畢業(yè)設(shè)計(jì)--z3040搖臂鉆床的plc改造-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-24 04:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 搖臂放松到位的信號(hào)開(kāi)關(guān)，其常開(kāi)觸頭串聯(lián)在接觸器 KM2 和 KM3 線圈中，它在搖臂完全放松到位后才動(dòng)作閉合， 以確保搖臂的升降在其放松后進(jìn)行。 行程開(kāi)關(guān) SQ3 是搖臂夾緊到位的信號(hào)開(kāi)關(guān)，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV線圈電路中。如果搖臂未夾緊，則行程開(kāi)關(guān) SQ3 常閉觸頭閉合保持原狀，使得接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV 線圈得電，對(duì)搖臂進(jìn)行夾緊，直到完全夾緊為止，行程開(kāi)關(guān) SQ3 的常閉觸頭才斷開(kāi)， 切斷接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV 線圈。 （ 3）時(shí)間繼電器聯(lián)鎖 通過(guò)時(shí)間繼電器 KT 延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸頭和延時(shí)閉合的常閉觸頭，時(shí)間繼電器 KT 能保證在搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 完全停止運(yùn)行后，才能進(jìn)行搖臂的夾緊動(dòng)作，時(shí)間繼電器 KT 的延時(shí)長(zhǎng)短由搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 從切斷電源到停止的慣性大小來(lái)決定。 （ 4）失壓（欠壓）保護(hù) 主軸電動(dòng)機(jī) M1 采用按鈕與自瑣控制方式，具有失壓保護(hù)；各接觸器線圈自身也 具有欠壓保護(hù)功能。 （ 5）機(jī)床的限位保護(hù) 搖臂升降都有限位保護(hù)，由組合限位開(kāi)關(guān) SQ1 來(lái)完成。SQ1 為上極限限位， SQ5 為下極 限限位。搖臂上升到上極限位置時(shí)，撞塊使組合開(kāi)關(guān)觸頭 SQ1 斷開(kāi)，接觸器 KM2 線圈斷電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)。此時(shí)，組合限位開(kāi)關(guān)SQ5 仍閉合，可按下按鈕 SB4 使搖臂下降。當(dāng)搖臂下降達(dá)下極限位置時(shí)，撞塊使組合限位開(kāi)關(guān) SQ5 觸頭斷開(kāi)，接觸器 KM3 線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)。此時(shí)，組合限位開(kāi)關(guān) SQ1 的觸頭仍閉合，可按按鈕 SB3 使搖臂上升 。 3 電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) PLC 的選擇 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 的種類也越來(lái) 越多， 且功能也日趨完善。 近年來(lái)從德國(guó)、日本、美國(guó)等引 進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)廠家 組裝自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，已有 上百種型號(hào)。 在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，德國(guó)西門(mén)子（ Siemens）公司生產(chǎn)的 SIMATIC S7－ 200 系列 PLC 是被廣泛應(yīng)用之一。它具有高性能價(jià)格比的微型可編程序控制器。由于它具有應(yīng)用靈活、擴(kuò)展性好、操作方便、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件設(shè)計(jì)、通用性強(qiáng)、價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn) ,因此在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 根據(jù) SIMATICSS7－ 200 系列 PLC 系統(tǒng)由基本單元（主機(jī)）、 I/O 擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成，其基本單元（主機(jī)）的結(jié)構(gòu)為整體式結(jié)構(gòu)。有 CPU21X 和 CPU22X兩代產(chǎn)品，其中 SIMATICS7－ 200（ CPU22X）包括 CPU221, CPU222, CPU22 CPU22CPU226XM 等 5 種基本型號(hào)的 CPU。 通過(guò)對(duì) Z3040 搖臂鉆床輸入輸出信號(hào)的分析，確定需 12 個(gè)輸入口和 9 個(gè)輸出口，據(jù)此選用西門(mén)子 S7－ 200 系列 CPU224，它是具有 14 個(gè)輸入口 10 個(gè)輸出口的 PLC，輸出口為繼電器型，其主要性能完全滿足 Z3040 搖臂鉆床的工作需要。 主軸電動(dòng)機(jī)的控制 圖 31 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī) 電氣控制電路圖 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī) 原理 圖 如圖 31 所示，由于 Z3040 搖臂鉆床主電動(dòng)機(jī)的功 率不大，因此采用了全壓直接啟動(dòng)；并且它的主軸正反轉(zhuǎn)是用離合器來(lái)進(jìn)行切換，故電動(dòng)機(jī)只作單向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)主軸電機(jī)的控制要求和控制原理，繪出如圖 32 所示 搖臂鉆床主軸電 機(jī) 控制 流程圖 ， 圖 33 為 主軸電機(jī)的 I/O 接口圖， 圖 34 主軸電機(jī)控制 梯形 圖 。 圖 32 Z3040 搖臂鉆床主軸電動(dòng)機(jī) 控制 流程圖 圖 33 Z3040 搖臂鉆床主軸電機(jī)控制的 I/O 接 口 圖 按下主軸起動(dòng)按鈕 SB2 主軸電機(jī)起動(dòng) 按下主 軸停止按鈕 SB1？ 軸停止 主軸電機(jī)停轉(zhuǎn) N Y 圖 34 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī)控制 梯形圖 搖臂升降控制 （ 1） 搖臂上升過(guò)程 圖 35 是 Z3040 搖臂鉆床搖臂上升控制電路原理圖 ，要使搖臂做上升運(yùn)動(dòng)，首先必須將夾緊裝置松開(kāi)，當(dāng)搖臂上升到位后，夾緊裝置再將搖臂夾緊，根據(jù)搖臂上升控制要求和控制原理，繪出如圖 36 Z3040 搖臂鉆床上升控制的流程圖。 搖臂上升 PLC 控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有 4 個(gè) ， 1 個(gè)為搖臂上升啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)， 2 個(gè)行程開(kāi)關(guān)， 1 個(gè)熱繼電器， PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 4 個(gè)， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂上升電動(dòng)機(jī) 反 轉(zhuǎn)接觸器 KM2， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)液壓泵電 動(dòng)機(jī) 反 轉(zhuǎn)接觸器 KM4， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂松開(kāi)到位指示燈 HL1， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)夾緊到位指示燈 HL2。根據(jù)搖臂上升 PLC 控制系統(tǒng)要求繪出如圖 37 Z3040 搖臂鉆床上升 I/O 接 口圖。 圖 35 Z3040 搖臂鉆床 搖臂上升控制電路 圖 圖 36 Z3040 搖臂鉆床搖臂上升控制的流程圖 松開(kāi)搖臂上升 起動(dòng)按鈕 SB3 搖臂夾緊SQ3 壓下？ M3 停轉(zhuǎn) ,搖 臂上升結(jié)束 主軸箱與立柱松開(kāi)、夾緊 搖臂夾緊（ SQ3 壓 下 、 SQ2 釋放） 按下?lián)u臂上升 起動(dòng)按鈕 SB3 液壓泵 電機(jī) M3反轉(zhuǎn)起動(dòng) 搖臂松開(kāi)SQ2 壓 下？ 搖臂上升 上升 到位？ N N N Y Y Y 圖 37 Z3040 搖臂鉆床搖臂上升 I/O 接 口 圖 （ 2）搖臂下降過(guò)程 根據(jù) 圖 38 Z3040 搖臂鉆床 搖臂下降控制電路圖 所示，搖臂下降是由按鈕 SB4 來(lái)控制的，它的動(dòng)作過(guò)程是松開(kāi) → 下降 → 夾緊。搖臂的下降是利用電動(dòng)機(jī) M2 的正 轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而 M2 的正 轉(zhuǎn)是由接觸器 KM3 來(lái)控制。為了防止 KM KM3同時(shí)動(dòng)作引起短路，故將它們的常閉觸頭分別串入對(duì)方的線圈回路中以起到互鎖的作用。搖臂下降控制回路中的 SQ1 為搖臂下降極限位置保護(hù)用的行程開(kāi)關(guān)。根據(jù)搖臂下降控制要求和控制原理繪出如圖 39 Z3040 搖臂鉆床下降控制的流程圖。 搖臂下降 PLC 控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有 4 個(gè)，其中有 1 個(gè)為搖臂 下降 啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)，2 個(gè)行程 開(kāi)關(guān)， 1 個(gè)熱繼電器， PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 4 個(gè)，其中 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂下降電動(dòng)機(jī) 正 轉(zhuǎn)接觸器 KM3， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 KM5， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂松開(kāi)到位指示燈 HL1， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)夾緊到位指示燈 HL2。根據(jù)搖臂上升 PLC控制系統(tǒng)要求繪出如圖 310 Z3040 搖臂鉆床下降 I/O 接 口 圖。 按下?lián)u臂 下降 啟動(dòng)按鈕 SB4 時(shí)，輸入觸點(diǎn) 接通，輔
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