plc的z3040摇臂钻床电气控制系统改造

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1、张家界航空工业职业技术学院电气工程系毕  业  论  文 课题名称：Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC改造  学生姓名     周宇翔    学   号     8      班   级    103352    专   业    机电一体化  指导教师     李小龙    2013年6月张家界航空工业职业技术学院（毕业设计）摘要传统继电器—接触器电气控制系统的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难。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

2、，故障率低，对工作环境低等一系列优点。因此，本文对Z3040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。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梯形图设计程序。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的性能的方法，给出了相应的控制原理图。关键词P

3、LC摇臂钻床梯形图电气控制系统张家界航空工业职业技术学院（毕业设计）目录1引言12Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理22.1主电器22.2控制电路、信号及照明电路32.2.1主电动机的旋转控制32.2.2摇臂的升降控制42.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制43基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计53.1PLC的基础理论53.2PLC工作原理63.3PLC型号的选择63.4PLC的I/O端口分配表73.5PLC的I/O电气接线图的设计84Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计改造94.1PLC梯形图程序的优化

4、设计94.2PLC程序设计梯形图10结论13致谢14参考文献15I张家界航空工业职业技术学院（毕业设计）1引言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，比如：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有一台交流异步电动机拖动，主轴的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

5、上升、下降和立柱的夹紧，放松各由一台异步交流电动机拖动。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比较复杂，在日常的生产作业中，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—接触器控制比较难实现，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（ProgrammableLogicController）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系用发展而来，它不断

6、吸收微型计算机的控制技术，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，在于它更多的适应工业现场和市场要求，可靠性强、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件，这样可以大大节省用户的开发时间和生产成本。现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同点。功能强大，灵活组态，同时PLC还具备了网络功能编程方便，运行速度快，可靠性高。正是由于PLC电气控制系统的种种优点，因此利用PLC对Z

7、3040摇臂钻床的电气控制系统进行改进，可以大大提高Z3040摇臂钻床的工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产现代化带来生机。9张家界航空工业职业技术学院（毕业设计）2Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理2.1主电器我国原来生产的Z3040摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的。它本身不具有欠压和失压的保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入，现在的Z3040摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图如下所示：图1Z3040型摇臂钻床电气原理图9张家界航空工业职业技术学院（毕业设计

8、）它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，交流接触器KM1为主电动机M1接通或断开的接触器，KR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，立柱的夹紧放松都靠拖动电动机正反转，所以M2和M3电动机分别有两个接触器，它们为KM2、KM3和KM4、KM5。摇臂升降电动机M2、液