系统电气原理图 .错误!未定义书签。
附录 2 S7-200 CPU 的技术指标 ..................错误!未定义书签。
附录 3 Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制 I/O输入、输出)地址分配表错误!未定义书签。
附录 4 Z3050 型摇臂钻床控制系统电路图 .........错误!未定义书签。
附录 5 Z3050 型摇臂钻床配电箱元件位置及接线图 .错误!未定义书签。
附录 6 Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制系统梯形图 .....错误!未定义书签。
附录 7 Z3050 元器件明细表 .....................错误!未定义书签。
IV 第1章 引 言1.1 本课题选题背景和意义 钻床是一种孔加工设备,可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝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、台式钻床、深孔钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。
Z3050 摇臂钻床是一种立式钻床,在各类钻床中,他具有性能完善、适用范围广、操作方便、灵活等优点,它适用于单件或批量生产带有多孔的大型零件的孔加工,是一般机械加工车间常用的机床,在机械行业中得到了广泛应用。
目前机械行业中使用的摇臂钻床其控制系统大多数是采用继电器接触器控制方式,电路接线复杂,触点多、噪音大、维修工作量大。
长期使用后,故障率高,故障排查困难,常常影响企业正常生产。
因此,对 Z3050 摇臂钻床控制系统的技术改造是非常必要的。
可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称 PLC 或 PC,是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来,它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强,逐渐适合复杂的控制任务。
PLC 之所以有生命力,在于它更加适合工业现场和市场的要求:高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。
比之单片机,它的输入输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件或需要更多的接口,这样节省了用户时间和成本。
PLC 的下端输入端为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件,而上端一般是面向用户的微型计算机。
人们在应用它时,可以不必进行计算机方面的专门培训,就能对可编程控制器进行操作及编程。
用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务。
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,被日益广泛应用于机械加工设备的电气控制系统中。
利用 PLC对摇臂钻床继电器控制电路进行改造,有助于提高设备的可靠性、使用率,降低设备故障率,提高生产效率其经济效率显著。
因此,本课题对 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设计方案中去,取代传统继电接触控制的方法 使得钻床的可靠性和效率大为提高 在工业上有广泛 1的应用前景。
1.2 现状及发展状态1.2.1 PLC 的应用领域 目前,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。
1.开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换及 D/A 转换。
PLC 厂家都生产配套的 A/D和 D/A 转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。
3.运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说,早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机,PLC 能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。
PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型 PLC 都有 PID 模块,目前许多小型PLC 也具有此功能模块。
PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用. 5.数据处理 2 现代 PLC 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6.通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。
新近生产的 PLC 都具有通信接口,通信非常方便。
1.2.2 PLC 的国内外状况 世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司(DEC)研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
20 世纪 70 年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20 世纪 70 年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20 世纪 80 年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
1.3 本文的主要工作 本设计的主要任务是应用可编程控制器(PLC)对 Z3050 摇臂钻床控制系统加以改造,最终要达到使控制系统满足 Z3050 摇臂钻床对电力拖动和控制要求, 3简化控制线路,提高系统可靠性,使用率。
具体设计任务要求如下: 1.Z3050 型摇臂钻床控制线路原理分析 2.基于 PLC 的 Z3050 型摇臂钻床控制系统设计 (1)PLC 的硬件选型 (2)Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制 I/O 端口分配表 (3)Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制系统电路 (4)Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制软件设计 (5)PLC 控制分析 3.主要电气元件及选择 (1)断路器 (2)接触器 (3)热继电器 (4)熔断器 4.元器件布置图和接线图设计 4 第2章 PLC 的概述2.1 PLC 的基本知识2.1.1 PLC 的产生及发展 在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作
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