Z3040型摇臂钻床PLC控制系统设计.docx
- 文档编号:1777817
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:318.23KB
Z3040型摇臂钻床PLC控制系统设计.docx
《Z3040型摇臂钻床PLC控制系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Z3040型摇臂钻床PLC控制系统设计.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Z3040型摇臂钻床PLC控制系统设计
摘要
随着PLC技术在我国的迅猛发展,我们和国外先进技术的差距会不断缩小。
因此,抓住这个有利时机进一步促进PLC技术的推广与应用,是提高我国工业自动化水平的迫切任务,此次对于Z3040摇臂钻床电气控制系统改造设计,就是希望借鉴国外先进的工业控制技术,应用到工业现场,以提高摇臂钻床的工作性能。
今后数控技术又将向着高精化,高速化,高效化,系统化,自动化,智能化,集体化方向发展,并注重工艺适用性和经济性。
关键词:
PLC;摇臂钻床;继电器
Abstract
Therefore,seizedthefavorableopportunitytofurtherfacilitatethepromotionandapplicationofthePLCtechnologyistoenhanceourindustrialautomationtheurgenttask,andthepitmanarmunderthebedforz3040electricalcontrolsystemdesign,itishopedthatthisindustrialcontroltechnologyandadvancedappliedtoindustrialsitetoenhancethepitmanarmunderthebed'sworkperformance.digitcontroltechnologyinthefuturewillhaveahighspeedofsystemic,efficiency,automationandintelligent,collectivization,andimportanceofgoodworkmanshipandeconomical.
Keyword:
PLC;Pitmanarmunderthebed;Relays
1绪论
1.1PLC在电气控制系统中的应用
现代工业生产中,中小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高,零件的复杂性和精度要求迅速提高,传统的普通钻床已经越来越难以适应现代化生产的要求,制造业的竞争已从早期降低劳动力成本、产品成本,提高企业整体效率和质量的竞争,发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竞争,将面临知识—技术—产品的更新周期越来越短,产品批量越来越小,而对质量、性能的要求更高,同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强,因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竞争和生存、发展的主要手段。
计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密,作为自动化柔性生产重要基础的“软”控制系统机床,在生产中所占比例将越来越高。
20世纪70年代以前,电气自动控制的任务基本上是由继电器控制系统来完成。
继电器控制系统的优点是结构简单、价格低廉、抗干扰能力强,所以当时应用的十分广泛,至今仍在许多简单的机械设备中应用。
但是,该类控制系统的缺点也十分明显,它采用固定的硬件接线方式来完成各种逻辑控制,灵活性差;另外机械性触点的工作频率低,易损坏,因此可靠性较差。
随着信息化产业的高速发展,数控机床的功能日趋完善,数控机床已经完全取代了普通机床,而数控技术是机械加工自动化的基础,是数控机床的核心技术,其水平高、低关系到国家战略地位、国民经济水平和体现国家综合实力的水平。
今后数控技术又将向着高精化,高速化,高效化,系统化,自动化,智能化,集体化方向发展,并注重工艺适用性和经济性。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,是当代工业自动化的主要设备之一。
PLC以软件手段实现了各种控制功能,与继电器控制系统相比,灵活性大大提高;与普通的计算机相比,又具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、组合灵活、扩展方便、体积小等突出优点,因而在机床电气控制系统中得到广泛的应用。
1.2Z3040摇臂钻床简介
钻床是一种孔加工机床,可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。
钻床的结构形式很多,有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床等。
摇臂钻床是一种立式钻床,它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工,是一般机械加工车间常用的机床。
摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台等组成。
摇臂的一端为套筒,套装在外立柱上,并借助丝杠的正、反转可沿外立柱作上下移动。
主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。
加工时,根据工件高度的不同,摇臂借助于丝杠可带着主轴箱沿外立柱上下升降。
在升降之前,应自动将摇臂松开,再进行升降,当达到所需的位置时,摇臂自动夹紧在立柱上。
摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。
工作运动包括:
主运动(主轴的旋转运动)和进给运动(主轴轴向运动);辅助运动包括:
主轴箱沿摇臂的横向移动,摇臂的回转和升降运动。
钻削加工时,钻头一面旋转一面作纵向进给。
钻床的主运动是主轴带着钻头作旋转运动。
进给运动是钻头的上下移动。
辅助运动是主轴箱沿摇臂水平移动,摇臂沿外立柱上下移动和摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。
摇臂回转和主轴箱的左右移动采用手动.
1.3本论文研究的对象及意义
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。
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。
由于Z-3040型摇臂钻床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对Z-3040型摇臂钻床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。
2系统总体设计
2.1PLC与继电器-接触器的对比
目前,我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。
因其所要控制的电机较多所以电路较复杂,在日常的生产作业当中,经常发生电气故障,从而影响生产。
另外,一些复杂的控制如:
时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现,所以,有必要对传统电气控制系统进行改进设计。
PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。
可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心,将计算机技术、通信技术与自然控制技术融为一体的新型工业自动控制装置。
它克服了继电器—接触器控制电路存在触点多、组合复杂、通用性和灵活性差等缺点。
它不仅具有各种逻辑控制功能,而且还具有各种运算、数据处理、联网通信等功能的控制,同时还具有抗干扰性强、环境适应性好和可靠性高等特点。
因而广泛地应用于工业生产各领域中。
因此有必要对旧式机床进行自动化改造。
2.2具体方案阐述
方案一:
依照旧式Z3040摇臂钻床,利用“翻译法”进行PLC改造。
其中摇臂回转、主轴箱左右移动为手动操作。
把旧式Z3040摇臂钻床电气图翻译成PLC的梯形图即可。
图2.1方案1图
方案二:
在旧式Z3040摇臂钻床基础上,加入摇臂回转自动操作,主轴箱左右移动为自动操作,可提高生产效率。
并加入工件加工计数功能、PC通信功能。
图2.2方案2图
方案三:
在旧式Z3040摇臂钻床基础上,引入PC技术,以芯片为控制中心,实现智能操作。
把摇臂上升、下降的限位开关,换成限位传感器,把信号传递给智能芯片,然后智能芯片在操作电磁阀工作,进而操作电动机转动。
在机床夹具旁边加一个感应“笔”,可以与机床刀具的刀头产生感应(像用磁铁、特殊传感器等)来给芯片信号,以实现刀具智能定位。
其中摇臂上、下运动,回转运动及主轴箱的左右移动都可与感应“笔”产生信号给智能芯片,实现摇臂上、下运动,回转运动及主轴箱的左右移动智能化。
图2.3方案3图
本设计选用第二种方案,即可实现自动化操作,技术含量、成本、设计周期也低,适合本阶段自身的设计水平。
2.3PLC控制系统的设计基本内容
1.确定系统运行方式与控制方式。
PLC可构成各种各样的控制系统,如单机控制系统、集中控制系统等。
在进行应用系统设计时,要确定系统的构成形式。
2.选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。
这些设备属于一般的电气元件,其选择的方法属于其他课程的内容。
3.PLC的选择。
PLC是控制系统的核心部件,正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。
选择PLC应包括机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等。
4.分配I/0点,绘制I/0连接图,必要时还须设计控制台(柜)。
5.设计控制程序。
控制程序是整个系统工作的软件,是保证系统正常、安全、可靠的关键。
因此控制系统的程序应经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
6.编制控制系统的技术文件,包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I/0连接图、I/O地址分配表、控制软件。
2.4PLC控制系统设计原则与步骤
2.4.1PLC控制系统设计的基本原则
1.最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。
例如:
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。
3.力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。
4.适应发展的需要
由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。
2.4.2PLC控制系统设计与调试步骤
PLC控制系统的设计调试过程如图2.4所示。
图2.4PLC控制系统设计调试过程
3Z3040型摇臂钻床控制系统工艺分析
3.1Z3040摇臂钻床的运动形式和主要结构
摇臂钻床适合与在大、中型零件上进行钻孔、扩口、绞孔及攻
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Z3040 摇臂 钻床 PLC 控制系统 设计