毕业设计--基于PLC的摇臂钻床控制系统改造

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1、 基于基于 PLCPLC 的摇臂钻床控制系统改造的摇臂钻床控制系统改造 摘摘 要要 本设计是研究机械加工中常用的Z3050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 障诊断和排除费时费力等难题。 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，本设计对 Z3050 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，以提高摇臂钻床的工作性 能。设计中分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制

2、器改造 Z3050 摇臂钻床 电气控制系统的控制方案，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及接线 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 1 一、一、Z3050Z3050 摇臂钻床的控制原理图摇臂钻床的控制原理图 2 Z3050Z3050 摇臂钻床的结构及运动形式摇臂钻床的结构及运动形式 Z3050 摇臂钻床一般由底座

3、、内外立柱、摇臂、主轴箱、和工作台等部件组成。 Z3050 摇臂钻床的运动形式 主运动 摇臂钻床主主轴带着钻头（刀具）的旋转运动。 进给运动 摇臂钻床主轴的垂直运动（手动或自动） 。 辅助运动 辅助运动用来调整主轴（刀具）与工件纵向，横向即水平面上的相 对位置以及相对高度。 1.3 Z30501.3 Z3050 摇臂钻床的电气控制系统分析摇臂钻床的电气控制系统分析 (1)主电路分析 三相电源由低压断路器 QS 控制。M1 为单向旋转，由接触器 KM1 控制，主轴的 正反转时另一套由主轴电动机拖动齿轮泵送出的压力油的液压系统， 经 “主轴变速， 正反转及空挡”操作手柄来获得的。M1 由热继电器

4、FR1 作过载保护。 M2 由正反转接触器 KM2、KM3 控制实现正反转，因摇臂移动是短时的，不用设 计过载保护，但其与摇臂的放松与夹紧之间有一定的配合关系，这由控制电路去保 证。 M3 由接触器 KM4、KM5 控制实现正反转，设有热继电器 FR2 作过载保护。 M4 电机容量小，仅 0.125KW,由开关 SA1 控制启动，停止。 （2）控制电路分析 1）主轴电动机控制 由按钮 SB2、SB1 与接触器 KM1 构成主轴电动机起动-停止 控制电路，M1 起动后，指示灯 HL3 亮，表示主轴电动机在旋转。 2）摇臂升降及夹紧、放松控制 摇臂钻床工作时摇臂应夹紧在外立柱上，发出 摇臂移动信号

5、后，须先松开夹紧装置，当摇臂移动到位后，夹紧装置再将摇臂夹紧。 本电路能自动完成这一过程。 由摇臂上升按钮 SB3、下降按钮 SB4 及正反转接触器 KM2、KM3 组成具有双重互 锁的电动机正反转点动控制电路，由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统密切 配合，所以与液压泵电动机的控制密切相关。液压泵电动机正反转由正反转接触器 KM4、KM5 控制，拖动双向液压泵，送出压力油，经二位六通阀送至摇臂夹紧机构实 现夹紧与放松。下面以摇臂上升为例分析摇臂升降及夹紧、放松的控制。 按下摇臂上升点动按钮 SB3， 时间继电器 KT 通电吸合， 瞬动常开触头 KT （23-25） KT（1-29）闭合，前

6、者使 KM4 线圈通电吸合，后者使电磁阀 YV 线圈通电。于是液 压泵电动机 M3 正转起动，拖动液压泵送出压力油，经二位六通阀进入摇臂松开油 3 腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片压动行程开关 SQ2， 其常闭触头 SQ2（9-23）断开，接触器 KM4 断电释放，液压泵电动机停止旋转，摇 臂维持在松开状态；同时，SQ2 常开触头 SQ2（9-11）闭合，使 KM2 线圈通电吸合， 摇臂升降电动机 M2 起动旋转，拖动摇臂上升。 当摇臂上升到预订位置，松开上升按钮 SB3，KM2、KT 线圈断电，M2 依惯性旋 转至停止，摇臂停止上升。经延时，KT（29-31）闭合，KM5 线圈通电，使液压泵电 动机 M3 反转，触头 KT（1-29）断开，但 SQ3 复位而使电磁阀 YV 仍得电，送出的压 进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞与菱形块，使摇臂夹紧。这段延时就确保了横梁 升降电动机在断开电源依惯性旋转经 13s 时间内，KM5 线圈仍处于断电状态，而 YV 仍处于通电状态。这段延时就确