuǎn)接觸器），由于之前開關(guān)的關(guān)閉，M2就會(huì)停止但由于慣性的緣由會(huì)再運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，當(dāng)M2完全停止時(shí)，搖臂也就不會(huì)再向上移動(dòng)。一段時(shí)間之后KT關(guān)閉，KM5開始工作，隨之M3就會(huì)相反方向運(yùn)動(dòng)，KT關(guān)閉連接，YV不供電。以前的壓力油就會(huì)進(jìn)到二位六通閥中，再?gòu)亩涣ㄩy中流出，隨之流入到使得搖臂夾緊狀態(tài)的油腔當(dāng)中，把菱形塊和活塞往反方向的位置運(yùn)動(dòng)，之后鉆床搖臂就會(huì)處于夾緊的狀態(tài)。然而，當(dāng)KT處于不供電的狀態(tài)時(shí)，隨后的一到三秒之內(nèi)，KM5還是不供電的，但是YV與KM5截然相反，之后控制橫梁上升下降的馬達(dá)處于不供電狀態(tài)下，由于慣性的作用在停止后的一道三秒才停止完畢，之后才能使得搖臂夾緊，這就說明了M2斷開電源后，再到最終處于不運(yùn)動(dòng)的慣性是用來調(diào)節(jié)KT延時(shí)的長(zhǎng)短。搖臂處于夾緊狀態(tài)之下，SQ3在活塞桿經(jīng)過時(shí)關(guān)閉，KM5和線圈也會(huì)不供電，隨之M3會(huì)終止運(yùn)動(dòng)，這樣就夾緊了搖臂。用來控制鉆床搖臂夾緊的SQ3要是沒有調(diào)整到位的話就不會(huì)正常的工作，這樣會(huì)導(dǎo)致M3會(huì)高頻率工作，從而發(fā)生過載的現(xiàn)象。雖然M3運(yùn)行的時(shí)間非常短，但是考慮到過載會(huì)傷害液壓泵馬達(dá)，M3也會(huì)和之前一樣用到熱繼電器來做過載保護(hù)。

當(dāng)搖臂上下移動(dòng)到極限的位置后，就會(huì)通過開關(guān)SQ1來進(jìn)行保護(hù)。SQ1擁有2個(gè)經(jīng)常關(guān)閉的觸頭，其作用是，如果搖臂上下移動(dòng)到極限的位置后，觸頭就會(huì)發(fā)生變化斷開連接，搖臂向上移動(dòng)或向下移動(dòng)到極限位置時(shí)就會(huì)把相對(duì)照的KM2或KM3的線圈電路斷開，從而M2就會(huì)終止運(yùn)作，搖臂也不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，得到了對(duì)極限位置的保護(hù)。與此同時(shí)，當(dāng)啟動(dòng)控制往對(duì)立面運(yùn)作的開關(guān)時(shí)，M2就會(huì)往相反的位置運(yùn)動(dòng)，從而使得搖臂也對(duì)著對(duì)立方向運(yùn)動(dòng)。（3）主軸箱應(yīng)用控制放松和夾緊的方法是液壓的方式，立柱應(yīng)用控制放松和夾緊的方法也是和主軸箱是相同的，立柱與主軸箱是一起運(yùn)作的，當(dāng)開始運(yùn)作后對(duì)YV的要求是不能進(jìn)行通電的。開關(guān)SB5的作用是用來操控松開命令的，動(dòng)作是通過HL1來進(jìn)行指示的；開關(guān)SB6的作用是用來操控夾緊命令的，動(dòng)作是通過HL2來進(jìn)行指示的。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)SB5,KM4處于吸合狀態(tài)，M3正轉(zhuǎn)后，液壓油在液壓泵的作用下輸送出去，這時(shí)YM沒有通電，在二位六通閥的作用之下，高壓油流入到其他油路，當(dāng)?shù)竭_(dá)主軸箱松開油箱和立柱松開油箱后，通過對(duì)菱形塊以及活塞的移動(dòng)使得主軸箱與立柱一同停止工作，主軸箱停止工作且立柱也停止工作的時(shí)候，壓復(fù)位就不會(huì)影響到控制運(yùn)行路程的按鈕SQ4了，當(dāng)SQ4關(guān)閉的時(shí)候，HL1就會(huì)隨之亮起，這就代表著主軸箱時(shí)處于松開的狀態(tài)的，而立柱也和主軸箱所處的狀態(tài)時(shí)相同的，也是處于松開的。在搖臂上主軸箱不僅可以通過自動(dòng)控制的方式來實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的橫向運(yùn)動(dòng)，也可以通過手動(dòng)控制的方式來實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的橫向運(yùn)動(dòng)。主軸箱運(yùn)動(dòng)到合適位置時(shí)，通過開關(guān)SB6的啟動(dòng)，在吸電的作用下KM5線圈吸合，液壓油通過M3馬達(dá)向相反方向的運(yùn)動(dòng)使得液壓泵運(yùn)動(dòng)，從而液壓油在此運(yùn)動(dòng)下會(huì)流入夾緊的油腔當(dāng)中，此操作使得主軸箱處于夾緊的狀態(tài)，HL1就會(huì)隨之亮起，這就代表著它是正在處于松開的狀態(tài)的，而立柱也和主軸箱所處的狀態(tài)時(shí)相同的，也是處于松開的。在搖臂上主軸箱不僅可以通過自動(dòng)控制的方式來實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的橫向運(yùn)動(dòng)，也可以通過手動(dòng)控制的方式來實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的橫向運(yùn)動(dòng)。而立柱的狀態(tài)與主軸箱的狀態(tài)時(shí)一樣的，也是處于夾緊的狀態(tài)。兩者一起夾緊后，按動(dòng)開關(guān)SQ4，指示燈HL1隨之停止與運(yùn)行，就代表著SQ4觸頭的分開與結(jié)合，如果要使鉆床開始工作并鉆削時(shí)，就要確保主軸箱是否是處于夾緊的狀態(tài)，立柱是否也如同主軸箱一樣處于夾緊的狀態(tài)。（4）對(duì)M4操控M4馬達(dá)是通過SA1實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)和人為的操控。（5）連鎖和確保安全：SQ1的作用是確保鉆床搖臂向上和向下運(yùn)動(dòng)超出極限位置。SQ2的作用是保證搖臂完全的松開，上下運(yùn)動(dòng)的聯(lián)鎖。SQ3的作用是保證搖臂夾緊到位，使M3終止運(yùn)動(dòng)。M2對(duì)向相反位置運(yùn)動(dòng)兩者進(jìn)行了相互鎖定。M3對(duì)向相反位置運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了電氣的互相鎖定。KT的作用是確保控制搖臂向上向下的M2的電源停止，當(dāng)M2完全不運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)實(shí)現(xiàn)夾緊聯(lián)鎖。在YV線圈電路當(dāng)中，夾緊開關(guān)其中經(jīng)常處于關(guān)閉的觸頭與之連接、SB5和SB6是和主軸箱沒有夾緊的，而是處于松開的狀態(tài)，當(dāng)兩者處于夾緊和松開的狀態(tài)時(shí)，搖臂夾緊的油腔當(dāng)中就不會(huì)有液壓油的流入，這些壓力油會(huì)流入兩者夾緊的油腔中。FU1、FU2、FU3、FU4、FU5的作用時(shí)對(duì)發(fā)生短路進(jìn)行的保護(hù)。FR1是M1的過載保護(hù)，F(xiàn)R2是M3的過載保護(hù)。2.4照明和指示電路分析HL1的作用是當(dāng)HL1亮起的時(shí)候就說明主軸箱和立柱之間是處于松開的狀態(tài)，當(dāng)處于松開狀態(tài)時(shí)就允許人為操控主軸箱來對(duì)搖臂進(jìn)行移動(dòng)并使其做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。HL2的作用是當(dāng)HL1亮起的時(shí)候就說明立柱和主軸箱之間是處于夾緊的狀態(tài)，允許對(duì)鉆床進(jìn)行下一步的鉆削。HL3的作用是當(dāng)主軸開始運(yùn)行的時(shí)候燈就會(huì)亮起。EL的作用是為鉆床某些地方提供照明，是通過SA2進(jìn)行操控的。2.5電氣控制的特點(diǎn)（1）Z3040搖臂鉆床的液壓系統(tǒng)可以分為兩類：一類為通過液壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)的液壓泵，把液壓油輸出后，通過輸送出的液壓油來控制立柱和主軸箱以及鉆床搖臂的放松與夾緊的系統(tǒng)；第二類是通過向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的主軸馬達(dá)把液壓油向外輸送出去，利用手動(dòng)操作控制主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)、終止、往反方向運(yùn)動(dòng)、提前選定和實(shí)現(xiàn)速度的不停變化的液壓系統(tǒng)。（2）對(duì)于操控鉆床搖臂進(jìn)行向上向下的運(yùn)動(dòng)和控制搖臂進(jìn)行放松與夾緊的要求較為苛刻,其中步驟很繁瑣，要做到在運(yùn)動(dòng)之前要保證是處于松開的狀態(tài)的，運(yùn)動(dòng)到合適位置的時(shí)候鉆床的搖臂就會(huì)自主實(shí)現(xiàn)夾緊。為保證之前操作完成的準(zhǔn)確性，M2和M3所要實(shí)現(xiàn)的操控要求也是極為苛刻的，它們是通過電氣操控電路來進(jìn)行保障的。（3）擁有信號(hào)燈來進(jìn)行準(zhǔn)確的指示，可以來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的進(jìn)行進(jìn)一步的保障與聯(lián)鎖。第3章Z3040搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1PLC型號(hào)的選擇選取合適的PLC應(yīng)該是在達(dá)到設(shè)計(jì)所需要的條件，有較高的可靠性，安全性，在這些條件的前提下還要保證擁有更為簡(jiǎn)便的操控。Z3040搖臂鉆床是通過很多電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)用PLC后，就要滿足以下幾個(gè)條件，第一個(gè)是M1向相對(duì)方向運(yùn)行；第二是控制鉆床搖臂進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)M2向相對(duì)方向運(yùn)行；第三是M3向相對(duì)方向運(yùn)行；第四是按照有預(yù)先設(shè)定的指令來執(zhí)行不同操控的延長(zhǎng)時(shí)間的操控以及相互之間鎖定的操控。要應(yīng)用何種的冷卻，還是要看不同的執(zhí)行方式，應(yīng)用認(rèn)為操作來對(duì)冷卻泵馬達(dá)進(jìn)行基本的操控。對(duì)Z3040搖臂鉆床PLC的輸入點(diǎn)的數(shù)量和輸出點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行了大致的預(yù)估，如表3.1和表3.2所示。表3.1輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表功能所占點(diǎn)數(shù)/個(gè)主軸電動(dòng)機(jī)停止開關(guān)1主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)1主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)1搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)1搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)1液壓電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)開關(guān)1液壓電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)開關(guān)1搖臂向上運(yùn)動(dòng)極限位置開關(guān)1搖臂松開極限位置開關(guān)1搖臂夾緊極限位置開關(guān)1主軸箱、立柱松緊處于放松極限位置的開關(guān)1主軸箱、立柱松緊處于夾緊極限位置的開關(guān)1搖臂向下運(yùn)動(dòng)極限位置開關(guān)1主軸箱的關(guān)閉與打開極限位置的開關(guān)1主軸電動(dòng)機(jī)的熱繼電器1搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的熱繼電器1液壓電動(dòng)機(jī)的熱繼電器1表3.SEQ圖表\*ARABIC2輸出點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表功能所占點(diǎn)數(shù)/個(gè)主軸電動(dòng)機(jī)向正面旋轉(zhuǎn)的接觸器1主軸電動(dòng)機(jī)向反面旋轉(zhuǎn)的接觸器1搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)往正面旋轉(zhuǎn)的接觸器1搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)往反面旋轉(zhuǎn)的接觸器1液壓電動(dòng)機(jī)向正面旋轉(zhuǎn)的接觸器1液壓電動(dòng)機(jī)向反面旋轉(zhuǎn)的接觸器1電磁閥1搖臂進(jìn)行夾緊的控制指示燈1搖臂進(jìn)行松開的控制指示燈1主軸箱、立柱松緊處于夾緊時(shí)的指示燈1主軸箱、立柱松緊處于松開時(shí)的指示燈1主軸電動(dòng)機(jī)正在進(jìn)行的指示燈1通過對(duì)Z3040搖臂鉆床的電氣控制的仔細(xì)研究，確定了Z3040搖臂鉆床存在輸入點(diǎn)數(shù)為17個(gè)；輸出的點(diǎn)數(shù)為12個(gè)，所以要選的PLC的點(diǎn)數(shù)要比Z3040搖臂鉆床的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)之和還要多，應(yīng)要留有余量。在確定了出入與輸出點(diǎn)的數(shù)量后，又經(jīng)過不同品牌的PLC對(duì)比之后，確定了采用三菱的FX2N-48MR-001來完成本次設(shè)計(jì)。3.2I/O地址的分配確定了Z3040搖臂鉆床存在輸入點(diǎn)數(shù)為17個(gè)；輸出的點(diǎn)數(shù)為12個(gè)后，通過對(duì)比之后確定了采用三菱的FX2N-48MR-001。表3.3為I/O地址的分配表。表3.3I/O地址分配表PLC輸入繼電器輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能代號(hào)X000主軸電動(dòng)機(jī)停止開關(guān)SB1X001主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)SB2X002主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)SB3X003搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)SB4X004搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)SB5X005液壓電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)開關(guān)SB6X006液壓電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)開關(guān)SB7X007搖臂向上運(yùn)動(dòng)極限位置開關(guān)SQ1X010搖臂松開極限位置開關(guān)SQ2X011搖臂夾緊極限位置開關(guān)SQ3X012主軸箱、立柱松緊處于放松極限位置的開關(guān)SQ4X013主軸箱、立柱松緊處于夾緊極限位置的開關(guān)SQ5X014搖臂向下運(yùn)動(dòng)極限位置開關(guān)SQ6X015主軸箱的關(guān)閉與打開極限位置的開關(guān)SQ7X016主軸電動(dòng)機(jī)的熱繼電器FR1X017搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的熱繼電器FR2X020液壓電動(dòng)機(jī)的熱繼電器FR3Y000主軸電動(dòng)機(jī)向正面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM1Y001主軸電動(dòng)機(jī)向反面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM2Y002搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)往正面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM3Y003搖臂向上向下運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)往反面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM4Y004液壓電動(dòng)機(jī)向正面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM5Y005液壓電動(dòng)機(jī)向反面旋轉(zhuǎn)的接觸器KM6Y006電磁閥YVY007搖臂進(jìn)行夾緊的控制指示燈HL1Y010搖臂進(jìn)行松開的控制指示燈HL2Y011主軸箱、立柱松緊處于夾緊時(shí)的指示燈HL3Y012主軸箱、立柱松緊處于松開時(shí)的指示燈HL4Y013主軸電動(dòng)機(jī)正在進(jìn)行的指示燈HL53.3PLC的I/O接線圖根據(jù)表3.3I/O地址分配表，繪制出PLC的I/O接線圖圖3.1PLC的I/O接線圖3.4梯形圖的繪制如圖3.2為Z3040搖臂鉆床的PLC控制梯形圖圖3.2Z3040搖臂鉆床PLC控制梯形圖結(jié)束語本課題是采用PLC來對(duì)Z3040型搖臂鉆床在電氣控制系統(tǒng)發(fā)生的問題來針對(duì)并加以改進(jìn)。在掌握Z3040鉆床的原理后，找到合適的P