【正文】 I/O 控制，多臺 PLC 可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。是為有時間或運行順序的生產(chǎn)過程專門設(shè)置的指令， 在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺 PLC 可作為多部步進(jìn)控制器使用。 并且在 PLC 運行中也可以讀出、修改，使用方便。 PLC 的用途 及特點 PLC 的用途 （ 1） 邏輯控制 PLC 具有邏輯運算功能，能夠進(jìn)行與、或、非等邏輯運算， 可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制 ，故它可替代繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制 。可編程控制器及其有關(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。 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。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。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。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。 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。 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 。 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)。 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。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。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。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。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。由于這些特點， PLC 在自動控制系統(tǒng)中的使用非常廣泛。并且計時時間常數(shù)在范圍內(nèi)用戶編寫程序時自己設(shè)定： 接通延時、關(guān)斷延時和定 時脈沖等方式。 用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式，可以連接 碼盤進(jìn)行位置檢測 ，且在 PLC 運行中也可以讀出、修改，使用方便 （ 4） 步進(jìn)順序控制 步進(jìn)順序控制是 plc 最基本的控制方式。 如 數(shù)據(jù)采集、 存儲與處理功能 。通常所說的 SCADA 系統(tǒng)，現(xiàn)場端 和遠(yuǎn)程端也可以采用 PLC 作現(xiàn)場機。 （ 9） 人機界面功能 提供操作者以監(jiān)視機器 、 過程工作必需的信息。因此它在工業(yè)控制中的地位越來越高，占有極其重要的地位，最重要的原因是它具有如下獨特的特點： （ 1） 可靠性高 PLC 是專門為工業(yè)控制設(shè)計的，在設(shè)計和制造過程中采取了多層次抗干擾、精選元件的措施，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強電設(shè)備一起工作，運行的穩(wěn)定性和可靠性較高。 （ 3） 通用性強，使用方便 由于 PLC 自身硬件特點，用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計時，不需要自己設(shè)計和制作硬件裝置，只需要根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置；用戶所作的工作只是設(shè)計 5 滿足控制對象的控制要求的應(yīng)用程 序。 （ 6） 安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小 PLC 控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器控制系統(tǒng)少得多，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 口相連。這是 PLC 產(chǎn)品的市場生存價值。輸入輸出變換、物理實現(xiàn)可以說是 PLC實施控制的兩個基本點，同時物理實現(xiàn)也是 PLC 與普通微機相區(qū)別之處，其需要考慮實際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實際 控制系統(tǒng)方便使用，所以 PLC 采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器 6 （ CPU）、存儲器（ RAM/ROM）、輸入輸出接口（ I/O）電路、通信接口及電源組成。等所