【正文】 鈕SB410搖臂上升上限位行程開關(guān)ST1111搖臂下降下限位行程開關(guān)ST1212主軸箱、立柱、搖臂松開行程開關(guān)ST213主軸箱、立柱、搖臂夾緊行程開關(guān)ST314液壓泵電動機M3熱繼電器FR215主軸箱、立柱松開按鈕SB516主軸箱、立柱夾緊按鈕SB617立柱夾緊放松指示行程開關(guān)ST418主軸箱松開、夾緊SA119立柱松開、夾緊SA220主軸箱、立柱松開、夾緊SA3O（輸出）序號名稱代號地址1電壓繼電器KV2主軸電動機M1接觸器KM13搖臂上升接觸器KM24搖臂下降接觸器KM35主軸箱、立柱、搖臂松開接觸器KM46主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器KM57主軸箱松開、夾緊電磁鐵YA18立柱松開、夾緊電磁鐵YA29電源指示HL110立柱松開指示HL211立柱夾緊指示HL312主電動機旋轉(zhuǎn)指示HL4 PLC控制系統(tǒng)分析先將自動開關(guān)QF2～QF5接通，在將電源總開關(guān)QF1扳倒“接通”位置，引入三相電源。當(dāng)搖臂上升到一定高度時松開SB3，斷電延時定時器T37斷電，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)，夾緊搖臂。當(dāng)立柱與主軸箱松開后，可手動使立柱回轉(zhuǎn)或主軸箱做徑向移動。梯形圖程序如圖4－3所示。圖4－4 搖臂升降控制程序圖4－5 主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制程序、立柱松開、夾緊控制程序主軸箱、立柱松開與夾緊控制要求可單獨操作，也可以同時操作，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA和SBSB6配合定時器進(jìn)行控制。而PLC是一類以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普通實現(xiàn)自動編程。 主軸箱、立柱、搖臂松開、夾緊控制程序Z3040搖臂鉆床，搖臂的松開、夾緊與搖臂的升降要求能自動控制，本設(shè)計采用定時器與行程開關(guān)配合完成，有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。梯形圖程序如圖4－2所示。液壓泵電動機M3通電正轉(zhuǎn)推動活塞使立柱和主軸箱松開。由于主軸箱、立柱、液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，松開搖臂。S7300作為本次設(shè)計所用PLC。 2．選配PLC的型號S7300的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。內(nèi)外立柱的夾緊與放松，、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機械操作、電氣液壓機械裝置等方法來實現(xiàn)。4 Z3040搖臂鉆床的PLC控制系統(tǒng)搖臂鉆床運動部件較多，為簡化傳動裝置，采用多臺電動機控制，通常沒有主軸電動機、搖臂升降電動機、立柱夾緊和放松電動機及冷卻泵電動機。按松開按鈕SB7或夾緊按鈕SB8時，電磁鐵YA2通電，此時，立柱松開或夾緊；SA2在中間位時，觸點（5759）、（5763）均接通。復(fù)合按鈕SBSB8分別為松開、夾緊控制按鈕。同理，當(dāng)搖臂下降到極限位置時，ST12（2717）動作，電路斷開，KM3釋放，搖臂升降電動機M2停轉(zhuǎn)。搖臂上升的動作過程如下： 搖臂的下降過程與上升基本相同，它們的夾緊和放松電路完全一樣。按上升按鈕SB3，時間繼電器KT1得電吸合，瞬時動合觸點（3335）閉合，接觸器KM4得電吸合，液壓泵電動機M3接通電源正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。M2為短時工作，不設(shè)長期過載保護(hù)。QFQFQF5分別為機床控制電路、機床工作信號指示電路和機床工作照明電路和過載及短路保護(hù)開關(guān)。主軸變速與進(jìn)給變速：將主軸手柄扳至“變速”位置，于是改變兩個操縱閥的相互位置，使齒輪泵送出的壓力油進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)速預(yù)選閥和主軸進(jìn)給量預(yù)選閥，然后進(jìn)入各變速油缸。操作手柄有五個空間位置：上、下、里、外和中間位置，其中上為“空擋”，下為“變速”，外為“正轉(zhuǎn)”，里為“反轉(zhuǎn)”，中間位置為“停車”。主軸的旋轉(zhuǎn)運動和進(jìn)給運動由一臺異動電動機拖動，搖臂的升降由一臺異步電動機拖動，搖臂、立柱和主軸箱的夾緊/放松由一臺液壓泵電動機拖動，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動通常采用手動。內(nèi)立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360176。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接，非常方便。 PLC與單片機比較單片機具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格比較便宜等優(yōu)點，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。設(shè)計完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進(jìn)行，周期短，而且調(diào)試和修改均很方便。用時間繼電器實現(xiàn)定時控制會出現(xiàn)定時的精度不高，定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。具體如下：(1) 控制邏輯：繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸電串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時間繼電器的延時動作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也大。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。 3．輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)與邏輯運算指令和循環(huán)位移與移位指令、所以由PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地堆生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和加工處理。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC的相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。豐富的I/O接口模塊:PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強電或弱電等。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，入便于安裝，抗干擾等問題。 數(shù)控機床的本體與普通機床基本類似，不同之處是數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機床的絲杠和齒條傳動，主軸變速系統(tǒng)簡化了齒輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。⑸減輕勞動強度，改善勞動條件。在數(shù)控機床上加工零件，零件加工的精度和質(zhì)量有機床保證，完全消除了操作者的認(rèn)為誤差。為了保證進(jìn)給運動的位置精度，人們采取了一些有效的措施。 數(shù)控機床原理和特點在對零件進(jìn)行數(shù)控加工之前，首先要根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒊绦蛑噶钶斎氲綑C床的數(shù)控裝置中。數(shù)控機床制造廠把建立友好的人機界面、提高數(shù)控機床的可靠性作為提高競爭能力的主要方面。 計算機群控也叫做計算機直線數(shù)控系統(tǒng)（DNC）。 數(shù)控機床的發(fā)展⑴高速度高精度化數(shù)控系統(tǒng)的高速度高精度化要求數(shù)控系統(tǒng)在讀入加工指令數(shù)據(jù)后，能高速度計算出伺服電動機的位移量，并能控制伺服電動機高速度準(zhǔn)確地運動。然后以搖臂鉆床Z3040為例，描述了它的設(shè)計過程，包括控制系統(tǒng)電路的分析，Z3040搖臂鉆床原理圖，用PLC編寫程序?qū)C床進(jìn)行控制。并且對數(shù)控機床中的PLC作了詳細(xì)的介紹，把PLC在數(shù)控機床上的控制做了設(shè)計。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，從而實現(xiàn)控制刀具與工件相對運動，加工出所需要的零件的機床，即為數(shù)控機床。具有設(shè)備故障自診斷功能 數(shù)控系統(tǒng)出了故障，控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行自診斷，并自動采取排除故障的措施，以適應(yīng)長時間無人操作環(huán)境的要求。高速、高效、高精度是機械加工的目標(biāo)，數(shù)控機床因其價格昂貴，在上述三方面的發(fā)展也更為突出。有的數(shù)控機床將采用說明書、編程指南、潤滑指南等存入系統(tǒng)供使用者調(diào)閱。CNC伺服驅(qū)動裝置伺服電動機速度檢測工作臺位置檢測反饋位置檢測速度反饋 一般說來，數(shù)控機床功能的強弱主要取決于計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）裝置，而數(shù)控機床性能的優(yōu)勢，如運動速度與精度等，主要取決于進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。⑵加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定。許多復(fù)雜曲線和曲面的加工，普通機床無法實現(xiàn)而數(shù)控機床則完全可以做到。 控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運動等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機床對零件切削加工?！　、葯C床本體而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性進(jìn)一步提高。安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理。PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。但是由于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進(jìn)行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯。若需要對控制邏輯進(jìn)行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。(3) 定時控制和計數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進(jìn)行定時控制。使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項控制工程，設(shè)計施工，調(diào)試必須順序進(jìn)行，周期長，而且修改困難而使用PLC來完成一項控制工程?？傊?，PLC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設(shè)計施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計，還要在單片機的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調(diào)試也較繁瑣。搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。Z3040型搖臂鉆床適合于在大、中型零