Z3050摇臂钻床毕业设计

江苏联合职业技术学院南京分院南京高等职业技术学校毕业设计论文论文题目：Z3050摇臂钻床PLC控制设计作者姓名：莫宇系部及专业：电气自动化班级及学号：510211100221117联系电话：[phone]电子邮箱：[e-mail]指导教师：周刘喜提交日期：2014年6月20日I目录第1章摇臂钻床简介................................................11.1摇臂钻床的主要结构...................................................................................11.2摇臂钻床安全操作规程...............................................................................21.3电气控制线路分析.......................................................................................3第2章PLC简介.........................................................................................................62.1PLC的概述....................................................................................................62.2PLC控制的主要特点....................................................................................72.3安装与布线...................................................................................................7第3章Z3050控制系统PLC改造设计.....................................................................83.1系统主要组成部分.........................................................................................83.2PLC的选型....................................................................................................83.3PLC应用中应注意的问题............................................................................93.4PLC的I/O分配表......................................................................................113.5PLC的I/O接线图......................................................................................123.6PLC的程序设计..........................................................................................133.7PLC软件工作过程与分析..........................................................................14总结............................................................................................................................15参考文献......................................................................................................................16致谢............................................................................................................................17附录1：Z3050钻床电气原理图................................................................................18附录2：Z3050摇臂钻床PLC控制原理图................................................................19II【内容提要】传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题，直接影像了产品的质量和生产效率。本论文是研究机械加工中常用的Z3050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难题。将把PLC控制技术应用到改造Z3050摇臂钻床电气控制系统中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。【关键词】可靠性Z3050摇臂钻床PLC控制技术1第1章摇臂钻床简介1.1摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。1.1.1摇臂钻床的运动形式当摇臂钻床进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进摇臂钻床给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。1.1.2摇臂钻床电气拖动特点及控制要求（1）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Z3050型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机（M1），摇臂升降电动机（M2），液压泵电动机（M3）和冷却泵电动机（M4），这些电动机都采用直接启动方式。（2）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。（3）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（4）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。（5）摇臂升降电动机要求能正反向旋转。（6）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。（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。（10）为了安全，本机床设有“开门断电”功能1.2摇臂钻床安全操作规程（1）工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无误时方可工作。（2）严禁戴手套操作，女生发辫应挽在帽子内。（3）工件装夹必须牢固可靠。钻小件时，应用工具夹持，不准用手拿着钻。（4）使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限位块。手动进刀时，一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进行，以免用必过猛造成事故。（5）钻头上绕有长铁屑时，要停车清除。禁止用风吹、用手拉，要用刷子或铁钩清除。（6）精铰深孔时，拔取圆器和销棒，不可用力过猛，以免手撞在刀具上。（7）不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。（8）使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物。工作前，横臂必须卡紧。（9）横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。（10）工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱，并且都要卡紧。31.3电气控制线路分析Z3050摇臂钻床电气控制原理图（附录1）（1）主电路分析Z3050型摇臂钻床共有四台电机，除冷却泵电机采用断路器直接启动外，其余三台异步电机均采用直接启动。M1是主轴电动机：由交流接触器KM1控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转由机械手柄操作。M1装于主轴箱顶部，拖动主轴及进给传动系统运转。FR1作为电动机M1的过载及断相保护，短路保护由断路器QF1中的电磁脱扣装置来完成。M2是摇臂升降电动：，装于立柱顶部，用接触器KM2和KM3控制其正反转。由于电机M2是间断性工作，所以不设过载保护。M3是液压泵电机：用接触器KM4和KM5控制其正反转。由热继电器FR2作为过载及断相保护。该电机的主要作用是拖动油泵供给液压装置压力油，以实现摇臂、立柱以及主轴箱的松开和夹紧。摇臂升降电机M2和液压油泵电机M3共用断路器QF3中的电磁脱扣器作为短路保护。M4是冷却泵电机：有断路器QF2直接控制并以实现短路、过载及断相保护。主电路电源电压为交流380V，由断路器QF1作为电源引入开关。（2）控制电路分析控制电路电源由控制变压器TC降压后供给110V电压，熔断器FU1作为短路保护。开车前的准备工作：为了保证操作安全，本钻床设有“开门断电”功能。所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电气箱门盖关好，方能接通电源。合上QF3及总电源开关QF1，则电源显示灯HL1亮，表示钻床的电气线路已进入带点状态。主轴电机M1的控制：按下启动按钮SB3，接触器KM1吸合并自锁，使主轴电机M1启动运行，同时指示灯HL2亮。按下停止按钮SB2，接触器KM1释放，使主轴电机M1停止转动，同时HL2熄灭。摇臂升降控制：按下上升按钮SB4(或下降按钮SB5)，则时间继电器KT14线圈通电吸合，其瞬时闭合的触头闭合，KM4接触器线圈通电，液压泵电机启动，正向旋转，供给压力油。压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”，拖动活塞移动，活塞推动菱形块，降摇臂松开，同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关SQ2，使其常闭触头断开，常开触头闭合。前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4主触头断开，液压泵电机M3停止工作。后者使交流接触器KM2（或KM3）的线圈通电，KM2(或KM3)的主触头接通的电源，摇臂升降电机启动旋转，电动摇臂上升（或下降）。如果此时摇臂尚未松开，则位置开关SQ2的常触头则不能闭合，接触器KM2(或KM3)的线圈无电，摇臂就不能上升(或下降)。当摇臂上升或下降所