Z3040搖臂鉆床的PLC改造設(shè)計說明

職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題目：Z3040搖臂鉆床的PLC改造畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明

原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨W(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）選題報告莊永科性別男學(xué)號200710093系部自動控制工程系專業(yè)機電一體化論文（設(shè)計）題目Z304。搖臂鉆床的PLC改造課題來源自擬 課題類別 設(shè)計選做本課題的原因及條件分析：原因：隨著我國微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC技術(shù)的發(fā)展也進入了一個新的時代，是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。PLC在搖臂鉆床中的應(yīng)用也越來越廣泛。其中，Z3040搖臂鉆床是我國使用較多的鉆床，是一般機械加工車間常用的機床。因此，利用PLC對搖臂鉆床繼電器電路進行設(shè)計，有助于提高設(shè)備的可靠性。條件：通過PLC理論學(xué)習(xí)和親手實踐對PLC有了比較深刻的了解；學(xué)校有一些相關(guān)的機床，讓我更加了解了機床的結(jié)構(gòu).容和要求容：（1）分析Z3040搖臂轉(zhuǎn)床的主要結(jié)構(gòu)及工作原理；（2） 根據(jù)被控對象和輸入變化量進行PLC的I/O分配；⑶根據(jù)I/O分配畫出PLC的接線圖；（4）設(shè)計PLC控制梯形圖；要求：（1股計控制系統(tǒng)中嚴格遵守安全操作及學(xué)校的有關(guān)規(guī)定制度，產(chǎn)品符合要求；（2）按時獨立完成畢業(yè)設(shè)計的各項工作；（3） 畢業(yè)論文（設(shè)計）做到：立論準確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)，圖表完備，整潔，正確。指導(dǎo)教師意見（簽章）年 月 日系部畢業(yè)論文（設(shè)計）領(lǐng)導(dǎo)小組意見：（簽章）年 月 日Z3040搖臂轉(zhuǎn)床的PLC改造指導(dǎo)老師：家倫2007級機電一體化專業(yè)學(xué)號200710093莊永科摘要Z3040搖臂鉆床是我國使用較多的鉆床，是一般機械加工車間常用的機床。由于其控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式，電路接線復(fù)雜、觸點多。長期使用后，故障率高，故障排查困難，常常影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此對Z3040搖臂轉(zhuǎn)床的PLC改造有特別重要的意義。PLC具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強，使用方便，維護簡單等優(yōu)點。因此，利用PLC對搖臂鉆床繼電器電路進行設(shè)計，有助于提高設(shè)備的可靠性。本文分別對Z3040搖臂轉(zhuǎn)床的主軸電動機的控制，搖臂的上升、下降以及主軸箱、立柱的松開和夾緊進行PLC改造。最后繪制出梯形圖和I/O接口圖。關(guān)鍵詞：Z3040搖臂轉(zhuǎn)床；電氣控制系統(tǒng)；PLC改造Z3040RockerSwitchToTheBedPLCReconstructionTutor:LiuJiaLunAuthor:ZhuangYongKeAbstractRadialDrillingMachineZ3040isChina'suseofmoredrilling,iscommonlyusedingeneralmachiningmachinetoolshop.Becauseofitscontrolsystemusesrelaycontrolmode,circuitwiringcomplex,multi-touch.Long-termusethefailurerateishigh,troubleshootingproblemsandoftenaffectfailurethenormalproduction.ThereforeZ3040rockerswitchtothebedPLCtransformationofspecialimportance.PLChasahighreliability,environmentaladaptability,easytouse,easymaintenanceandsoon.Therefore,theuseofPLCrelaycircuitforradialdrillingmachineisdesignedtohelpimproveequipmentreliability.Inthispaper,rockerswitchontheZ3040bedspindlemotorcontrolarmrise,declineandspindleboxes,columnsofthereleaseandclampingtoPLCreconstruction.Finallydrawtheladder,andI/Ointerfacemap.Keywords:Z3040RockerSwitchBeds;ElectricalControlSystem;PLCKeywords:Reconstruction目錄TOC\o"1-5"\h\z1 緒論 12搖臂轉(zhuǎn)床的用途及工作原理 2\o"CurrentDocument"2.1機床的主要結(jié)構(gòu) .2機 床 的 運 動 方式 3\o"CurrentDocument"2.3電力拖動特點 .3\o"CurrentDocument"2.4系統(tǒng)控制要求分析 ...3\o"CurrentDocument"2.5照明與信號指示電路分析 4\o"CurrentDocument"2.6其他連鎖與保護 .43電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 ....6..6PLC的選擇..6主軸電動機的控TOC\o"1-5"\h\z制 6\o"CurrentDocument"3.3搖臂升降控制 .84Z3040搖臂轉(zhuǎn)床電氣控制及設(shè)計 ...16\o"CurrentDocument"4.1機床電氣圖及分析 16\o"CurrentDocument"Z304。搖臂轉(zhuǎn)床的I/O接口圖 .17Z304。搖臂轉(zhuǎn)床的梯形圖 .184.4端子輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配表 ...18\o"CurrentDocument"4.5Z304。搖臂鉆床設(shè)計后的電氣原理圖 .20結(jié)論 21致 22參考文獻 ....23附錄A 24附錄B 251緒論隨著我國微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC技術(shù)的發(fā)展也進入了一個新的時代，是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。在冶金、礦業(yè)、機械、輕工業(yè)等領(lǐng)域都扮演著極其重要的角色。為工業(yè)自動化提供了有力的工具，加速了機電一體化的進程。PLC在搖臂鉆床中的應(yīng)用也越來越廣泛。目前，我國的Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式。因其所要控制的電機較多所以電路較復(fù)雜，在日常生產(chǎn)作業(yè)中經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制如：時間、計數(shù)控制用繼電器一接觸器控制方式較難實現(xiàn)，所以，有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進行改進設(shè)計。PLC是以微處理器為核心，將計算機技術(shù)、通信技術(shù)與自然控制技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。它克服了繼電器一接觸器控制電路存在的觸點多、組合復(fù)雜、通信性和靈活性差等缺點。它不僅具有各種邏輯控制功能，而且還具有運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信功能的控制，同時還具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強，使用方便，維護簡單等優(yōu)點。因此，利用PLC對搖臂鉆床繼電器電路進行設(shè)計，有助于提高設(shè)備的可靠性。2Z3040搖臂鉆床的用途及工作原理2.1機床的主要結(jié)構(gòu)Z3040型搖臂鉆床的外型圖如圖2-1所示。搖臂鉆床利用旋轉(zhuǎn)的鉆頭對工件加工，它由底座、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺構(gòu)成。主軸箱固定在搖臂上，可以沿搖臂徑向運動。搖臂借助于絲桿，可以作升降運動，也可以與外立柱固定在一起，沿立柱旋轉(zhuǎn)360°。鉆削加工時，通過夾緊裝置，主軸箱緊固在搖臂上，搖臂緊固在外立柱上，外立柱緊固在立柱上。SB6,HL2SB5,H-l圖2-1Z3040搖臂鉆床外型圖Z3040搖臂鉆床鉆床是一種用途廣泛的萬能機床，它可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔及攻螺紋等工藝。Z3040搖臂鉆床為了加工不同位置的孔，其搖臂可以沿立柱上下移動或繞立柱轉(zhuǎn)動、主軸箱又可以沿搖臂導(dǎo)軌移動，這樣在工件不動的情況下，通過改變刀具的位置來實現(xiàn)不同位置孔的加工，鉆床的結(jié)構(gòu)型式有多種，如臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床等。在各類鉆床中，搖臂鉆床具有操作方便、靈活、適用圍廣等特點，特別適用于多孔大型零件的孔加工，是機械加工中常用的機床加工設(shè)備。2.2機床的運動方式Z3040搖臂鉆床加工前，通過搖臂的回轉(zhuǎn)和升降、主軸箱的移動和定位，來調(diào)整各個部件的移動；加工時，主軸箱由夾緊裝置緊固在搖臂的導(dǎo)軌上，搖臂緊固在外立柱上，外立柱緊固在立柱上，主軸帶動鉆頭或絲攻旋轉(zhuǎn)并向下垂直進給，來實現(xiàn)鉆孔或絲攻的加工。（1） 主運動 主軸帶著鉆頭（刀具）的旋轉(zhuǎn)運動。（2） 進給運動主軸的垂直運動（手動或自動）。（3） 輔助運動輔助運動用來調(diào)整主軸（刀具）與工件縱向、橫向即水平面上的相對位置以及相對高度。在做輔助運動時，相應(yīng)的夾緊機構(gòu)應(yīng)松開，完成后應(yīng)夾緊。2.3電力拖動特點（1）搖臂鉆床采用多電動機拖動，由主軸電動機拖動主軸的旋轉(zhuǎn)主運動和主軸的進給運動；由搖臂升降電動機拖動搖臂升降；由液壓泵電動機拖動液壓泵供出壓力油完成主軸箱、外立柱和搖臂的夾緊與松開；由冷卻泵電動機拖動冷卻泵，供出冷卻液進行刀具加工過程中的冷卻。（2） 搖臂鉆床的主運動與進給運動皆為主軸的運動，為此這兩種運動由一臺主軸電動機拖動，分別經(jīng)主軸傳動機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)來實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進給。所以主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)均裝在主軸箱。（3） 搖臂鉆床有兩套液壓控制系統(tǒng)，一套是操作機構(gòu)液壓系統(tǒng)，另一套是夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)。前者由主軸電動機拖動齒輪泵送出壓力油，通過操縱機構(gòu)實現(xiàn)主軸正、反轉(zhuǎn)，停車制動，空擋、變速的操作。后者由液壓泵電動機拖動液壓泵送出壓力油，推動活塞帶動菱形塊來實現(xiàn)主軸箱、外立柱和搖臂的夾緊與松開。2.4系統(tǒng)控制要求分析（1） 刀具主軸的正反轉(zhuǎn)控制，以實現(xiàn)螺紋的加工及退刀。（2） 刀具主軸旋轉(zhuǎn)及垂直進給速度的控制，以滿足不同的工藝要求。（3） 外立柱、搖臂、主軸箱、等部件位置的調(diào)整運動。（4） 為確保加工過程中刀具的徑向位置不會發(fā)生變化，外立柱、搖臂、主軸箱等部件必須有夾緊與松開控制。（5） 冷卻泵及液壓泵電動機的起?？刂?。（6） 必要的保護環(huán)節(jié)及照明指示電路。（7） 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)與搖臂的升降不允許同時進行，它們之間應(yīng)互鎖，以確保安全。Z3040搖臂鉆床的主電路電源是由斷路器Q1引入，M1為主電動機，M2為搖臂升降控制電動機，M3為液壓泵電動機，M4為冷卻泵電動機，其中主電動機和液壓泵電動機分別采用了熱繼電器FR1、FR2作為過載保護用，而搖臂升降電動機和冷卻泵電動機由于工作時間短，因而沒有設(shè)過載保護。2.5照明與信號指示電路分析HL1為主軸箱與立柱的松開指示燈。HL1亮表示已松開，手動操作主軸箱移動手輪，使主軸箱沿搖臂水平導(dǎo)軌移動或推動搖臂連同外立柱繞立柱回轉(zhuǎn)。HL2為主軸箱與立柱夾緊指示燈。HL2亮表示主軸箱已夾緊在搖臂上搖臂連同外立柱夾緊在立柱上，可以進行鉆削加工。HL3為主軸電動機啟動旋轉(zhuǎn)指示燈。HL3亮表示可以操作主軸手柄進行對主軸的控制。EL為機床局部照明燈，由控制變壓器TC供給24V安全電壓，由手動開關(guān)SA2控制。2.6其他聯(lián)鎖與保護（1） 按鈕接觸器聯(lián)鎖在搖臂升將電路中，除了采用按鈕SB3和SB4的機械聯(lián)鎖外，還采用了接觸器KM2和KM3的電氣聯(lián)鎖，即對搖臂升降電動機M2實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)復(fù)合聯(lián)鎖。在液壓泵電動機M3的正反轉(zhuǎn)控制電路中，接觸器KM4和KM5采用了電氣聯(lián)鎖，在主軸箱和立柱的夾緊、放松電路中，為保證壓力油不供給搖臂夾緊油路，將按鈕SB5和SB6的常閉觸頭串聯(lián)在電磁閥YV線圈的電路中，以達到聯(lián)鎖的目的。（2） 限位聯(lián)鎖在搖臂升降電路中，行程開關(guān)SQ2是搖臂放松到位的信號開關(guān)，其常開觸頭串聯(lián)在接觸器KM2和KM3線圈中，它在搖臂完全放松到位后才動作閉合，以確保搖臂的升降在其放松后進行。行程開關(guān)SQ3是搖臂夾緊到位的信號開關(guān)，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器KM5線圈、電磁閥YV線圈電路中。如果搖臂未夾緊，則行程開關(guān)SQ3常閉觸頭閉合保持原狀，使得接觸器KM5線圈、電磁閥YV線圈得電，對搖臂進行夾緊，直到完全夾緊為止，行程開關(guān)SQ3的常閉觸頭才斷開，切斷接觸器KM5線圈、電磁閥YV線圈。（3） 時間繼電器聯(lián)鎖通過時間繼電器KT延時斷開的常開觸頭和延時閉合的常閉觸頭，時間繼電器KT能保證在搖臂升降電動機M2完全停止運行后，才能進行搖臂的夾緊動作，時間繼電器KT的延時長短由搖臂升降電動機M2從切斷電源到停止的慣性大小來決定。（4） 失壓（欠壓）保護主軸電動機M1采用按鈕與自瑣控制方式，具有失壓保護；各接觸器線圈自身也具有欠壓保護功能。（5） 機床的限位保護搖臂升降都有限位保護，由組合限位開關(guān)SQ1來完成。SQ1為上極限限位，SQ5為下極限限位。搖臂上升到上極限位置時，撞塊使組合開關(guān)觸頭SQ1斷開，接觸器KM2線圈斷電，搖臂升降電動機M2停轉(zhuǎn)。此時，組合限位開關(guān)SQ5仍閉合，可按下按鈕SB4使搖臂下降。當搖臂下降達下極限位置時，撞塊使組合限位開關(guān)SQ5觸頭斷開，接觸器KM3線圈得電，搖臂升降電動機M2停轉(zhuǎn)。此時，組合限位開關(guān)SQ1的觸頭仍閉合，可按按鈕SB3使搖臂上升。3電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計PLC的選擇隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC的種類也越來越多，且功能也日趨完善。近年來從德國、日本、美國等引進的PLC產(chǎn)品和國廠家組裝自行開發(fā)的產(chǎn)品，已有上百種型號。在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中，德國西門子（Siemens）公司生產(chǎn)的SIMATICS7-200系列PLC是被廣泛應(yīng)用之一。它具有高性能價格比的微型可編程序控制器。由于它具有應(yīng)用靈活、擴展性好、操作方便、標準化的硬件和軟件設(shè)計、通用性強、價格低廉及多功能多用途等特點，因此在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)SIMATICSS7-200系列PLC系統(tǒng)由基本單元（主機）、I/O擴展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成，其基本單元（主機）的結(jié)構(gòu)為整體式結(jié)構(gòu)。有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，其中SIMATICS7-200（CPU22X）包括CPU221,CPU222,CPU224、CPU226、CPU226XM等5種基本型號的CPU。通過對Z304。搖臂鉆床輸入輸出信號的分析，確定需12個輸入口和9個輸出口，據(jù)此選用西門子S7-200系列CPU224,它是具有14個輸入口10個輸出口的PLC,輸出口為繼電器型，其主要性能完全滿足Z304。搖臂鉆床的工作需要。3.2主軸電動機的控制L1L2L3

■ ■D圖3-1Z3040搖臂鉆床主軸電機電氣控制電路圖Z3040搖臂鉆床主軸電機原理圖如圖3-1所示，由于Z3040搖臂鉆床主電動機的功率不大，因此采用了全壓直接啟動；并且它的主軸正反轉(zhuǎn)是用離合器來進行切換，故電動機只作單向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)主軸電機的控制要求和控制原理，繪出如圖3-2所示搖臂鉆床主軸電機控制流程圖，圖3-3為主軸電機的I/O接口圖，圖3-4主軸電機控制梯形圖。圖3-2Z3040搖臂鉆床主軸電動機控制流程圖￡軸月DM1圖3-4Z3040搖臂鉆床主軸電機控制梯形圖圖￡軸月DM1圖3-4Z3040搖臂鉆床主軸電機控制梯形圖圖3-3Z3040搖臂鉆床主軸電機控制的I/O接口圖Hetwork1主軸啟動Meivuork23.3搖臂升降控制（1）搖臂上升過程圖3-5是Z3040搖臂鉆床搖臂上升控制電路原理圖，要使搖臂做上升運動，首先必須將夾緊裝置松開，當搖臂上升到位后，夾緊裝置再將搖臂夾

程圖。搖臂上升PLC控制系統(tǒng)的輸入信號有4個，1個為搖臂上升啟動按鈕開關(guān)，2個行程開關(guān)，1個熱繼電器，PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有4個，1個用于驅(qū)動搖臂上升電動機反轉(zhuǎn)接觸器KM2，1個用于驅(qū)動液壓泵電動機反轉(zhuǎn)接觸器KM4，1個用于驅(qū)動搖臂松開到位指示燈HL1，1個用于驅(qū)動夾緊到位指示燈HL2。根據(jù)搖臂上升PLC控制系統(tǒng)要求繪出如圖3-7Z3040搖臂鉆床上升I/O接口圖。圖3-6Z3040搖臂鉆床搖臂上升控制的流程圖.打上七：<■融M-11ID膺京：丈柱3軸wm、務(wù)阿|[.?k.誑Fk-rZ曲也；5i-k.<5、牛It.攜多.?◎M機正瓣瞻~□ rx-l◎M機正瓣瞻~□ rx-l培管上升膈機..&寸lh視用（f.*&礎(chǔ)辛M世人耳阡1,'頊門2I搖臂下降過程根據(jù)圖3-8Z3040搖臂鉆床搖臂下降控制電路圖所示，搖臂下降是由按鈕SB4來控制的，它的動作過程是松開-下降-夾緊。搖臂的下降是利用電動機M2的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，而M2的正轉(zhuǎn)是由接觸器KM3來控制。為了防止KM2、KM3同時動作引起短路，故將它們的常閉觸頭分別串入對方的線圈回路中以起到互鎖的作用。搖臂下降控制回路中的SQ1為搖臂下降極限位置保護用的行程開關(guān)。根據(jù)搖臂下降控制要求和控制原理繪出如圖3-9Z304。搖臂鉆床下降控制的流程圖。搖臂下降PLC控制系統(tǒng)的輸入信號有4個,其中有1個為搖臂下降啟動按鈕開關(guān)，2個行程開關(guān)，1個熱繼電器，PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有4個，其中1個用于驅(qū)動搖臂下降電動機正轉(zhuǎn)接觸器KM3,1個用于驅(qū)動液壓泵電動機反轉(zhuǎn)接觸器KM5,1個用于驅(qū)動搖臂松開到位指示燈HL1,1個用于驅(qū)動夾緊到位指示燈HL2。根據(jù)搖臂上升PLC控制系統(tǒng)要求繪出如圖3-10Z3040搖臂鉆床下降I/O接口圖。按下?lián)u臂下降啟動按鈕SB4時，輸入觸點I1.2接通，輔助繼電器M0.0得電輸出，同時輸出繼電器Q0.6和Q0.4線圈得電輸出，驅(qū)動KM4和YV線圈得電，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，搖臂松開。搖臂松開到位壓下SQ2時，輸入觸點I0.5接通，輸出繼電器Q0.4線圈失電，驅(qū)動KM4線圈失電，輸出繼電器Q0.7得電輸出，驅(qū)動HL1得電,搖臂松開指示燈亮，輸出繼電器Q0.3線圈得電輸出，驅(qū)動KM3線圈得電，搖臂升降電動M2機正轉(zhuǎn)。I—II—I圖3-8Z3040搖臂鉆床搖臂下降控制電路圖當搖臂下降到位，松開搖臂下降按鈕SB4,輸入觸點I1.2斷開，輸出繼電器Q0.6和Q0.3線圈失電，驅(qū)動KM3和YV線圈失電,搖臂停止下降。輸出繼電器Q0.3線圈的常閉觸點接通，輔助繼電器M0.1通電輸出，時間繼電器T37線圈通電延時，輸出繼電器Q0.5線圈得電輸出，驅(qū)動KM5線圈得電，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，搖臂夾緊。搖臂夾緊到位時，壓下?lián)u臂微動開關(guān)SQ3時，輸入觸點I0.7斷開，輸出繼電器Q0.5斷電，驅(qū)動KM5線圈失電，輸出繼電器Q1.0線圈得電輸出，驅(qū)動HL2線圈得電，搖臂夾緊指示燈亮，液壓泵電動機M3停止工作。根據(jù)搖臂的下降控制流程圖繪制如圖3-10所示Z3040搖臂鉆床下降的I/O接口圖。NNN111：IPFw.，??；：ili."J-l《fl■：；】|5I.■■li.iillIL：IT*F-lJj-I.■■/J■/.'：＜!■.3innr:主印布.?：li＞：'；?：：：l:?T*'*快位時虛I：*il,wl?M1i■:MFf植*3040搖臂鉆床搖臂下降控制的流程圖I"1011/11.111/101Inirr1；|nir「K林.5￡-'',/Tr搖情下障電訕UEa.5由g

i'.p—LI 11ov.■?-hj仕喘.-I■j： -圖3-10Z304。搖臂鉆床搖臂下降I/O接口圖主軸箱、立柱的松開和夾緊根據(jù)圖3-11Z3040搖臂鉆床主軸箱、立柱電氣控制圖所示，立柱和主軸箱的松開或夾緊控制均采用液壓操縱夾緊與放松，兩者是同時進行的，工作時要求二位六通閥YV不通電。松開與夾緊分別由松開按鈕SB5和夾緊按鈕SB6控制。指示燈HL1、HL2指示其動作。主軸箱、立柱PLC控制系統(tǒng)的輸入信號有3個，其中2個為主軸箱、立柱松開與夾緊按鈕開關(guān)，1個行程開關(guān)，PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有5個，其中2個用于驅(qū)動液壓泵電動機電動機正反轉(zhuǎn)接觸器KM4、KM5，1個用于驅(qū)動二位六通的電磁換向閥YV，1個用于驅(qū)動搖臂松開到位指示燈HL1，1個用于驅(qū)動夾緊到位指示燈HL2。按下主軸箱、立柱松開按鈕SB5時，輸入觸點I1.0接通，輸出繼電器Q0.6不得電，驅(qū)動YV線圈失電，輸出繼電器Q0.4線圈得電輸出，驅(qū)動KM4線圈得電，搖臂主軸箱、立柱松開，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)點動，主軸箱、立柱松開到位指示燈亮。當按下主軸箱、立柱夾緊按鈕SB6時，輸入觸點I1.1接通，輸出繼電器Q0.4失電，輸出繼電器Q0.5線圈得電輸出，驅(qū)動KM5線圈得電，搖臂主軸箱、立柱夾緊，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)點動，主軸箱、立柱夾緊到位指示燈亮。根據(jù)主軸箱、立柱控制原理和I/O接口繪制出如圖3-12Z3040搖臂鉆床I/O接口圖。根據(jù)圖3-11Z304。搖臂鉆床主軸箱、立柱電氣控制圖所示，立柱和主軸箱的松開或夾緊控制仍由M3電動機拖動液壓泵出來的壓力油，經(jīng)電磁閥^進入主軸箱松開與夾緊液壓缸或立柱松開與夾緊液壓缸油腔中，以實現(xiàn)對這兩者的松開與夾緊控制。根據(jù)搖臂下降控制要求和控制原理繪出如圖3-13Z3040搖臂鉆床立柱、主軸箱控制流程圖。主軸箱與立柱松NY圖3-13Z3040搖臂鉆床立柱、主軸箱控制流程圖4Z3040搖臂鉆床電氣控制及設(shè)計4.1機床電氣圖及分析附錄A為Z3040搖臂鉆床電氣控制原理圖，M1為主軸電動機，M2為搖臂升降電動機，M3為液壓泵電動機，M4為冷卻泵電動機，主軸箱SB1、SB2、SB3與SB4分別是主電動機停止、啟動按鈕，搖臂上升、下降按鈕。主軸箱轉(zhuǎn)盤上的2個按鈕SB5、SB6分別為主軸箱及立柱松開按鈕和夾緊按鈕。按下主軸電機啟動按鈕SB2,I0.0接通，輸出繼電器Q0.0線圈得電輸出，KM1線圈得電，電動機M1轉(zhuǎn)動，輸出繼電器Q0.1線圈得電輸出，主軸工作指示燈HL3亮。當搖臂沒有在預(yù)定的位置時，按下?lián)u臂上升按鈕SB3時，觸點I0.3接通，繼電器M0.。得電，同時輸出繼電器Q0.6和Q0.4線圈得電輸出，KM4和YV線圈得電，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)，搖臂松開。搖臂松開到位壓下微動開關(guān)SQ2時，觸點I0.5接通，輸出繼電器Q0.4線圈失電，KM4線圈失電，輸出繼電器Q0.7線圈得電輸出，搖臂松開指示燈HL1亮，輸出繼電器Q0.2線圈得電輸出，KM2得電，搖臂升降電動機M2反轉(zhuǎn)。當搖臂上升到預(yù)定的位置時，松開搖臂上升按鈕SB3,觸點I0.3斷開，繼電器Q0.6和Q0.2線圈失電，KM2和YV線圈失電，搖臂停止上升。繼電器Q0.2線圈的常閉觸點接通，輔助繼電器M0.1通電輸出，時間繼電器T37線圈通電延時，輸出繼電器Q0.5線圈得電輸出，KM5線圈得電，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，搖臂夾緊。搖臂夾緊到位時，壓下?lián)u臂微動開關(guān)SQ3時，輸入觸點I0.7斷開，輸出繼電器Q0.5斷電，KM5線圈失電，輸出繼電器Q1.0線圈得電輸出，搖臂夾緊指示燈HL2亮，液壓泵電動機M3停止工作。當搖臂沒有在預(yù)定的位置時，按下?lián)u臂下降按鈕SB4，觸點I1.2接通，繼電器M0.0得電輸出，同時輸出繼電器Q0.6和Q0.4線圈得電輸出，KM4和YV線圈得電，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)，搖臂松開。搖臂松開到位壓下SQ2時，輸入觸點I0.5接通，輸出繼電器Q0.4線圈失電，驅(qū)動KM4線圈失電，輸出繼電器Q1.。得電輸出，搖臂松開指示燈HL1亮，輸出繼電器Q0.3線圈得電輸出，KM3線圈得電，搖臂升降電動機M2正轉(zhuǎn)。當搖臂下降到預(yù)定的位置時，松開搖臂下降按鈕SB4,觸點I1.2斷開，繼電器Q0.6和Q0.3線圈失電，KM3和YV線圈失電，搖臂停止下降。輸出繼電器Q0.3線圈的常閉觸點接通，輔助繼電器M0.1通電輸出，時間繼電器T37線圈通電延時，輸出繼電器Q0.5線圈得電輸出，KM5線圈得電，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，搖臂夾緊。搖臂夾緊到位時，壓下?lián)u臂微動開關(guān)SQ3時，輸入觸點I0.7斷開，輸出繼電器Q0.5斷電，KM5線圈失電，繼電器Q1.2線圈得電輸出，搖臂夾緊指示燈HL2亮，液壓泵電動機M3停止工作。當按下主軸箱、立柱松開按鈕SB5時，輸入觸點I1.0接通，輸出繼電器Q0.6不得電，YV線圈失電，繼電器Q0.4線圈得電輸出，KM4線圈得電，搖臂主軸箱、立柱松開，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)點動，主軸箱、立柱松開到位指示燈亮。當按下主軸箱、立柱夾緊按鈕SB6時，輸入觸點I1.1接通，輸出繼電器Q0.5線圈得電輸出，驅(qū)動KM5線圈得電，搖臂主軸箱、立柱夾緊，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)點動，主軸箱、立柱夾緊到位指示燈亮，可以進行鉆削加工。Z3040搖臂鉆床的I/O接口圖采用可編程控制器的Z304。搖臂鉆床的操作及功能應(yīng)與采用繼電器電路時完全一致。機床原配的按鈕、限位開關(guān)、變壓器、指示燈、熱繼電器、接觸器等電器均需保留。作為主要操作器件的按鈕及限位開關(guān)要接入PLC的輸入口，作為主要執(zhí)行器件的接觸器及電磁閥線圈要接入PLC的輸出口，每一個線圈要占一個輸出口。并且熱繼電器的觸點和相關(guān)接觸器的線圈串起來，當接入輸入口時，則需通過程序設(shè)置熱繼電器的控制功能。此外，原電路中接觸器KM2與KM3,KM4與KM5之間均設(shè)有互鎖觸點，以確保10.1Q1.010.001.210.311.200.1PLCQ0.6■11.0:L,1Q0.510.4Q0.410.5Q0.210.7T1.3Q0.310.2Q0.010.6+34圖44Z3EM0搽管鉆床的UD接口圈p4.3Z3040搖臂鉆床的梯形圖MetworkT盛時上升、下降Network10 時間能電器斷電延時MU.1 T37—| | [INT0F+30 work11搖臂夾緊T37 Q0.4 10.7 10.6 Q0.5IJptuinrkio嬸陛士ilX比=

圖4-3Z3040搖臂鉆床梯形圖4.4輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配表表4-5外部I/O信號與PLC的I/O接點地址編號對照表輸入端輸出端輸入設(shè)備輸入端子輸出設(shè)備輸出端子M1停止按鈕SB1I0.1M1啟動接觸器KM1Q0.0M1啟動按鈕SB2I0.0M2反轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.2M2正轉(zhuǎn)按鈕SB4I1.2M2正轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.3M2反轉(zhuǎn)按鈕SB3I0.3M3反轉(zhuǎn)接觸器KM4Q0.4M3正轉(zhuǎn)按鈕SB6I1.1M3正轉(zhuǎn)接觸器KM5Q0.5M3反轉(zhuǎn)按鈕SB5I1.0電磁閥YV驅(qū)動Q0.6搖臂上升限位SQ1I0.4M1工作指示燈HL3Q0.14.5Z3040搖臂鉆床設(shè)計后的電氣原理圖將12個輸入信號，9個輸出信號按各自的功能類型分類，并與PLC的I/O點一一對應(yīng)，編排地址，根據(jù)搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)要求列出上表外部I/O信號與PLC的I/O接點地址編號對照表。結(jié)合PLC的I/O接口圖、Z3040搖臂鉆床梯形圖以及外部I/O信號與PLC的I/O接點地址編號對照表，最終得到了附錄BZ3040搖臂鉆床設(shè)計后的電氣原理圖。結(jié)論本論文是對Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，即在解決傳統(tǒng)繼電器-接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題。由于PLC電氣控制系統(tǒng)與繼電器-接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強，故障率低，對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點。因此，本論文對Z304。搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計方案中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。本論文分析了搖臂鉆床的控制原理，制定了可編程控制器改造Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，完成了電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，其中包括PLC機型的選擇、畫出了PLC流程圖、梯形圖，I/O接口圖。對PLC控制搖臂鉆床的工作過程作了詳細闡述，論述了采用PLC取代傳統(tǒng)繼電器一接觸器電氣控制系統(tǒng)從而提高機床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖，對Z3040搖臂鉆床進行設(shè)計，提高了生產(chǎn)效率和安全穩(wěn)定性。致本次畢業(yè)設(shè)計是在家倫老師的精心指導(dǎo)下完成的，從一開始老師就多次召集我們進行會議，嚴格要求我們按照計劃進行，并且每一個階段都要認真地對待，不能有絲毫的松懈，在整個過程中，我遇到了很多難題，在其他專業(yè)老師的幫助下我還是克服了它們，并且嚴格要求自己。自始至終我還得到過其他老師和同學(xué)的許多建議，最終順利地完成了這次設(shè)計。在此，我衷心地感他們。參考文獻譚維瑜主編，甘曉紅參編.電機與電氣控制.：機械工業(yè)，2003廖常初主編.PLC編程及應(yīng)用.：機械工業(yè)，2002廖兆榮主編.機床電氣自動控制.：化學(xué)工業(yè)，2003許燎、王淑英主編.電氣控制與PLC應(yīng)用.：機械工業(yè)，2005榮昌主編.電工基礎(chǔ).:中國農(nóng)業(yè)，2004邱阿瑞主編.電機與電力拖動.：電子工業(yè)出版2001鄧星鐘主編.機電傳動控制.：華中科技大學(xué)出版，2000雪梅主編.工廠電氣與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).：中國水利水電，2006附錄AV-H巾迎1|:.理ffiH酬IK卞華Z3040搖臂鉆床電器控制原理圖附錄BZ3040搖臂鉆床設(shè)計后的電氣原理圖學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的容和致的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年月日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意〈中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程〉（以下簡稱“章程”），愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫〉〉中全文發(fā)表和以電子網(wǎng)絡(luò)形式公開出版并同意編ACNKI《中國知識資源總庫》在《中國博碩士學(xué)位論文評價數(shù)據(jù)庫中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文密級：口公開口（___年—月至—年__月）（的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議作者簽名：年月日

導(dǎo)師簽名：年月日本人重聲明：所呈