基于plc的搖臂鉆床自動控制系統(tǒng)的改造(編輯修改稿)
2024-09-06 15:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 時按下 SB1，中間繼電器 K1 通電并自鎖,為主軸電動機(jī)與其他電動機(jī)的啟動做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下按鈕 SB2 時，交流接觸器 KM1 線圈通電并自鎖使主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時主電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的指示燈 HL4 亮。主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)用手柄通過機(jī)械變換的方法來實現(xiàn)。 搖臂的升降控制按下按鈕 SB3，時間繼電器 KT1 通電吸合，它的瞬動觸點（3335）閉合使KM4 線圈通電，液壓電動機(jī) M3 啟動供給壓力油，經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動活塞使搖臂松開。同時活塞桿通過彈簧片使行程開關(guān) ST2 的動斷觸點斷開沒，KM 4 線圈斷電,而 ST2 的動合觸電（1721 ）閉合 KM2 圈通電，它主觸點閉合，M 2 電動機(jī)旋轉(zhuǎn)使搖臂上升。如果搖臂沒有松開，ST 2 的動合觸點不能閉合，搖臂升降電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，這樣就保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降。Z3040 搖臂鉆床的液壓控制原理圖如圖 3 所示：當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時，松開按鈕 SB3，KM 2 和 KT1 斷電，升降電動機(jī) M2 斷電停止，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù) 13 秒后，KT 1 的斷電延時閉合的動斷觸點（4749）閉合，KM 5 線圈經(jīng) 7474951 號線，KM 5 線圈通電液壓泵電動機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂的夾緊液壓腔，搖臂夾緊。同時活塞桿通過彈簧片使 ST3 的動斷觸點（747）斷開，KM 5 線圈斷電，M 3 電動機(jī)停止，完成了搖臂的松開—上升—夾緊動作。圖 3 Z3040 搖臂鉆床夾緊機(jī)構(gòu)液壓控制液壓原理圖搖臂升降電動機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。為避免由于操作錯誤造成事故，在搖臂上升和下降的線路中加入了觸點互鎖和按鈕互鎖。因為搖臂的上升或下降是短時的調(diào)整工作所以采用點動方式。行程開關(guān) ST1 是為搖臂的上升或下降的極限位置保護(hù)而設(shè)立的。ST 1 有兩對常閉觸點，ST 1 的動斷觸點（1517）是搖臂上升時的極限位置保護(hù)，ST 1 的動斷觸點（2717）是搖臂于液壓夾緊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障或 ST3 調(diào)整不當(dāng)，將造成液壓泵電動機(jī) M3 過載，它的過載保護(hù)熱繼電器的動斷觸點將斷開， KM5 釋放，M3 電動機(jī)斷電停止。 立柱和主軸箱的松開及夾緊控制主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨進(jìn)行，也可以同時進(jìn)行，它由組合開關(guān) SA2 和按鈕 SB5（或 SB6）進(jìn)行控制。SA 2 有三個位置，在中間位置（零位）時為同時進(jìn)行，搬到左邊位置時為立柱的夾緊或放松，搬到右邊位置為主軸箱的夾緊或放松。SB 5 是主軸箱和立柱的夾緊按鈕。下面以主軸箱的松開和夾緊 為例說明它的動作過程：首先將組合開關(guān) SA2搬向右側(cè)，觸點（5759）接通，觸點(5763) 斷開。當(dāng)要主軸箱松開時，按下按鈕 SB5，這時時間繼電器 KT2 和 KT3 線圈同時通電，但 KT2 為斷電延時型時間繼電器，所以 KT2 的通電使瞬時常開觸點閉合，斷電延時斷開的動斷觸點（757）也閉合，使 YA1 通電，經(jīng) 13s 后 KT3 的延時動合觸點（ 741）閉合，通過35741433739 使 KM4 通電，液壓泵電動機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力液壓油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱放松?；钊麠U使 ST4 復(fù)位，主軸箱和主柱分開，指示燈 HL2 亮。當(dāng)要主軸夾緊時，按下按鈕 SB6， 仍首先為 YA1 通電，經(jīng)13s 后中，KM 5 線圈通電，液壓泵電動機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱夾緊。同時活塞桿使 ST4 受壓，它的動合觸點（607613）閉合，指示燈 HL3 亮，觸點（607613）斷開，指示燈 HL2 滅，指示主軸箱與立柱夾緊。當(dāng)將 SA2 搬到左側(cè)時，觸點（5763）接通， （5759）觸點斷開。按下按鈕SB5 或 SB6 時使 YA2 通電，此時主柱松開或夾緊。 SA2 在中間位置時，觸點（5759 、5763）均接通，按下 SB5 或 SB6 時，YA YA 2 均通電，主軸箱和立柱同時進(jìn)行夾緊或放松。其它動作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同，它的電氣元件目錄表如表 1 所示：表 1 電氣元件目錄表符號 名稱及用途M1 主電動機(jī)M2 搖臂升降電動機(jī)M3 液壓泵電動機(jī)M4 冷卻泵電動機(jī)KM1 主軸旋轉(zhuǎn)接觸器KM2 搖臂上升接觸器KM3 搖臂下降接觸器KM4 主軸箱、立柱、搖臂放松接觸器續(xù)表 1符號 名稱及用途KM5 主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器KT1 搖臂上升、下降用時間繼電器KT2 主軸箱、立柱和搖臂放松、夾緊用時間繼電器KT3 主軸箱、立柱和搖臂放松、夾緊用時間繼電器ST1 搖臂升、降用行程開關(guān)ST2 搖臂夾緊、放松用行程開關(guān)ST3 搖臂夾緊用行程開關(guān)ST4 立柱夾緊、放松指示用行程開關(guān)Q1~Q4 電源引入兼作短路保護(hù)用自動開關(guān)Q5 工作燈用自動開關(guān)YA1 主軸箱放松、夾緊用電磁鐵YA2 立柱放松、夾緊用電磁鐵K1 工作準(zhǔn)備用中間繼電器Q 冷卻泵電動機(jī)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2 主軸箱、立柱放松、夾緊用轉(zhuǎn)換開關(guān)KR1 M1 電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器KR2 M3 電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器TC 控制變壓器SB1 總啟動按鈕SB2 主電動機(jī)啟動按鈕SB3 搖臂上升啟動按鈕SB4 搖臂下降啟動按鈕SB5 主軸箱、立柱、搖臂松開按鈕SB6 主軸箱、立柱、搖臂夾緊按鈕SB7 總停止按鈕SB8 主電動機(jī)停止按鈕HL1~HL4 工作狀態(tài)指示信號燈EL 機(jī)床工作燈SA1 機(jī)床工作開關(guān)3 Z3040 搖臂鉆床 PLC 電氣控制系統(tǒng)硬件部分的改造Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案由兩部分組成，一部分為電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，也就是 PLC 的機(jī)型的確定；另一部分是電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，就是 PLC 控制程序的編寫。為了使改造后的搖臂鉆床仍能夠保持原有功能不變，此次改造的一個重要原則之一就是，不對原有機(jī)床的控制結(jié)構(gòu)做過大的調(diào)整，只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代。 PLC 型號的選擇選擇搖臂鉆床 PLC 自動控制電氣控制系統(tǒng)的 PLC 機(jī)型，應(yīng)考慮以下幾個方面。 PLC 的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的不同，PLC 分為整體式和模塊式。整體式的每一 I/O 點的平均價格比模塊式便宜，小型電氣控制系統(tǒng)一般使用整體式可編程控制器。此次所設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)屬于小型開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)，整體式 PLC 完全可以滿足控制要求，且在性能相同的情況下，整體式 PLC 較模塊式價格便宜。因此，Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的 PLC 選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC。 PLC 的指令功能考慮到任何一種 PLC 都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求，據(jù)此本課題將盡量采用價格便宜的 PLC。限于知識，本課題采用日本松下生產(chǎn)的 FP0 系列的 PLC 進(jìn)行改造，它是可編程控制器市場上的后起之秀。 PLC 的輸入輸出點數(shù)搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)需要 17 個輸入口和 11 個輸出口，PLC 的實際輸入點數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點數(shù) 17，PLC 的實際輸出點數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點數(shù) 11，在條件許可的情況下盡可能留有 10%20%的余量。 PLC 的存儲容量PLC 存儲器容量的估算方法：對于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號的電氣控制系統(tǒng)，將所需的輸入/輸出點數(shù)乘以 8，就是所需 PLC 存儲器的存儲容量（單位為bit）即（17+11）8=224bit 輸入模塊的類型輸入模塊的輸入電壓一般為 DC24V 和 AC110V。直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。交流輸入方式的觸點接觸可靠，適合于油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。由于是基于
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