【正文】 。其主要技術(shù)性指標(biāo)如下： 該型 PLC 具有 Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)所需的所有指令功能，其總輸入點數(shù)為 20點，總輸 出點數(shù)為 18點，用戶存儲器容量 5K步，輸入模塊電壓為 DC24V，輸出模塊為繼電器型。 綜上所述，為了使 Z3040 搖臂鉆床在改造后能夠良好工作，確 認(rèn)日本松下公 司生產(chǎn)的 FP0C14RS 型和擴(kuò)展單元 FP0E16RS 型和 FP0E8RS 型 PLC 能夠滿足上述要求，該類型號 PLC 體積小，功能強(qiáng)，增加了一些大型機(jī)的功能和指令，如PID 和 PWM（ Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）指令，對于控制器體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)是一種很好的選擇。 由于 Z3040 搖臂鉆床控制對象對 PLC 輸出點的動作表達(dá)速度要求不高，繼電器型輸出模塊的動作速度完全能夠滿足要求，且每一點的輸出容量較大，在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制，這將給設(shè)計工作帶來很大的方便。 繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬間過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，每一點的輸出容量較大（可達(dá) 2A） ,在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點的個數(shù)沒有限制，但動作速度慢，壽命有一定的限制。因此，本基于 PLC 的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的 PLC 輸入模塊應(yīng)選直流輸入模塊，輸入電壓應(yīng) DC24V 電壓 [6]。交流輸入方式的觸點接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 根據(jù) 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 根據(jù)輸入模塊的類型 輸入模塊的輸入電壓一般為 DC24V 和 AC110V 或 AC220V。 根據(jù) 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。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。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。其它動作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同 [4]。按下按鈕SB5或 SB6時使 YA2通電，此時主柱松開或夾緊。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?；钊麠U使 ST4復(fù)位主軸箱和主柱分開，指示燈 HL2亮。 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。 SA2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 。 ST1有兩 對常閉觸點， ST1 的動斷觸點（ 1517）是搖臂上升時的極限位置保護(hù)， ST1 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釋放同， M3電動機(jī)斷電停止。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。 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。當(dāng)持續(xù) 13 秒后， KT1的斷電延時閉合的動斷觸點（ 4749）閉合， KM5線圈經(jīng) 7474951 號線， KM5 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。 如果搖臂沒有松開， ST2 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。 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起動供給壓力油，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。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。然后再將自動開關(guān) Q1扳到接通位置，電源指示燈亮。 控制電路、信號及照明電路 控制電路的電源由控制變壓器 TC 二次側(cè)輸出 110V 供電，中間抽頭 603 對地為信號燈電源 ,241 號線對地為照明變壓器 TD 二次側(cè)輸出 36V。搖臂的升降，立柱的夾緊放松都要求拖動的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，所以 M2和 M3電動機(jī)分別有兩個接觸器，它們?yōu)?KMKM3和 KM KM5?，F(xiàn)在的 Z3040 搖臂鉆床取消了十字開關(guān)，它的電氣原理圖如下所示： 圖 Z3040 搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) 電氣原理圖 它的主電路、控制電路、信號電路的電源均采用自動開關(guān)引入，自動開關(guān)的電磁脫扣作為短路保護(hù)取 代了熔斷器。 2 Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的原理 主電路 我國原來生產(chǎn)的 Z3040 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和搖臂升降運(yùn)動的操作是通過不能復(fù)位的十字開關(guān)來操作的 ,它本身不具有欠壓和失壓保護(hù)。 隨著 PLC 技術(shù)在我國的迅猛發(fā)展，我們和國外先進(jìn)技術(shù)的差距會不斷縮小。而且，由于線路復(fù)雜，要想找到問題所在也相當(dāng)?shù)睦щy。雖然國內(nèi) PLC 技術(shù)的應(yīng)用前景很大，并且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而相比之下，由于受經(jīng) 濟(jì)和技術(shù)水平的限制，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)上使用的Z3040 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，還是采用采用繼電器 — 接觸器控制方式，而這種控制方式存在著明顯的缺陷和隱患。由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司己將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 正是由于 PLC 電氣控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點 ,因此本次對 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)的改造 ,可以大大提高 Z3040 搖臂鉆床工作性能和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性 ,為工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化帶來生機(jī)．同時，提高了 PLC 編程水平和實 踐能力 ,為今后在實際工作中熟練使用 PLC 進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計打好基礎(chǔ)。因此更適合處理高速復(fù)雜的控制任務(wù)，它與 微型計算機(jī)之間的差別越來越小 [2]。傳統(tǒng)的機(jī)電接觸電氣控制系統(tǒng)通過大量觸點的機(jī)械動作進(jìn)行控制，速度很慢，而且系統(tǒng)愈大速度愈慢。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（ Sequential Function Chart），使編程更加簡單方便。 編程方便，易于使用。 功能強(qiáng)大，除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算功能外，配合特殊功能模塊還可實現(xiàn)點位控制、 PTO 運(yùn)算、過程運(yùn)算、數(shù)字控制等功能，為 方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)程設(shè)備。可編程控制器是系列化產(chǎn)品，通常采用模塊化結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合?？煽啃允怯脩舻氖走x要求，目前各廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無故障時間都大大超過 IEC 規(guī)定的 10萬小時，例如：西門子、 ABB、松下、三菱等微小型