Z30130X31型鉆床控制系統(tǒng)的PLC改造.doc

無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-1第一章引言可編程控制器（ProgrammableController)是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的專用計(jì)算機(jī)控制裝置，是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的控制設(shè)備。最早的可編程控制器可追溯到1969年。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器ProgrammableLogicController,簡稱PLC，主要作用就是替代繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。工業(yè)控制領(lǐng)域的快速發(fā)展和不斷增長的新需求。使得目前這種裝置的功能已經(jīng)大大超出邏輯控制的范圍，因此原來的說法已經(jīng)不貼切地表示其功能了。今天我們稱之為可編程控制器，簡稱PC。但為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)PersonalComputer的簡稱混淆，還是簡稱PLC。PLC是微電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的應(yīng)用非常廣泛，能方便地直接用于機(jī)械制造、化工、電力、交通、采礦、建材、輕工、環(huán)保、食品等各行各業(yè)。即可用于老設(shè)備的技術(shù)改造，也可用于新產(chǎn)品的開發(fā)和機(jī)電一體化。近年來，可編程序控制器的發(fā)展非常快，不僅應(yīng)用普及非常快，而新產(chǎn)品的開發(fā)速度也是非?？斓?。隨著我國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平迅速提高，工作居住條件得到了巨大改善。鉆床作為工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)的重要生產(chǎn)工具，與人們的工作和效力的產(chǎn)生息息相關(guān)。對(duì)它的性能要求很精確。在此，我們采用了PLC的控制來實(shí)現(xiàn)鉆床的運(yùn)行穩(wěn)定。鉆床的電氣系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、冷卻泵和電磁吸盤以及照明電路等部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前鉆床設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。改造后使生產(chǎn)線的效率得到提到，使用壽命更長久等優(yōu)點(diǎn)。改造鉆床是一門專業(yè)知識(shí)相當(dāng)廣泛的專業(yè)，它涉及到自動(dòng)化專業(yè)的多門專業(yè)基礎(chǔ)課：電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算機(jī)接口、自控原理、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)、電氣系統(tǒng)控制、可編程邏輯控制器等。通過這些專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，又使這些課程得到了復(fù)習(xí)、鞏固。掌握所學(xué)知識(shí)并解決實(shí)際問題的方法和技能。Z3013031型搖臂鉆床屬于大型立式鉆床，能夠進(jìn)行多種形式的機(jī)械加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、刮平面以及攻螺紋等。搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件較多，常采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，一般采用三相交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，用機(jī)械變速調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，變速箱為機(jī)械有級(jí)調(diào)速，鉆床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有較大的調(diào)速范圍。Z30130X31型鉆床的傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)過于復(fù)雜煩瑣。若采用PLC控制進(jìn)行改造后，便線路簡化，可靠性提高，響應(yīng)加快精確更正確，給設(shè)備維護(hù)、檢修帶來方便，同時(shí)在成本上也合理，能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-2第二章機(jī)床的主要參數(shù)1.機(jī)床的主要參數(shù)（1）最大鉆孔直徑100mm（2）主軸中心線至立柱母線距離：最大3150mm最小570mm（3）主軸箱水平移動(dòng)距離2580mm（4）主軸端面至底座工作面距離：最大2500mm最小750mm（5）搖臂升降距離1250mm（6）搖臂升降速度0.61m/min（7）搖臂回轉(zhuǎn)角度360度（8）主軸圓錐孔莫氏6號(hào)（9）主軸轉(zhuǎn)速范圍81000r/min（10）主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)22級(jí)（11）主軸進(jìn)給量范圍0.063.2mm/r（12）主軸進(jìn)給量級(jí)數(shù)16級(jí)（13）主軸行程500mm（14）刻度盤每轉(zhuǎn)鉆孔深度170mm（15）主軸允許最大扭轉(zhuǎn)力矩2450Nm（16）主軸允許最大進(jìn)給抗力49103.N（17）主電機(jī)功率15kw（18）搖臂升降電機(jī)功率3kw（19）主軸箱及搖臂液壓夾緊電機(jī)功率0.75k（20）立柱液壓夾緊電機(jī)功率0.75kw（21）主軸箱水平移動(dòng)電機(jī)功率0.25kw（22）主軸箱水平移動(dòng)速度1.6m/min（23）冷卻泵電機(jī)功率0.09kw2.鉆床的機(jī)械及運(yùn)動(dòng)形式（一）Z30130x31型搖臂鉆床適用于在重大型零件上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、刮平面及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下可以進(jìn)行鏜孔。Z30130x31行搖臂鉆床，其零部件通用化程度較高，本機(jī)床具有如下特點(diǎn)：無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-3采用液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)，可節(jié)省輔助時(shí)間；主軸正反轉(zhuǎn)、停車（制動(dòng)）、變速、空擋等動(dòng)作都用一個(gè)手柄控制，操縱輕便；主軸箱、搖臂、內(nèi)外柱采用液壓驅(qū)動(dòng)的菱形塊夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊可靠；搖臂上導(dǎo)軌、主套筒及內(nèi)外柱回轉(zhuǎn)滾道等處均進(jìn)行淬火處理，可延長使用壽命；主軸箱的移動(dòng)除手動(dòng)，還可以機(jī)動(dòng)；有完善的安全保護(hù)裝置及外柱防護(hù)和自動(dòng)潤滑裝置。（二）液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（1）該液壓系統(tǒng)中工作臺(tái)的換向采用了時(shí)間控制的換向回路。在換向閥閥芯上的四個(gè)控制邊均帶有錐度較小的制動(dòng)錐，同時(shí)可采用單向節(jié)流閥來調(diào)整閥芯的移動(dòng)速度，使制動(dòng)過程平穩(wěn)，減小了換向沖擊，這對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較高、換向要求平穩(wěn)。（2）液壓系統(tǒng)中，采用了進(jìn)油和回油路的雙重節(jié)流調(diào)速回路，并以回油節(jié)流調(diào)速為主，因此，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且可減小工作臺(tái)啟動(dòng)時(shí)的前沖現(xiàn)象。（3）具有卸荷回路，機(jī)床不工作時(shí)，可使系統(tǒng)卸荷，以減少功率損失和減少油液發(fā)熱。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-4第三章繼電器接觸器控制原理3.1控制線路特點(diǎn)與電氣線路概述3.1.1控制線路特點(diǎn)（1）電路、控制線路、信號(hào)指示燈電路及機(jī)床照明均采用自動(dòng)空氣斷路器作為電源引入開關(guān)。自動(dòng)空氣斷路器中的電磁脫扣裝置作為短路保護(hù)電器而取代熔斷器。另外，此斷路器也具有零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)作用。（2）由于各臺(tái)點(diǎn)動(dòng)機(jī)的容量不同，在起動(dòng)時(shí)須區(qū)別對(duì)待。主軸電動(dòng)機(jī)容量較大，為降低起動(dòng)電流，采用了Y起動(dòng)控制線路。其它五臺(tái)電動(dòng)機(jī)采用接觸器直接起動(dòng)控制線路或開關(guān)直接起動(dòng)控制線路。（3）控制線路裝有總起動(dòng)與總停止按鈕，便于操作和在發(fā)生事故時(shí)緊急停車。（4）搖臂的上升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)有嚴(yán)格的動(dòng)作順序，由限位開關(guān)SQ3給以保證。（5）每一個(gè)主要?jiǎng)幼骶兄甘緹糇鞒鲋甘?，便于操作和進(jìn)行電氣維修。（6）主柱的夾緊與松開單獨(dú)用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使控制更為靈活。（7）主軸箱的水平移動(dòng)單獨(dú)用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。（8）搖臂的上升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)可以用主軸箱上的十字開關(guān)操作，也可以裝在立柱下部的控制按鈕操作，屬于兩地控制線路。（9）立柱與主軸箱的松開與夾緊可以同時(shí)進(jìn)行操作，也可以單獨(dú)進(jìn)行。（10）控制線路采取了可靠的電氣聯(lián)鎖措施，以防止發(fā)生電源短路事故。3.1.2電氣線路概述主電路由六臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)及其有關(guān)的電氣元件組成。主軸電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，因?yàn)楣β瘦^大，所以采用Y起動(dòng)控制線路。冷卻泵電動(dòng)機(jī)也只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，采用開關(guān)直接起動(dòng)控制線路。其它四臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)都有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，采用交流接觸器起動(dòng)控制線路。M1為主電動(dòng)機(jī)，由交流接觸器KM1、KM2和KM3進(jìn)行Y起動(dòng)，KM1和KM3也是M1的停止電器。M1的短路保護(hù)電器是總電源引入開關(guān)自動(dòng)空氣斷路器QF1中的電磁脫扣裝置。熱繼電器FR1是M1的過載保護(hù)電器。M2是搖臂升降電動(dòng)機(jī)。交流接觸器KM4控制M2的正向起動(dòng)與停止。M2