Z3050摇臂钻床电气及PLC控制系统设计

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1、摘要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。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Z3050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。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Z3050摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包

2、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21.摇臂钻床描述1.1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，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。1.2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，

3、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。1.3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。1.4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。1.5摇臂升降电动机要求能正反向旋转。1.6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

4、动控制。1.7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。1.8冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。1.9具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。1.10Z3050摇臂钻床实物图如图112图1Z3050摇臂钻床实物图主要技术参数：格与参数单位Z3050*10Z3050*13Z3050*16最大钻孔直径mm505050主轴中心至立柱母线距离mm360-1000360-1300360-1600主轴箱水平移动距离mm6509501250主轴端面至底座工作面距离mm260-1050260-1050260-1050主轴行程

5、mm220220220主轴圆锥孔mm莫氏5号莫氏5号莫氏5号主轴转速r/min78，135，240，350，590，110078，135，240，350，590，110078，135，240，350，590，1100主轴转速6级m/min0．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。560．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。560．10，0．16，0．22，0．25，0．35，0。56主轴进给量3级N160001600016000主轴允许最大进给抗力m/min1．31．31．3主电机功率Kw44422摇臂升降电机功率KW1．51．51．5机床重量KG1700

6、24003000机床轮廓尺寸mm1500*705*23001950*810*24502170*950*245011.性能及特性：Z3050型摇臂钻床是一种用途广泛的通用型摇臂钻床，能够满足一般加工车间及个体用户在零件上进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及攻丝等机械加工。转臂采用内外立柱加滚动轴承的结构，操作轻便灵活。具有主轴机动进给、横臂机动升降、循环水冷却及过载保护等功能。机床刚性好、噪音低、操作轻便、易于维修、是一种物美价廉的多用途机床。2.PLC简介：2.1PLC定义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制

7、装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或