搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的PLC的改造

搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的PLC的改造目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 第1章緒論1.1課題選題背景與意義設(shè)備孔加工鉆床，加工鉆孔件、擴(kuò)孔件、鉸孔件等等，在機(jī)械加工行業(yè)有著舉足輕重的地位。對早期生產(chǎn)，鉆床設(shè)備電氣控制系統(tǒng)都采用傳統(tǒng)繼電器和交流接觸器，現(xiàn)狀電氣器件嚴(yán)重老化，電氣元件早期產(chǎn)品已淘汰或停產(chǎn)；影響企業(yè)正常生產(chǎn)，迫于生產(chǎn)企業(yè)需要ZH3140搖臂鉆床控制改造PLC控制方式。改造的PLC控制采用無觸點(diǎn)軟件程序方式對比早期30年興起繼電器、接觸器觸點(diǎn)邏輯控制方式，對PCL而言接線簡化簡單，靈活編程、快速調(diào)試，適用滿足生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要進(jìn)行修改變化、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性好、安裝環(huán)境要求不高，被日益需求改造的機(jī)械加工設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)親睞?？隙嗽诠I(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景。本篇課題例舉：XXXX公司于XXXX年購買上海XXXX機(jī)械廠一臺型號：ZH3140搖臂鉆床設(shè)備。該設(shè)備已使用二十多年了，機(jī)器控制電氣系統(tǒng)大多采用繼電器和接觸器控制方式，電路特點(diǎn)接線復(fù)雜、觸點(diǎn)、噪聲大、維修量大等等缺點(diǎn)。設(shè)備老舊長期使用、故障率高無法徹底排除，影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)。另外：設(shè)備要生產(chǎn)一些精度高的零件，需要一些復(fù)雜的控制來提高生產(chǎn)效率；如時(shí)間、計(jì)數(shù)控制方式來實(shí)現(xiàn)，設(shè)備無法難以完成。為解決生產(chǎn)企業(yè)困境和降低投資成本，經(jīng)公司開會研討后，決定對ZH3140搖臂鉆床設(shè)備進(jìn)行改造。1.2改造設(shè)備ZH3140搖臂鉆床工作內(nèi)容本次設(shè)計(jì)方案是用PLC可編程控制器對ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)改造，保持原有的動力拖動和控制要求，簡化控制線路，提高系統(tǒng)可靠性，穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)方案具體如下：1．ZH3140搖臂鉆床控制的線路原理分析2．ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)PLC的設(shè)計(jì)(1)ZH3140搖臂鉆床選型PLC的硬件(2)ZH3140搖臂鉆床PLC分配表I/O端口(3)ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)PLC電路(4)ZH3140搖臂鉆床軟件設(shè)計(jì)PLC控制(5)ZH3140搖臂鉆床分析PLC控制3．改造ZH3140搖臂鉆床主要電氣元件及選擇(1)斷路器(2)接觸器(3)熱繼電器(4)熔斷器4．改造后ZH3140搖臂鉆床電氣件布置圖和接線圖

第2章PLC的概述2.1PLC的基礎(chǔ)知識2.1.1PLC的產(chǎn)生及發(fā)展隨著工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備控制方式的發(fā)展，在早期采用繼電器和接觸器觸點(diǎn)邏輯變換控制，在社會發(fā)展工業(yè)革命生產(chǎn)力需要，設(shè)備控制系統(tǒng)無法滿足高質(zhì)量、高產(chǎn)量、高精度工藝產(chǎn)品穩(wěn)定性，需要可靠設(shè)備生產(chǎn)。原系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)及平凡出現(xiàn)故障徹底消除，原系統(tǒng)無法質(zhì)的飛躍，被迫面臨淘汰。1968年，美國汽車制造商——通用汽車制造公司 (GM)，為適應(yīng)汽車生產(chǎn)尋找一種新型的工業(yè)控制器，電氣工程師們利用單片機(jī)工作原理重新設(shè)計(jì)；一種適用結(jié)合繼電器控制系統(tǒng)接線硬件少、維修時(shí)間少，成本低、低損耗產(chǎn)物。所以設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算功能靈活通用簡便操控升級改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)淘汰控制模式，采用計(jì)算機(jī)編程方式及應(yīng)用程序的輸入輸出方式設(shè)計(jì)，思路生產(chǎn)設(shè)備需要，設(shè)備操作流程需要與電腦計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化機(jī)器語言通用，來設(shè)計(jì)編程用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算控制方式實(shí)用到生產(chǎn)工業(yè)設(shè)備上。大家俗稱第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController(PC)。PLC發(fā)展在1980年至1990年飛速變化，運(yùn)算模擬量開關(guān)信號控制能力、數(shù)字量控制信號運(yùn)算能力、人機(jī)界面接口鏈接能力和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)鏈接通用能力，增強(qiáng)改造創(chuàng)新PLC過程控制領(lǐng)域得到質(zhì)的提升，PLC在工業(yè)自動化控制充分實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用，受到工業(yè)發(fā)展青睞新一代產(chǎn)物。2.1.2PLC的組成與原理簡述內(nèi)部構(gòu)造件：CPU中央處理模塊、存儲器單元模塊、IN輸入?yún)^(qū)域模塊、OUT輸出模塊、供電源模塊。如圖(2－1)所示。1．中央處理CPU單元(微處理器芯片)CPU核心部件控制中樞，關(guān)系的PLC運(yùn)算速度。主要部件：控制單元、運(yùn)算器單元、寄存器單元，匯集成一個(gè)集中有中央控制樞紐控制智能功能，執(zhí)行軟件地址總線、數(shù)據(jù)總線等等和硬件控制總線(輸入輸出電路)相連接。微處理器實(shí)際設(shè)計(jì)與運(yùn)行用戶間，控制系統(tǒng)與用戶功能運(yùn)作協(xié)調(diào)流程圖如下：圖2—1PLC簡化結(jié)構(gòu)框圖(1)接收并存儲從編程器編程設(shè)計(jì)用戶軟件程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場IN輸入信號設(shè)備采集數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)寄存器。(2)邏輯分析自診功能：保護(hù)斷電源、PLC內(nèi)部電路邏輯運(yùn)算是否正確與錯誤。(3)正常運(yùn)行PLC，從存儲器讀取用戶程序送來IN信號和輸出OUT信號邏輯換算，后執(zhí)行到任務(wù)控制電路上：傳送、轉(zhuǎn)換、比較等流程操作工序。2．存儲器(1)具有記憶功能：系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯數(shù)據(jù)和其它信息數(shù)據(jù)儲存。(2)有固化只讀式存儲器ROM：生產(chǎn)廠家編好而用戶無法修改、允許訪問。隨機(jī)存儲器RAM：允許修改，根據(jù)電氣工程師現(xiàn)場需要設(shè)備流程配合進(jìn)行處理，而及時(shí)變化功能設(shè)計(jì)程序。PLC配有：后備鋰電池，防止停電后程序信息丟失。3．IN輸入信號：硬件接線器件端：主控氣件、檢測氣件、按鈕等等4．OUT輸出信號：硬件接線器件端：執(zhí)行氣件接受任務(wù)5．電源模塊：直流電源或交流電源，并配合抗干擾和開關(guān)穩(wěn)壓電源。PLC以上功能外：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、外部設(shè)備負(fù)載：編程器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等等。2.1.3簡述PLC控制信號實(shí)際應(yīng)用1．開關(guān)量信號邏輯控制：傳統(tǒng)的繼電器電路模式轉(zhuǎn)變化PLC應(yīng)用廣泛實(shí)現(xiàn)邏輯控制。應(yīng)用印刷機(jī)包裝生產(chǎn)線、電鍍自動化流水線等等。2．模擬量信號控制：A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，例如溫度、壓力、流量、液位等等信號采集，應(yīng)用廣泛。3．運(yùn)動信號控制：負(fù)載執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)單軸或多軸位置控制，目的圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動方式等等，需要場合應(yīng)用。4．過程信號控制：高精度加工工藝要求高場合或采用PDI控制有開環(huán)/閉環(huán)控制。例如：溫度、壓力、流量等模擬量檢測信號。在冶金、化工、熱處理、鍋爐等場合適用。5．?dāng)?shù)據(jù)處理信號：數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等等，完成數(shù)據(jù)采集、分析、處理功能。應(yīng)用大型復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)備，如無人控制柔性制造設(shè)備等等。6．通信互聯(lián)網(wǎng)信號鏈接：與計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)通訊互聯(lián)工業(yè)自動化鏈接信號采集系統(tǒng)兼容等等，廣泛用到智能工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中。如有通信互聯(lián)信號鏈接等等方便網(wǎng)絡(luò)上信號采集。第3章ZH3140控制線路原理分析3.1ZH3140搖臂鉆床簡介和拖動的特點(diǎn)鉆床設(shè)備在孔加工領(lǐng)域廣泛用例如；鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等。生產(chǎn)工藝需要鉆床主軸運(yùn)動和進(jìn)給有平穩(wěn)靈活調(diào)速。ZH3140搖臂鉆床主機(jī)主軸調(diào)速比為50:1，主機(jī)正常低轉(zhuǎn)速為40r/min，而為2000r/min，工藝進(jìn)給速度為0.05~1.60r/min。主機(jī)動力采用多速異步電動機(jī)拖動和變換組合變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動。搖臂鉆床主機(jī)主軸單方向旋轉(zhuǎn)和工藝進(jìn)給速度要求外，還有操作配合搖臂上升、下降以及加工件立柱夾緊、放松動作需要進(jìn)行作業(yè)。驅(qū)動搖臂上升、下降一臺交流異步電機(jī)完成；而主軸箱變換、立柱夾緊以及放松的配合，則是另一臺交流電機(jī)驅(qū)動完成。齒輪泵通過一臺電動機(jī)帶動，夾緊裝置動作通過給一定的壓力油完成。而搖臂動作回轉(zhuǎn)和主軸箱，配合左右位移一般手動操作完成。此外還有冷卻泵電機(jī)一臺，給加工刀具時(shí)給以冷卻配合。鉆床有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動機(jī)拖動齒輪泵送出壓力油，通過操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預(yù)選與變速。液壓油路系統(tǒng)給定主軸正轉(zhuǎn)摩擦離合器動作，通過主軸電機(jī)到主軸的傳動相鏈，驅(qū)動主軸低速旋轉(zhuǎn)，順利完成齒輪嚙合。當(dāng)變速動作完成，手動松開操作手柄，操作手柄在彈簧作用下由“變速”擋位自動復(fù)位到主軸“停車”檔位位置，然后在操作主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量下工作。安裝位置分別在主軸箱內(nèi)和搖臂電器盒下部。要有安全保護(hù)開關(guān)：如限位開關(guān)、連鎖開關(guān)和過載保護(hù)和看樣品安全燈照明。3.1.1ZH3140搖臂鉆床控制要求生產(chǎn)操作主軸單方向正轉(zhuǎn)運(yùn)行完成機(jī)加工鉆孔工序，搖臂鉆床手動機(jī)械操作完成配合。搖臂電機(jī)控制正反轉(zhuǎn)動作，完成搖臂升降作業(yè)。夾緊或放松是搖臂配合電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)變換，并配有夾緊和放松指示燈。夾緊與放松是內(nèi)外立柱作業(yè)項(xiàng)目。而主軸箱與搖臂作業(yè)：夾緊與放松是采用手動手柄機(jī)械操作完成，另：電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械配合狀態(tài)的等，需要加工工藝要求操作來完成。ZH3140搖臂鉆床設(shè)備機(jī)械部件較多，動力采用多臺電動機(jī)配合完成：總共四臺電機(jī)驅(qū)動，其中M1為主電機(jī)、M2為搖臂升降電機(jī)、M3為液壓泵電機(jī)及M4為冷卻泵電機(jī)。3.2ZH3140電氣控制線路原理分析ZH3140搖臂鉆床控制線路原理圖見附錄1，通過控制系統(tǒng)機(jī)械聯(lián)動配合、電源動力驅(qū)動、液壓機(jī)構(gòu)工序配合而完成加工過程。鉆床控制二次回路采用380V/100V隔離變壓器供電源，隔離變壓器的二次繞組回路變壓增設(shè)24V安全電壓以便專供電源鉆床照明使用。主回路QF1電源總開關(guān)斷路器是鉆床設(shè)備進(jìn)線電源，也是具有保護(hù)主軸電機(jī)M1的短路保護(hù)及過載保護(hù)功能。開關(guān)斷路器QF2供三相，給電源搖臂升降電機(jī)M2、液壓泵電機(jī)M3、冷卻泵電機(jī)M4的隔離開關(guān)及具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。另：空氣開關(guān)QF3、QF4、QF5分別鉆床控制二次回路、鉆床指示燈信號回路電源及鉆床照明電路供電源，具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。鉆床準(zhǔn)備啟動開機(jī)：將電源空氣開關(guān)QF1合閘后閉合位置，使得三相交流電源供電輸入，指示燈HL1亮總電源正常，顯示鉆床電氣電路正常通電。機(jī)臺通電一切正?？杉庸げ僮鳎喊聪聠影粹oSB1總開關(guān)，使得中間繼電器KA線圈得電吸合并自鎖，安全回路檢測正常，主電機(jī)及其他電機(jī)也啟動做準(zhǔn)備，同時(shí)觸點(diǎn)KA輔助觸點(diǎn)閉合，使得其他三個(gè)指示燈通電狀態(tài)顯示正常做準(zhǔn)備。1．電機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制三相交流接觸器KM1線圈得電，主軸的正轉(zhuǎn)運(yùn)行配合機(jī)床液壓系統(tǒng)操作機(jī)構(gòu)摩擦離合器動作需要完成，F(xiàn)R1熱繼電器具有過載保護(hù)功能。2．電機(jī)M2正、反轉(zhuǎn)，控制三相交流接觸器KM2、KM3線圈得電。控制電路線圈得電配合操作需要搖臂升或降。必須液壓泵電機(jī)啟動起來，液壓機(jī)構(gòu)有油壓力，使得液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后使得M2電機(jī)起動，動力拖動搖臂上升或下降。當(dāng)上升或下降到位后，先保證M2電機(jī)先停下，然后通過液壓系統(tǒng)自動將搖臂夾緊，過后液壓泵電機(jī)立刻停下。3．電機(jī)M3控制三相交流接觸器KM4或KM5的線圈得電，完成正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，配合FR2熱繼電器具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能。4．三相空氣開關(guān)QS：供容量小電機(jī)M4，功率0.125kW。5．冷卻泵控制冷卻泵電機(jī)M4容量較小，供三相空氣開關(guān)QS直接操作運(yùn)行和停止。6．鉆床照明和控制信號回路(1)鉆床工作控制照明回路空氣開關(guān)QF5，具有過載保護(hù)、短路保護(hù)功能，EL表示工作照明燈。(2)電源指示燈HL1指示工作信號，當(dāng)空氣開關(guān)QF2閉合時(shí)HL1指示燈亮，而HL2指示燈為立柱和主軸箱松開有動作到位，HL3指示燈亮表示立柱和主軸箱夾緊有動作到位。動作到位點(diǎn)分別限位開關(guān)ST4長閉觸頭和ST4常開觸頭控制動作完成。而HL4指示燈表示主軸電機(jī)旋運(yùn)行，三相交流接觸器KM1常開觸頭動作控制。第4章改造ZH3140程序設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)4.1選擇PLC型號4.1.1選擇PLC型號當(dāng)今PLC技術(shù)革新和隨著設(shè)備發(fā)展需要，PLC產(chǎn)品生產(chǎn)廠家在市場上推廣的產(chǎn)品種類也越來越多。根據(jù)設(shè)備需要選擇PLC不同型號，按照安裝場所：適應(yīng)性能、容量大小、操作系統(tǒng)指令方式、軟件編程方式、價(jià)格高低成本等等的考慮計(jì)算。合理的選用配置好PLC，對優(yōu)化提升應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)獲得工業(yè)領(lǐng)域的肯定意義。正確選擇PLC機(jī)型是保證可靠、維護(hù)簡便，滿足于生產(chǎn)功能需要和市場性能價(jià)格成本比。1．PLC類型簡介當(dāng)今世界各國發(fā)展PLC迅速生產(chǎn)繁多品種。在中國國內(nèi)市場工業(yè)設(shè)備有廣泛適用：有德國公司西門子、日本公司三菱、歐姆龍、美國公司AB等等；各個(gè)廠家設(shè)計(jì)出適用生產(chǎn)需要滿足用戶需求。例如：三菱公司產(chǎn)品：FX系列：為小型PLC，單元式，單機(jī)最大容量為256點(diǎn)。A系列、ANS系列、Q系列、QNA系列等為模塊式大型PLC，最大容量為8K點(diǎn)。西門子公司產(chǎn)品：S7-200:微型PLC，單機(jī)最大容量為256點(diǎn)；S7-300:小到中型PLC單機(jī)最大容量為1K；2．選配PLC型號西門子S7-200是小型化配置，成本低受到工業(yè)生產(chǎn)小型設(shè)備改造青睞，配置功能適用各種場所帶自動檢測、監(jiān)測控制信號采集等等。西門子S7-200功能融合單機(jī)運(yùn)算完善結(jié)合運(yùn)行，在生產(chǎn)信號采集復(fù)雜生產(chǎn)工藝控制流程信息通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)監(jiān)控執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)。西門子S7-200系列有4種不同型號機(jī)型配8種CPU選擇使用。S7-200CPU性能指標(biāo)見附錄2(1)確定選擇PLC輸入IN點(diǎn)數(shù)、輸出OUT點(diǎn)數(shù)在改造電路中一次三相交流接觸器主回路，在不影響改造設(shè)計(jì)方案保留下來和節(jié)省改造成本。計(jì)算原電路上氣件支路分配情況：準(zhǔn)確算好I/O端口點(diǎn)數(shù)，按鈕開關(guān)8個(gè)，行程限位開關(guān)5個(gè)，轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)(觸點(diǎn)3對三個(gè)支路)，熱保繼電器觸點(diǎn)常閉2個(gè)，電壓繼電器觸點(diǎn)1個(gè)，進(jìn)線線路總電源空氣開關(guān)1個(gè)，總合計(jì)算出20個(gè)輸入端口點(diǎn)數(shù)；三相交流接觸器7個(gè)，電壓繼電器一個(gè)，信號燈4個(gè)，總合計(jì)算出12個(gè)輸出端口點(diǎn)數(shù)。通過公司領(lǐng)導(dǎo)開會決定和機(jī)修班組技術(shù)評估，考慮改造成本、生產(chǎn)需要設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行等等。本次改造搖臂ZH3140鉆床決定使用：SIMATICS7-200系列的S7－200系列CPU226AC/DC/RELAY型，具體分配情況I/O地址：見附錄34.1.2ZH3140搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)(1)控制電源、三相交流接觸器、電磁鐵及指示燈仍然采用原來的110V、6.3V電壓不變。(2)ZH3140搖臂鉆床照明燈、通電指示燈和信號控制電路的處理設(shè)備看樣照明：ZH3140搖臂鉆床照明燈和電源電路信號指示燈，原控制方式改造升級PLC控制方式，PLC信號輸出控制負(fù)載回路。(3)在搖臂升降電機(jī)和液壓泵電機(jī)控制電路中，PLC程序軟件設(shè)計(jì)必須考慮設(shè)置互鎖保護(hù)環(huán)節(jié)、熱保保護(hù)等等，完善電路雙重保護(hù)功能、電源短路過載保護(hù)，保證設(shè)備安全運(yùn)行，在軟件設(shè)計(jì)梯形圖中功能必須體現(xiàn)；在這簡單敘述不詳細(xì)全部贅述。(4)ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)電路圖：程序設(shè)計(jì)考慮和現(xiàn)場設(shè)備流程需要分布圖：見附錄4.4.2PLC程序改造ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.2.1PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)1．啟動系統(tǒng)程序本段梯形圖是：控制主電機(jī)和其他電機(jī)啟動前準(zhǔn)備，當(dāng)操作合閘空氣開關(guān)FQ3使得PLC輸入點(diǎn)I0.0有信號輸入，按下SB1啟動按鈕PCL輸入I0.2有信號閉合狀態(tài)，使得PLC輸出繼電器Q0.0線圈得電后自鎖，低電壓繼電器KV(Q0.0)得電后并自鎖狀態(tài),接通了控制啟動電源電路鉆床工作準(zhǔn)備，若要按下SB2按鈕PLC輸入點(diǎn)I0.1有信號輸入鉆床停機(jī)。梯形圖程序如圖4－1所示。圖4－12．主軸電機(jī)控制程序主軸電機(jī)輸入I0.5信號輸出繼電器Q0.1信號得電并自鎖，主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)FR1過載保護(hù)由PLC輸入信號I0.4完成。梯形圖程序如圖4－2所示。圖4－23．搖臂升降電機(jī)、主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制設(shè)計(jì)程序選擇搖臂電機(jī)升、降和搖臂松開、夾緊的流程。根據(jù)操作需要搖臂上升或下降時(shí)，當(dāng)按下按鈕SB3(或SB4)使得啟動電路工作：主軸箱、立柱、搖臂松開，當(dāng)松開到位時(shí)ST2(I1.3)常開觸點(diǎn)閉合,使得液壓泵電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。搖臂上升或下降和液壓泵電機(jī)，互鎖保護(hù)功能及用定時(shí)器與行程開關(guān)配合完成聯(lián)鎖保護(hù)。梯形圖如圖4－3所示和如圖4－4所示。圖4－4圖4－35．主軸箱、立柱松開、夾緊控制程序主軸箱、立柱松開與夾緊控制：操作要求由SA轉(zhuǎn)換開關(guān)和按鈕開關(guān)SB5、SB6和定時(shí)器配合執(zhí)行。梯形圖程序如圖4－5所示。6．冷卻泵控制冷卻泵電機(jī)采用空氣開關(guān)QS直接控制操作。圖4－57．信號指示梯形圖程序PLC輸出信號指示燈分別為：Q0.1鉆床電源HL1指示燈，Q1.1立柱、主軸箱松開指示燈,Q1.2夾緊HL2指示燈,I2.0HL3限位開關(guān)ST4指示燈,Q1.3主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈，Q0.1KM指示燈HL4顯示梯形圖程序如圖4－6所示。圖4－64.2.2PLC梯形圖系統(tǒng)調(diào)試將各部分梯形圖程序上機(jī)調(diào)試并合并成如附錄5所示的ZH3140搖臂鉆床。4.2.3PLC控制系統(tǒng)分析1．開車準(zhǔn)備合閘QF1進(jìn)線電源總?cè)嗫諝忾_關(guān)接通三相電源。合閘空氣開關(guān)QF2~QF5通電正常。PLC上電，電源指示燈燈亮正常。按下按鈕開關(guān)SB1，PLC點(diǎn)I0.2輸入信號，使得PLC點(diǎn)Q0.0輸出信號，低電壓繼電器KV線圈得電后并自鎖【KV(I0.3)常開觸點(diǎn)】,接通鉆床電路電源為工作做準(zhǔn)備。2．主軸電機(jī)控制按下啟動按鈕SB2，PLC輸入點(diǎn)I0.5有信號，PLC輸出點(diǎn)Q0.1有信號，使得KM1線圈得電后并自鎖，主軸電機(jī)M1正轉(zhuǎn)，同時(shí)指示燈HL4亮正常。當(dāng)停車時(shí)，按下停止按鈕SB7，PLC輸入點(diǎn)I0.6斷開，PLC輸出點(diǎn)Q0.1信號斷開，KM1線圈斷電釋放，主軸電機(jī)M1停機(jī)，后指示燈HL4滅。3．搖臂升降控制當(dāng)搖臂上升時(shí)按下按鈕SB3，PLC輸入點(diǎn)I0.7有信號，PLC輸出點(diǎn)M0.0得電，，接通斷電延時(shí)定時(shí)器T37，常閉觸點(diǎn)T37瞬時(shí)斷開，斷開了液壓泵電機(jī)M3反轉(zhuǎn)控制的電路。由于主軸箱、立柱、搖臂松開后PLC輸入點(diǎn)I1.5有信號，當(dāng)PLC輸出點(diǎn)Q0.4接通閉合，液壓泵電機(jī)M3正轉(zhuǎn)，松開搖臂。搖臂松開到位后，PLC輸入點(diǎn)I1.3有信號常閉觸點(diǎn)斷開，液壓泵電機(jī)M3停轉(zhuǎn)，搖臂上升PLC輸入點(diǎn)I1.3有信號常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2接通閉合，搖臂上升電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，帶動搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到一定高度時(shí)松開SB3，PLC輸入點(diǎn)I0.7復(fù)位斷開，M0.0斷開，斷電延時(shí)定時(shí)器T37斷電，其常閉觸點(diǎn)T37延時(shí)3秒鐘閉合Q0.5接通閉合，液壓泵電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，夾緊搖臂。搖臂夾緊后ST2(I1.3)、ST3(I1.4)恢復(fù)初始狀態(tài)且I1.4斷開，Q0.5失電，液壓泵電機(jī)M3停轉(zhuǎn)，完成了搖臂松開、上升、夾緊三種動作流程。反之下降過程與上升過程類似詳細(xì)這里不加以原理贅述。4．立柱和主軸箱松開與夾緊控制操作鉆床流程選擇：單獨(dú)操作或者同時(shí)操作兩種模式：過程先立柱、主軸箱松開、夾緊控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA和選擇SB5按鈕或SB6按鈕開關(guān)控制。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA有三種選擇檔位，當(dāng)撥到中間檔時(shí)立柱與主軸箱松開和夾緊配合動作；而選擇左邊檔位時(shí)，立柱配合被夾緊與放松；而選擇右邊檔位時(shí)主軸箱單獨(dú)配合夾緊與放松。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA中間檔位PLC輸入信號I2.2，當(dāng)立柱和主軸箱同時(shí)松開，按下SB5按鈕輸入信號I1.6，內(nèi)部繼電器M0.1線圈得電與斷電延時(shí)定時(shí)器T38動作，觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，PLC信號輸出Q0.6線圈和Q0.7線圈均得電這時(shí)得電吸合主軸箱和立柱動作松開準(zhǔn)備。PCL內(nèi)部繼電器M0.1常開觸點(diǎn)動作，PCL內(nèi)部繼電器M0.2線圈和延時(shí)定時(shí)器T39得電動作，M0.2常開觸點(diǎn)動作主軸箱與和立柱夾緊做準(zhǔn)備，T39常開觸點(diǎn)經(jīng)3秒鐘延時(shí)閉合，PLC信號輸出點(diǎn)Q0.4接通輸出信號，液壓泵電機(jī)M3得電正轉(zhuǎn)推動活塞使立柱和主軸箱松開。后動作到位活塞桿TS4復(fù)位I2.0，PLC有信號輸入，使得指示燈HL2亮。4.2.4改造ZH3140鉆床電氣件布置接線圖設(shè)計(jì)見附錄6：ZH3140搖臂鉆床配電箱內(nèi)：實(shí)際尺寸測繪，并合理安排各個(gè)電氣實(shí)際布位置圖及繪做好實(shí)際安裝接線圖。第5章總結(jié)本論文課題項(xiàng)目ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)，在PLC理論設(shè)計(jì)和實(shí)踐應(yīng)用，ZH3140搖臂鉆床控制系統(tǒng)：在不改變原系統(tǒng)邏輯控制操作關(guān)系升級改造，從傳統(tǒng)繼電器觸點(diǎn)邏輯流程步驟升級改造成PLC控制方式：簡化了控制線電路，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、故障率低、加工精度提高、節(jié)能降損耗。參考文獻(xiàn)[1]、常曉玲.電氣控制系統(tǒng)可編程控制器.機(jī)械工程出版社,2004.1[2]、史國生.電氣控制與編程控制技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社,2005.4[3]、陳遠(yuǎn)齡,黎亞元,傅國強(qiáng)等.機(jī)床電氣自動控制.重慶大學(xué)出版社,1994.6[4]、苒靜康.實(shí)用機(jī)床電路圖集.中國水利水電出版社,2002.2[5]、SIEMENSWINCC手冊，西門子(中國)有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán)，2004.2[6]、萬東梅，電路·電子·電氣應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，交通大學(xué)出版社，2004.1[7]、王紅，可編程控制器使用教程，電子工業(yè)出版社，2003.5

附錄附錄：1改造前ZH3140搖臂鉆床的控制系統(tǒng)電氣原理圖ZH3140搖臂鉆床控制線路原理圖附錄：2S7-200CPU的技術(shù)指標(biāo)尺寸(長×寬×高)mmmmMIOIO無O無無無684單相(kHz)、30兩相