[机械仪表]z3040 摇臂钻床电气控制系统设计

1、z3040型摇臂钻床电气控制系统设计z3040型摇臂钻床电气控制系统设计摘 要本课程设计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

2、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，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;电气控制系统目 录摘 要11 绪 论41.1 z3040摇臂钻床简介41.2 plc在电气控制系统中的应用51.3 本论文研究的对象及意义62 z3040摇臂钻床电气控制系统的原理82.1主电路82.2 控制电路、信号及照明电路82.2.1 主电动机的旋转控制82.2

3、.2 摇臂松开-升降-摇臂夹紧控制82.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制及信号灯93 基于plc的z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计1031电气元件的选择1032 plc型号的选择113.2.1 根据plc的物理结构123.2.2 根据plc的指令功能123.2.3 根据plc的输入输出点数123.2.4 根据plc的存储容量123.2.5 根据输入模块的类型123.2.6 根据输出模块的类型133.3 plc的i/o端口分配表133.3 plc的i/o电气接线图的设计154 z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计164.1 plc梯形图程序的优化设计及程序调试：164.1.

4、1 主电动机的起动控制程序164.1.2摇臂升降控制程序164.1.3 主轴箱放松或夹紧控制程序174.1.4 摇臂回转控制梯形图程序184.1.5冷却泵开关控制梯形图程序194.2指令表205 结论255.1 研究成果255.2 不足之处25参考文献26附录 z3040摇臂钻床电气控制原理图27附录 z3040摇臂钻床的电器元件明细表28附录 i/o电气接线图29附录 程序梯形图3031 绪 论1.1 z3040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

5、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。z3040摇臂钻床结构示意图1底座 2内立柱 3、4外立柱5摇臂 6主轴箱 7主轴 8工作台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）

6、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.当进行加工时，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; （3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直

7、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。1.2 plc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

8、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

9、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。plc 是先进的工业化国家通用的标准工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现在已经成为现代工业控制三大技术支柱(plc,cad/cam,robot) 之一，可编程

10、逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。用plc 控制改造其继电器控制电路, 可靠性高、逻辑功能强、体积小，降低了设备故障率, 提高了设备使用效率, 运行效果良好。随着我国电力体制改革的深化，电力市场竞争将更加激烈，降低资源损耗和提高管理

11、效益成为各发电企业的迫切需求。为此，对火电厂辅助车间自动控制水平提出了更高的要求。经过科技人员的不断引进、开发、研究, 我国大型火电站的辅助系统（输煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循环水泵房等）已由继电器控制过渡到完全由plc 监控。plc 是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证plc 的正常运行。要提高plc 控制系统可靠性，一方面生产厂家要提高plc 的抗干扰能力；另一方面，要在设

12、计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合，减少及消除干扰对plc 的影响。在新的时代，plc 会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，plc 作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。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

13、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

14、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 z3040摇臂钻床电气控制系统的原理2.1主电路我国原来生产的z3040摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。现在的z3040摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图见附录。它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，自动开关的电磁脱扣作为

15、短路保护取代了熔断器。交流接触器km1只主电动机m1接通或断开的接触器，kr1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转，所以m2和m3电动机分别有两个接触器，它们为km2、km3和km4、km5。摇臂升降电动机m2、冷却泵电动机m4均为短时工作，不设过载保护。采用4台电机拖动，主轴电动机ml、摇臂升降电动机m2、液压泵电动机m3及冷却泵电动机m4，4台电动机均采用直接起动控制。m2为短时工作制. 主轴电动机ml和液压泵电动机m3分别设有热继电器frl、fr2作长期过载保护。2.2 控制电路、信号及照明电路2.2.1 主电动机的旋转控制在主电动机启动前，首

16、先将自动开关q2、q3、q4扳到接通状态，同时将配电盘的门关好并锁上。然后再将自动开关q1扳到接通位置，电源指示灯亮。这时按下sb1，中间继电器k1通电并自锁,为主轴电动机与其他电动机的启动做好了准备。当按下按钮sb2时，交流接触器km1线圈通电并自锁使主电动机旋转，同时主电动机旋转的指示灯hl4亮。主轴的正转与反转用手柄通过机械变换的方法来实现。2.2.2 摇臂松开-升降-摇臂夹紧控制 控制电路设有主轴启动按钮sb2和主轴停止按钮sb1。摇臂钻床的工作过程是由电气、机械、液压系统紧密结合实现的。摇臂升降动作按照“摇臂松开升降摇臂夹紧”顺序进行。由摇臂松开行程开关sq2与夹紧行程开关sq3来控

17、制。在摇臂夹紧前，由时问继电器kt延时l3s后再夹紧。主轴电机由按钮sb1、sb2和接触器km1构成单向起动停止控制电路。摇臂升降由m2作动力，sb3和sb4分别为摇臂上升和下降的点动按钮。因为摇臂平时是夹紧在外立柱上，所以在摇臂升降之前，先要把摇臂松开，再由m2驱动升降：摇臂升降到位后，再重新将它夹紧。摇臂升降动作按照“摇臂松开-升降-摇臂夹紧”顺序进行，由摇臂松开行程开关sq2与夹紧行程开头sq3来控制。而摇臂的松、紧是由液压系统完成的。当按下上升按钮sb3时，电磁阀yv线圈通电吸合，正向供出压力油进入摇臂的松开油腔，推动松开机构使摇臂松开，摇臂松开后，行程开头sq2动作，sq2触点闭合、

18、sq3复位sq3摇臂上升，若m3反转，则反向供出压力油进入摇臂的夹紧油腔、推动夹紧构使摇臂夹紧，摇臂夹紧后，行程开头sq3动作，sq2复位 摇臂停止在所需位置上。摇臂升降的极限保护由组合开头sq1实现，sq1有两对常闭触点，当摇臂上升或下降到极限位置时，相应触头动作，切断对应上升或下降接触器km2与km3线圈回路，使摇臂升降电机m2停转，摇臂停止移动。qs电源开关，主电机m1由km1控制，摇臂升降电机m2由km2、km3控制正反转，液压泵电机m3由km4、km5控制正反转，冷却泵电机m4由sa1控制，电路有短路保护、过载保护等。执行元件：主电机m1、摇臂升降电机m2、冷却泵电机m4、液压泵电机

19、m3、电磁换向阀yv（2位6通）。2.2.3立柱和主轴箱的松开及夹紧控制及信号灯主轴箱和立柱的松、紧是同时进行的，sb5和sb6分别为松开和夹紧点动按钮，当按下松开按钮sb5，km4线圈得电，液压泵电机m3正转，拖动液压泵送出压力油，这时电磁阀yv线圈处于断电状态，液压油进入主轴箱与立柱的松开油腔，使主轴箱与立柱松开或夹紧。由于yv线圈断电，液压油不会进入摇臂的松开油腔，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关sq4不受压，触头sq4闭合，指示灯hl1亮，表示主轴箱与立柱确已松开。可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动，也可推动摇臂使绕内立柱旋转移动，当移动到位后，再按下夹紧按钮s

20、b6，接触器km5线圈得电，液压泵电机m3反转，液压油进入夹紧油腔，使主轴箱与立柱夹紧。当确已夹紧、压下sq4，hl2灯亮，hl1灭，指示主轴箱与立柱已夹紧，可以进行钻削加工。机床设有4个信号灯：电源指示灯hl、立柱和主轴箱松开指示灯hl1、立柱和主轴箱夹紧指示灯hl2、主轴电动机旋转指示灯hl3。照明灯el用sa2直接控制。信号（检测）元件：sq1-摇臂上限位开关、sq6-摇臂下限位开关；sq2-摇臂松开检测、sq3-摇臂夹紧检测；sq4主轴箱立柱夹紧/松开检测；sq5按下整个电路断电。3 基于plc的z3040摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部

21、分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计，也就是plc的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是plc控制程序的编写。为了使改造后的摇臂钻床仍能够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。31电气元件的选择 在电气原理图设计完毕之后就可以根据电气原理图进行电气元件的选择工作，本设计中需选择的电气元件主要有：1. 电源开关qs的选择qs的作用主要是用于电源的引入及控制m1m4起、停和正反转等。因此qs的选择主要考虑电动机m1m4额定电流和启动电流，由前面已知m1m4的额定电流数值，通过计算可得

22、额定电流之和为10.68a，同时考虑到，m2、m3、m4量为满载启动，在功率较小，m1虽功率较大，但为轻载启动。所以，qs最终选择组合开关hz5-20型，额定电流为20a。2.热继电器fr的选择 根据电动机的额定电流进行热继电器的选择，由前面m1、m2和m3的额定电流，现选择如下：fr1选用jr16-20/3d型热继电器。热元件额定电流11a额定电流调节范围为6.811a工作时调整在6.82a.fr2选用jr16-20/3型热继电器。热元件额定电流2.4a额定电流调节范围为1.52.4a工作时调整在1.42a。3.接触器的选择根据负载回路的电压、电流，接触器所控制回路的电压及所需点的数量等来进

23、行接触器的选择。本设计中km1主要对m1进行控制，而m1额定电流为6.82a，控制回路电源为127v，需要主触点两对，所以，km1选g0-10型接触器，主触点额定电流为10a，线圈电压为127v。km2与km3对m2进行控制，而m2额定电流为2.01a，控制回路电源为127v，各需要主触点两对，km2的辅助动断触点一对，km3的辅助动断触点一对，所以，km2、km3选cd10-5型接触器，主触点额定电流为5a，线圈电压为127v。km4与km5对m3进行控制，而m3的额定电流为1.42a，控制回路电源为127v，各需要主触点三对，km4的辅助动断触点一对，km5的辅助动断触点一对，所以，km4

24、、km5选cj10-5型接触器。4.时间继电器的选择本设计中由于摇臂的升降需要延时控制。需要常开触点一个，延时闭合动断触点一个，延时断开动合触点一个，我们选issi型时间继电器。额定电压ac127v、dc24v,额定功耗小于5w,动作频率1200次/h。5.熔断器的选择根据熔断器的额定电压、额定电流和熔体的额定电流等进行熔断器的选择。本设计中涉及到熔断器有三个：fu1、fu2、fu3。fu1主要对m1、m4进行短路保护，m1、m4额定电流分别为6.82a、0.43a。因此，熔体的额定电流为 iful(1.5-2.5)inmax+in计算可得iful17.48a，因此fu1选择rl1-60型熔断

25、器，熔体为20a.同理：fu2选择rl1-15型熔断器，熔体为10a；fu3选择rl1-15型熔断器，熔体为2a。6.按钮的选择根据需要的触点数目、动作要求、使用场合、颜色等进行按钮的选择。本设计中sb1、sb4选择la-18型按钮，颜色为红色，选择sb2、sb5选择la-18型按钮，颜色为绿色，sb3、sb6选择la-18型按钮，颜色为黑色。7.照明及指示灯的选择本设计中，电源指示灯el选择jc2，交流36v、40w，与灯开关sa2成套配置；指示灯hl1、hl2、hl3选择zsd-0型，指标为6.3v，0.25a，颜色为黄色，绿色，红色各一个。8.控制变压器的选择本设计中，变压器选择bk-1

26、00va,380v、220v/127v、36v、6.3v。 综合以上的计算， z3040摇臂钻床的电器元件明细表见附录。32 plc型号的选择选择基于plc的摇臂钻床电气控制系统的plc机型，应从以下几个方面来考虑：3.2.1 根据plc的物理结构根据物理结构的不同，plc分为整体式、模块式和叠装式。整体式的每一i/o点的平均价格比模块式便宜，小型电气控制系统一般使用整体式可编程控制器。此次所设计的电气控制系统属于小型开关量电气控制系统没有特殊的控制任务，整体式plc完全可以满足控制要求，且在性能相同的情况下，整体式plc较模块式和叠装式plc价格便宜，因此，z3040摇臂钻床电气控制系统的p

27、lc选用整体式结构的plc5。3.2.2 根据plc的指令功能 考虑到任何一种plc都可以满足开关量电气控制系统的要求，据此本课题将尽量采用价格便宜的plc。 3.2.3 根据plc的输入输出点数 一般系统中，开关量输入与输出的比例为6：4，根据i/o总点数可给出如下的经验公式：所需内存总字数=开关量（输入+输出）总点数*10余量：一般按计算存储器字数的25%考虑余量。所需内存总字数=(28+20)*10=480输入点数为28点，输出点数为20点，故总点数应大于483.2.4 根据plc的存储容量plc存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入/输出信号的电气控制系统，将所需的输入/输出点数乘以

28、10，就是所需plc存储器的存储容量（单位为bit）即（28+20）20=480bit3.2.5 根据输入模块的类型输入模块的输入电压一般为dc24v和ac110v或ac220v。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。由于本基于plc的摇臂钻床电气控制系统的工作环境并不恶劣，且对电气控制系统操作人员来说dc24v电压较ac110v电压安全些。因此，本基于plc的摇臂钻床电气控制系统的plc输入模块应选直流输入模块，输入电压应dc24v电压6。3.2.6 根据输出模块的类型plc输出模块有继电

29、器型、晶体管型和晶闸管三种。继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，每一点的输出容量较大（可达2a）,在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，但动作速度慢，寿命有一定的限制。晶体管型与晶闸管输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应带宽快，寿命长，但是过载能力差，每1点的输出量只有0.5a，4点同时输出的总容量不得超过2a。由于z3040摇臂钻床控制对象对plc输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能够满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以本

30、课题选用继电器输出模块，结合z3040摇臂钻床电气控制系统的实际情况，需要输入点数大于28个，输出点数大于20个。综上所述，为了使z3040摇臂钻床在改造后能够良好工作，确认日本三菱公司生产的fx-64mr-001型和扩展单元fx-40er-d型plc能够满足上述要求，该类型号plc体积小，功能强，增加了一些大型机的功能和指令，如pid和pwm（pulse width modulation，脉宽调制）指令，对于控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择。其编程口为rs-232c，可以直接和编程器或计算机连接，使用非常方便，且性价比较高，使用方便。其主要技术性指标如下：该型plc具有z3040

31、摇臂钻床电气控制系统所需的所有指令功能，其总输入点数为28点，总输出点数为20点，用户存储器容量5k步，输入模块电压为dc24v，输出模块为继电器型。由此可知，fx-64mr-001和扩展单元fx-40er-d型plc的技术性能指标完全能满足上述要求。3.3 plc的i/o端口分配表 根据所选plc的型号进行i/o点的端口分配，如下表3-1所示：输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号复位键x000hl1松开指示灯y016急停键x001hl2夹紧指示灯y017有无工件检测传感器x035hl3主轴工作指示灯y020主轴停止sb1x003计数器c100主轴开始sb2x004辅助作用摇臂

32、上升sb3x005y035摇臂下降sb4x006y021摇臂停止st1x007y045摇臂松开到位sq3x030计数器输出y030摇臂夹紧到位sq4x031电磁阀1yay010摇臂上升到位sq1x010yvy011摇臂下降到位sq2x011电磁阀2ymy012主轴箱左移sb10x012yny013主轴箱右移sb11x013电磁阀3yhy014主轴箱夹紧到位sq5x014主轴箱松开到位sq6x015主轴电动机转km1y001主轴箱左移到位sq7x016m2电动机正转km2y002主轴箱右移到位sq8x017m2电动机反转km3y003主轴箱停止st2x032m3电动机正转km4y004摇臂顺回转

33、sb17x033m3电动机反转km5y005摇臂逆回转sb18x020m5电动机正转km6y006摇臂回转夹紧到位sq9x021m5电动机反转km7y007摇臂回转松开到位sq10x022m4电动机转km8y015摇臂回转停止st3x023冷却泵开sb22x024冷却泵关sb23x025表3-1 i/o分配表3.3 plc的i/o电气接线图的设计plc的i/o电气接线图中所有输入端共用一个com端，输入信号的其中一端应并接在直流24v电源上，另一端应分别接入相应的plc输入端子上。接线时注意plc输入/输出com端子的极性。接触器线圈连接的所有输出端口可以共用一个com2端。plc的i/o电气

34、接线图见附录。4 z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计4.1 plc梯形图程序的优化设计及程序调试：为了使z3040摇臂钻床在进行电气控制系统改造后仍能够完成原有的工作需要，本基于plc的摇臂钻床电气控制系统的plc程序应由电气控制系统预开程序、主电动机的起动和停止控制程序、摇臂升降控制程序即升降电动机的正反转控制程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序、照明控制程序等部分组成。因选用fx-64mr-001型号的plc，所以编程时采用windows环境下运行的swopc-fxgp/win-c的编程软件来编程设计, 采用其可编程控制器训练装置来进行

35、模拟调试。4.1.1 主电动机的起动控制程序x4为主电动机起动输入继电器，接通x4，此时输出继电器y1接通并自锁，从而使电机起动。图4.1 主电动机的起动梯形图程序4.1.2摇臂升降控制程序当x5接通时，同时y4得电，使得液压泵电动机起动，摇臂放松，当摇臂彻底放松后，x30的常开触点闭合，常闭触点断开，y4断电，y2得电，摇臂开始上升，当上升到极限位置时，x10的常闭触点断开，y2失电。摇臂完成松开，然后上升的过程。如果想要完成摇臂下降的过程，需接通x6，在摇臂放松后，使y4得电，使摇臂下降，当下降到极限位置时，x10的常闭触点断开，y3失电。摇臂完成松开，然后下降的过程。图4.2 摇臂升降梯

36、形图程序4.1.3 主轴箱放松或夹紧控制程序 当x012接通后，使y4得电，主轴箱左移，当x015接通时，y2得电，主轴箱松开到位。加紧过程与其相似。图4.3 主轴箱放松或夹紧梯形图程序4.1.4 摇臂回转控制梯形图程序 当x033接通后，使y4得电，同时y14得电，摇臂开始回转，当x020接通后，摇臂开始逆回转，当x022接通后，使y7得电，电机反转，摇臂开始加紧。 图4.4摇臂回转控制梯形图程序4.1.5冷却泵开关控制梯形图程序 当x024接通后，使y015得电，冷却泵开始工作，当x025接通后，冷却泵停止工作。图4.5冷却泵开关控制梯形图程序4.2指令表 33ldx000x000 =复位

37、键sets0 ldx001x001 =急停键 outm8094ldx004x004=主轴开始 ory001y001=主轴电动机转 anix003x003 =主轴停止outy001y001=主轴电动机转outy020y020=hl3主轴工作指示灯 ldx005x005 =摇臂上升ory004y004 =m3电动机正转ory002y002=m2电动机正转 anix007x007 =摇臂停止 anix010 x010 =摇臂上升到位mpsanix030aniy005y005=m3电动机反转 outy004y004 =m3电动机正转outy010y010 =电磁阀ya mpp andx030anix0

38、06 x006 =摇臂下降 aniy003 y003 =m2电动机反转 outy002 y002 =m2电动机正转 outy012 y012 =电磁阀ym ldx006 x006 =摇臂下降 ory004 y004 =m3电动机正转 ory003 y003 =m2电动机反转 anix007 x007 =摇臂停止 anix010 x010 =摇臂上升到位 mps anix030 aniy005 y005 =m3电动机反转 outy004 y004=m3电动机正转 outy010 y010=电磁阀ya mpp andx030 anix005 x005=摇臂上升 aniy002 y002=m2电动机

39、正转 outy003 y003 =m2电动机反转outy012 y012 =电磁阀ymldx010x010 =摇臂上升到位orx007x007=摇臂停止ory035y035 =辅助输出anix031x031 =摇臂夹紧到位outt0k20mpsandt0aniy004 y004=m3电动机正转outy005 y005 =m3电动机反转 outy010 y010=电磁阀ya mpp outy035 y035=辅助输出 ldx012 x012=主轴箱左移 ory004 y004=m3电动机正转 ory002 y002=m2电动机正转 x032=主轴箱移动停止 anix016 x016=主轴箱左移到

40、位 mps anix015 x015=主轴箱松开到位 aniy005 y005=m3电动机反转 outy004 y004=m3电动机正转 outy011 y011=电磁阀yv mppandx015x015=主轴箱松开到位anix013x013=主轴箱右移aniy003 y003=m2电动机反转outy002y002=m2电动机正转y013=电磁阀yn ldx013x013=主轴箱右移 ory004 y004=m3电动机正转 ory003y003=m2电动机反转 anix032 x032=主轴箱移动停止 ani x016x016=主轴箱左移到位 mpsanix015x015=主轴箱松开到位 an

41、iy005 y005=m3电动机反转 outy004y004=m3电动机正转outy011y011=电磁阀yvmppandx015x015=主轴箱松开到位 anix012x012=主轴箱左移aniy002y002=m2电动机正转 outy003y003=m2电动机反转outy013y013=电磁阀ynldx016x016=主轴箱左移到位 orx032x032=主轴箱移动停止ory021anix014x014=主轴箱夹紧到位 outt0k20mpsandt0aniy004y004=m3电动机正转 outy005y005=m3电动机反转 outy011y011=电磁阀yvmppouty021ldx

42、033ory004y004=m3电动机正转ory006y006=m5电动机正转anix023x023=摇臂回转停止mpsanix022x022=摇臂回转松开到位aniy005y005=m3电动机反转outy004y004=m3电动机正转outy014y014 =电磁阀yhmppandx022x022 =摇臂回转松开到位aniy006y006 =m5电动机正转outy007y007 =m5电动机反转ldx023x023 =摇臂回转停止ory045y045=辅助输出anix021x021=摇臂回转夹紧到位outt0k20mpsandt0aniy004y004=m3电动机正转outy005y005=

43、m3电动机反转outy014y014=电磁阀yhmppouty045y045=辅助输出ldx024x024=冷却泵开ory015y015=m4电动机转anix025x025=冷却泵关outy015y015=m4电动机转ldx030orx022x022 =摇臂回转松开到位orx015x015=主轴箱松开到位outy016y016=hl1松开指示灯ldx031x031 =摇臂夹紧到位orx021x021 =摇臂回转夹紧到位orx014x014=主轴箱夹紧到位outy017y017 =hl2夹紧指示灯ldx034x034=计数器复位rstc100ldx035x035=传感器感应开关outc100k10000ldc100outy030y030 =计数器输出end5 结论本课题所