Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造

柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造姓名学号专业年级指导教师完成时间目录一、概述..............................................................61、Z3040摇臂钻的特点..................................................62、Z3040摇臂钻的缺点..................................................63、如何克服Z3040摇臂钻的缺点.........................................64、西门子s7-200PLC的介绍:..........................................6(1):应用领域.......................................................6(2):优点...........................................................7(3)：组成..........................................................7(3.1)基本单元.....................................................7(3.2)扩展单元..................................................7(3.3)编程器....................................................7(3.4)程序存储卡................................................8(3.5)写入器....................................................8(3.6)文本显示器................................................8二、Z3040摇臂钻普通机床电气原理图.....................................8三、机床电气控制原理分析.............................................101．电气基本要求：......................................102．主电路分析..........................................103.控制电路分析.........................................104.其他电路分析.........................................115.其他联锁和保护.......................................12四、PLC控制的I/O分配表..............................................12五、PLC的选择及控制的I/O接线图.....................................13六、PLC控制的梯形图和指令表.........................................14七、电器元件计算选择.................................................20八、电器元件清单.....................................................20九、电器元件安装位置图...............................................22十、电柜内电器元件接线图示意图.......................................23十一、电柜外电器元件接线图示意图.....................................23十二、总结...........................................................24答谢词...............................................................25主要参考文献：......................................................26柳州职业技术学院毕业设计（论文）任务书系（部）专业班学生学号一、毕业设计（论文）题目：Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2013年7月5日起至2013年10月30日止三、毕业设计（论文）进行地点：四、任务书的内容：钻床是一种对工件进行孔加工的机床。它可用于钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。Z3040摇臂钻床外形图如图1所示。图1Z3040摇臂钻床外形图1、运动形式主运动摇臂钻床的主运动是指主轴的旋转运动。进给运动摇臂钻床的进给运动是指主轴的纵向进给。辅助运动①摇臂沿外立柱上导轨的上下垂直移动；②主轴箱沿摇臂长度方向的左右移动；③摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。2、控制要求（1）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。（2）内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。（3）为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。（4）摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用多台电动机拖动。例如Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机，这些电动机都采用直接启动方式。（5）在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。（6）摇臂升降电动机要求能正反向旋转。（7）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。（8）冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。（9）具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。设计要求：选用西门子7S-200系列的PLC对Z3040摇臂钻床电气控制系统进行改造设计。给定参数：主电动机3kW，380V；摇臂升降电动机1.5kW，380V；冷却液电动机0.125kW，300V；液压泵电动机0.6kW，380V。其余参数由学生自己设定。目的：（1）通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造（继电器——接触器控制、PLC控制）的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。任务：（1）收集Z3040摇臂钻床的相关资料，分析其工作过程。（2）技术参数的设定。（3）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。（4）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。（5）完成电气元件计算选择、列出元件清单。（6）设计机床电气接线施工方案。摘要本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题，旨在解决传统继电器---接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等问题。由于PLC电气控制系统与继电器---接触器电气控制系统相比，具有结构简单、编程方便、调试周期短、可靠性高、抗干扰能力强、故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。本论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制，PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器---接触器电气控制系统从而提高机床工作的性能的方法，给出了相应的控制原理图。关键词：可编程控制器、摇臂钻床、梯形图、电气控制系统一、概述1、Z3040摇臂钻的特点：Z3040摇臂钻床具有结构简单实用、操作维修方便等特点，而且将其他钻床的优点聚为一体，使之加大了钻床的加工范围。如：镗孔、攻丝、套丝、锪平面、钻、铰、扩孔等功能，广泛用于中小型企业、乡镇和个体工业的机械加工。2、Z3040摇臂钻的缺点：Z3040摇臂钻存在线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除故障难等问题。3、如何克服Z3040摇臂钻的缺点：通过用PLC改造控制系统，使机床结构更简单、稳定性可靠性、抗干扰能力更强，故障率也降低，对工作环境要求也降低等。4、西门子s7-200PLC的介绍:SIMATICS7-200Micro自成一体:别紧凑但是具有惊人的能力-特别是有关它的实时性能-它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。但是还有更多特点:SIMATICS7-200MicroPLC具有统一的模块化设计-目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得SIMATICS7-200MicroPLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。(1):应用领域SIMATICS7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。(2):优点SIMATICS7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点强大的性能，最优模块化和开放式通讯。结构紧凑小巧-狭小空间处任何应用的理想选择在所有CPU型号中的基本和高级功能，大容量程序和数据存储器杰出的实时响应-在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和安全性易于使用STEP7-Micro/WIN工程软件-初学者和专家的理想选择集成的R-S485接口或者作为系统总线使用极其快速和精确的操作顺序和过程控制通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程(3)：组成(3.1)基本单元S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用.(3.2)扩展单元S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数.(3.3)编程器PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直