【正文】 基于三菱 PLC 的 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本 設(shè)計 是研究機械加工中常用的 Z3040 搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題 ,旨在解決傳統(tǒng)繼電器 － 接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的 線路復(fù)雜、可靠性 和 穩(wěn)定性差、 不便于控制電路的 故障診斷和排除等難題 。由于 PLC 電氣控制系統(tǒng)與繼電 器 － 接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有 通用性強、 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于安裝、性能優(yōu)越、 可靠性高、 編程簡單、抗干擾能力強、 使用維護(hù)方便 ，對工作環(huán)境要求低等優(yōu)點。因此，本 設(shè)計 在不改變原機床操作及工藝要求的前提下，進(jìn)行Z3040 搖臂鉆床 電控系統(tǒng)的 PLC 改 造， 將把 PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去 ，完成系統(tǒng)設(shè)計 ，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。 關(guān)鍵詞 ： 三菱 PLC， Z3040，搖臂鉆床 ， 電控系統(tǒng)，改造 I 目 錄 1 緒論 .............................................................. 1 2 三菱 FX1N 系列 PLC概述 ............................................. 2 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 .............................................. 2 PLC 的用途及特點 .............................................. 2 PLC 的用途 ................................................. 2 PLC 的特點 ................................................. 4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ...................................... 5 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ............................................. 5 PLC 的工作原理 ........................................... 10 PLC 的主要指標(biāo)性能 ........................................... 11 三菱 FX1N 系列 PLC 的基本指令 .................................. 12 3 Z3040 搖臂鉆床機床的電控系統(tǒng)分析 ................................. 14 Z3040 搖臂鉆床機床結(jié)構(gòu)和運動情況 ............................. 14 Z3040 搖臂鉆床的電力拖動特點及控制要求 ....................... 15 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制原理圖 ............................... 15 主電路分析 ................................................... 16 控制電路分析 ................................................. 16 搖臂上升 ................................................. 16 搖臂下降 ................................................. 17 立柱與主軸箱的夾緊與松開 ................................. 17 互鎖與 保護(hù)環(huán)節(jié) ........................................... 17 指示燈電路分析 ........................................... 18 Z3040 搖臂鉆床的電控系統(tǒng)特點 ................................. 18 4 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng) 的 PLC 改造 ................................. 19 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 控制要求 ................................. 19 PLC 的選擇 ................................................... 19 I/O 地址分配表 ............................................... 21 I/O 接線圖 ................................................... 22 II 控制流程圖 ................................................... 23 主電動機運行的流程圖 ..................................... 23 搖臂上升流程圖 ........................................... 24 搖臂下降流程圖 ........................................... 25 立柱與主軸箱 PLC 控制流程圖 ............................... 26 PLC 控制梯形圖 ............................................... 27 系統(tǒng)仿真調(diào)試 ................................................. 28 搖臂上升程序仿真圖 ....................................... 28 搖臂下降程序仿真圖 ....................................... 29 主軸箱與立柱松開程序仿真圖 ............................... 30 主軸箱與立柱夾緊程序仿真圖 ............................... 31 PLC 改造前后的性能測試 ....................................... 32 5 結(jié)論 ............................................................. 34 參考文獻(xiàn) ........................................................... 35 致謝 ............................................................... 36 附錄 A 基于三菱 PLC 的 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng)原理圖 .................. 37 附錄 B Z3040 搖臂鉆床 PLC 電控系統(tǒng)語句表程序 ......................... 38 1 1 緒論 19 世紀(jì)，由于紡織、動力、交通運輸機械和軍火生產(chǎn)的推動，各種類型的機床相繼出現(xiàn)。 隨著社會科技進(jìn)步， 單一的車床已逐漸演化出了銑床、刨床、磨床、 鉆床 等等，這些主要機床已經(jīng) 基本定型，這樣就為 20 世紀(jì)前期的精密機床和生產(chǎn)機械化和半自動化創(chuàng)造了條件。 普通車床是能對軸、盤、環(huán)等多種類型工件進(jìn)行多種工序加工的臥式車床，常用于加工工件的外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面 ，采用相應(yīng)的刀具和附件，還可進(jìn)行鉆孔、擴孔、攻絲和滾花等。普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。 鉆床是普通車床中的一種， 鉆床按用途和結(jié)構(gòu)可分為立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床、多軸鉆床、深孔鉆床、臥式鉆床及其它專用鉆床等 ， 搖臂鉆床 屬于立式鉆床，能進(jìn)行多種形式的機械加工 ，可以 鉆孔、擴孔、餃孔、 鏜孔、 攻螺紋及刮 平 面等多種形式的加工。搖臂鉆床 屬于立式鉆床，其 操作方便 、 靈活 ， 適用范圍廣 ， 具有典型性。 Z3040 是中型搖臂鉆床，其型號意義為： Z— 鉆床， 3— 搖臂鉆床， 0— 圓柱形主軸， 40— 最大鉆孔直徑 40mm。 20 世紀(jì) 20 年代出現(xiàn)的接觸器、各種繼電器、定時器、其他電器及其觸頭按一定邏輯關(guān)系連接的繼電－接觸器控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單 ,價格便宜 ,易于掌握，在一定范圍內(nèi)滿足 控制 要求。但它設(shè)備體積大、動作速度慢、功能少而固定可靠性差、難于實現(xiàn)復(fù)雜的控制的缺點，所以隨著現(xiàn)在社會科技日新月異的快速 發(fā)展，人們對各種產(chǎn)品的要求也越來越高了，特別是在機械制造方面，要求的工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量也越來越高了。一些傳統(tǒng)的車床加工出來的產(chǎn)品已經(jīng)很難達(dá) 到 人們的要求，所以發(fā)明一種新的加工方法是一種必然趨勢。 隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器、單片機和大規(guī)模集成電路引入 PLC 中。由于它的 結(jié)構(gòu)簡單、操作 方便 ,使用戶程序編制清晰直觀、方便易學(xué)，且調(diào)試和 查 錯容易。而 且還 具有通用性強、可靠性高、使用維護(hù)方便 、體積小、抗干擾能力強 、控制功能完善、通用性強、編程簡單、易于安裝等 優(yōu)點 ，所以 本 次 畢業(yè) 設(shè)計 針對 Z3040 搖臂 鉆床的 電 控 系統(tǒng)改造， 改造后 不但使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化 ,而且還提高 了 控制系統(tǒng)的可靠性 ,維修量也減小了許多。 2 2 三菱 FX1N系列 PLC概述 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動化控制裝置。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，在 1968 年美國通用汽車公司（ GM）首先公開招標(biāo)， 并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具有的十大條件。這十大條 件中比較主要的是：編程方便，可現(xiàn)場修改程序； 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制盤；數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制盤競爭；擴展時原系統(tǒng)改變最少。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺 PLC，并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次試用成功，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化。其后日本、德國等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來，但是主要應(yīng)用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱 PLC。其定義： 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用可編程 序的存儲器，用 來在 其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運算 、 順序控制 、 定時 、 計數(shù) 和 算術(shù) 運算 等 操作 指令，并通過數(shù)字 、 模擬式 的 輸入 和 輸出 ， 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都 應(yīng) 按易于 使 工業(yè)控制系統(tǒng) 形 成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 PLC 在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能上都類似于計算機，它可以采用傳統(tǒng)電氣圖為基礎(chǔ)的梯形圖語言編程，方法簡單且易于學(xué)習(xí)和掌握。在控制系統(tǒng)應(yīng)用方面優(yōu)于計算機，它易于與自動控制系統(tǒng)相連接，可以方便靈活地構(gòu)成不同的要求、不同規(guī)模的控制系統(tǒng)，其環(huán)境適應(yīng)性和 抗干擾能力極強，所以亦稱為工業(yè)控制計算機。由于這些特點， PLC 在自動控制系統(tǒng)中的使用非常廣泛。 PLC 的用途 及特點 PLC