Z35鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造(共20頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 A 基礎(chǔ)理論 B 應(yīng)用研究 C 調(diào)查報告 D 其他本科生畢業(yè)設(shè)計Z35搖臂鉆床的PLC改造二級學(xué)院：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：年 級：學(xué) 號：作者姓名：指導(dǎo)教師：講師完成日期： 年 月 日專心-專注-專業(yè)Z35搖臂鉆床的PLC改造專業(yè)名稱：作者姓名：指導(dǎo)教師：論文答辯小組組 長： 成 員： 論文成績： 目錄Z35搖臂鉆床的PLC改造摘 要:可編程控制器（簡稱PLC）具有可靠性高、易操作、靈活性強(qiáng)、機(jī)電一體化等特點(diǎn)。本論文主要根據(jù)PLC的特點(diǎn)以及它在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢地位，對Z35搖臂鉆床的電氣控制部分進(jìn)行改造和分析，最后利用PLC實(shí)現(xiàn)車床控制電路的改造，使Z35搖臂鉆

2、床控制線路大大簡化，克服了繼電器接觸器控制系統(tǒng)觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修困難等缺點(diǎn)，提高了設(shè)備操作的可靠性和安全性。在設(shè)計過程中，針對車床的控制要求進(jìn)行分析，完成了PLC的選型、分配點(diǎn)、I/O接口圖的繪制、梯形圖的編譯、流程圖的繪制以及程序的編寫。實(shí)踐證明，Z35搖臂鉆床經(jīng)改造后，使它的控制系統(tǒng)得到了簡化，工作效率、安全性和穩(wěn)定性都大大的提高，最終使其逐步實(shí)現(xiàn)自動化。 關(guān)鍵詞:可編程控制器；Z35搖臂鉆床；梯形圖；電氣控制1緒論當(dāng)今我國機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，設(shè)備的陳舊，技術(shù)水平的落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力和發(fā)展。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今

3、迅猛發(fā)展的社會的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。針對現(xiàn)有的Z35搖臂鉆床采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，由于使用了大量的繼電器與接觸器，經(jīng)常造成接觸不良，而且原件老化快，設(shè)備故障頻繁，不便于維修。由此采用可編程控制器PLC對原有繼電器接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，對這些機(jī)床進(jìn)行改造已經(jīng)成為我國制造技術(shù)發(fā)展的一個趨勢。由于PLC已成為電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的裝置，所以根據(jù)PLC的特點(diǎn)以及它在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢地位，提出利用PLC對Z35搖臂鉆床的電氣控制部分進(jìn)行改造和分析，最后利用PLC實(shí)現(xiàn)鉆床控制電路的改造。于是我們在選畢業(yè)設(shè)計課題之際，一切從實(shí)際出發(fā)，選定了畢業(yè)設(shè)計課題Z35搖臂鉆床的PLC控

4、制系統(tǒng)設(shè)計。對Z35搖臂鉆床進(jìn)行傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改造，以PLC控制系統(tǒng)取代之前的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。改由PLC控制后，其控制系統(tǒng)大大的簡單化，并且維修方便，易于檢查，節(jié)省了大量空間，機(jī)床的各項(xiàng)性能有了很大的改善，工作效率有了明顯提高。1.1設(shè)計的目的和意義早期機(jī)床的控制方式是以繼電器控制占主導(dǎo)地位，造成控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)，如：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為此，對原有機(jī)床利用可編程控制器（PLC）對控制系統(tǒng)進(jìn)行改造；PLC控制機(jī)床具有廣闊的發(fā)展前景和極具重要的研究意義，是現(xiàn)

5、代工業(yè)發(fā)展的趨勢，起著不可估量的作用。迄今為止，我國現(xiàn)有數(shù)以萬計的陳舊落后的機(jī)床，這些是機(jī)床大修和PLC改造實(shí)施的賴以生存的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)之一。簡單分析有以下幾點(diǎn)：機(jī)床設(shè)備造價高昂，顯著的經(jīng)濟(jì)效益是PLC改造行業(yè)發(fā)展的動力。一般改造的費(fèi)用僅為購置新設(shè)備費(fèi)用的30%左右。通過PLC改造可以進(jìn)一步滿足用戶對設(shè)備的工藝需求，以獲取更大的效益。1.2 Z35搖臂鉆床的介紹鉆床是一種孔加工的機(jī)床?？捎脕磴@孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋及刮端面等多種形式加工，因此要求鉆床的主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動有較寬的調(diào)速范圍。鉆床的種類很多，按用途和結(jié)構(gòu)可分成立式鉆床、臺式鉆床、多軸鉆床、搖臂鉆床和其它專用鉆床。在各類鉆床中，搖臂

6、鉆床操作方便、靈活、應(yīng)用范圍廣，具有典型性，適合于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔；特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔的大、中型零件的加工；是一般機(jī)械加工車間最常見的車床。臺鉆和立鉆的應(yīng)用也較為廣泛，但其電氣控制線路比較簡單，其他形式的鉆床在控制系統(tǒng)上也大同小異。這里研究常見的Z35搖臂鉆床。傳統(tǒng) Z35 型搖臂鉆床為繼電器控制電路，此控制線路接觸觸點(diǎn)多，故障也多，機(jī)械使用率較低；用 PLC 控制技術(shù)改造其繼電器控制電路，可以克服其缺點(diǎn)。圖1-2所示為Z35搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)示意圖：圖1 Z35搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖1.2.1車床結(jié)構(gòu)：三箱：主軸

7、箱：內(nèi)裝有主軸實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動，主軸端部有三爪或四爪卡盤以夾持工件。進(jìn)給箱：作用是變換進(jìn)給量，并把運(yùn)動傳給溜板箱。溜板箱：帶動刀架實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給，快速移動或車螺紋。刀架：裝四組刀具，按需要手動轉(zhuǎn)位使用。尾座：支持工件或安裝鉆頭等孔加工刀具。床身：部件都安裝在床身上，以保持部件間相互位置精度1.2.2 Z35型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)Z35的外形圖所示，主要由底座、工作臺，主軸、搖臂、主軸箱、內(nèi)主柱、外立柱等部分組成。內(nèi)立柱固定不動安裝在底座上，外立柱套在內(nèi)立柱外，并可以繞內(nèi)立柱作360回轉(zhuǎn)，搖臂的一端套在外立柱上，借助絲杠的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，搖臂可以沿外立柱上升或者下降，但搖臂不能和外立柱做相對回轉(zhuǎn)運(yùn)動，

8、它只能跟外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)，主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)轉(zhuǎn)軌上，通過手輪操作可以使其沿導(dǎo)軌做徑向移動，當(dāng)需要鉆削加工時，利用夾緊機(jī)構(gòu)將外立柱緊固在內(nèi)立柱上，將搖臂固定在外立柱上，將主軸箱固定在搖臂上。1.2.3 Z35型搖臂鉆床的運(yùn)動形式當(dāng)進(jìn)行加工時，由特殊的夾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)行鉆削加工一邊進(jìn)行縱向進(jìn)給，其運(yùn)動形式為：（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； （2）入給運(yùn)動為主軸的縱向入給； （3）輔助運(yùn)動有：搖臂沿外立柱垂直移動，主軸箱沿?fù)u臂長度方向的移動，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。2.Z35搖臂鉆床的電氣控制電路分析

9、2.1 Z35電器元件表1 Z35搖臂鉆床電器元件目錄表符號名稱及用途符號名稱及用途QS1隔離開關(guān) 電源總開關(guān)及短路保護(hù)SA1十字轉(zhuǎn)換開關(guān) 主控開關(guān)QS2隔離開關(guān) 冷卻泵電動機(jī)電源開關(guān)及短路保護(hù)SA2轉(zhuǎn)換開關(guān) 照明回路開關(guān)FU1FU2熔斷器 短路保護(hù)KM1接觸器 主軸電動機(jī)啟?？刂芃1冷卻泵電動機(jī)KM2、KM3接觸器 搖臂升降電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制M2主軸電動機(jī)KM4、KM5接觸器 液壓泵電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制M3搖臂升降電動機(jī)KV欠電壓繼電器 機(jī)床欠電壓保護(hù)M4液壓泵電動機(jī)EL照明燈SB1、SB2液壓泵電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制復(fù)合按鈕TC控制變壓器SQ1、SQ2行程開關(guān) 搖臂升降電動機(jī)升降限位開關(guān)FR熱繼電器

10、主軸電動機(jī)過載保護(hù)SQ3、SQ4行程開關(guān) 搖臂升降電動機(jī)松開、夾緊開關(guān)2.2 Z35搖臂鉆床電氣原理圖圖2 Z35搖臂鉆床的控制線路2.3 Z35搖臂鉆床的電氣控制線路2.3.1控制零壓保護(hù)、主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂的上升、下降十字轉(zhuǎn)換開關(guān)工作狀態(tài)表2 各開關(guān)狀態(tài)各個接觸器觸點(diǎn)零壓繼電器（吸合） KM1（吸合） KM2（吸合）KM3（吸合）SA 1-1左+-SA 1-2右-+-SA 1-3上-+-SA 1-4下-+2.3.2控制搖臂上升放松和下降夾緊的位置開關(guān)（SQ2）表3 各位置開關(guān)工作情況搖臂狀態(tài)位置開關(guān)觸點(diǎn)上升放松 下降夾緊ST4+-ST3-+2.4 控制線路工作原理2.4.1主軸電動機(jī)M2的控制

11、主軸電動機(jī) M2 是由接觸器 KM1 和十字開關(guān) SA1 控制的。十字開關(guān)共有五個位置，即左SA1-1、右SA1-2、上SA1-3、下SA1-4、中。在蓋板槽的上、下、左、右四個位置下面裝有四個微動開關(guān)，中間位置沒有任何電器接通，當(dāng)操作手柄分別扳到不同的位置時，壓合相應(yīng)的微動開關(guān)，使其常開觸頭接通；當(dāng)手柄離開時，微動開關(guān)自動復(fù)位。十字開關(guān)的四對觸點(diǎn)分別控制零壓保護(hù)、主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂的上升、下降。先將電源總開關(guān) QS1 合上，并將十字開關(guān)手柄扳向左方，這時，SA 1-1壓合，零壓繼電器 KUV吸合并自鎖，為其他控制電路接通做好準(zhǔn)備（欠電壓保護(hù)電路的主要作用是當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行過程中突然停電或某種原因?qū)е?/p>

12、電源電壓降低，機(jī)床不能正常運(yùn)行時，自動切斷機(jī)床控制電路電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)床電路的目的。）再將十字開關(guān)扳向右方，SA1 的右觸頭SA1-2接通，接觸器KM1 通電吸合，主軸電動機(jī) M2 啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)主軸傳動機(jī)構(gòu)帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸的旋轉(zhuǎn)方向由主軸箱上的摩擦離合器手柄操縱；將十字開關(guān)手柄板到中間位置時，接觸器 KM1 斷電，主軸停車。2.4.2 搖臂升降控制 搖臂升降控制是在零壓繼電器 KUV通電并自鎖的前提下進(jìn)行的，用來調(diào)整工件與鉆頭的相對高度。在1416區(qū)搖臂電動機(jī)M3控制電路中，行程開關(guān)ST1、ST2分別為搖臂上、下限位行程開關(guān)；ST3為搖臂下降完畢后的夾緊行程開關(guān)；ST4為搖臂上升完畢后的

13、夾緊行程開關(guān)；接觸器KM2、KM3串接于對方線圈回路的輔助動斷觸頭為搖臂升降電動機(jī)M3正反轉(zhuǎn)連鎖觸頭。以搖臂上升為例，將十字開關(guān)手柄從中間位置扳到向上位置，SA 1-3接通，接觸器 KM2通電，電動機(jī) M3 正轉(zhuǎn)啟動。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān)系，在 M3 開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，搖臂暫不會上升，而是通過傳動裝置使搖臂夾緊機(jī)構(gòu)放松，同時將位置開關(guān)ST4常開觸頭閉合，為搖臂上升完畢后搖臂升降電動機(jī)M3反轉(zhuǎn)夾緊搖臂做好準(zhǔn)備。當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)放松后，電動機(jī) M3 通過升降絲桿，帶動搖臂上升，當(dāng)上升到預(yù)定位置時，將十字關(guān)手柄扳回中間位置，接觸器 KM2 斷電，電動機(jī) M2 停車，搖臂停止上升。由于 KM2 的互鎖觸頭恢復(fù)閉合，而

14、ST4在搖臂上升前已合上，故接觸器 KM3 通電吸合，電動機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，通過機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)使搖臂自動夾緊。當(dāng)搖臂夾緊后，機(jī)械裝置松開壓下的行程開關(guān)ST4，ST4常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開，切斷線圈KM3電源，KM3 斷電釋放，電動機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，上升過程結(jié)束，完成搖臂上升過程。搖臂如果在上升過程中上升高度超過上限位的行程，就會撞擊行程開關(guān)ST1,ST1動斷觸點(diǎn)斷開，切斷KM2線圈電源搖臂停止上升。如果要使搖臂下降，只需將十字開關(guān)手柄扳到下降位置，使 SA 1-4觸頭閉合，其工作過程與上升相同，只是運(yùn)動方向相反而已。由此可知，搖臂的升降是由機(jī)電聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)的，它能自動完成搖臂“放松上升(或下降夾緊）工作過

15、程，2.4.3立柱夾緊與松開的控制 液壓電動機(jī)M4的作用是實(shí)現(xiàn)機(jī)床立柱和外筒的夾緊和放松功能。立柱的夾緊與放松是通過接觸器 KM4 和 KM5 控制電動機(jī) M4 的正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要立柱放松時，應(yīng)先按下按鈕 SB1 使接觸器 KM4 通電吸合，電動機(jī) M4 正轉(zhuǎn)，帶動液壓泵供給機(jī)床正向液壓油，正向液壓油通過液壓閥進(jìn)入機(jī)械放松夾緊驅(qū)動液壓缸，使機(jī)械裝置動作，對立柱進(jìn)行放松。松開立柱放松按鈕SB1，接觸器KM4斷電釋放，液壓泵電動機(jī)停止正轉(zhuǎn)，完成立柱放松控制過程。調(diào)整搖臂位置后，按下立柱夾緊按鈕SB2，KM5通電，液壓泵電動機(jī)M4反向啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動液壓泵供給機(jī)床反向液壓油。反向液壓油通過液壓

16、閥進(jìn)入機(jī)械放松夾緊驅(qū)動液壓缸，使機(jī)械裝置動作，對立柱進(jìn)行夾緊，松開SB2，接觸器KM5斷電釋放，液壓泵電動機(jī)M4停止反轉(zhuǎn)，完成立柱加緊控制過程。整個“松開移動夾緊”過程結(jié)束。2.4.4照明電路照明電路有10區(qū)中熔斷器FU4、19區(qū)單極開關(guān)SA2和照明燈EL組成，實(shí)習(xí)應(yīng)用時，從控制變壓器TC輸出的36V交流電壓經(jīng)過熔斷器FU4及單極開關(guān)SA2加在機(jī)床工作照明燈EL上。單極開關(guān)SA2為機(jī)床工作照明燈EL的電源開關(guān)。3 FX2N系列PLC的系統(tǒng)配置PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇PLC對整個控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。

17、3.1 FX2N系列PLC型號名稱的含義FX2N- - 其中: 表示輸入輸出的總點(diǎn)數(shù):4128 表示單元類型:M為基本單元,E為輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊,EX為輸入專用擴(kuò)展模塊,EY為輸出專用擴(kuò)展模塊. 表示輸出形式:R為繼電器輸出,T為晶體管輸出,S為雙向晶閘管輸出. 表示特殊品種的區(qū)別:D為DC(直流)電源,DC輸出;A1為AC(交流)電源,AC電源,AC輸入(AC100120V)或AC輸出模塊;H為大電流輸出擴(kuò)展模塊(1A/1點(diǎn));V為立式端子排的擴(kuò)展模塊;C為接插口輸入方式;F為輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊;L為TTL輸入擴(kuò)展模塊;S為獨(dú)立端子(無公共端)擴(kuò)展模塊;若無符號

18、,則為AC電源DC輸入橫式端子排標(biāo)準(zhǔn)輸出(繼電器輸出為2A/1點(diǎn);晶體管輸出為0.5A/1點(diǎn);雙向晶閘管為0.3A/1點(diǎn)).例如型號為FX2N-40MR-D的PLC,屬于FX2N系列,是有40個I/O點(diǎn)的基本單元,繼電器輸出型,使用DC24V電源.3.2 FX2N系列PLC的基本構(gòu)成及選擇三菱的原因FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程程序控制器。其中基本指令執(zhí)行時間高達(dá)0.08s。用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16K步，最大可以擴(kuò)展到256個I/O點(diǎn)，有五種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、四種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功

19、能擴(kuò)展板，以及模擬定時器功能擴(kuò)展板。使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200點(diǎn)16位加計數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針。 表4 FX2N系列基本單元型號輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出 FX232MR001FX2N32MS FX232MT16162432FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時間常數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運(yùn)算、開方、三角函數(shù)運(yùn)算、

20、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、ASCII碼輸出、BCD與BIN的相互轉(zhuǎn)換、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼、比較觸點(diǎn)等功能指令。FX2N內(nèi)裝實(shí)時鐘，有時鐘數(shù)據(jù)的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時間控制。 FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、7段顯示器掃描顯示、示教定時器等方便指令。因?yàn)槲覍W(xué)的是三菱的PLC，對其比較熟悉，有以下優(yōu)點(diǎn)：三菱PLC的是最接近的，指令簡單，易記，三菱的優(yōu)勢在于離散控制和運(yùn)動控制，三菱的指令豐富，有專用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的動作控制也是三菱的強(qiáng)項(xiàng)，是小形化，高速度，高性能，除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位

21、控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC，系統(tǒng)配置即固定又靈活，編程簡單，備有可自由選擇，豐富的品種，令人放心的高性能，高速運(yùn)算，使用于多種特殊用途，外部機(jī)器通訊簡單化，共同的外部設(shè)備。綜合考慮以上優(yōu)點(diǎn)，我選擇了三菱。由于我原來的繼電器控制有10個開關(guān)，在不改變主電路的情況下，主電路的由接觸器的觸點(diǎn)控制，所以我選擇了FX2N32MR001型PLC，繼電器輸出，分別16個輸入點(diǎn)和16輸出點(diǎn)，滿足輸入輸出要求。4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1改造方案的確定(1) 不改變原控制系統(tǒng)的電氣操作方法。(2) 不改變原電氣系統(tǒng)的控制元件（包括行程開關(guān)、按鈕、交流接觸器、中間繼電器，其數(shù)量、作

22、用均與原電氣線路相同）。(3) 原控制線路中熱繼電器仍用硬件控制（因過載使用幾率較少）。(4) 指示燈接線仍和原控制線路相同。(5) 原搖臂鉆床的工藝加工方法不變。(6) 只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代。4.2 利用三菱FX2N32MR PLC對Z35搖臂鉆床的改造 因?yàn)樵诟脑熘胁桓淖冊刂葡到y(tǒng)，所以 PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)原繼電器控制電路來計算。4.2.1輸入點(diǎn)數(shù)（1) 主軸電動機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)的十字開關(guān) 2個（SA1-1，SA1-2 左右開關(guān)）；（2) 控制搖臂上升的十字開關(guān) 1 個（SA1-3上開關(guān)）；控制搖臂下降的十字開關(guān) 1 個（SA1-4 下開關(guān)）；控制搖臂夾緊開

23、關(guān) SQ3 和 SQ4兩個；防止搖臂上升或下降不致超過允許的極限的位置開關(guān) SQ1和 SQ2 兩個；（3) 立柱松開按鈕 SB1 1個；立柱夾緊按鈕 SB2 1個。輸入點(diǎn)數(shù)共 10點(diǎn)。4.2.2輸出點(diǎn)數(shù)(1) 主軸電動機(jī) M2 運(yùn)行交流接觸器 1 個；(2) 搖臂升降電機(jī)正、反轉(zhuǎn)交流接觸器各 1 個；(3) 立柱夾緊與松開控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)交流接觸器各 1 個。輸出點(diǎn)數(shù)共 5 點(diǎn)。4.3 PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖的設(shè)計Z35 型搖臂鉆床改造后共需點(diǎn)數(shù)為 16 點(diǎn)，為了保證所設(shè)計的控制系統(tǒng)能正常運(yùn)行，在設(shè)計硬件系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)I/O實(shí)際點(diǎn)數(shù)留有20%余量?？紤]到發(fā)展及工藝控制問題，故選擇AC12

24、7V繼電器輸出，I/O 總點(diǎn)數(shù)為 24，輸入點(diǎn)數(shù)為 10 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 5 點(diǎn)。4.3.1Z35搖臂鉆床的PLC的I/O接線圖圖2 I/O接線圖4.3.2輸入輸出端分配情況代號輸入點(diǎn)編號功能代號輸出點(diǎn)編號功能SA1-1X1零壓保護(hù)KM1Y1M2的接觸器SA1-2X2主軸旋轉(zhuǎn)KM2Y2M3的正轉(zhuǎn)接觸器SA1-3X3搖臂上升KM3Y3M3的反轉(zhuǎn)接觸器SA1-4X4搖臂下降KM4Y4M4的正轉(zhuǎn)接觸器SB2X6立柱夾緊開關(guān)KM5Y5M4的反轉(zhuǎn)接觸器SB1X5立柱放松開關(guān)SQ1X7上限位行程開關(guān)SQ4X10搖臂上升完畢后的夾緊行程開關(guān)SQ2X11下限位行程開關(guān)SQ3X12搖臂下降完畢后的夾緊行程開關(guān)表

25、5 輸入輸出端分配情況4.4設(shè)計梯形圖的指令程序表6 指令程序LD X1 OR Y0OUT Y0LD Y0AND X2OUT Y1LD Y0AND X3ANI X7OR X10ANI Y3OUTY2 LD Y0AND X4ANI X11OR X12ANI Y2OUT Y3LD X5AND Y0ANI Y5OUT Y4LD X05AND Y0ANI Y4OUT Y5END4.5繪制梯形圖圖3梯形圖4.6梯形圖電路工作過程分析 十字開關(guān)SA1-1壓下：X1置1零壓繼電器KUV吸合并自鎖啟動欠電壓保護(hù)電路。（1）主軸電動機(jī)M2的控制 M2運(yùn)行：當(dāng)按下十字開關(guān)SA1-2（X2）J接觸器KM1得電輸出繼

26、電器Y1得電主軸電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）當(dāng)需要搖臂上升： M3正轉(zhuǎn)：當(dāng)按下十字開關(guān)SA1-3（X3）接觸器KM2得電搖臂升降電動機(jī)M3得電（與此同時搖臂上升完畢后的夾緊行程開關(guān)SQ4(X10)閉合，目的是先將夾緊的搖臂松開）搖臂升降電動機(jī)正轉(zhuǎn)搖臂上升。 當(dāng)上升至所需的高度，把 SA1-3（X3）扳至中間檔（即X3置0）切斷KM2電源，搖臂升降電動機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時SQ4(X10)復(fù)位接通KM3電源電動機(jī)M3反轉(zhuǎn)，使搖臂再次夾緊夾緊后，機(jī)械裝置松開SQ4(X10)切斷KM3電源停止反轉(zhuǎn)。 當(dāng)需要搖臂下降時，只需要將X4置1，控制過程與上升過程相似。（3）液壓泵電動機(jī)的控制立柱放松 液壓泵電動機(jī)主要擔(dān)

27、任機(jī)床立柱與外筒的夾緊與放松任務(wù)。 當(dāng)需要立柱放松：按下立柱夾緊開關(guān)SB1（X5置1）接通KM4電源液壓泵電動機(jī)M4（Y4）正轉(zhuǎn)立柱放松。 松開SB1，即X5置0液壓泵電動機(jī)斷電（Y4為0）液壓泵電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，完成立柱放松控制。 調(diào)整搖臂位置后，按下立柱夾緊開關(guān)SB2（X6置1）接通KM4電源液壓泵電動機(jī)M4反轉(zhuǎn)立柱夾緊。 松開SB2（X6置1）接觸器KM5斷電液壓泵電動機(jī)M4停轉(zhuǎn)，完成夾緊控制。 將以上設(shè)計好的PLC程序，用PLC軟件上的仿真功能進(jìn)行仿真，按照以上的步驟進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試過程全部通過，完全滿足Z35鉆床的控制要求。Z35搖臂鉆床原繼電器電路經(jīng)三菱FX2N系列PLC改造后，雖然P

28、LC一次性投資較大，但改造后的設(shè)備可以大降低運(yùn)行的故障率，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，降低日常維護(hù)成本，并可避免出現(xiàn)因誤操作而引起的事故。以上程序及PLC外部接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種連鎖措施，同時電氣改造的投資少，工作量較小，切可實(shí)行。5結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計使我收獲不少，從開始選論題、論題抽簽、與指導(dǎo)老師開會、指導(dǎo)老師給我們指導(dǎo)論文如何進(jìn)行、上交論文進(jìn)度、收集資料、開始論文、上交論文初稿這一系列的工作，讓我感覺到大學(xué)四年的所學(xué)可以得到學(xué)以致用，在系統(tǒng)全面的總結(jié)以前書本所學(xué)的知識的同時，又學(xué)到了新的知識。不僅鍛煉了自己的思考能力，也提高了總結(jié)、歸納、綜合運(yùn)用的能力，走出社會之前再一次系統(tǒng)的回顧了自己大學(xué)四年來所學(xué)的知識。對自己而言，無論是基礎(chǔ)知識方面還是軟件方面應(yīng)用，繪圖方面都有提高，對可編程器有了更深一步的理解。本設(shè)計是針對PLC技術(shù)對機(jī)床控制系統(tǒng)的研究。我國現(xiàn)有大量可用的普通機(jī)床，而這些機(jī)床控制系統(tǒng)是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的，但這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存