plc的z3040摇臂钻床控制系统的改造
Z3040摇臂钻床在我国使用广泛，但是其继电器—接触器控制方式由于接线复杂、触点多，长期使用后，故障率高，故障排除困难。PLC相对传统控制方式优势明显，是理想的替代品。本文基于PLC对Z3040摇臂钻床的控制系统进行改造。论文首先分析了摇臂钻床控制线路的控制原理，然后设计了将可编程控制器应用于摇臂钻床的改造方案，并且对PLC进行选型，完成了机床的输入输出点地址的分配和接线图设计。最后设计了PLC软件部分设计，并通过软件仿真进行验证。在整个设计过程中，还对机床的控制系统设计了短路、过载保护，联锁、互锁保护，提高了机床的安全性。关键词 可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
目 录
1 引言 1
1.1本课题的选题背景和意义 1
1.2现状及发展趋势 1
1.3本文的主要工作 2
2. Z3040摇臂钻床电气控制系统的原理 3
2.1 Z3040摇臂钻床的简介 3
2.2 Z3040摇臂钻床控制线路原理分析 4
2.2.1 主电动机的旋转控制 6
2.2.2摇臂的升降控制 6
2.2.3主轴箱和立柱的松开及夹紧控制 7
2.2.4 冷却泵电动机M4的控制 8
2.2.5 机床的照明电路 8
2.3 电动机型号参数 8
3 基于PLC的Z3040摇臂钻床控制系统设计 8
3.1 PLC基础理论 8
3.1.1 PLC的定义 8
3.1.2 PLC的组成 8
3.1.3 PLC的工作方式 9
3.1.4 PLC的特点 9
3..2 PLC的选型 10
3.2.1 PLC类型简介 10
3.2.2 选配PLC型号 10
3. 3 PLC的I/O地址分配及接线图设计 10
3.4 PLC电气接线图设计 11
4. 控制系统PLC软件部分设计与仿真 12
4.1 PLC梯形图程序设计 12
4.1.1 主电机的启动控制程序 12
4.1.2 摇臂升降控制 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.1.3 主轴箱和立柱的夹紧与放松控制 16
4.1.4 过载保护 17
4.1.5 其他辅助控制 17
4.2 指令表 18
4.3 软件仿真 18
4.3.1 主轴电机控制仿真 19
4.3.2 摇臂上升仿真 19
4.3.3 主轴箱、立柱松开仿真 19
5. 主要电气元件及选择 20
5.1 低压断路器 20
5.1.1 低压断路器的选择原则 20
5.1.2 低压断路器的选择 21
5.2 接触器 21
5.2.1 接触器的选择原则 21
5.2.2 接触器的选择 21
5.3 热继电器 22
5.3.1 热继电器的选用原则 22
5.3.2 热继电器的选择 22
5.4 熔断器 23
5.4.1 熔断器的选用原则 23
5.4.2 熔断器的选择 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A S7200 CPU的技术指标 28
附录B Z3040元器件明细表 29
附录C PLC程序 30
1 引言
1.1本课题的选题背景和意义
Z3040摇臂钻床在我国工厂里非常常见，应用也比较广泛。它之所以能够被广泛使用，受到很多工厂的青睐，是因为它能够胜任钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等多种不同形式的金属加工。为了保证这些功能的实现，摇臂钻床不仅仅需要机械系统具有优良性能，还需要电气系统和液压系统的配合，并且要求其对时间有一定的控制能力，只有这样，机床才能顺利地完成每次加工任务。通过控制三相交流异步电动机以及变速箱可以实现对其调速，摇臂钻床的主运动只需要一台电动机就可以实现，并且可以通过机械系统来实现主轴的正反旋转运动，非常的方便[1]。传统电路里的继电器—接触器控制方式在现在这个日新月异的时代逐渐变得落后了，因为它要控制的电机比较多所以其电路就较为复杂，而且容易发生一些电气故障，这些故障往往又比较难排查。并且一些时间/计数功能非常的实用，能够提高机床的自动化水平，但由于其具有一定的复杂性，在传统电路上想要实现他们的功能比较困难。因此，我们有必要对钻床传统的电气控制系统进行一些升级改造来解决这些令人头疼的问题。
可编程逻辑控制器（Programmable?Logic?Controller）简称为PLC，它从一诞生就开始逐渐替代用于普通机床上的传统电气控制系统。它是专为复杂工业环境和设计中的应用而设计的一种电子系统，它可以将编程存储在其内部存储器中，执行一些面向用户的指令，比如说：逻辑运算指令、顺序控制指令、定时计数指令和算术运算指令等。并通过数字和模拟式的输入、输出接口，来控制各种类型的机械加工或生产过程[2]。由于PLC电气.控制系统与传统的继电.器—接触器电气控.制系统相比，具有构造简单，编程便利，调试周期短，可靠性强，抗干扰能力强，设备故障率低，对机床工作环境要求低等一系列优点。因此，在本论文中，对于Z3040摇臂钻床电.气控制系.统的改造，将把PLC对机械优越的控制能力应用到升级改造方案中去，从而在很大程度上提升摇臂钻床的工作性能。
1.2现状及发展趋势
本课题为基于PLC的Z3040摇臂钻床控制系统改造，国内外近些年来，对本课题进行了比较多的研究。本课题对机床的研究.水平和发展方向都是基于PLC的发展情况，可以说本课题的发展趋势基本上取决于可编程逻辑控制器的发展水平。
目 录
1 引言 1
1.1本课题的选题背景和意义 1
1.2现状及发展趋势 1
1.3本文的主要工作 2
2. Z3040摇臂钻床电气控制系统的原理 3
2.1 Z3040摇臂钻床的简介 3
2.2 Z3040摇臂钻床控制线路原理分析 4
2.2.1 主电动机的旋转控制 6
2.2.2摇臂的升降控制 6
2.2.3主轴箱和立柱的松开及夹紧控制 7
2.2.4 冷却泵电动机M4的控制 8
2.2.5 机床的照明电路 8
2.3 电动机型号参数 8
3 基于PLC的Z3040摇臂钻床控制系统设计 8
3.1 PLC基础理论 8
3.1.1 PLC的定义 8
3.1.2 PLC的组成 8
3.1.3 PLC的工作方式 9
3.1.4 PLC的特点 9
3..2 PLC的选型 10
3.2.1 PLC类型简介 10
3.2.2 选配PLC型号 10
3. 3 PLC的I/O地址分配及接线图设计 10
3.4 PLC电气接线图设计 11
4. 控制系统PLC软件部分设计与仿真 12
4.1 PLC梯形图程序设计 12
4.1.1 主电机的启动控制程序 12
4.1.2 摇臂升降控制 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.1.3 主轴箱和立柱的夹紧与放松控制 16
4.1.4 过载保护 17
4.1.5 其他辅助控制 17
4.2 指令表 18
4.3 软件仿真 18
4.3.1 主轴电机控制仿真 19
4.3.2 摇臂上升仿真 19
4.3.3 主轴箱、立柱松开仿真 19
5. 主要电气元件及选择 20
5.1 低压断路器 20
5.1.1 低压断路器的选择原则 20
5.1.2 低压断路器的选择 21
5.2 接触器 21
5.2.1 接触器的选择原则 21
5.2.2 接触器的选择 21
5.3 热继电器 22
5.3.1 热继电器的选用原则 22
5.3.2 热继电器的选择 22
5.4 熔断器 23
5.4.1 熔断器的选用原则 23
5.4.2 熔断器的选择 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A S7200 CPU的技术指标 28
附录B Z3040元器件明细表 29
附录C PLC程序 30
1 引言
1.1本课题的选题背景和意义
Z3040摇臂钻床在我国工厂里非常常见，应用也比较广泛。它之所以能够被广泛使用，受到很多工厂的青睐，是因为它能够胜任钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等多种不同形式的金属加工。为了保证这些功能的实现，摇臂钻床不仅仅需要机械系统具有优良性能，还需要电气系统和液压系统的配合，并且要求其对时间有一定的控制能力，只有这样，机床才能顺利地完成每次加工任务。通过控制三相交流异步电动机以及变速箱可以实现对其调速，摇臂钻床的主运动只需要一台电动机就可以实现，并且可以通过机械系统来实现主轴的正反旋转运动，非常的方便[1]。传统电路里的继电器—接触器控制方式在现在这个日新月异的时代逐渐变得落后了，因为它要控制的电机比较多所以其电路就较为复杂，而且容易发生一些电气故障，这些故障往往又比较难排查。并且一些时间/计数功能非常的实用，能够提高机床的自动化水平，但由于其具有一定的复杂性，在传统电路上想要实现他们的功能比较困难。因此，我们有必要对钻床传统的电气控制系统进行一些升级改造来解决这些令人头疼的问题。
可编程逻辑控制器（Programmable?Logic?Controller）简称为PLC，它从一诞生就开始逐渐替代用于普通机床上的传统电气控制系统。它是专为复杂工业环境和设计中的应用而设计的一种电子系统，它可以将编程存储在其内部存储器中，执行一些面向用户的指令，比如说：逻辑运算指令、顺序控制指令、定时计数指令和算术运算指令等。并通过数字和模拟式的输入、输出接口，来控制各种类型的机械加工或生产过程[2]。由于PLC电气.控制系统与传统的继电.器—接触器电气控.制系统相比，具有构造简单，编程便利，调试周期短，可靠性强，抗干扰能力强，设备故障率低，对机床工作环境要求低等一系列优点。因此，在本论文中，对于Z3040摇臂钻床电.气控制系.统的改造，将把PLC对机械优越的控制能力应用到升级改造方案中去，从而在很大程度上提升摇臂钻床的工作性能。
1.2现状及发展趋势
本课题为基于PLC的Z3040摇臂钻床控制系统改造，国内外近些年来，对本课题进行了比较多的研究。本课题对机床的研究.水平和发展方向都是基于PLC的发展情况，可以说本课题的发展趋势基本上取决于可编程逻辑控制器的发展水平。
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