基于PLC技术的Z3040摇臂钻床自动控制系统的改造课程设计

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1、Z3040 摇臂钻床电气系统的 PLC 改造设计 - 1 - 目录目录 目录 . 1 前言 . 2 第 1 章 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理 . 4 1.1 主电路 . 4 1.2 控制电路、信号及照明电路 . 5 1.3 电路分解 6 1.3.1 行程开关 SQ1-SQ3 的作用 6 1.3.2 时间继电器 KT 的作用 7 1.4 电路工作过程. 7 1.4.1 主电路原理 . 7 1.4.2 摇臂升降的控制 8 1.4.3 以摇臂上升为例分析摇臂升降的控制 8 1.4.4 主轴箱、立柱松开与夹紧的控制 9 第 2 章 基于 PLC 的 Z3040 摇臂钻床电气控制系统硬件部

2、分的改造.11 2.1 PLC 基础理论 11 2.1.1 PLC 的定义.11 2.1.2 PLC 的特点.11 2.1.3 PLC 的组成 . 13 2.1.4 PLC 工作原理 . 14 2.2 PLC 型号的选择 15 2.3 PLC 的 I/O 端口分配表 15 2.4 PLC 的 I/O 电气接线图的设计 . 17 第 3 章 摇臂钻床电气控制系统软件部分的改造 . 19 3.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试 19 3.2 PLC 程序设计 . 19 3.2.1 PLC 梯形图 19 3.2.2 PLC 顺序功能图 . 22 结论 23 参考文献 . 24 Z3040 摇

3、臂钻床电气系统的 PLC 改造设计 - 2 - 前言前言 Z3040 摇臂钻床是机械加工中常用的金属切削机床，由于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，我们研 究了机械加工中常用的 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题。 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，从而得到了 广泛的应用。 本文对 Z3040 摇臂钻床电气控制系统进行了改造， 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。分析了摇

4、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。 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。2PLC 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

5、更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大 的节省用户的开发时间与生产成本。 可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入 /输出端口选择灵活，有多种机型，组合方便，功能强大，除基本的逻辑控制、定时、 Z3040 摇臂钻床电气系统的 PLC 改造设计 - 3 - 计数、 算术运算功能外， 配合特殊功能模块还可实现点位控制、 PTO 运算、 过程运算、 数字控制等功能。为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程 设备。因此，PLC 几乎是全能的工业控制计算机，编程方便，易于使用。 PLC 的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受

6、现场电气控 制人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart） ，使编程更加简单方便，运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量 触点的机械动作进行控制，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。PLC 的控制速度则由 CPU 工作速度和扫描速度决定。 因此更适合处理高速复杂的控制任务， 它与微型计算 机之间的差别越来越小。 同时， PLC 还具备了网络功能， 能进行多台 PLC 或 PLC 与 PC 机之间的联网通讯，使用 PLC 可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布 式电气控制系统，通过现场总线的 PLC 通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更 适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证。 正是由于 PLC 电气控制系统的种种优点,因此本次对 Z3040 摇臂钻床的电气控 制系统的改造,可以大大提高 Z3040 摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业 生产的现代化带来生机。同时，提高了 PLC 编程水平和实践能力,为今后在实际工作 中熟练使用 PLC 进行工业系统的设计打好基础。 Z3040 摇臂钻床