毕业设计(论文)-Z3040摇臂钻床电气系统的PLC改造设计.doc
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1、Z3040摇臂钻床电气系统的PLC改造设计目录目录1前言3第1章 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理51.1 主电路51.2 控制电路、信号及照明电路61.3 电路分解71.3.1 行程开关SQ1-SQ3 的作用71.3.2 时间继电器KT 的作用81.4 电路工作过程81.4.1 主电路原理81.4.2 摇臂升降的控制91.4.3 以摇臂上升为例分析摇臂升降的控制91.4.4 主轴箱、立柱松开与夹紧的控制10第2章 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的改造122.1 PLC基础理论122.1.1 PLC的定义122.1.2 PLC的特点122.1.3 PLC的组成14
2、2.1.4 PLC工作原理152.2 PLC 型号的选择162.3 PLC 的I/O 端口分配表162.4 PLC 的I/O 电气接线图的设计18第3章 摇臂钻床电气控制系统软件部分的改造203.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试203.2 PLC程序设计203.2.1 PLC梯形图203.2.2 PLC 顺序功能图22结论23参考文献24前言Z3040摇臂钻床是机械加工中常用的金属切削机床,由于传统继电器接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题,我们研究了机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题。PLC电气控制系统与继电器接触器电
3、气控制系统相比,具有结构简单,编程方便,调试周期短,可靠性高,抗干扰能力强,故障率低,对工作环境要求低等一系列优点,从而得到了广泛的应用。本文对Z3040摇臂钻床电气控制系统进行了改造,把PLC控制技术应用到改造方案中去,从而大大提高摇臂钻床的工作性能。分析了摇臂钻床的控制原理,制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案,完成了电气控制系统硬件和软件的设计,其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称 PLC,是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展
4、而来,它不断吸收微型计算机控制技术,使之功能不断增强,逐渐适合复杂的电气控制系统。2PLC 之所以有较强的生命力,在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高,抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比,它的输入/输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件,这样可以大大的节省用户的开发时间与生产成本。可编程控制器是系列化产品,通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入/输出端口选择灵活,有多种机型,组合方便,功能强大,除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外,配合特殊功能模块还可实现点位控制、PTO 运算、过程运算、数字控制等功能。为方便工厂管理又可以与上位机通信,通过远程模块
5、可以控制远程设备。因此,PLC 几乎是全能的工业控制计算机,编程方便,易于使用。PLC 的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言,直观易懂,深受现场电气控制人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言(Sequential Function Chart),使编程更加简单方便,运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量触点的机械动作进行控制,速度很慢,而且系统愈大速度愈慢。PLC 的控制速度则由CPU 工作速度和扫描速度决定。因此更适合处理高速复杂的控制任务,它与微型计算机之间的差别越来越小。同时,PLC 还具备了网络功能,能进行多台 PLC 或 PLC 与 PC 机之间的联网通讯,使
6、用PLC 可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统,通过现场总线的PLC 通讯网络,可使工厂的各种资源共享,就更适合于工厂自动化的需要,为工厂自动化提供了技术保证。正是由于PLC 电气控制系统的种种优点,因此本次对Z3040 摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高 Z3040 摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机。同时,提高了 PLC 编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC 进行工业系统的设计打好基础。第1章 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理1.1 主电路 我国原来生产的 Z3040 摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的
7、操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。现在的Z3040 摇臂钻床取消了十字开关,它的电气原理图如下所示:电源开关及保护主轴电机摇臂升降电动机液压泵电动机图 2-1主电路它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入,交流接触器KM1 为主电动机M1 接通或断开的接触器,FR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降,立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转,所以M2 和M3 电动机分别有两个接触器,它们为KM2、KM3 和KM4、KM5。1.2 控制电路、信号及照明电路控制电路的电源由控制变压器TC 二次侧输出220
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