Z3050型搖臂鉆床PLC改造

Z3050型搖臂鉆床PLC改造,z3050,搖臂,鉆床,plc,改造 Z3050型搖臂鉆床PLC改造 第1章 緒論 鉆床的種類很多，按照結(jié)構(gòu)形式和加工性能的不同，可分為立式鉆床、臥式鉆床、臺(tái)式鉆床及多軸鉆床。Z3050搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔的大型零件加工。搖臂鉆床主要由底座、外立柱、內(nèi)立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成。 搖臂鉆床，崴觀大方，移動(dòng)方便，占用場(chǎng)地小，結(jié)構(gòu)合理，操作靈活，突破了機(jī)床教具平面化的模式，能模擬銑床電氣動(dòng)作及相關(guān)的機(jī)械動(dòng)作，電氣柜無(wú)油膩，并裝有接零插座，適用于大中專、技校，職業(yè)中學(xué)及職業(yè)培訓(xùn)等維修電工專業(yè)課堂化教學(xué)，其電氣線路既典型又有一定的難度，電氣故障檢修是維修電工所必須掌握的內(nèi)容之一。 運(yùn)用PLC來(lái)控制搖臂鉆床，PLC采用先進(jìn)、高質(zhì)量、應(yīng)用較為廣泛的三菱系列（FX2N-48MR）。PLC可編程序控制器作為控制系統(tǒng)的核心，PLC具有系統(tǒng)響應(yīng)快，功能強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、控制線路簡(jiǎn)單，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC設(shè)計(jì)了許多邏輯指令，可以處理繼電器接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)，串并聯(lián)等各種連接；同時(shí)它也為用戶提供了能滿足各種控制要求的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。在程序運(yùn)行的過(guò)程中可以對(duì)時(shí)間值和計(jì)數(shù)值進(jìn)行有效的監(jiān)控,還有無(wú)數(shù)多對(duì)的觸點(diǎn)可用，使搖臂鉆床使用更為便捷。 第2章 Z3050搖臂鉆床簡(jiǎn)介 2.1搖臂鉆床的外觀（如圖2.1所示） 圖2.1 搖臂鉆床外觀 2.2 搖臂鉆床的性能及用途 鉆床的種類很多，按照結(jié)構(gòu)形式和加工性能的不同，可分為立式鉆床、臥式鉆床、臺(tái)式鉆床及多軸鉆床。Z3050搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔的大型零件加工。搖臂鉆床主要由底座、外立柱、內(nèi)立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成。Z3050搖臂鉆床，崴觀大方，移動(dòng)方便，占用場(chǎng)地小，結(jié)構(gòu)合理，操作靈活，突破了機(jī)床教具平面化的模式，能模擬銑床所有電氣動(dòng)作及相關(guān)的機(jī)械動(dòng)作，電氣柜無(wú)油膩，并裝有接零插座，上升、下降加裝了極限固定保護(hù)裝置，適用于大，中專，技校，職業(yè)中學(xué)及職業(yè)培訓(xùn)等維修電工專業(yè)課堂話教學(xué)，其電氣線路既典型又有一定的難度，電氣故障檢修是維修電工所必須掌握的內(nèi)容之一。Z3050搖臂鉆床原理圖（如圖2.2所示） 圖2.2 2.3 搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式 （1） 主運(yùn)動(dòng) 鉆床主軸帶動(dòng)鉆頭（刀具）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 搖臂鉆床主軸的垂直運(yùn)動(dòng)（手動(dòng)或自動(dòng)）。 （3） 輔助運(yùn)動(dòng) 輔助運(yùn)動(dòng)是用來(lái)調(diào)整主軸（刀具）與工件縱向橫向即水平上的相對(duì)位置以及相對(duì)高度的運(yùn)動(dòng)。 2.4 搖臂鉆床的原理分析 主電路中M1是主軸電動(dòng)機(jī)，它由交流接觸器控制單向旋轉(zhuǎn)并有熱繼電器保護(hù)；M2是搖臂升降電機(jī)，它能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，由于M2是間斷性工作，所以不設(shè)過(guò)載保護(hù)；M3是液壓油泵電機(jī)，它也能正、反轉(zhuǎn)； M4是冷卻泵電機(jī)有空氣隔離開(kāi)關(guān)保護(hù)。TC輸出24V照明電壓用于照明燈EL，TC輸出6V短路保護(hù)，TC輸出110V交流電壓提供給控制回路。 控制回路中，當(dāng)按下主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3，則接觸器KM1吸合并自鎖，使主電機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)指示燈HL2亮。按停止按鈕SB2，則接觸器KM1釋放，使主電機(jī)M1停止旋轉(zhuǎn)，同時(shí)指示燈HL2熄滅。 2.5 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu) Z3050搖臂鉆床主要由底座、外立柱、內(nèi)立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成。工作臺(tái)用螺柱固定在底座上，工作臺(tái)上面固定加工工件。內(nèi)立柱亦固定在底座上。柱套在內(nèi)立柱上，用液壓機(jī)構(gòu)夾緊后，二者不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)；松開(kāi)夾緊機(jī)構(gòu)后，外立柱用手推動(dòng)可繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)360°。 安裝在 坐落在 套在 套在 固定在 主軸 主軸箱 搖臂 外立柱 內(nèi)立柱 固定在 固定在 底座 工作臺(tái) 工件 注：“ ”表示用液壓夾緊機(jī)構(gòu)相連 2.6 Z3050搖臂鉆床電氣控制線路原理分析 搖臂鉆床的電氣控制線路包括主電路、控制電路和照明電路三部分。 主電路中共有4臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，M1是主軸電動(dòng)機(jī)、M2是搖臂升降電動(dòng)機(jī)、M3液壓泵電動(dòng)機(jī)、M4冷卻泵電動(dòng)機(jī)。 控制電路的電源由控制變壓器TC輸出110V電壓供電。 搖臂鉆床照明由變壓器TC供給24V的安全電壓 。熔斷器FU3作照明電路的短路保護(hù)。 (1) 主電路分析 開(kāi)關(guān)SB1是搖臂鉆床的電源總開(kāi)關(guān)。熔斷器FU1是總電源的短路保護(hù)。 主電路中共有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1是主軸電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，由接觸器KM1控制啟動(dòng)與停止；M2是搖臂升降電動(dòng)機(jī)，通過(guò)操縱按鈕配合使橫臂上升或下降其正反轉(zhuǎn)由接觸器KM2、KM3來(lái)實(shí)現(xiàn)；M3是液壓油泵電動(dòng)機(jī)通過(guò)操縱按鈕配合使液壓泵松開(kāi)或夾緊由接觸器KM4、KM5來(lái)實(shí)現(xiàn)；M4是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供應(yīng)切削液，且當(dāng)M1啟動(dòng)后才能啟動(dòng)，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QF2控制它的直接啟動(dòng)和停止。 (2) 控制電路分析 1、搖臂升降控制 按下上升按鈕SB4（或下降按鈕SB5），則時(shí)間繼電器KT1通電吸合，其瞬時(shí)閉合的常開(kāi)觸頭閉合，接觸器KM4通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)，正向旋轉(zhuǎn)供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的“松開(kāi)油腔”，推動(dòng)活塞移動(dòng)，活塞推動(dòng)菱形塊，將搖臂松開(kāi)。同時(shí)活塞桿通過(guò)彈簧片壓下位置開(kāi)關(guān)SQ2，使其常閉觸頭閉合。前者切斷了接觸器KM4的線圈電路，KM4主觸頭斷開(kāi)，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停止工作。后者使交流接觸器KM2(或KM3)線圈通電，KM2(或KM3)的主觸頭接通M2的電源，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升（或下降）。如果此時(shí)搖臂尚未松開(kāi)，則位置開(kāi)關(guān)SQ2的常開(kāi)觸頭則不能閉合，接觸器KM2（或KM3）的線圈無(wú)電，搖臂就不能上升（或下降）。 由于時(shí)間繼電器KT1斷電釋放，經(jīng)1～3S時(shí)間的延時(shí)后，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，使接觸器KM5吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反向旋轉(zhuǎn)，隨之泵內(nèi)壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂的“夾緊油腔”使搖臂夾緊。自搖臂夾緊后，活塞桿推動(dòng)彈簧片壓下位置開(kāi)關(guān)SQ3，其常閉觸頭斷開(kāi)，KM5斷電釋放，M3最終停止工作，完成了搖臂的松開(kāi) 上升（或下降） 夾緊的整套動(dòng)作。 搖臂的自動(dòng)夾緊由位置開(kāi)關(guān)SQ3控制。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能自動(dòng)夾緊搖臂，或由于SQ3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使SQ3的常閉觸頭斷開(kāi)，都會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3因長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行而損壞。為此電路中設(shè)有熱繼電器FR2，其整定應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)M3的額定電流進(jìn)行整定。 搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2的正反轉(zhuǎn)接觸器KM2和KM3不允許同時(shí)獲電動(dòng)作，以防止電源相間短路。為了避免因操作失誤、主觸頭熔焊等原因而造成短路事故，在搖臂上升和下降的控制電路中采用了接觸器連鎖和復(fù)合按鈕聯(lián)鎖，以確保電路安全工作。 2、立柱和主軸箱的夾緊與放松控制 立柱和主軸箱的夾緊（或放松）既可以同時(shí)進(jìn)行也可以單獨(dú)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1和復(fù)合按鈕SB6(或SB7)進(jìn)行控制。SA1有三個(gè)位置，扳到中間位置時(shí)，立柱和主軸箱的夾緊（或放松）同時(shí)進(jìn)行；扳到左邊位置時(shí)，立柱夾緊（或放松）；扳到右邊位置時(shí)，主軸箱夾緊（或放松）。復(fù)合按鈕SB6是松開(kāi)控制按鈕，SB7是夾緊控制按鈕。 ① 立柱和主軸箱同時(shí)松開(kāi)、夾緊 將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1撥到中間位置，然后按下松開(kāi)按鈕SB6，時(shí)間繼電器KT2、KT3線圈同時(shí)得電。KT2的延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸頭瞬時(shí)閉合，電磁鐵YA1、YA2得電吸合。而KT3延時(shí)閉合的常開(kāi)觸頭經(jīng)立柱和主軸箱的松開(kāi)油腔，使接觸器KM4獲電吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)，供出的壓力油進(jìn)入立柱和主軸箱的松開(kāi)油腔，使立柱和主軸箱同時(shí)松開(kāi)。 松開(kāi)SB6,時(shí)間繼電器KT2和KT3的線圈斷電釋放，KT3延時(shí)閉合的常開(kāi)觸頭瞬時(shí)分?jǐn)啵佑|器KM4斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停轉(zhuǎn)。KT2延時(shí)分?jǐn)嗟某ｉ_(kāi)觸頭經(jīng)1～3S延時(shí)后分?jǐn)?，電磁鐵YA1、YA2線圈斷電釋放，立柱和主軸箱同時(shí)松開(kāi)的操作結(jié)束。 立柱和主軸箱同時(shí)夾緊的工作原理與松開(kāi)相似，只要按下SB7，使接觸器KM5獲電吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)。 ② 立柱和主軸箱單獨(dú)松開(kāi)、夾緊 如果希望單獨(dú)控制主軸箱，可將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1扳到右側(cè)位置。按下松開(kāi)按鈕SB6（或夾緊按鈕SB7），時(shí)間繼電器KT2和KT3的線圈同時(shí)得電，這時(shí)只有電磁鐵YA2單獨(dú)通電吸合，從而實(shí)現(xiàn)主軸箱的單獨(dú)松開(kāi)（或夾緊）。 松開(kāi)復(fù)合按鈕SB6（或SB7），時(shí)間繼電器KT2（或KT3）的線圈斷電釋放，KT3的通電延時(shí)閉合的常開(kāi)觸頭瞬時(shí)斷開(kāi)，接觸器KM4（或KM5）的線圈斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停轉(zhuǎn)。經(jīng)1～3S延時(shí)后，KT2延時(shí)分?jǐn)嗟某ｉ_(kāi)觸頭分?jǐn)?，電磁鐵YA2的線圈斷電釋放，主軸箱松開(kāi)（或夾緊）的操作結(jié)束。 同樣的道理，把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1扳到左側(cè)，則使立柱單獨(dú)松開(kāi)或夾緊。 因?yàn)榱⒅椭鬏S箱的松開(kāi)與夾緊是短時(shí)間的調(diào)整工件，所以采用電動(dòng)控制。 3、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4的控制 扳動(dòng)斷路器QF2，就可以接通或切斷電源，操縱冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4的工作或停止。 4、照明、指示電路分析 照明、指示電路的電源也由控制變壓器TC降壓后提供24V、6V的電壓，由熔斷器FU3、FU2作短路保護(hù)，EL是照明燈，HL1是電源指示燈，HL2是主軸指示燈。 2.7 搖臂鉆床的電氣控制要求 M1→主軸電動(dòng)機(jī)→拖動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)→承擔(dān)鉆削及進(jìn)給任務(wù)→只要求M1單向運(yùn)動(dòng)（主軸的正反轉(zhuǎn)由機(jī)械手柄操作）→接觸器自鎖控制電路。 M2、M3→搖臂升降電動(dòng)機(jī)和液壓泵電動(dòng)機(jī)→拖動(dòng)搖臂升降和液壓泵→承擔(dān)搖臂的升降和立柱、主軸箱的松開(kāi)與夾緊→要求M3、M4能正反轉(zhuǎn)→正反轉(zhuǎn)控制線路。 M4→冷卻泵電動(dòng)機(jī)→拖動(dòng)冷卻泵→為鉆頭和工件提供冷卻液→M4只需單向運(yùn)轉(zhuǎn)→功率較小→由QF2直接控制。 Z3050搖臂鉆床主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)保持了銑床兩種運(yùn)動(dòng)都要求變速后瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)的電氣控制要求。 當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)或冷卻泵電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須立即停止。 Z3050搖臂鉆床有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。 2.8 搖臂鉆床的使用 本搖臂鉆床采用三相交流電源電壓380V。 1、合上電源總開(kāi)關(guān)QF1,電源指示燈HL1。 2、根據(jù)加工要求，按下放松按鈕SB6，使內(nèi)、外立柱之間和主軸箱、搖臂之間液壓夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，按鈕SB6內(nèi)指示燈HL4點(diǎn)亮，說(shuō)明液壓夾緊機(jī)構(gòu)已松開(kāi)，可以調(diào)整主軸與工件的縱向(前后)相對(duì)位置。 3、根據(jù)加工需求，按下?lián)u臂上升按鈕SB4(或按鈕SB5)，搖臂沿著外立柱上升（或下降），調(diào)整主軸與工件的相對(duì)高度。 4、根據(jù)加工需要，將主軸變速及自動(dòng)進(jìn)給手柄扳至所需旋轉(zhuǎn)方向位置。 5、按下主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3，主軸電動(dòng)機(jī)M1得電，指示燈HL2亮，說(shuō)明主軸電動(dòng)機(jī)已開(kāi)始工作，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 6、根據(jù)加工需要，可在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的過(guò)程中，改變主軸轉(zhuǎn)速或主軸進(jìn)給量。 第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 改造思想 我們?cè)诟脑斓倪^(guò)程中，以節(jié)約為原則，無(wú)論是需要什么元件或工具都盡量使用我們周圍可以找到的，而且我們要以切合實(shí)際的要求來(lái)改造。改造搖臂鉆床的目的主要是符合當(dāng)今實(shí)際的形勢(shì)。用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與電腦監(jiān)控，更是為節(jié)約而改造的，用電甚少。 3.2 改造方案 我在方案設(shè)計(jì)時(shí)，我對(duì)原電控系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)和工作思想進(jìn)行了認(rèn)真的分析和消化吸收，并結(jié)合實(shí)際情況，制訂了一套設(shè)計(jì)方案，即采用了PLC可編程序控制器作為控制系統(tǒng)的核心，PLC具有系統(tǒng)響應(yīng)快，功能強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、控制線路簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC設(shè)計(jì)了許多邏輯指令，可以處理繼電器接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)，同時(shí)它也為用戶提供了能滿足各種控制要求的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。在程序運(yùn)行的過(guò)程中可以對(duì)時(shí)間值和計(jì)數(shù)值進(jìn)行有效的監(jiān)控,還有無(wú)數(shù)多對(duì)的觸點(diǎn)可用。它還提供了諸如步進(jìn)控制，數(shù)字之間的相互轉(zhuǎn)換的功能，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和通訊功能。它本身又有許多的保護(hù)措施，另外相較于繼電器控制電路來(lái)講它的接線簡(jiǎn)單，具有一定的電學(xué)方面的知識(shí)就可以理解甚至于編寫(xiě)程序而無(wú)須掌握復(fù)雜的計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言和一些高級(jí)語(yǔ)言。同時(shí)在調(diào)試和日后的設(shè)備維護(hù)修理過(guò)程中體現(xiàn)出比繼電器線路更為優(yōu)越的性能。 3.3 PLC的簡(jiǎn)介 3.3.1 PLC定義 可編程序控制器（Programmable Controller）,簡(jiǎn)稱PLC或PC。它是20世紀(jì)70年代以來(lái)，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在PLC技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快，除許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來(lái)越快地采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化的小型PLC性能也基本達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。因此，作為一名電氣工程技術(shù)人員，必須掌握PLC及其控制系統(tǒng)的基本原理與應(yīng)用技術(shù)，以適應(yīng)當(dāng)前電氣控制技術(shù)的發(fā)展需要。 3.3.2 PLC的特點(diǎn) （1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) （2） 編程簡(jiǎn)單，易于掌握 （3） 組合靈活使用方便 （4） 功能強(qiáng)，通用性好 （5） 開(kāi)發(fā)周期短，成功率高 （6） 體積小，重量輕，功耗低 3.3.3 PLC的分類 按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量可分為: （1） 小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)器容量2K，可用于邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等場(chǎng)合。部分小型PC還帶有模擬量處理、數(shù)據(jù)通信和算術(shù)運(yùn)算功能，其應(yīng)用范圍更廣。 （2） 中型 PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在256～2048點(diǎn)之間，存儲(chǔ)容量達(dá)2～8K步。具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷、數(shù)據(jù)通信、模擬量處理等功能。用于開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量與模擬量混合控制的較復(fù)雜控制系統(tǒng)。 （3） 大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，存儲(chǔ)容量達(dá)8K步以上。具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視等功能，能進(jìn)行中斷、智能控制、遠(yuǎn)程控制。可用于大規(guī)模過(guò)程控制，也可構(gòu)成分布式或控制網(wǎng)絡(luò)以及整個(gè)工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制。 在這里我選用的是小型PLC。 3.4 PLC的選擇 我在做這個(gè)課題中首先要選擇做出來(lái)最能得心應(yīng)手的一些材料或者器件在這個(gè)課題中PLC占主導(dǎo)作用基本上都靠它來(lái)完成對(duì)PLC進(jìn)行選擇，在國(guó)內(nèi)外的幾家有知名度的廠商的生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品中，主要有西門(mén)子S7-200系列、松下FP系列、歐姆龍C200H系列和三菱FX系列。 在綜合分析系統(tǒng)要求，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)指標(biāo)，我選用了小型的三菱FX2N—48MR系列PLC。 第4章 三菱PLC的系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理 4.1 三菱可編程控制器的基本組成 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 4.2 三菱可編程序控制器的功能特點(diǎn) （1） 條件控制 PLC具有邏輯運(yùn)算功能，它能根據(jù)輸入繼電器觸點(diǎn)的與（AND）、(OR) 、等邏輯關(guān)系決定輸出繼電器的狀態(tài)（ON或OFF），它可代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 （2）定時(shí)控制 一般PLC都為用戶提供足夠的定時(shí)器，如三菱FX2型PLC共有256個(gè)定時(shí)器。所有定時(shí)器的定時(shí)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，在運(yùn)行定時(shí)值可被讀出或修改。 （3） 計(jì)數(shù)控制 為滿足對(duì)計(jì)數(shù)控制的需要，PLC向用戶提供上百個(gè)功能較強(qiáng)的計(jì)數(shù)器，如FX2型PLC可向用戶提供241個(gè)計(jì)數(shù)器。其中6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，121個(gè)電池后備計(jì)數(shù)器。 （4） 步進(jìn)控制 步進(jìn)順序控制PLC的最基本的控制方式，但是PLC為方便用戶編制較復(fù)雜的步進(jìn)控制程序，設(shè)置了專門(mén)的步進(jìn)控制指令。如FX2型PLC中擁有上千個(gè)狀態(tài)元件，為用戶編寫(xiě)較復(fù)雜的步進(jìn)順序控制程序提供了極大的方便。 （5） 數(shù)據(jù)控制 PLC具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，除能進(jìn)行加減乘除四則運(yùn)算甚至開(kāi)方運(yùn)算外，還能進(jìn)行字操作、移位操作、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼等數(shù)據(jù)處理。 （6） 通信和聯(lián)網(wǎng) PLC可進(jìn)行遠(yuǎn)程的I/O控制。多臺(tái)PLC之間可進(jìn)行同位鏈接（PLC Link），還可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接（Host Link），接受計(jì)算機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計(jì)算機(jī)。 （7）對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控 PLC具有較強(qiáng)的監(jiān)控功能，記憶異常情況或發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)終止運(yùn)行。操作人員通過(guò)監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以便程序的調(diào)試。 可編程序控制器被認(rèn)為是真正的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，占有極其重要的地位，最重要的原因是它具有如下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： （1）可靠性高 可編程序控制器的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，可編程序控制系統(tǒng)中發(fā)生的故障絕大多數(shù)是由傳感器、執(zhí)行器等外圍部件所造成的。 （2）編程方便 能在較短的時(shí)間內(nèi)掌握, 從硬件方面來(lái)說(shuō)，使用可編程序控制器時(shí),一般在實(shí)驗(yàn)室編程模擬調(diào)試后，在現(xiàn)場(chǎng)很快就能安裝調(diào)試成功。 （3）對(duì)環(huán)境要求低 可編程序控制器可在較大的溫度、濕度變化范圍內(nèi)正常工作，抗震動(dòng)、抗沖擊的性能好，對(duì)電源電壓的穩(wěn)定性要求較低，特別是抗電磁干擾能力。這一點(diǎn)較之一般單片機(jī)控制系統(tǒng)尤為突出。 （4）與其它裝置配置連接方便 可編程序控制器與其他裝置、配置的連接基本都是直接的。 4.3 三菱可編程控制器的基本工作原理 可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)，其中運(yùn)行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)，停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制與修改。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)的響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷的重復(fù)執(zhí)行，直至可編程控制器停機(jī)或切換到停止工作狀態(tài)。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過(guò)程中，可編程控制器還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段,可編程控制器這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 第5章 Z3050型搖臂鉆床的PLC改造過(guò)程 5.1任務(wù)提出簡(jiǎn)述 本文是機(jī)械加工中常用的z3050搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問(wèn)題,旨在解決傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題。由于PLC電氣控制系統(tǒng)與繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，對(duì)工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，本論文對(duì)Z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。論文分析了搖臂鉆床的控制原理，制定了可編程控制器改造Z3050搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，其中包括PLC機(jī)型的選擇、I/O端口的分配、I/O硬件接線圖的繪制、PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。對(duì)PLC控制搖臂鉆床的工作過(guò)程作了詳細(xì)闡述，論述了采用PLC取代傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)從而提高機(jī)床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖。 5.2工作臺(tái)控制系統(tǒng)I/O地址分配表 Z3050型搖臂鉆床PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 主軸電動(dòng)機(jī)M1熱繼電器 FR1 X0 主軸電動(dòng)機(jī)M1接觸器 KM1 Y0 液壓泵熱繼電器 FR2 X13 搖臂上升接觸器 KM2 Y1 總停止按鈕 SB1 X1 搖臂下降接觸器 KM3 Y2 主軸電動(dòng)機(jī)M1停止按鈕 SB2 X2 液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)接觸器 KM4 Y3 主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕 SB3 X3 液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)接觸器 KM5 Y4 搖臂上升按鈕 SB4 X4 門(mén)控開(kāi)關(guān)接觸器 KA1 Y5 搖臂下降按鈕 SB5 X5 照明指示燈 EL Y6 立柱、主軸箱夾緊按鈕 SB6 X6 電磁閥 YA Y7 立柱、主軸箱放松按鈕 SB7 X7 主電機(jī)轉(zhuǎn)指示燈 HL2 Y12 照明開(kāi)關(guān) SB8 X10 電源指示燈 HL1 Y11 液壓上升上限位行程開(kāi)關(guān) SQ1a X11 冷卻泵線圈 KM6 Y10 液壓上升下限位行程開(kāi)關(guān) SQ1b X12 液壓松開(kāi)行程開(kāi)關(guān) SQ2 X14 液壓夾緊行程開(kāi)關(guān) SQ3 X15 門(mén)控開(kāi)關(guān) SQ4 X16 5.3 控制功能接線圖 5.4 梯形圖 總結(jié) 2011年的12月，我開(kāi)始了我的畢業(yè)論文，到現(xiàn)在論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫(xiě)作過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。遇到困難，我會(huì)覺(jué)得無(wú)從下手，不知從何寫(xiě)起；當(dāng)困難解決了，我會(huì)覺(jué)得豁然開(kāi)朗，思路打開(kāi)了；當(dāng)論文經(jīng)過(guò)一次次的修改后，基本成形的時(shí)候，我覺(jué)得很有成就感，感覺(jué)自己一直不斷的在克服困難，遇到不懂的就去查資料和請(qǐng)教指導(dǎo)老師或同學(xué)。以前上課時(shí)看到自己不會(huì)的我可能會(huì)去逃避，但經(jīng)過(guò)這次寫(xiě)畢業(yè)論文，我學(xué)會(huì)了讓自己敢于去面對(duì)困難，解決困難，只有這樣才得以讓自己的知識(shí)面更廣。通過(guò)本設(shè)計(jì)，我對(duì)三菱FX2N系列PLC有了更深入的了解，我的知識(shí)領(lǐng)域得到了進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到了進(jìn)一步提高。 致謝 在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我首先要感謝我的導(dǎo)師胡老師，感謝胡老師在這些日子對(duì)我悉心教導(dǎo)，他為我們操了好多心思，我由衷的感謝他。我按照論文的提綱，開(kāi)始動(dòng)筆寫(xiě)論文。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我覺(jué)得從與老師的溝通過(guò)程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個(gè)角度來(lái)啟發(fā)我，給了我很多鼓勵(lì)。同時(shí)通過(guò)這次寫(xiě)畢業(yè)論文，還提高了我對(duì)Office基本操作的熟練程度。再次感謝我的指導(dǎo)老師胡老師同我一起辛苦。 參考文獻(xiàn) [1] 趙仁良.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001. [2] 余波.常用機(jī)床電氣設(shè)備維修.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006. [3] 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：航空航天大學(xué)出版社，2003. [4] 俞國(guó)亮.PLC原理與應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2005. [5] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù).北京：高等教育出版社，2003. [6] 殷建國(guó).可編程控制器及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [7] 李國(guó)厚.PLC原理與應(yīng)用設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2005. [8] 史建成.三菱FX/Q系列PLC應(yīng)用技術(shù).北京：人民郵電出版社，2006. [9] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [10] 陶維利.機(jī)床電氣與PLC.西安：電子科技大學(xué)出版社，2003. 第18頁(yè) 共18頁(yè)