基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)（論文、設(shè)計(jì)）基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)班級：姓名：成教院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（）題目基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師院系專業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)班級學(xué)號姓名2010年3月5日至2010年6月20日共15周一、論文（設(shè)計(jì)）方向：根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，對機(jī)床設(shè)備進(jìn)行改造。二、主要參考資料：電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練可編程控制技術(shù)流行PLC實(shí)用程序?qū)嵱脵C(jī)床電氣控制線路故障維修PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐三、課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：1、學(xué)習(xí)搖臂鉆床的控制系統(tǒng)，熟悉其工作原理；2、選擇PLC作為控制器的核心部件，完成改造系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和PLC控制器的軟件設(shè)計(jì)；3、寫出設(shè)計(jì)說明書。四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排：起訖日期工作內(nèi)容備注2010/3/52010/3/25下達(dá)任務(wù)書，收集資料，熟悉控制要求2010/3/262010/04/09系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2010/4/102010/04/24系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試2010/04/252109/05/31完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2010/6/12010/06/13對設(shè)計(jì)及論文進(jìn)行整改和定稿2010/6/142010/06/20準(zhǔn)備畢業(yè)答辯學(xué)生（簽名）：年月日指導(dǎo)教師（簽名）：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見：組長（簽名）年月日注：1.指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師和接受任務(wù)的學(xué)生均應(yīng)簽字。2.此任務(wù)書最遲必須在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前下達(dá)給學(xué)生?；赑LC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)浙江臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010電氣自動(dòng)化技術(shù)摘要：本論文是研究機(jī)械加工中常用的Z3050搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)實(shí)行PLC改造問題，具體描述了改造后系統(tǒng)組成，控制原理及程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容?？删幊炭刂破?ProgrammableLogicController)簡稱PLC，是一種具有實(shí)用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、編程方便等優(yōu)點(diǎn)的現(xiàn)代化控制器。本文論述的Z3050搖臂鉆床控制系統(tǒng)PLC改造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用三菱FX1N繼電器型PLC，該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、凌亂的現(xiàn)狀，增加了工作的可靠性和安全性；能輕松、準(zhǔn)確的完成各種工件的加工工作，是較為理想的控制系統(tǒng)。搖臂鉆床控制系統(tǒng)PLC改造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由學(xué)生自行完成系統(tǒng)各部件的組裝，接線，軟件編程，系統(tǒng)調(diào)整等。關(guān)鍵詞：PLCZ3050搖臂鉆床控制系統(tǒng)目錄1緒論.11.1本課題的選題背景和意義.11.2國內(nèi)外關(guān)于本課題的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài).22搖臂鉆床及原理圖說明.42.1改造前的搖臂鉆床的一次電路.42.2改造后的搖臂鉆床一次電路.42.3改造前的二次電路.52.4電源圖.62.5原理說明.72.5.1主電路分析.72.5.2控制電路分析.72.5.3立柱和主軸箱的夾緊與放松控制.83元器件的選型及說明.103.1改造前元器件的選型.103.2改造后元器件選型原則.104PLC的選型.134.1PLC的工作原理與選用.134.2選擇何種PLC的原因說明.144.3使用PLC控制的優(yōu)缺點(diǎn).145系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).155.1PLC的I/O分配表.165.2PLC的外部接線圖.176系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).186.1編寫梯行圖.186.2梯行圖分析.196.3指令表.22結(jié)束語.25致謝.26參考文獻(xiàn).27臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11緒論1.1本課題的選題背景和意義Z3050搖臂鉆床是工廠中常用的金屬切削機(jī)床，它可以進(jìn)行多種形式的加工，如：鉆孔、鏜孔、鉸孔及螺紋等。從控制上講，它需要機(jī)、電、液壓等系統(tǒng)相互配合使用，而且，要進(jìn)行時(shí)間控制。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動(dòng)機(jī)和變速箱來實(shí)現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這樣可以簡化變速機(jī)構(gòu)。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過機(jī)械轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。此外，搖臂的上升、下降和立柱的夾緊、放松各由一臺交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)1。目前，我國的Z3050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(jī)較多所以電路較復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)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(shí)間、計(jì)數(shù)控制用繼電器接觸器控制方式較難實(shí)現(xiàn)，所以，有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷?？删幊踢壿嬁刂破魇菑脑缙诘睦^電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)。PLC之所以有較強(qiáng)的生命力，在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場和市場要求?？煽啃愿撸垢蓴_能力強(qiáng)、編程方便、價(jià)格低、壽命長。與單片機(jī)相比，它的輸入/輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件，這樣可以大大節(jié)省用戶的開發(fā)時(shí)間與生產(chǎn)成本?，F(xiàn)在應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域的PLC種類繁多，規(guī)模大小和功能強(qiáng)弱千差萬別，但他們具有以下一些共同的特點(diǎn)?？煽啃愿??？煽啃允怯脩舻氖走x要求，目前各廠家生產(chǎn)的PLC，平均無故障時(shí)間都大大超過IEC規(guī)定的10萬小時(shí)，例如：西門子、ABB、松下、三菱等微小型PLC，而且都有完善的自診斷功能，判斷故障迅速。靈活組態(tài)?？删幊炭刂破魇窍盗谢a(chǎn)品，通常采用模塊化結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合。輸入輸出端口選擇靈活，有多種機(jī)型，組合方便。功能強(qiáng)大，除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算功能外，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、PTO運(yùn)算、過程運(yùn)算、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)程設(shè)備。因此，PLC幾乎是全能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2編程方便，易于使用。PLC的編程可采用與繼電器極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（SequentialFunctionChart），使編程更加簡單方便。運(yùn)行速度快。傳統(tǒng)的機(jī)電接觸電氣控制系統(tǒng)通過大量觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行控制，速度很慢，而且系統(tǒng)愈大速度愈慢。PLC的控制速度則由CPU工作速度和掃描速度決定。因此更適合處理高速復(fù)雜的控制任務(wù)，它與微型計(jì)算機(jī)之間的差別越來越小。同時(shí)，PLC還具備了網(wǎng)絡(luò)功能，能進(jìn)行多臺PLC或PLC與PC機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通訊，使用PLC可以很方便的構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式電氣控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場總線的PLC通訊網(wǎng)絡(luò)，可使工廠的各種資源共享，就更適合于工廠自動(dòng)化的需要，為工廠自動(dòng)化提供了技術(shù)保證。正是由于PLC電氣控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn),因此本次對Z3050搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的改造,可以大大提高Z3050搖臂鉆床工作性能和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,為工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化帶來生機(jī)同時(shí)，提高了PLC編程水平和實(shí)踐能力,為今后在實(shí)際工作中熟練使用PLC進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外關(guān)于本課題的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)早在上世紀(jì)六十年代國外就已經(jīng)出現(xiàn)了可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用，之后世界各國爭相在該領(lǐng)域投入大量資金進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)，在1995年西門子又成功地開發(fā)出了S7200、S7300系列，它具有TD200和COROSOPS操作模板為用戶提供了方便人機(jī)界面，用戶程序三級口令保護(hù)，極強(qiáng)的計(jì)算性能，完善的指令集，MPI接口和通過工業(yè)現(xiàn)場總線PROFD3US以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力，強(qiáng)勁的內(nèi)部集成功能，全面的故障診斷功能；模塊式結(jié)構(gòu)可用于各處性能的擴(kuò)展，脈沖輸出晶閘管步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)；快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期，并采用了高速計(jì)數(shù)器，高速中斷處理可以分別響應(yīng)過程事件，大幅度降低了成本。由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司己將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。由于PLC的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其迅速在工業(yè)控制中得到推廣。雖然國內(nèi)PLC技術(shù)的應(yīng)用前景很大，并且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而相比之下，由于受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的限制，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)上使用的Z3050搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，還是采用采用繼電器接觸器控制方式，而這種控制方式存在著明顯的缺陷和隱患。極易發(fā)生故障。而且，由于線路復(fù)雜，要想找到問題所在也相當(dāng)?shù)睦щy。和國外大量采用臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3PLC技術(shù)替代繼電器接觸器系統(tǒng)相比，我們還存在很大差距。隨著PLC技術(shù)在我國的迅猛發(fā)展，我們和國外先進(jìn)技術(shù)的差距會不斷縮小。因此，抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)進(jìn)一步促進(jìn)PLC技術(shù)的推廣與應(yīng)用，是提高我國工業(yè)自動(dòng)化水平的迫切任務(wù)，此次對于Z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，就是希望借鑒國外先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)，應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場，以提高搖臂鉆床的工作性能。臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42搖臂鉆床及原理圖說明2.1改造前的搖臂鉆床的一次電路改造前的搖臂鉆床的一次電路如圖2-1所示。該電路用空氣開關(guān)作為總電源開關(guān)，熔斷器作為短路保護(hù)，熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)，交流接觸器作為電動(dòng)機(jī)啟、停控制設(shè)備。缺點(diǎn)：易造成單相熔絲燒斷引起缺相，甚至燒電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生；優(yōu)點(diǎn)：線路簡單，投資少。FU1FU2M43L1L2L3