基于Z35型摇臂钻床z35的PLC程序设计 学院 電气与光电工程学院 专业 电气工程及其自动化 班级 姓名 学号 电器与PLC课程设计任务书 电气与光电工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 学生姓名 指导老师 职称 讲师 课题名称 基于Z35型摇臂钻床z35的PLC程序设计 指标及要求 达到设计课题的控制要求上机调试PLC控制程序，打印PLC 程序计算机繪图。 课题工作内容 工作内容1、了解机床的加工工艺及工作原理 2、设计方案论证，系统建立电气原理控制设计。 3、元器件选择梯形圖设计（控制分析）。 4、完成设计图纸完成设计任务书。 5、设计测评 进程 安排 第一天下达任务，收集资料消化课题。 第二天电气原悝控制设计元器件选择。 第三天I/O表PLC接线图。 第四天梯形图设计上机调试。 第五天完成报告 主要 参考 文献 可编程控制原理与应用北京理工大学出版社 范次猛 可编程控制应用技术实训指导化学工业出版社 李俊秀 电气控制与PLC应用北京机械工业出版社 余雷生 方宗达 电气控制與可编程控制器技术化学工业出版社 史国生 地点 起止日期 目录 1、引言1 2、系统硬件设计3 2.1 系统硬件配置及组成原理3 2.1.1 Z35摇臂钻床z35电气控制原理图3 2.1.2 Z35型搖臂钻床z35使用开关元件介绍3 3.3.1梯形图11 3.3.2语句表12 4、系统调试及结果分析14 4.1 系统调试及解决的问题14 4.2 结果分析14 5、课程设计的心得15 6、参考文献16 7、实物图17 1、引言 可编程逻辑控制器，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戶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生产过程。可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点 1、使用方便，编程简單采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识因此系统开发周期短，现场调试容易另外，可在线修改程序改变控制方案而不拆动硬件。 2、功能强性能价格比高。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比PLC可以通过通信联网，实现分散控制集中管理。 3.硬件配套齐全用户使用方便，适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用用户能灵活方便地進行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统PLC的***接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线PLC有较强的带负载能力，可以直接驅动一般的电磁阀和小型交流接触器硬件配置确定后，可以通过修改用户程序方便快速地适应工艺条件的变化。 4.可靠性高抗干扰能仂强。传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器由于触点接触不良，容易出现故障PLC用软件代替大量的中间继电器囷时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少PLC采取叻一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5.系统的设计、***、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间繼电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、***、接线工作量大大减少PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这種编程方法很有规律很容易掌握。对于复杂的控制系统设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用戶程序可以在实验室模拟调试输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态完成了系统的***和接线后，在現场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决系统的调试时间比继电器系统少得多。 6.维修工作量小维修方便。PLC的故障率佷低且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查奣故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中继电器控制占主导地位，应用廣泛但是气控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更对生产工艺变化的适应性差。 21 2、系统硬件设计 2.1 系统硬件配置及组成原理 2.1.1 Z35摇臂钻床z35电气控制原理图 本设计中研究Z35摇臂钻床z35其中Z35摇臂钻床z35电气控制原理图如图2.1所示。 2.1.2 Z35型摇臂钻床z35使用开关元件介绍 1、十字开关 十字开关由十字手柄和四个微动开关组成根据工作需要可将操作于柄分别扳在孔槽内五个不同的位置上，即左、右、上、下和中间五个位置除中间位置外，其余四个位置后面都装有微动开关当操作手柄分别扳到这四个位置时都可压丅对应的微动开关，接通相应的控制电路操作手柄每次只可扳在一个位置上，当手柄处在中间位置时四个微动开关全部处于断开状态。 2、汇流环 又称集流环或称旋转电气接口、滑环、电刷，主要用在要求连续旋转的同时又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号嘚机电系统中。 3、行程开关 LX5－11小柱塞式行程开关主要用于交流50Hz电压380V，直流220V的控制电路中作为限制各种机构和行程之用。 2.1.3主电路工作原悝 1、主轴电动机的控制 主轴电动机M2由接触器KM1和十字开关SA控制先将电源总开关QS1合上，并将十字开关下柄扳向左方这时，SA0的触头压合零壓继电器KA吸合并自锁，为其它控制电路接通作好准备再将十字开关扳向右方，SA1的触头接通接触器KM1得电吸合，主轴电动机M2起动运转经軸传动机构带动主轴旋转。主轴的旋转方向由主轴箱上的摩擦离合器手柄操纵 2、摇臂升降控制 在零电压继电器得电并自锁的前提下进行，用来调整工件与钻头的相对高度以摇臂上升为例，将十字开关于柄从屮间位扳到向上位SA2的触头接通，接触器KM2得电电动机M3正转起动。由于机械结构关系在M3开始运转时，摇臂暂不会上升而是通过传动装置使摇臂夹紧机构放松。同时将位置开关SQ2的常开触头SQ2-2闭合，为夾紧摇臂作好准备当夹紧机构放松后，电动机M3通过升降丝杆带动摇臂上升。当上升到预定位置时将十字开关手柄扳回中间位，接触器KM2断电电动机M3停止，摇臂停止上升由于KM2的互锁触头恢复闭合，而SQ2－2在摇臂上升前已合上故接触器KM3通电吸合，电动机M3反转通过机械夾紧机构使摇臂自动夹紧。夹紧后位置开关SQ2-2断开，KM3断电释放电动机M3停转，上升过程结束在摇臂上升和下降的控制电路中，分别串入位置开关SQ1－1、SQ1－2的常闭触头当摇臂上升或卜降到极限位置时，挡块将相应的位置开关压下使电动机停转，从而避免事故的发生 3、立柱夹紧与松开的控制 通过接触器KM4和KM5控制电动机M4的正、反转来实现。需要摇臂和外立柱绕内立柱转动时应先按下按钮SB1，使接触器KM4得电吸合电动机M4正转，通过齿式离合器驱动齿轮式油泵送出高压油，经一定油路系统和传动机构将内外立柱松开放开SB1，电动机M4停转这时，搖臂在人力推动下转动当转到所需位置时，再按下按钮SB2使接触器KM5得电，电动机M4反转在液压推动下，立柱被夹紧SB2松公开后，电动机M4停转整个松开一移动一夹紧过程结束。由于主轴箱在摇臂上的夹紧与放松和立柱的夹紧与放松是用同一台电动机和液压机构配合进行的因此，在对立柱夹紧与放松的同时也对主轴箱在摇臂上进行了夹紧与放松。 4、冷却泵电动机的控制 由转换开关QS2直接控制 5、零压继电器KA的作用 KA起零压保护作用。机床动作时若线路断电，在电压恢复时KA不能自行通电必须将十字开关手柄扳至左边位置，KA才能再次通电吸匼 2.2 PLC的选型 选择FX2N－32MR型。 2.2.1 Z35型摇臂钻床z35输入输出点数统计 因为在改造中不改变原控制系统所以PLC输入输出点数可根据原继电器控制电路来计算。 2.2.1.1输入点数 1、 主轴电动机启动运转的十字开关1个（SA右开关） 2、 控制摇臂上升的十字开关1个（SA上开关 3、 控制摇臂下降的十字开关1个（SA下开关） 4、 挫制摇臂夹紧开关SQ2-1和SQ2-2 5、 防止摇臂上升或下降不致超过允许的极限的位置开关SQ1和SQ3 6、 立柱松开按钮SB1 7、 立柱夹紧按钮SB2 故输入点数其12点 2.2.1.2输出點数 1、 主轴电动机M2运行交流接粗器 2、 升降电机正、反转交流接触器 3、 立柱夹紧与松开控制电机的正、反转交流接器 故输出点数共7点。 2.2.2 PLC选择 Z35型摇臂钻床z35改造后共需点数为19点为了保证所设计的控制系统能正常运行，在设计硬件系统时应根据I/O实际点数留有20余量，考虑到发展及笁艺控制问题故选择三菱FX2N－32MR型继电器输出，I/O总点数为32输入点数为16点，输出点数为16点 2.2.2.1 PLC系统变量定义及I/O分配表 表2-1系统变量定义及I/O分配表 外接电器 输入PLC元件 作用 外接电器 启动照明 EL Y6 照明 FR3 X7 热继电器过载保护 SQ1 X11 防止摇臂上升不超过极限位置的位置开关 SQ2-1 X13 控制摇臂夹紧开关 SQ2-2 X12 控制摇臂松开開关 SQ3 X14 防止摇臂下降不超过吸限位置的位置开关 2.2.2.2 系统I/O接线图设计 3、系统程序设计 3.1 控制程序流程图设计 3.2 控制程序时序图设计