【正文】 和放松的指示。 為加工螺紋，主軸要求求正反轉(zhuǎn)，一般由機(jī)械方法獲得，為此主軸電動(dòng)機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn)。 搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)皆為主軸運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，分別經(jīng)主軸與進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。 8 圖 2— 1 搖臂鉆床結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)情況示意圖 1內(nèi)立柱 2主軸箱 3主軸箱沿?fù)u臂縱向運(yùn)動(dòng) 4搖臂 5主軸 6主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 7主軸縱向進(jìn)給 8工作臺(tái) 9底座 10搖臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 11搖臂垂直運(yùn)動(dòng) 電力拖動(dòng)的特點(diǎn)與控制要求 搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，通常設(shè)有主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，立柱夾緊和放松電動(dòng)機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī) 搖臂鉆床為適應(yīng)多種形式加 工，要求主軸及進(jìn)給有較大的調(diào)速范圍。主軸箱安裝與搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過(guò)手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。搖臂一端的套筒部分與外立柱滑動(dòng)配合，借助絲杠的正反轉(zhuǎn)可使搖臂沿外立柱作上下移動(dòng)，但兩者不能做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。 Z3040 搖臂鉆床 主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成，如圖 21所示。 鉆床按用途和結(jié)構(gòu)分立式鉆床、搖臂鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床及其他專用鉆床等。采用 PLC 控制后，電氣故障降低，可靠性大大提高，使用更為方便。另外還需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的夾 緊和松開(kāi)。 7 第 2 章 Z3040 搖臂鉆床控制系統(tǒng)工藝分析 Z3040 搖臂鉆床是我國(guó)生產(chǎn)和使用較多的鉆床，從控制上講，需機(jī)、電、液壓等相配合而且要進(jìn)行時(shí)間控制。 本文在分析 Z3040 型搖臂鉆床的技術(shù)特性及工作循環(huán)流程的基礎(chǔ)上 ,給出應(yīng)用S7200 系列可編程序控制器對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷。因其所要控制的 電機(jī)較多所以電路較復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。輔助運(yùn)動(dòng)是主軸箱沿?fù)u臂水平移動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)和搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鉆床的主運(yùn)動(dòng)是主軸帶著鉆頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作運(yùn)動(dòng)包括：主運(yùn)動(dòng)（主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（主軸軸向運(yùn)動(dòng)）；輔助運(yùn)動(dòng)包括：主軸箱沿?fù)u臂的橫向移動(dòng)，搖臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。在升降之前，應(yīng)自動(dòng)將搖臂松開(kāi)，再進(jìn) 行升降，當(dāng)達(dá)到所需的位置時(shí)，搖臂自動(dòng)夾緊在立柱上。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上可通過(guò)手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。 搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)外立 柱 、搖臂、主軸箱和工作臺(tái)等組成。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床等。ABB 對(duì)于過(guò)程工業(yè)有深入的了解，并提供完整的解決方案。日本光洋集中于微型和小型 PLC，但在 PC 兼容的 PLC 也有不俗表現(xiàn) 。歐姆龍則在中型以下的 PLC 市場(chǎng)取得了領(lǐng)先的位置 。比如，三菱的重點(diǎn)定位是在微型和小型 PLC 的市場(chǎng)，而 且試圖以大規(guī)模的銷售和廣泛的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)達(dá)成低廉的成本 。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 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。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智 能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。 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。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 4 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小、維護(hù)方便、容 易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 易學(xué)易用、深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控 制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 PLC 及其有關(guān)的 外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：“ PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入， PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。上海東屋電 2 氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用。 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加 容易。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。此時(shí)的 PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有 計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 I / 0 wiring diagram。對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了闡述。 由于 Z3040 型搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)存在線路復(fù)雜、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性低、靈活性差等缺點(diǎn) ,本文提出了用 PLC 對(duì) Z3040 型搖臂鉆床的繼電器接觸式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造 ,從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性 ,更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要 ,提高了經(jīng)濟(jì)效益。 南 通 職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題 ： 基于 PLC 的 Z3040 搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 科 ： 機(jī) 械 系 專 業(yè) ： 機(jī)電一體化 班 級(jí) ： 機(jī)電 063 姓 名 ： 劉志強(qiáng) 指導(dǎo)教師 ： 完成日期 ： 2020 年 5 月 I 摘 要 ............................................................................................................................... II Abstract ..................................................................................................................................III 第 1 章 緒論 .......................................................................................................................... 1 PLC的應(yīng)用與發(fā)展 ....................................................................................................... 1 可編程控制器的定義 .......................................................................................... 2 的特點(diǎn) ........................................................................................................ 2 的應(yīng)用領(lǐng)域 ................................................................................................. 3 市場(chǎng)概述 ............................................................................................................... 5 本課題的選題背景和意義 ............................................................................................ 5 第 2 章 Z3040 搖臂鉆床控制系統(tǒng) 工藝分析 ............................................................................. 7 Z3040 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)行 ............................................................................... 7 電力拖動(dòng)的特點(diǎn)與控制要求 ......................................................................................... 8 Z3040 搖臂鉆床電氣 控制線路分析 ............................................................................... 9 ....................................................................16 第 3 章 Z3040 搖臂鉆床的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................18 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) ..............................................................................................................18 I/O地址分配及接線圖 ................................................................................................19 其他資源配置 .............................................................................................................21 第 4 章 Z3040搖臂鉆床的軟件設(shè)計(jì) .....................................................................