PLC在摇臂钻床的应用 毕业论文.doc
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1、闽江学院本科毕业论文(设计)题 目 PLC在摇臂钻床的应用 学生姓名 学 号 120091003228 系 别 物理学与电子信息工程系 年 级 2009 级 专 业 电子信息工程 指导教师 职 称 高级工程师 完成日期 2013年5月10日 闽江学院毕业论文(设计)诚信声明书本人郑重声明:兹提交的毕业论文(设计)用PLC在摇臂钻床的应用,是本人在指导老师 林丹阳老师 的指导下独立研究、撰写的成果;论文(设计)未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,未篡改研究数据,论文(设计)中所引用的文字、研究成果均已在论文(设计)中以明确的方式标明;在毕业论文(设计)工作过程中,本人恪守学术规范,遵守学校有
2、关规定,依法享有和承担由此论文(设计)产生的权利和责任。 声明人(签名):年 月 日 摘 要 本次毕设利用PLC技术来改造摇臂钻床,摇臂钻床是一种孔工件钻削工具,能进行各种孔加工例如:钻孔、铰孔、扩孔等等。摇臂钻床有着操作快捷、灵活、适用面广的优点,特别适合用于单件孔加工或大批生产孔加工。因此提升摇臂钻床系统工作性能和稳定性对一个企业的工作效率有很大的帮助,也能为现在工业化生产的带来福音。 .同时,经过这次毕业设计让我收获波多,一些知识的理解更加深入。为以后在日常工作中能运用自如的使用PLC进行系统设计做好铺垫。关键字:摇臂钻床 PLC技术 性能 稳定性Abstract The Bi-base
3、d PLC technology to transform radial drilling machine, radial drilling a hole workpiece drilling tools can perform a variety of hole machining example: drilling, reaming, reaming, and so on. Radial drilling machine has a fast, flexible, applicable to a wide range of advantages, particularly suitable
4、 for hole machining of a single piece or mass production of hole machining. Therefore enhance the efficiency of the radial drilling machine system performance and stability of an enterprise of great help to bring the Gospel, but also for industrial production. After the graduation design let me harv
5、est wave, just more in-depth understanding. In order to be able to use later in the day-to-day work freely use the PLC system designed to pave the way.Key words: radial drilling machine PLC programming performance stability目 录第一章 引言11、 课题研究意义12、 本次论文的设计要求1第二章 摇臂钻床电气控制系统电路分析21、 摇臂钻床的主要结构和运动情况21.1 运动情
6、况21.2 摇臂钻床的电气控制电路32、 电路分析42.1 主电路分析42.2 控制电路分析42.2.1 主轴电动机的控制42.2.2 摇臂升降电动机的控制52.2.3立柱与主轴箱的夹紧与松开72.2.4 指示灯电路分析8第三章 用PLC对摇臂钻床电气控制系统的改造91、I/O地址分配表92、I/O接线图10第四章 自动钻孔131、状态图132、 梯形图及解释18第五章 仿真调试231、摇臂升降程序仿真图232、主轴箱与立柱夹紧松开仿真图243、实物图24第六章 结论26附录27致 谢28参考文献29第一章 引言1、 课题研究意义19世纪期间,由于大时代工业背景推动下,各式各样的机床相继现世。
7、随着社会科技高速前进,原来功能简单的机床就渐渐的演变出了功能多样的机床例如:钻床、铣床等等。在普通车床中,钻床是算比较有代表性的机床,通过归类可分为摇臂式、多轴式、立式、台式等等。摇臂钻床灵活轻便,合适加工工件多孔的钻削,大范围应用于加工制造中。 上个世纪随着社会技术的发展,出现了一种接触器-继电器的控制系统。但是我们发现这种系统还存在着很多缺陷。很容易引发故障。还有这种方式的控制线路复杂,不利维护修理,又有一些复杂的动作不易实现。目前国外大幅度用PLC编程替换这一系统,我们和他们相比还是有很多的距离。所以随着现在社会新科技的不断出现,人们开始各种工件的质量要求也越来越高了,特别是在机械制造方
8、面。一些传统老式的车床加工生产出来的工件已经很难满足社会发展要求,所以新的加工方法出现是一种社会要求,也是一种趋势。随着社会电子集成电路的高度发展,可编程技术的不断更新。将微型处理器、单片机和电子集成电路引入PLC中。PLC应用范围更加广泛,使得我国早自动化的道路上有迈进了一步。所以本次毕设针对Z3040摇臂钻床的电路控制系统进行改造,改造后不但使整个系统的控制结构简单化,而且还提升了整个系统可靠性和稳定性,同时也减小修理量,节约资源。2、 本次论文的设计要求1、 所以本次毕设针对Z3040摇臂钻床的电路控制系统进行改造,改造后不但使整个系统的控制结构简单化,而且还提升了整个系统可靠性和稳定性
9、,同时也减小维修量,节省资源。2、 基于1的基础上对手动的摇臂钻床进行修改,将手动钻孔的改造成自动钻孔的,这样能节省更多的资源。3、 自动钻孔能改造成单循环的和连续的。第二章 摇臂钻床电气控制系统电路分析1、 摇臂钻床的主要结构和运动情况 摇臂钻床的组成有内外立柱、底座、微控回转工作台、主轴箱、摇臂等。底座和内立柱连在一起形成一个支撑,内立柱的外面在套上个外立柱,能回转正负180度。外立柱外面在套装个摇臂,能上下移动。摇臂的水平方向上能供主轴箱来回移动。通过控制纵向进给进行工作。结构如图1所示 图1 摇臂钻床结构图1.1 运动情况当对摇臂钻床操作时,主轴箱夹紧在摇臂水平方向上是通过夹紧装置来实
10、现的。内立柱的外面在套上个外立柱,能转动正负180度。外立柱外面在套装个摇臂,能上下移动。摇臂的水平方向上能供主轴箱来回移动。通过控制进给来给工作台上的工件进行工作 下面说说摇臂钻床的主要运动:1、 主运动 -钻头伴随着主轴电动机运动2、 进给运动-控制主轴电动机的升降运动3、 辅助运动-摇臂中主轴箱的运动、摇臂上下运动和摇臂和外立柱共同绕着内立柱做正负180度的运动1.2 摇臂钻床的电气控制电路 摇臂钻床的电气控制原理图如下图2所示:图2 摇臂钻床的电器控制原理图 由上图2可知摇臂钻床共需要4台三相电动机相互配合工作:1、 主轴电动机(M1)2、 摇臂升降电动机(M2)3、 液压泵电动机(M
11、3)4、 冷却泵电动机(M4)注:由上面的电路图可知它们的启动方式多是直接启动。2、 电路分析2.1 主电路分析 电源由开关QS控制导通与否,FU1(熔断器)为电源的短路保护。 主轴电动机M1是单向的,由接触器KM1来控制起停。摇臂升降电动机M2由两个接触器KM2、KM3控制摇臂的升降。液压泵电动机M3由正反两个接触器KM4,KM5控制摇臂的松紧和主轴箱、立柱的松紧。冷却电动机M4由SA1来控制它的运动。2.2 控制电路分析 控制电路利用变压器先将380V的交流电压分压为110V作为控制电路电压、6V作为指示灯电压、24V作为日常工作照明电压。2.2.1 主轴电动机的控制图3主电动机运行的流程
12、图 按下按钮SB2接触器KM1得电KM1的主触点闭合主电动机启动KM2的常开辅助触点闭合,自锁主电动机连续动作,按下SB1主轴电动机M1停止运动2.2.2 摇臂升降电动机的控制29 图4 摇臂上升流程图 上升:按下按钮SB3时间继电器KT得电,KT的常闭触点断开KM5失电。KT的常开触点闭合线圈KM4得电。KM4得电液压泵电动机M3正转。当KT的延时时间一到KT的常开触点闭合YV得电电磁阀导通产生吸合,使压力油压进油腔(左腔)挤压油腔让摇臂松开。摇臂松开后压下行程开关SQ2线圈KM4失电,液压泵电动机M3停转。同时接触器线圈KM2得电摇臂升降电动机M2正转,摇臂上升。当摇臂上升到所需要的位置,
13、松开按钮SB3接触器线圈KM2和KT线圈失电M3停转,摇臂上升停止。时间继电器KT的常闭触点闭合KM5得电M3反转,反向压力油经电磁换向阀,流进油腔(右腔)反向挤压油腔让摇臂夹紧。摇臂夹紧后SQ3被压下接触器线圈KM5与YV失电M3停转,液压泵电动机停。 图5 摇臂下降流程图下降:按下按钮SB4时间继电器KT得电,KT的常闭触点断开KM5失电。KT的常开触点闭合线圈KM4得电。KM4得电液压泵电动机M3正转。同时KT的延时常开触点闭合YV得电电磁阀导通产生吸合,使压力油压进油腔(左腔)挤压油腔让摇臂松开。摇臂松开后SQ2被压下线圈KM4失电,液压泵电动机M3停止。同一时间接触器线圈KM3得电摇
14、臂升降电动机M3反转,摇臂就会下降。 当摇臂下降到所需要的位置,松开按钮SB4接触器线圈KM2和KT线圈失电M3停转,摇臂下降停止。时间继电器KT的常闭触点闭合KM5得电M3反转,反向压力油经电磁换向阀,流进油腔(右腔)反向挤压油腔让摇臂夹紧SQ3被压下接触器线圈KM5与YV失电M3停转,液压泵电动机停止。2.2.3立柱与主轴箱的夹紧与松开图6 立柱与主轴箱PLC控制流程图 主轴箱与立柱都是用液压装置操控同时工作的,按下SB5KM4得电M3正转立柱与主轴箱松开。SQ4常闭触头得电,松开到点后,立柱与主轴箱松开指示灯HL1亮。 当按下SB6KM5得电M3反转立柱与主轴箱慢慢夹紧。夹紧到位后,压下
15、SQ4SQ4常闭触头断开灯HL1灭,SQ4常开触头闭合,立柱与主轴箱夹紧指示灯HL22.2.4 指示灯电路分析(1)HL1松开指示灯,灯点亮代表松开,就能人为操空机台。(2)HL2夹紧指示灯,灯亮代表已夹紧,可以对工件进行工作。(3)主轴正转指示灯HL3。(4)照明灯EL,由变压器TC供给24V电压,由开关SA2控制点亮。 表1 Z3040摇臂钻床的主要电器设备 输 入 输 出 电器名称和符号 电器名称和符号主轴停止按钮SB1主轴电动机接触器KM1主轴动作按钮SB2摇臂上升接触器KM2摇臂上升按钮SB3摇臂下降接触器KM3摇臂下降按钮SB4松开接触器KM4立柱与主轴箱松开按钮SB5夹紧接触器K
16、M5立柱与主轴箱夹紧按钮SB6电磁阀YV摇臂上升限位行程开关SQ1松开指示灯HL1摇臂松开行程开关SQ2夹紧指示灯HL2摇臂夹紧行程开关SQ3主轴指示灯HL3立柱与主轴箱夹紧、松开行程开关SQ4照明灯EL冷却泵电动机的启、停开关SA1照明灯开关SA2主轴电动机过载保护FR1液压泵电动机过载保护FR2总电源开关QS第三章 用PLC对摇臂钻床电气控制系统的改造I/O口的点数的实际需求量一般会多出10%15%的备用量差值来确定的。由上表1可知摇臂钻床的输入信号有15个,输出信号有10个,但由于PLC的I/O口的点数的价格比较高,合理选用I/O口的数量,不仅可以降低成本,还可以解决外部扩展的问题。在符
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