z3040-搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、Z3040型搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)01摘要本課程設(shè)計(jì)是機(jī)械加工中常用的 Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，旨 在解決傳統(tǒng)繼電器一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)與繼電器一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(qiáng)，故障率低， 對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。 因此，本文對Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改 造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。 此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(jì)方案，完成

2、了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，其中包括PLC機(jī)型的選擇、I/O端口的分配、I/O硬件接線圖的繪制、PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。對 PLC 控制搖臂鉆床的工作過程作了詳細(xì)闡述，敘述了采用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(jī)床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖。關(guān)鍵詞：可編程控制器；搖臂鉆床;梯形圖；電氣控制系統(tǒng)？15目錄摘要11緒論41.1 Z3040搖臂鉆床簡介 4.1.2設(shè)計(jì)目的4.2 Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的原理 52.1主電路5.2.2控制電路、信號及照明電路 5.2.2.1主電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制52.2.2搖臂松開-升/降-搖臂夾緊控制52.2.3立柱和主軸箱的松

3、開及夾緊控制及信號燈 63基于PLC的Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 73. 1電氣元件的選擇 7.3. 2 PLC型號的選擇8.3.2.1根據(jù)PLC的物理結(jié)構(gòu) 83.2.2根據(jù)PLC的指令功能 93.2.3根據(jù)PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù) 93.2.4根據(jù)PLC的存儲容量 93.2.5根據(jù)輸入模塊的類型 93.2.6根據(jù)輸出模塊的類型93.3 PLC的I/O電氣接線圖的設(shè)計(jì) 104 Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì) 114.1 PLC梯形圖程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)及程序調(diào)試： 114.1.1主電動機(jī)的起動控制程序 114.1.2搖臂升降控制程序 114.1.3主軸箱放松或夾緊控制程序

4、 124.1.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序 134.1.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序 13參考文獻(xiàn)26附錄I Z3040搖臂鉆床電氣控制原理圖 27附錄U Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表 28附錄川I/O電氣接線圖29附錄W程序梯形圖30攻螺紋及修刮端面等多Z3040搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖1底座2內(nèi)立柱3、4外立柱5搖臂6主軸箱7主軸8工 作臺1.1 Z3040搖臂鉆床簡介鉆床是一種孔加工機(jī)床，可用來鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔 種形式的加工。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有立式鉆床、 式鉆床、深孔鉆床等。搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適 用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工， 一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。搖臂鉆床主

5、要由底座、內(nèi)外立座、搖臂、主軸箱和 工作臺等組成。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上， 并借助絲杠的正、反轉(zhuǎn)可沿外立柱作上下移動。主軸箱 安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上可通過手輪操作使其在水平 導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動。加工時，根據(jù)工件高度的不同，搖 臂借助于絲杠可帶著主軸箱沿外立柱上下升降。在升降 之前，應(yīng)自動將搖臂松開，再進(jìn)行升降，當(dāng)達(dá)到所需的 位置時，搖臂自動夾緊在立柱上。搖臂鉆床鉆削加工分 為工作運(yùn)動和輔助運(yùn)動。工作運(yùn)動包括：主運(yùn)動（主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動）和進(jìn)給運(yùn)動（主 軸軸向運(yùn)動）；輔助運(yùn)動包括：主軸箱沿?fù)u臂的橫向移動，搖臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動。 鉆削加工時，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)一面作縱向進(jìn)給。鉆床的主運(yùn)動是主軸帶著鉆

6、頭作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動是鉆頭的上下移動。搖臂回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動采用手動.當(dāng)進(jìn)行加工時，由特殊的加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。鉆削加工時，鉆 頭一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，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） 進(jìn)給運(yùn)動為主軸的縱向進(jìn)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。1.2設(shè)計(jì)目的（1）了解Z3040搖臂鉆床的操作順序，并作出功能圖（2）、熟悉并會接較復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)電路。（3）、領(lǐng)悟電氣控制電路PLC改造的要領(lǐng)

7、。2 Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的原理2.1主電路我國原來生產(chǎn)的Z3040搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和搖臂升降運(yùn)動的操作是通過 不能復(fù)位的十字開關(guān)來操作的，它本身不具有欠壓和失壓保護(hù)。因此在主回路中要用 一個接觸器將三相電源引入?，F(xiàn)在的Z3040搖臂鉆床取消了十字開關(guān)，它的電氣原 理圖見附錄I。它的主電路、控制電路、信號電路的電源均采用自動開關(guān)引入，自動開關(guān)的電 磁脫扣作為短路保護(hù)取代了熔斷器。交流接觸器 KM1只主電動機(jī)M1接通或斷開的 接觸器，KR1為主電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器。搖臂的升降，立柱的夾緊放松都要 求拖動的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，所以M2和M3電動機(jī)分別有兩個接觸器，它們?yōu)镵M2、KM3

8、 和KM4、KM5。搖臂升降電動機(jī)M2、冷卻泵電動機(jī)M4均為短時工作，不設(shè)過載保 護(hù)。采用4臺電機(jī)拖動，主軸電動機(jī)Ml、搖臂升降電動機(jī)M2、液壓泵電動機(jī)M3及 冷卻泵電動機(jī)M4，4臺電動機(jī)均采用直接起動控制。M2為短時工作制.主軸電動機(jī) Ml和液壓泵電動機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FRI、FR2作長期過載保護(hù)。2.2控制電路、信號及照明電路2.2.1主電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制在主電動機(jī)啟動前，首先將自動開關(guān) Q2、Q3、Q4扳到接通狀態(tài)，同時將配電 盤的門關(guān)好并鎖上。然后再將自動開關(guān) Q1扳到接通位置，電源指示燈亮。這時按下 SB1,中間繼電器K1通電并自鎖，為主軸電動機(jī)與其他電動機(jī)的啟動做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下

9、按鈕SB2時，交流接觸器KM1線圈通電并自鎖使主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時主電動機(jī) 旋轉(zhuǎn)的指示燈HL4亮。主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)用手柄通過機(jī)械變換的方法來實(shí)現(xiàn)。2.2.2搖臂松開-升/降-搖臂夾緊控制控制電路設(shè)有主軸啟動按鈕SB2和主軸停止按鈕SB1。搖臂鉆床的工作過程是由電氣、機(jī)械、液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。搖臂升/降 動作按照 搖臂松開一升降一搖臂夾緊”順序進(jìn)行。由搖臂松開行程開關(guān)SQ2與夾緊 行程開關(guān)SQ3來控制。在搖臂夾緊前，由時問繼電器 KT延時I3s后再夾緊。主軸電機(jī)由按鈕SB1、SB2和接觸器KM1構(gòu)成單向起動停止控制電路。搖臂升 降由M2作動力，SB3和SB4分別為搖臂上升和下降的點(diǎn)動按鈕。因?yàn)?/p>

10、搖臂平時是夾 緊在外立柱上，所以在搖臂升降之前，先要把搖臂松開，再由M2驅(qū)動升降：搖臂升降到位后，再重新將它夾緊。搖臂升降動作按照 搖臂松開-升/降-搖臂夾緊”順序 進(jìn)行，由搖臂松開行程開關(guān)SQ2與夾緊行程開頭SQ3來控制。而搖臂的松、緊是由液壓系統(tǒng)完成的。當(dāng)按下上升按鈕SB3時，電磁閥YV線圈通電吸合，正向供出壓力 油進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動松開機(jī)構(gòu)使搖臂松開，搖臂松開后，行程開頭SQ2動作，SQ2觸點(diǎn)閉合、SQ3復(fù)位SQ3搖臂上升，若M3反轉(zhuǎn)，則反向供出壓力油進(jìn)入搖 臂的夾緊油腔、推動夾緊構(gòu)使搖臂夾緊，搖臂夾緊后，行程開頭SQ3動作，SQ2復(fù)位 搖臂停止在所需位置上。搖臂升降的極限保護(hù)由組

11、合開頭 SQ1實(shí)現(xiàn)，SQ1有兩對 常閉觸點(diǎn)，當(dāng)搖臂上升或下降到極限位置時，相應(yīng)觸頭動作，切斷對應(yīng)上升或下降 接觸器KM2與KM3線圈回路，使搖臂升降電機(jī)M2停轉(zhuǎn)，搖臂停止移動。QS電源開關(guān)，主電機(jī)M1由KM1控制，搖臂升降電機(jī)M2由KM2、KM3控制正反 轉(zhuǎn)，液壓泵電機(jī)M3由KM4、KM5控制正反轉(zhuǎn)，冷卻泵電機(jī)M4由SA1控制，電路有 短路保護(hù)、過載保護(hù)等。執(zhí)行元件：主電機(jī)M1、搖臂升降電機(jī)M2、冷卻泵電機(jī)M4、液壓泵電機(jī)M3、 電磁換向閥YV （2位6通）。2.2.3立柱和主軸箱的松開及夾緊控制及信號燈主軸箱和立柱的松、緊是同時進(jìn)行的，SB5和SB6分別為松開和夾緊點(diǎn)動按鈕， 當(dāng)按下松開按鈕

12、SB5, KM4線圈得電，液壓泵電機(jī)M3正轉(zhuǎn)，拖動液壓泵送出壓力油， 這時電磁閥YV線圈處于斷電狀態(tài)，液壓油進(jìn)入主軸箱與立柱的松開油腔，使主軸 箱與立柱松開或夾緊。由于YV線圈斷電，液壓油不會進(jìn)入搖臂的松開油腔，搖臂 仍處于夾緊狀態(tài)。當(dāng)主軸箱與立柱松開時，行程開關(guān) SQ4不受壓，觸頭SQ4閉合， 指示燈HL1亮，表示主軸箱與立柱確已松開?？梢允謩硬僮髦鬏S箱在搖臂的水平導(dǎo) 軌上移動，也可推動搖臂使繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)移動，當(dāng)移動到位后，再按下夾緊按鈕SB6, 接觸器KM5線圈得電，液壓泵電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，液壓油進(jìn)入夾緊油腔，使主軸箱與立 柱夾緊。當(dāng)確已夾緊、壓下SQ4, HL2燈亮，HL1滅，指示主軸箱與立

13、柱已夾緊， 可以進(jìn)行鉆削加工。機(jī)床設(shè)有4個信號燈：電源指示燈HL、立柱和主軸箱松開指示燈HL1、立柱和 主軸箱夾緊指示燈HL2、主軸電動機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈HL3。照明燈EL用SA2直接控制。信號（檢測）元件：SQ1-搖臂上限位開關(guān)、SQ6-搖臂下限位開關(guān)；SQ2-搖臂松 開檢測、SQ3-搖臂夾緊檢測；SQ4主軸箱立柱夾緊/松開檢測；SQ5按下整個電路斷。3基于PLC的Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案由兩部分組成，一部分為電氣控制系 統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，也就是PLC的機(jī)型的確定；另一部分是電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)， 就是PLC控制程序的編寫。為了使改造后的搖

14、臂鉆床仍能夠保持原有功能不變，此 次改造的一個重要原則之一就是，不對原有機(jī)床的控制結(jié)構(gòu)做過大的調(diào)整，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。3. 1電氣元件的選擇在電氣原理圖設(shè)計(jì)完畢之后就可以根據(jù)電氣原理圖進(jìn)行電氣元件的選擇工 作，本設(shè)計(jì)中需選擇的電氣元件主要有：1. 電源開關(guān)QS的選擇QS的作用主要是用于電源的引入及控制 M1M4起、停和正反轉(zhuǎn)等。因此QS 的選擇主要考慮電動機(jī) M1M4額定電流和啟動電流，由前面已知 M1M4的額 疋電流數(shù)值，通過計(jì)算可得額定電流之和為 10.68A，同時考慮到，M2、M3、M4量 為滿載啟動，在功率較小，M1雖功率較大，但為輕載啟動。所以，Q

15、S最終選擇組 合開關(guān)HZ5-20型，額定電流為20A。2. 熱繼電器FR的選擇根據(jù)電動機(jī)的額定電流進(jìn)行熱繼電器的選擇，由前面M1、M2和M3的額定電流，現(xiàn)選擇如下：FR1選用JR16-20/3D型熱繼電器。熱元件額定電流11A額定電流調(diào)節(jié)范圍為 6.811A工作時調(diào)整在6.82A.FR2選用JR16-20/3型熱繼電器。熱元件額定電流 2.4A額定電流調(diào)節(jié)范圍為 1.52.4A工作時調(diào)整在1.42A。3. 接觸器的選擇根據(jù)負(fù)載回路的電壓、電流，接觸器所控制回路的電壓及所需點(diǎn)的數(shù)量等來進(jìn) 行接觸器的選擇。本設(shè)計(jì)中KM1主要對M1進(jìn)行控制，而M1額定電流為6.82A，控制回路電源 為127V，需要

16、主觸點(diǎn)兩對，所以，KM1選G0-10型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為10A， 線圈電壓為127V。KM2與KM3對M2進(jìn)行控制，而M2額定電流為2.01A，控制回路電源為127V， 各需要主觸點(diǎn)兩對，KM2的輔助動斷觸點(diǎn)一對，KM3的輔助動斷觸點(diǎn)一對，所以， KM2、KM3選CD10-5型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流為 5A，線圈電壓為127V。KM4與KM5對M3進(jìn)行控制，而M3的額定電流為1.42A，控制回路電源為127V,各需要主觸點(diǎn)三對，KM4的輔助動斷觸點(diǎn)一對，KM5的輔助動斷觸點(diǎn)一對， 所以，KM4、KM5選CJ10-5型接觸器。4. 時間繼電器的選擇本設(shè)計(jì)中由于搖臂的升降需要延時控制。需要常

17、開觸點(diǎn)一個，延時閉合動斷觸 點(diǎn)一個，延時斷開動合觸點(diǎn)一個，我們選 ISSI型時間繼電器。額定電壓 AC127V、 DC24V,額定功耗小于5W,動作頻率1200次/h。5熔斷器的選擇根據(jù)熔斷器的額定電壓、額定電流和熔體的額定電流等進(jìn)行熔斷器的選擇。本設(shè)計(jì)中涉及到熔斷器有三個：FU1、FU2、FU3。FU1主要對M1、M4進(jìn)行短路保護(hù)，M1、M4額定電流分別為6.82A、0.43A。因此，熔體的額定電流為Iful > (1.52.5)lNmax+XN計(jì)算可得Iful> 17.48A因此FU1選擇RL1-60型熔斷器，熔體為20A.同理：FU2選擇RL1-15型熔斷器，熔體為10A;

18、FU3選擇RL1-15型熔斷器， 熔體為2A。6按鈕的選擇根據(jù)需要的觸點(diǎn)數(shù)目、動作要求、使用場合、顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。本設(shè)計(jì)中SB1、SB4選擇LA-18型按鈕，顏色為紅色，選擇 SB2、SB5選擇 LA-18型按鈕，顏色為綠色，SB3、SB6選擇LA-18型按鈕，顏色為黑色。7照明及指示燈的選擇本設(shè)計(jì)中，電源指示燈 EL選擇JC2,交流36V、40W，與燈開關(guān)SA2成套配 置；指示燈HL1、HL2、HL3選擇ZSD-0型，指標(biāo)為6.3V，0.25A，顏色為黃色， 綠色，紅色各一個。8控制變壓器的選擇本設(shè)計(jì)中，變壓器選擇 BK-100VA,380V、220V/127V、36V、6.3V。綜合

19、以上的計(jì)算，Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表見附錄U。3. 2 PLC型號的選擇選擇基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的 PLC機(jī)型，應(yīng)從以下幾個方面來考慮：3.2.1根據(jù)PLC的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的不同，PLC分為整體式、模塊式和疊裝式。整體式的每一 I/O 點(diǎn)的平均價格比模塊式便宜，小型電氣控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程控制器。此 次所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)沒有特殊的控制任務(wù)，整體 式PLC完全可以滿足控制要求，且在性能相同的情況下，整體式 PLC較模塊式和 疊裝式PLC價格便宜，因此，Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC選用整體式結(jié) 構(gòu)的 PLC5。3.2.2根據(jù)

20、PLC的指令功能考慮到任何一種PLC都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求，據(jù)此本課題將盡 量采用價格便宜的PLC。3.2.3根據(jù)PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入與輸出的比例為6： 4，根據(jù)I/O總點(diǎn)數(shù)可給出如下的經(jīng)驗(yàn)公式：所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10 余量：一般按計(jì)算存儲器字?jǐn)?shù)的 25%考慮余量。所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=（28+20）*10=480輸入點(diǎn)數(shù)為28點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，故總點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于48 3.2.4根據(jù)PLC的存儲容量PLC存儲器容量的估算方法：對于僅有開關(guān)量輸入 /輸出信號的電氣控制系統(tǒng)， 將所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)乘以10,就是所需PLC存儲器的存儲容量（單位

21、為bit）即（28+20）X 20=480bit3.2.5根據(jù)輸入模塊的類型輸入模塊的輸入電壓一般為 DC24V和AC110V或AC220V。直流輸入電路的 延遲時間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。交流輸入方 式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。由于本基于PLC的 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境并不惡劣，且對電氣控制系統(tǒng)操作人員來說DC24V電壓較AC110V電壓安全些。因此，本基于 PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng) 的PLC輸入模塊應(yīng)選直流輸入模塊，輸入電壓應(yīng)DC24V電壓。3.2.6根據(jù)輸出模塊的類型PLC輸出模塊有繼電器型、晶體管型和晶閘管三種。繼電

22、器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬間過電壓和過 電流的能力較強(qiáng)，每一點(diǎn)的輸出容量較大（可達(dá)2A），在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個數(shù)沒有限制，但動作速度慢，壽命有一定的限制。晶體管型與晶閘管輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，它們的可靠性高， 反應(yīng)帶寬快，壽命長，但是過載能力差，每 1點(diǎn)的輸出量只有0.5A，4點(diǎn)同時輸出 的總?cè)萘坎坏贸^2A。由于Z3040搖臂鉆床控制對象對PLC輸出點(diǎn)的動作表達(dá)速度要求不高，繼電 器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求，且每一點(diǎn)的輸出容量較大，在同一時 間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個數(shù)沒有限制，這將給設(shè)計(jì)工作帶來很大的方便。所以本課 題選用繼電器輸出

23、模塊，結(jié)合Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，需要輸入 點(diǎn)數(shù)大于28個，輸出點(diǎn)數(shù)大于20個。綜上所述，為了使Z3040搖臂鉆床在改造后能夠良好工作，確認(rèn)日本三菱公司 生產(chǎn)的FX2N-64MR-001型和擴(kuò)展單元FX2N-40ER-D型PLC能夠滿足上述要求， 該類型號PLC體積小，功能強(qiáng)，增加了一些大型機(jī)的功能和指令，如PID和PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）指令，對于控制器體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng) 是一種很好的選擇。其編程口為 RS-232C，可以直接和編程器或計(jì)算機(jī)連接，使用 非常方便，且性價比較高，使用方便。其主要技術(shù)性指標(biāo)如下：該型PLC具有Z304

24、0搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)所需的所有指令功能，其總輸入 點(diǎn)數(shù)為28點(diǎn)，總輸出點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，用戶存儲器容量5K步，輸入模塊電壓為DC24V， 輸出模塊為繼電器型。由此可知，F(xiàn)X2N-64MR-001和擴(kuò)展單元FX2N-40ER-D型PLC 的技術(shù)性能指標(biāo)完全能滿足上述要求。3.3 PLC的I/O電氣接線圖的設(shè)計(jì)PLC的I/O電氣接線圖中所有輸入端共用一個 COM端，輸入信號的其中一端 應(yīng)并接在直流24V電源上，另一端應(yīng)分別接入相應(yīng)的 PLC輸入端子上。接線時注 意PLC輸入/輸出COM端子的極性。接觸器線圈連接的所有輸出端口可以共用一 個COM2端。PLC的I/O電氣接線圖見附錄川。4 Z3040搖

25、臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)為了使Z3040搖臂鉆床在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)改造后仍能夠完成原有的工作需 要，本基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC程序應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)預(yù)開程序、 主電動機(jī)的起動和停止控制程序、搖臂升降控制程序即升降電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制程 序、立柱和主軸箱的松開與夾緊控制程序即液壓泵電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)程序、信號的顯 示程序、照明控制程序等部分組成。因選用FX2N-64MR-001型號的PLC，所以編程時采用Windows環(huán)境下運(yùn)行的SWOPC-FXGP/WIN-C的編程軟件來編程設(shè)計(jì)，采 用其可編程控制器訓(xùn)練裝置來進(jìn)行模擬調(diào)試。4.1.1主電動機(jī)的

26、起動控制程序X4為主電動機(jī)起動輸入繼電器，接通 X4，此時輸出繼電器丫1接通并自鎖，4.1.2搖臂升降控制程序當(dāng)X5接通時，同時丫4得電，使得液壓泵電動機(jī)起動，搖臂放松，當(dāng)搖臂徹底 放松后，X30的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，丫4斷電，丫2得電，搖臂開始上升， 當(dāng)上升到極限位置時，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，丫2失電。搖臂完成松開，然后上升的 過程。如果想要完成搖臂下降的過程，需接通 X6,在搖臂放松后，使丫4得電，使搖 臂下降，當(dāng)下降到極限位置時，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，丫3失電。搖臂完成松開，然 后下降的過程。圖4.2 搖臂升降梯形圖程序4.1.3主軸箱放松或夾緊控制程序當(dāng)X012接通后，使丫4得

27、電，主軸箱左移，當(dāng)X015接通時，丫2得電，主軸箱 松開到位。加緊過程與其相似。X0)5 XO15 ¥005YOMY002井丁*1 ow1 YOliX015 KOI 3 YOOST I妬I他<Y0134.1.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序當(dāng)X033接通后，使丫4得電，同時丫14得電，搖臂開始回轉(zhuǎn)，當(dāng) X020接通 后，搖臂開始逆回轉(zhuǎn)，當(dāng)X022接通后，使丫7得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，搖臂開始加緊。4.1.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序當(dāng)X024接通后，使丫015得電，冷卻泵開始工作，當(dāng)X025接通后，冷卻泵停止工作X0.'4©JYa isl .9X030I卜6016X022T -

28、圖4.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序Z3040型搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1測試前安全檢查（1）、檢測電路時，確定三相電源只接進(jìn)去一端，防止二相進(jìn)入單相電源供電的電 路否則直接燒毀PLC或開關(guān)電源。（2）、檢查開關(guān)連接是否正常，是否連錯或少。（3）、確定熔斷器應(yīng)與電源相線 L端相連；確定電路沒有短路。 、經(jīng)老師同意后，才能通電測試，并按實(shí)驗(yàn)步驟操作。5.2開始測試39吸合,斷開,斷開,YA亮，再按SQ2 KM4斷開，KM2吸合指等待通電HL1亮按SB3KM1按SB2KM1按SB4KM5HL2亮（主軸轉(zhuǎn)動）HL2滅（主軸停轉(zhuǎn)）KM4吸合，示燈點(diǎn)亮（搖臂上升）按SB5KM5吸合，

29、示燈點(diǎn)亮（搖臂下降）斷開SB4SB5 段時間后KM5KM4吸合,YA亮，再按SQ2 KM4斷開，KM3吸合指吸合按SB7 KM4吸合，YA滅按SB1全部斷開，按SQ5全部電源斷開參考文獻(xiàn)1 齊占慶主編機(jī)床電氣控制技術(shù)第三版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052 張萬奎等編，機(jī)床電氣控制技術(shù)，北京大學(xué)出版社，20073 程憲平主編，機(jī)電傳動與控制（第二版），武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003年9月4 石玉珍，電氣制圖及圖形符號國家標(biāo)準(zhǔn)匯編，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989邱公偉.可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用北京:清華大學(xué)出版社，2003,1-56 李亞東.用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的方法.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002

30、（ 4），491-4937 王培良.發(fā)電機(jī)自動檢測的PLC電氣控制系統(tǒng).電氣自動化，2004（ 1），60-618 李桂芹.提高PLC電氣控制系統(tǒng)可靠性的措施電氣自動化，2006（ 1）,57-58附錄I Z3040搖臂鉆床電氣控制電路圖錨丄相H1 <1 mZ3040搖臂鉆床電氣控制原理圖附錄H Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動機(jī)Y100L2-43.0KW,380V,6.82A,1430r/mi n1M2搖臂升降電動機(jī)Y90S-41.1KW,2.01A,1390r/mi n1M3液壓泵電動機(jī)JO31-20.6KW,1.42A,2880r/mi n1M4冷卻泵電動機(jī)JCB-220.125KW,0.43A,2790r/mi n1QS組合開關(guān)HZ5-20三極，500V,20A1KM1交流接觸器CJ-1010A,線圈電壓127V1KM2,KM3KM4,KM5交流接觸器CJ10-55A,線圈電壓127V5KT時間繼電器JSSIAC127V,DC24V1FR1熱繼電器JR16-20/3熱元