1、 电气工程系电气工程系 毕毕 业业 论论 文文 课题名 称 学 号 8 班 级 103352 专 业 机电一体化 摘摘 要要 本论文是研究机械加工中常用的 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的改造问 题,旨在解决传统继电器接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性 差、故障诊断和排除困难等难题。由于 PLC 电气控制系统与继电器接触器电气 控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力 强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对 Z3 040 摇臂 钻床电气控制系统的改造，将把 PLC 控制技术应用到改造方案中去，从而大大提 高摇臂钻床的工作性能。
2、论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器 改造 Z3040 摇臂钻床电气控制系统的设计方案， 完成了电气控制系统硬件和软件 的设计，其中包括 PLC 机型的选择、I/O 端口的分配、I/O 硬件接线图的绘制、 PLC 梯形图程序的设计。对 PLC 控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了 采用 PLC 取代传统继电器接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法， 给出了相应的控制原理图。 关键词：关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统 目目 录录 1 绪绪 论论 1 1.1 本课题的选题背景和意义 5 1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态 6 2 Z3040
3、 摇臂钻床传统电气控制系统的原理摇臂钻床传统电气控制系统的原理 7 2.1 主电路 7 2.2 控制电路、信号及照明电路 7 2.2.1 主电动机的旋转控制.8 2.2.2 摇臂的升降控制 .8 2.2.3 立柱和主轴箱的松开及夹紧控制 8 3 基于基于 PLC 的的 Z3040 摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计.9 31 PLC 型号的选择 . 9 3.1.1 根据PLC的物理结构 .9 3.1.2 根据PLC的指令功能 10 3.1.3 根据PLC的输入输出点数 . 10 3.1.4 根据PLC的存储容量 10 3.1.5 根据PLC的输入模块的类型.
4、10 3.1.6 根据PLC的输出模块的类型. 10 3.2 PLC 的 I/O 端口分配表 . 10 3.3 PLC 的 I/O 电气接线图的设计 . 12 4 Z3040 摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计 13 4.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试 . 13 4.1.1 系统预开程序 . 13 4.1.2 主电动机的起动控制程序. 14 4.1.3 摇臂升降控制程序 14 4.1.4 主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序 10 4.1.5 主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序 15 4.1.6 信号显示程序 . 15 4.1.7 电源工作状态指示信
5、号程序 15 5 结结 论论 . 12 5.1 研究成果.12 5.2 不足之处.12 致谢致谢 13 参考文献参考文献. 18 附录 A. 15 附录 B. 16 1 1 绪绪论论 1.1 1.1 本课题的选题背景和意义本课题的选题背景和意义 Z3040 摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加 工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统 相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和 变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。 摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动， 主轴的
6、正反向 旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的 上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动 1。 目前， 我国的 Z3040 摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器 接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业 当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计 数控制用继电器接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统 进行改进设计。PLC 电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC，是从早 期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之 功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC 之所以有较强的生命力，在 于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格 低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多 的中间部
