z3040-搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

28/1401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—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(jiǎn)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(duì)工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此,本文對(duì)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(duì)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—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)?目錄摘要11緒論41.1Z3040搖臂鉆床簡(jiǎn)介41.2設(shè)計(jì)目的42Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的原理52.1主電路52.2控制電路、信號(hào)及照明電路52.2.1主電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制52.2.2搖臂松開--升／降--搖臂夾緊控制5立柱和主軸箱的松開及夾緊控制及信號(hào)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73．2PLC型號(hào)的選擇83.2.1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(chǔ)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93.3PLC的I/O電氣接線圖的設(shè)計(jì)104Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)114.1PLC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(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制程序11搖臂升降控制程序114.1.3主軸箱放松或夾緊控制程序124.1.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序13冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序13參考文獻(xiàn)26附錄ⅠZ3040搖臂鉆床電氣控制原理圖27附錄ⅡZ3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表28附錄ⅢI/O電氣接線圖29附錄Ⅳ程序梯形圖301緒論1.1Z3040搖臂鉆床簡(jiǎn)介鉆床是一種孔加工機(jī)床,可用來鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多,有立式鉆床、臥式鉆床、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,是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。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(tái)當(dāng)進(jìn)行加工時(shí),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(shí),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(dòng)形式為：〔1搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);〔2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主軸的縱向進(jìn)給;〔3輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱垂直移動(dòng),主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向的移動(dòng),搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(huì)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)。2Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的原理2.1主電路我國(guó)原來生產(chǎn)的Z3040搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和搖臂升降運(yùn)動(dòng)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(gè)接觸器將三相電源引入。現(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(hào)電路的電源均采用自動(dòng)開關(guān)引入,自動(dòng)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(dòng)機(jī)M1接通或斷開的接觸器,KR1為主電動(dòng)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(dòng)的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn),所以M2和M3電動(dòng)機(jī)分別有兩個(gè)接觸器,它們?yōu)镵M2、KM3和KM4、KM5。搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4均為短時(shí)工作,不設(shè)過載保護(hù)。采用4臺(tái)電機(jī)拖動(dòng),主軸電動(dòng)機(jī)Ml、搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、液壓泵電動(dòng)機(jī)M3及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4,4臺(tái)電動(dòng)機(jī)均采用直接起動(dòng)控制。M2為短時(shí)工作制.主軸電動(dòng)機(jī)Ml和液壓泵電動(dòng)機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FRl、FR2作長(zhǎng)期過載保護(hù)。2.2控制電路、信號(hào)及照明電路主電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制在主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前,首先將自動(dòng)開關(guān)Q2、Q3、Q4扳到接通狀態(tài),同時(shí)將配電盤的門關(guān)好并鎖上。然后再將自動(dòng)開關(guān)Q1扳到接通位置,電源指示燈亮。這時(shí)按下SB1,中間繼電器K1通電并自鎖,為主軸電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下按鈕SB2時(shí),交流接觸器KM1線圈通電并自鎖使主電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn),同時(shí)主電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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與夾緊行程開關(guān)SQ3來控制。在搖臂夾緊前,由時(shí)問繼電器KT延時(shí)l～3s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(dòng)停止控制電路。搖臂升降由M2作動(dòng)力,SB3和SB4分別為搖臂上升和下降的點(diǎn)動(dòng)按鈕。因?yàn)閾u臂平時(shí)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(dòng)升降：搖臂升降到位后,再重新將它夾緊。搖臂升降動(dòng)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(shí),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(dòng)松開機(jī)構(gòu)使搖臂松開,搖臂松開后,行程開頭SQ2動(dòng)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(dòng)夾緊構(gòu)使搖臂夾緊,搖臂夾緊后,行程開頭SQ3動(dòng)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)由組合開頭SQ1實(shí)現(xiàn),SQ1有兩對(duì)常閉觸點(diǎn),當(dāng)搖臂上升或下降到極限位置時(shí),相應(yīng)觸頭動(dòng)作,切斷對(duì)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(dòng)。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。立柱和主軸箱的松開及夾緊控制及信號(hào)燈主軸箱和立柱的松、緊是同時(shí)進(jìn)行的,SB5和SB6分別為松開和夾緊點(diǎn)動(dòng)按鈕,當(dāng)按下松開按鈕SB5,KM4線圈得電,液壓泵電機(jī)M3正轉(zhuǎn),拖動(dòng)液壓泵送出壓力油,這時(shí)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(huì)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(shí),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?dòng)操作主軸箱在搖臂的水平導(dǎo)軌上移動(dòng),也可推動(dòng)搖臂使繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)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,指示主軸箱與立柱已夾緊,可以進(jìn)行鉆削加工。機(jī)床設(shè)有4個(gè)信號(hào)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示燈HL3。照明燈EL用SA2直接控制。信號(hào)〔檢測(cè)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(cè)、SQ3-搖臂夾緊檢測(cè)；SQ4主軸箱立柱夾緊/松開檢測(cè)；SQ5按下整個(gè)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。為了使改造后的搖臂鉆床仍能夠保持原有功能不變,此次改造的一個(gè)重要原則之一就是,不對(duì)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：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M1～M4起、停和正反轉(zhuǎn)等。因此QS的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī)M1～M4額定電流和啟動(dòng)電流,由前面已知M1～M4的額定電流數(shù)值,通過計(jì)算可得額定電流之和為10.68A,同時(shí)考慮到,M2、M3、M4量為滿載啟動(dòng),在功率較小,M1雖功率較大,但為輕載啟動(dòng)。所以,QS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(dòng)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6.8～11A工作時(shí)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1.5～2.4A工作時(shí)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(duì)M1進(jìn)行控制,而M1額定電流為6.82A,控制回路電源為127V,需要主觸點(diǎn)兩對(duì),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(duì)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(duì),KM2的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì),KM3的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì),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(duì)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(duì),KM4的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì),KM5的輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)一對(duì),所以,KM4、KM5選CJ10-5型接觸器。4.時(shí)間繼電器的選擇本設(shè)計(jì)中由于搖臂的升降需要延時(shí)控制。需要常開觸點(diǎn)一個(gè),延時(shí)閉合動(dòng)斷觸點(diǎn)一個(gè),延時(shí)斷開動(dòng)合觸點(diǎn)一個(gè),我們選ISSI型時(shí)間繼電器。額定電壓AC127V、DC24V,額定功耗小于5W,動(dòng)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(gè)：FU1、FU2、FU3。FU1主要對(duì)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≥<1.5-2.5>INmax+∑IN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；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(dòng)作要求、使用場(chǎng)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(gè)。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。綜合以上的計(jì)算,Z3040搖臂鉆床的電器元件明細(xì)表見附錄Ⅱ。3．2PLC型號(hào)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(gè)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(jià)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(jià)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PLC[5]。3.2.2根據(jù)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(jià)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(chǔ)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483.2.4根據(jù)PLC的存儲(chǔ)容量PLC存儲(chǔ)器容量的估算方法：對(duì)于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號(hào)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(chǔ)器的存儲(chǔ)容量〔單位為bit即〔28+20×20=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(shí)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(duì)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[6]。3.2.6PLC輸出模塊有繼電器型、晶體管型和晶閘管三種。繼電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(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制,但動(dòng)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(zhǎng),但是過載能力差,每1點(diǎn)的輸出量只有0.5A,4點(diǎn)同時(shí)輸出的總?cè)萘坎坏贸^2A。由于Z3040搖臂鉆床控制對(duì)象對(duì)PLC輸出點(diǎn)的動(dòng)作表達(dá)速度要求不高,繼電器型輸出模塊的動(dòng)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(shí)間內(nèi)對(duì)導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個(gè)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(gè),輸出點(diǎn)數(shù)大于20個(gè)。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FX-64MR-001型和擴(kuò)展單元FX-40ER-D型PLC能夠滿足上述要求,該類型號(hào)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〔PulseWidthModulation,脈寬調(diào)制指令,對(duì)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(jià)比較高,使用方便。其主要技術(shù)性指標(biāo)如下：該型PLC具有Z3040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(chǔ)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,FX-64MR-001和擴(kuò)展單元FX-40ER-D型PLC的技術(shù)性能指標(biāo)完全能滿足上述要求。3.3PLC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(gè)COM端,輸入信號(hào)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(shí)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(gè)COM2端。PLC的I/O電氣接線圖見附錄Ⅲ。4Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)4.1PLC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(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止控制程序、搖臂升降控制程序即升降電動(dòng)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(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)程序、信號(hào)的顯示程序、照明控制程序等部分組成。因選用FX-64MR-001型號(hào)的PLC,所以編程時(shí)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(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制程序X4為主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)輸入繼電器,接通X4,此時(shí)輸出繼電器Y1接通并自鎖,從而使電機(jī)起動(dòng)。圖4.1主電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)梯形圖程序4.1.2搖臂升降控制程序當(dāng)X5接通時(shí),同時(shí)Y4得電,使得液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng),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,Y4斷電,Y2得電,搖臂開始上升,當(dāng)上升到極限位置時(shí),X10的常閉觸點(diǎn)斷開,Y2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Y4得電,使搖臂下降,當(dāng)下降到極限位置時(shí),X10的常閉觸點(diǎn)斷開,Y3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Y4得電,主軸箱左移,當(dāng)X015接通時(shí),Y2得電,主軸箱松開到位。加緊過程與其相似。圖4.3主軸箱放松或夾緊梯形圖程序4.1.4當(dāng)X033接通后,使Y4得電,同時(shí)Y14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Y7得電,電機(jī)反轉(zhuǎn),搖臂開始加緊。圖4.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序4.1.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序當(dāng)X024接通后,使Y015得電,冷卻泵開始工作,當(dāng)X025接通后,冷卻泵停止工作。圖4.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1測(cè)試前安全檢查〔1、檢測(cè)電路時(shí),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(cuò)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。<4>、經(jīng)老師同意后,才能通電測(cè)試,并按實(shí)驗(yàn)步驟操作。5.2開始測(cè)試等待通電——HL1亮按SB3——KM1吸合,HL2亮〔主軸轉(zhuǎn)動(dòng)按SB2——KM1斷開,HL2滅〔主軸停轉(zhuǎn)按SB4——KM5斷開,KM4吸合,YA亮,再按SQ2——KM4斷開,KM2吸合指示燈點(diǎn)亮〔搖臂上升按SB5——KM5吸合,KM4吸合,YA亮,再按S