z3040摇臂钻床电气控制系统改造

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1、Z3040摇臂钻床电气控制系统改造摘　要：本文介绍了利用三菱FX2n系列PLG对Z3040型摇臂钻床电气控制系统的改造，阐述了系统改造方案，同时根据Z3040型摇臂钻床的控制要求和特点，确定了PLG的输入输出分配，在继电器控制线路的基础上，设计出梯形图并进行了调试，调试结果表明设备运行良好，可靠性大大提高。关键词：摇臂钻床　PLC控制　电气改造前言：Z3040型摇臂钻床是我校2000年购买回来给学生实训用的教学设备。由于Z3040型摇臂钻床电气控制系统线路复杂、可靠性低、灵活性也较差，加上多年来学生长期使用（部分

2、学生不当操作），近二年来常出现故障，维护工作量大，给教学带来了不少影响。经学校领导批准，本人利用PLC对该钻床的电气控制系统进行了改造。一、设备状况分析Z3040型摇臂钻床主要采用4台电动机工作，分别是主轴电动机（5.5K1为主电动机：控制主轴的旋转运动和进给运动，单向旋转，用机械交换完成加工所需的正反转；M2为摇臂升降电动机：控制摇臂升降运动，双向旋转；M3为液压泵电动机：控制摇臂夹紧、放松，主油箱及外立柱相对内立柱的夹紧与放松，双向旋转；M4为冷却泵电动机：手动控制，单向旋转。电气控制主要由接触器、十字开关、

3、行程开关、按钮等组成。主电路工作原理见图1所示。二、改造的原因由于学生实训课多，利用时间长，控制线路中的绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易磨损，产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。而且继电器的触点切断时容易产生电弧损坏设备，产生误操作。对一个使用多个继电器的设备，其控制箱庞大笨重，接线复杂，故障点也较多，不易调整和维修。利用继电器控制，接线完成后就只能实现一种特定的功能，控制继电器动作相对来说也较慢。这些缺点注定了控制继电器相对可编程控制继电器不适用于控制线路复杂的设备。对于可编程

4、序控制器来说，它可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能。工作过程的自动控制，可以对数据进行监控和管理。而且控制线路接线简单，功能全面，安全可靠，具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点。所以，对摇臂钻床进行PLC改造是有意义和有价值的，它不仅提高了学生的实训效率，同时在改造过程中也提高了教师的动手操作能力。利用PLC对摇臂钻床进行电气控制改造目前已列为我校学生的毕业设计项目。三、改造方案针对以上设备问题的分析，结合PLC系统控制的具体情况，本人与学校领导

5、研究后决定，对Z3040型摇臂钻床电气控制系统作如下改造：1、分析Z3040摇臂钻床的功能原理，作出主电路功能图。2、将摇臂钻床电气控制系统改造成PLC控制，作出I/O分配图。3、编写PLC控制程序，画出梯形图。四、器件的选择1、PLC的选择。三菱FX系列在可编程序控制器中具有领先地位，且在国内市场占有率很高，所以确定在此系统中使用三菱FX系列的PLC。在摇臂钻床的控制系统中，PLC主要起开关作用及定时、计数的少数简易功能，所以只需要小型的PLC就能满足功能。在摇臂钻床控制系统的设计中需要输入点（I）12个、输出

6、点（O）9个，考虑到实际应用中需要10%的余量，故选择PLC为三菱FX2n-32MR。2、接触器的选择。接触器KM1的选定：主触点额定电流一般是根据电动机容量来计算，经计算，M1额定电流为5500/380＝14.47A（K取1）。在这里取20A就能够满足要求，故选择型号CJT1-20，线圈电压为24V；同理，KM2、KM3、KM4、KM5应选择的型号为CJ10-10，线圈电压为24V。3、热继电器的选定。FR1的选定FR1实现对电动机M1的过载保护。按照“热继电器元件的额定电流应接近或略大于电动机的额定电流”的原

7、则：5500/380=14.47A（取系数为1），即应大于等于14.47A，所以，FR1的型号应选定为JR36-20，规格为11号热元件，整定电流14.47A；同理，FR2的型号选定为JR36-20，规格为6号热元件，整定电流2.1A。4、熔断器的选定。FU3的选定：因为FU3对EL（40FJ1-3，线圈电压为24V。7、变压器选定。主要根据所需容量及一次侧和二次侧的电压等级来选择，按要求选定型号为BKZ-20A380/24。其它器件的选择见元件明细表。器件选择明细表：五、控制系统设计1、根据本机控制要求，对各电

8、器作PLC输入、输出点分配，具体如下表1。2、画PLC接线图如图2所示：设计简要说明：（1）初始状态的设置。初始状态设主轴电动机、冷却泵电动机、摇臂升降电动机液压夹紧电动机停止；电磁阀打开；主轴和立柱夹紧状态。（2）照明电路、冷却泵电动机用手动控制，不列程序功能图之中。（3）断路器和电磁阀用指示灯代替。3、根据改造要求，编写程序，画出梯形图：六、工作过程简要说明等待。通电