1、 皖 西 学 院课程设计报告书系 别 ： 机电学院专 业 ： 13 电气学 生 姓 名 ：学 号：课程设计题目 ： PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制起 迄 日 期 : 2016.5.16 - 2016.5.28课程设计地点: PLC 电气控制实验室指 导 教 师 : 翁志刚下达任务书日期: 2016 年 5 月 15 日目 录前言 .11 Z3050摇臂钻床的简介 .21.1 摇臂钻床的主要结构 .21.2 摇臂钻床的运动形式 .21.3 摇臂钻床电气拖动特点 .31.4 摇臂钻床及原理图说明 .42 系统元器件选型 .52.1 Z3050摇臂钻床主回路元件表 .52.2 PLC
2、的选型 .62.3 硬件的设计 .62.4 PLC的 I/O分配 .62.5 PLC的外部接线图 .83 程序的设计与仿真 .93.1 梯形图程序设计 .93.1仿真调试与结果 .11参考文献 .13致 谢 .14PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制0前言摇臂钻床使用于单件或批量生产有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机械，由于其控制系统是采用继电器控制系统，电路接线复杂，出点多，长期使用后，故障多，故障排除困难。常常影响企业生产。PLC具有可靠性强，使用方便，维护简单的优点。因此，利用 PLC对摇臂钻床继电器控制线路进行改造，有利于提高设备的可靠性，使用率。正是由于P
3、LC控制系统的种种优点，因此本次对 Z3050摇臂钻床的电气控制系统，可以提高 Z3050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。PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制11 Z3050 摇臂钻床的简介1.1 摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱练成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此
4、摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。1.2 摇臂钻床的运动形式当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与
5、外立柱一起内立柱的回转运动。PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制2Z3050 摇臂钻床实物图1.3 摇臂钻床电气拖动特点3.Z3050摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用 4台电机拖动。 ，他们分别是主轴电动机（M1） ，摇臂升降电动机（M2） ，液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4） ，这电动机都采用直接启动方式。4.为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下由机械变速机构实现。主要变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。5.Z3050摇臂钻床的主运动和进给运动为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，
6、进给传动机构实现主轴的旋转和进给。6.在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制31.4 摇臂钻床及原理图说明 Z3050摇臂钻床主电路图如下： 主电路分析：Z3050摇臂钻床共有 4台电动机，冷却泵电动机为开关直接启动，其余三台电动机采用接触器控制。M1 是主轴电动机由接触器 KM1控制，只要求能单方向旋转。电动机型空机 Q1能起到过载、短路、启动电流过大保护，而热继电器FR1也起过载保护的作用，这样就形成了一个双重保护的作用。M2是摇臂升降电动机，装设于主轴顶部，用 KM2和 KM3来
7、控制正反转。使用电动机型空开 Q2进行保护。M3是液压泵电动机，要求能够实现正反转，用 KM4和 KM5来控制正反转。电路中用电动机型开 Q3和热继电器 FR2进行双重保护。M4 冷却泵电动机，功率小，直接用开关控制启动与停止。QS1KM1KR1QSM1KM3M4 KR2MKM4M3KM5FU2MKM2M2FU1L123PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制42 系统元器件选型2.1 Z3050 摇臂钻床主回路元件表序号 代号 名称 规格/型号 单位 数量1 M1 电动机 Y112M-4/4KW 台 12 M2 电动机 Y90L-4/1.5KW 台 13 M3 电动机 Y801-4/0
8、.55KW 台 14 M4 电动机 Y2-7124/0.37KW 台 15 KM1 交流接触器 LC1-D1210CC5N 只 16 KM2 交流接触器 LC1-D0910CC5N 只 17 KM3 交流接触器 LC1-D0910CC5N 只 18 KM4 交流接触器 LC1-D0910CC5N 只 19 KM5 交流接触器 LC1-D0910CC5N 只 110 KM6 交流接触器 LC1-D0910CC5N 只 111 Q 空开 NS100N/16A 只 112 Q1 空开 GV2M10C/10A 只 113 Q2 空开 GV2M04C/2A 只 114 Q3 空开 GV2M01C/1A
9、只 115 Q4 空开 GV2M01C/1A 只 116 FR1 热继电器 LR2-D1312C/8A 只 117 FR2 热继电器 LR2-D1205C/1.6A 只 1PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制52.2 PLC 的选型摇臂钻床的电气控制系统需要 12个输入口和 6个输出口，PLC 的实际输出点数应等于或大于所需输入点数 12，PLC 的实际输出点数应等于或大于所需输出点数 6，在条件许可的情况下尽可能留有 10%-20%的余量，因为实际的输出点刚好是 12个，而选择 PLC输入点有 16个的显然是浪费，所以该系统采用三菱可编程序控制器作为主控制器，完全满足要求。并且输出
10、点数留有比较多得余量为今后的改进做好准备。2.3 硬件的设计Z3050摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分分为电气控制系统的硬件设计，也就是 PLC的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是 PLC控制程序的编写。为了使改造后的摇臂钻床仍能保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。由于 Z3050摇臂钻床控制对象对 PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来
11、很大的方便。所以本课题选用继电器输出模块，结合 Z3050摇臂钻床电气控制系统的实际情况，需要输入点数大于 18个，输出点数大于 12个，在条件许可的情况下尽可能留有 10%-20%的裕量。PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制62.4 PLC 的 I/O 分配根据系统的原则 I/O分配如下：序号 位号 符号 说明1 X0 KR1 主轴电动机 M1热继电器2 X1 SB_1 主轴电机 M1启动按钮3 X2 SB_2 主轴电机 M1停止按钮4 X3 KR2 其它控制电路 热继电器5 X4 SB_3 摇臂上升按钮6 X5 SB_4 摇臂下降按钮7 X6 ST1-1 摇臂上升上限 位行程开关
12、8 X7 ST1-2 摇臂下降下限 位行程开关9 X10 ST2 摇臂松开行程 开关10 X11 ST3 摇臂夹紧行程 开关11 X12 SB_5 主轴、立柱箱 放松按钮输入点12 X13 SB_6 主轴、立柱箱 夹紧按钮1 Y0 KM1 主轴电动机 M1接触器2 Y1 KM2 摇臂上升接触 器3 Y2 KM3 摇臂下降接触 器4 Y3 KM4 液压泵电动机M3正转接触器5 Y4 KM5 液压泵电动机M3反转接触器输出点6 Y5 HL1放松夹紧电磁铁用指示灯代替PLC 控制的 Z3050 型摇臂钻床电气控制72.5 PLC 的外部接线图 LNCOM NLCOM 三 菱 主 机QS2SB_1X1KM1KM2X0 2Y0Y1Y2Y3X5 X10KM3 Y4Y5X1ST1-X12X6ST2ST3X3KR1 X4 X13X7KM4KM5HL1SB_2SB_3SB_4ST1-2 SB_5SB_6KR2三菱 PLC 的控制回路原理图
