【正文】 ； 進給運動 是指 鉆頭 的垂直 運動 ； 輔 助 運動 是指主 軸 箱沿 搖 臂水平 運動 ， 搖 臂沿外立柱上下移 動以 及 搖 臂和外立柱一起相 對 于 內(nèi) 立柱的回 轉(zhuǎn)運動 。 在主 軸 正 轉(zhuǎn) 或反 轉(zhuǎn)過 程中，可 轉(zhuǎn)動變 速按 鈕 ，改 變 主 軸轉(zhuǎn) 速或主 軸進給 量。其中由一 個 油路控制主 軸 箱和立柱的 夾緊 ，另一油路 控 制搖 臂的 夾緊 和松 開 ， 這兩個 油路均由 電 磁 閥 控制。按下總啟動 按 鈕 SB1，中 間繼電 器 KA 線 圈通 電 吸合并自 鎖 ， 為主電動 機及其它 電動機啟動 多準 備 ，同 時 觸 點 KA 閉 合， 為 其它三 個 指示 燈 通 電 做準 備 。 控制 電 路分析 由 變壓 器 TC將 380V 交流 電壓 降 為 110V，作 為 控制 電 源。 3． M3 由接觸器 KM KM5 實現(xiàn) 正反 轉(zhuǎn) 控制，并 有熱繼電 器 FR2 作 長期 超 載 保 護 。 開車 前的準 備 。 當變 速完成，松 開 操作手柄，此 時 手柄 在彈 簧作用下由“ 變 速”位置自 動 復(fù)位到主軸 “停 車 ”位置，然后在操 縱 主 軸 正 轉(zhuǎn) 或反 轉(zhuǎn) ，主 軸將 在新的 轉(zhuǎn) 速或 進給 量下工作。 主 軸 旋 轉(zhuǎn)時 ，首先按下主 軸電動 機起 動 按 鈕 ，主 軸電動 機起 動 旋 轉(zhuǎn) ，拖 動齒輪 泵，送出 壓力 油。 鉆 削加工 時 ，需要 對 刀具和工件 進 行冷 卻 ， 為 此需冷 卻 泵 電動 機 輸 送冷 卻 液。 搖 臂 鉆床為適應(yīng) 各種形式加工，要求主 軸及進給 有 較 大的 調(diào)速 范 圍 。通 過電動 機拖 動 一臺 齒輪 泵，供 給夾緊裝 置所需要的 壓力 油。 Z3040型 搖 臂 鉆 床的主 軸 的 調(diào)速 范 圍為 50:1，正 轉(zhuǎn) 最低 轉(zhuǎn) 速 為 40 r/min，最高 為 2020 r/min， 進給 范 圍為 ～ r/min。如果需要，可以通 過 一 個沒 有使用的 內(nèi) 部 繼電 器的常 閉接 點或 者特殊 內(nèi) 部 繼電 器的常 開 接 點來連 接。 （一）系 統(tǒng) 需求 STEP7MicroWIN 既可以在 PC機上 運 行，也可以在 Siemens 公司的 編 程器上 運 行。 功能圖編程語言 這 是位于其它 編 程 語 言之上的 圖 形 語 言，用 來編 程 順 序控制的程序（如：機械手控制程序）。 圖 22 51a中可能 有兩個 方向的能流流 過 觸 點 5（ 經(jīng)過 觸 點 4 或 經(jīng)過 觸 點 2）， 這 不符合能流只能 從左 向右流 動 的 原則 ，因此 應(yīng)改為如圖 51b 所示的梯形 圖 。梯形 圖 常被 稱為電 路或程序，梯形 圖 的 設(shè)計稱為編 程。并且由于 PLC的 強抗 干擾能力，易于 裝入設(shè)備內(nèi) 部，是 實現(xiàn) 機 電 一體化的理想控制 設(shè)備 。通 過閱讀 PLC的用 戶 手 冊 或短期培 訓 ， 電氣 技 術(shù) 人 員 和技 術(shù) 工很快就能 學會 用 梯形 圖編 制控制程序。 PLC 品種 齊 全的各種硬件 裝 置，可以 組 成能 滿 足各種要求的控制系 統(tǒng) ，用 戶 不必自己 再設(shè)計 和制作硬件 裝 置。近年 來 各PLC 廠商非常重 視 特殊功能 單 元 的 開發(fā)， 特殊功能 單 元 種類 日益增多，功能越 來 越 強 ，使 PLC 的控制功能日益 擴 大 7．可 擴 展能力 PLC 的可 擴 展能力包括 I/O 點數(shù)的擴 展、存 儲 容量 的擴 展、 聯(lián) 網(wǎng)功能 的擴 展、各種功能模 塊的擴 展等。 3． 掃 描速度 掃 描速度是指 PLC 執(zhí) 行用 戶 程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指 針 。由于每 個掃 描周期 只進 行一次 I/O 刷新，即每一 個掃 描周期 PLC只 對輸 入、 輸 出 狀態(tài) 寄存器更新一次，所以系 統(tǒng)存在輸 入 輸 出 滯 后 現(xiàn) 象， 這 在一定程度上降低了系 統(tǒng) 的 響應(yīng) 速度。 2．程 序執(zhí) 行 階 段 在 程 序執(zhí) 行 階 段，根據(jù)用 戶輸 入的控制程序， 從 第一 條開始 逐步 執(zhí) 行，并 將 相 應(yīng) 的邏輯運 算 結(jié) 果存 入對應(yīng) 的 內(nèi) 部 輔 助寄存器和 輸 出 狀態(tài) 寄存器。微機一般采用等待命令的工作方式，如常 見 的 鍵盤掃 描方式或 I/O 掃 描方，若有 鍵 按下或有 I/O 變 化， 則轉(zhuǎn) 入相 應(yīng) 的子程序，若 無則繼續(xù)掃 描等待。 4． 輸 出 單 元 輸 出 單 元也是 PLC 與 現(xiàn)場設(shè)備之間 的 連 接部件，把 輸 出信 號 送 給 控制 對 象的 輸 出接口。 PLC 產(chǎn) 品 樣 本或使用 說 明 書 中 給 出的 內(nèi) 存形 式或容量等均指用 戶內(nèi) 存。 存 儲 體由存 儲單 元構(gòu)成，作用：存放二 進 制 數(shù) 據(jù)。 （ 3） PLC 進 入 運 行 狀態(tài) 后， 從內(nèi) 存中逐 條讀 取用 戶 程序， 經(jīng) 指令 解釋 后按指令 規(guī) 定的任 務(wù)產(chǎn) 生相 應(yīng) 的控制信 號 ，去 啟閉有關(guān)的 控制 電 路，分 時 、分管道地去 執(zhí) 行 數(shù) 據(jù)的存取， 傳 送 ，組 合，比 較 和 變換 等操作，完成用 戶 程序中 規(guī) 定的 邏輯 或算 術(shù)運 算等任 務(wù) 。 PLC 的組成 PLC 由中央 處理單 元， 內(nèi) 存， 輸 入 單 元， 輸 出 單 元， 電 源五部分 組 成。具體 設(shè)計 任 務(wù)要 求如下： 1． Z3040 型 搖 臂 鉆 床控制 線 路原理分析 2．基于 PLC 的 Z3040 型 搖 臂 鉆 床控制系 統(tǒng)設(shè)計 （ 1） PLC 的硬件 選 型 （ 2） Z3040 型 搖 臂 鉆 床 PLC 控制 I/O 埠分配表 （ 3） Z3040 型 搖 臂 鉆 床 PLC 控制系 統(tǒng)電 路 搖臂鉆床控制器 4 （ 4） Z3040 型 搖 臂 鉆 床 PLC 控制 軟 件 設(shè)計 （ 5） PLC 控制分析 3．主要 電氣組 件及 選擇 （ 1） 斷路 器 （ 2）接觸器 （ 3）熱繼電 器 （ 4）熔 斷 器 4．元器件布 置圖 和接 線圖設(shè)計 搖臂鉆床控制器 5 2 PLC 的概述 PLC 的基本知 識 PLC 的產(chǎn) 生及發(fā)展 在 工業(yè) 生 產(chǎn)過 程中，大量的 開關(guān) 量 順 序控制，它按 照邏輯條 件 進 行 順 序 動 作，并按照邏輯關(guān)系進 行 連鎖 保 護動 作的控制，及大量離散量的 數(shù) 據(jù)采集。此 時 的 PLC 為 微機技 術(shù)和繼電 器常 規(guī)控 制概念 相結(jié)合 的 產(chǎn) 物。 搖臂鉆床控制器 3 6．通信及 聯(lián) 網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間 的通信及 PLC 與其它智能 設(shè)備間 的通信。 4．程控 程控是指 對溫 度、 壓力 、流量等模 擬 量的死循 環(huán) 控制。 如注塑機、印刷機、 訂書 機械、 組 合機床、磨床、 包裝 生 產(chǎn)線 、 電鍍 流水 線 等。PLC 的下端 (輸 入端 )為繼電 器、晶體管和晶 閘 管等控制部件，而上端一般是面向用 戶 的微 型計 算機。 鉆 床的 結(jié) 構(gòu)形式很多，有 立式 鉆 床 、 臥 式 鉆 床、 臺式 鉆 床 、深孔 鉆 床、多 軸鉆床、 搖 臂 鉆 床及其它 專用鉆 床等。 本文在分析 Z3040 型 搖 臂 鉆 床 繼電 接觸控制系 統(tǒng) 工作原理的基 礎(chǔ) 上，提出了用可 編程控制器（ PLC） 對搖 臂 鉆 床控制系 統(tǒng)進 行改造 設(shè)計 。 17 課題內(nèi)容 搖 臂 鉆 床控制器 實習所在單位評鑒 定等意見： 負責人簽字： 年 月 日 實習帶隊教師評鑒 帶隊教師簽字： 年 月 日 學生所在系部評鑒 系部領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日 評定結(jié)果 系部蓋章： 注： 本表用于三周以上的實習（實訓）、設(shè)計、測繪等實踐教學評定。 實訓進度與要求： 共 2 周設(shè)計時間，第一天領(lǐng)取設(shè)計題目，然后小組成員利用 4 天時間對題目相關(guān)的 PLC做了初步的了解，然后各個成員查閱相關(guān)書籍，搜集相關(guān)資料，在最后一天由小組長負責，各個成員在系機房完成自己的設(shè)計報告 主要參考書及參考數(shù)據(jù)： [1] 、 馮 垛生， 電氣實 用指南，人民 郵電 出版社， 2020 [2] 、 陳 伯 時 ， 電力 拖 動 控制系 統(tǒng) ，機械 工業(yè) 出版社， 2020 [3] 、趙 明等，工廠 電氣 控制 設(shè)備 ，機械 工業(yè) 出版社， 1995 [4] 、萬 東 梅， 電 路 17 新疆工業(yè)高等專科學校教務(wù)處印制 說 明 一、報告封面必須按指定封面用鋼筆或炭素筆填寫，字體要規(guī)范。 12 12 新疆工業(yè)高等?？茖W校電氣與 信息 工程系 課程設(shè)計評定意見 設(shè)計題目： 搖臂鉆床控制器 學生姓名 ： 專業(yè) 電力系統(tǒng)自動化 班級 電力 099（ 2） 班 評定意見： 評定成績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 評定意見參考提綱： 。在 工業(yè) 上有 廣泛 的 應(yīng) 用前景。 長期使 用后，故障率高，故障排查困 難 ，常常影 響 企 業(yè) 正常生 產(chǎn)。 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 結(jié) 構(gòu) 簡單 ， 編 程方便，調(diào)試 周期短，可靠性高，抗干擾能力 強 ，故障率低， 對工 作 環(huán) 境要求低等一系列優(yōu) 點 ，被日益 廣泛應(yīng) 用于機械加 工設(shè)備 的 電氣 控制系 統(tǒng) 中。 PLC 廠家都生 產(chǎn) 配套的 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換 模 塊，使可 編 程控制器用于模 擬 量控制。大中型 PLC 都有 PID 模 塊， 目前 許 多小型 PLC也具有此功能模 塊 。 PLC 的國內(nèi)外狀況 世界上公 認 的第一臺 PLC 是 1969 年美 國數(shù)字設(shè)備 公司（ DEC）研制的。20 世 紀 80 年代初，可 編 程控制器在先 進工業(yè)國 家中 已獲 得 廣泛應(yīng) 用。因而 設(shè) 想把計 算機的完 備 功能、 靈 活及通用等優(yōu) 點和繼電 器控制系 統(tǒng) 的 簡單 易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu) 點結(jié)合 起 來 ，制成一種適合于 工業(yè)環(huán) 境的 通用控制 裝 置，并把 計 算機的 編 程方法和程序 輸 入方式加以 簡 化，用“面向控 制過 程，面 向?qū)?象”的“自 然語 言” 進 行 編 程，使不熟悉 計 算機的人也能方便地使用，第二年，美 國數(shù) 字公司研制出了基于集成 電 路和電 子技 術(shù) 的控制 裝 置，首次采用程序化的手段 應(yīng) 用于 電氣 控制， 這就 是第一代可 編 程控器， 稱 Programmable Controller(PC)。 組 成：由控制器， 運 算器和寄存器 組 成， 這些電 路都集中在一 塊 芯片上，通 過 地址 總 線 ，數(shù) 據(jù) 總線 ，控制 總線 ，與 內(nèi) 存的 輸 入， 輸 出接口 電 路相 連 。 作用：存放系 統(tǒng) 程序，用 戶 程序， 邏輯變 量和其它一些信息。 資 料寄存器的作用：存 放從 存 儲單 元 讀 出的 數(shù) 據(jù)，或者存 放從數(shù) 據(jù) 總線 送 來并準備寫 到存 儲單 元去的 數(shù) 據(jù)。 作用：接收主令 組 件， 檢測組 件 傳來 的信 號 。 輸 出接口 電 路也有 輸 出 狀態(tài)鎖 存、 顯 示、 電平轉(zhuǎn) 移和 輸 出接 線 端子排， 輸出部件或模 塊 也有多 種類 型供 選用 。掃 描周期的 長 短主要取 決 于以下幾 個 因素：一是 CPU 執(zhí) 行指令的速度；二 是執(zhí) 行每 條 指令占用的 時間； 三是程序中指令 條數(shù) 的多少。 搖臂鉆床控制器 9 由此可 見 ， 輸 入刷新、程 序執(zhí) 行和 輸 出刷新三 個階 段構(gòu)成 PLC 一 個 工作周期，由此循 環(huán)往 復(fù)，因此 稱為 循 環(huán)掃 描工作方式。但是在快速 響應(yīng) 系 統(tǒng) 中就 會 造成 響應(yīng)滯 后 現(xiàn) 象， 這個 一般 PLC 都 會 采取高速模 塊 。 4．指令的功能與 數(shù) 量 指令功能的 強 弱、 數(shù) 量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指 針 。 PLC 采用了一系列硬件和 軟 件抗干擾措施，使之具有很 強 的抗干擾能力，平均 無 故障 時間達到數(shù) 萬小 時 以上。 3．功能 強 ， 適應(yīng) 面 廣 搖臂鉆床控制器 11 現(xiàn) 代 PLC 不僅 有 邏輯運 算、 計時 、 計數(shù) 、 順 序控制等功能 ，還 具有 數(shù) 字和模 擬 量的輸 入 輸 出、功率 驅(qū)動 、通信、人機 對話、自檢 、 記錄顯 示等功能。與直接 執(zhí)行匯編語言編寫 的用 戶 程序相比， 執(zhí) 行梯形 圖 程序的 時間 要長 一些，但 對 于大多 數(shù) 機 電 控制 設(shè)備來說 ，是微不足道的，完全可以 滿 足控制要求。 PLC 的 編 程 語 言 梯形圖編程語言 PLC 是 專為工業(yè) 控制而 開發(fā)的裝 置，其主要使用者