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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang人学习仅 供 个可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结基于 PLC技术的 Z3040 摇臂钻床自动掌握系统的改造摘要Z3040 摇臂钻床是机械加工中常用的金属切削机床，由于传统继电器接触器电气掌握系统存在的线路复杂、牢靠性稳固性差、故障诊断和排除困难等难题，我们争论了机械加工中常用的Z3040 摇臂钻床传统电气掌握系统的改造问题。 PLC 电气掌握系统与继电器接触器电气掌握系统相比，具有结构简洁，编程便利，调试周期短，牢靠性高，抗干扰才能
2、强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，从而得到了广泛的应用。本文对 Z3040 摇臂钻床电气掌握系统进行了改造，把PLC 掌握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。分析了摇臂钻床的掌握原理，制定了可编程掌握器改造Z3040 摇臂钻床电气掌握系统的设计方案，完成了电气掌握系统硬件和软件的设计，其中包括PLC 机型的挑选、I/O 端口的安排、 I/O 硬件接线图的绘制、 PLC 梯形图程序的设计。关键词可编程掌握器。摇臂钻床。梯形图。电气掌握系统改造可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录摘要 I第 1 章 绪论 11.1 课题背景 11.2 国内外关于本课题的
3、技术争论现状和进展动态21.3 本文的主要内容 3第 2 章 Z3040摇臂钻床传统电气掌握系统的原理42.1 主电路 42.2 掌握电路、信号及照明电路42.3 电路分解 42.3.1 行程开关 SQ1-SQ3的作用 52.3.2 时间继电器 KT 的作用 52.4 电路工作过程 52.4.1 主电路原理 52.4.2 摇臂升降的掌握 62.4.3 以摇臂上升为例分析摇臂升降的掌握62.4.4 主轴箱、立柱松开与夹紧的掌握 7第 3 章 基于 PLC 的 Z3040 摇臂钻床电气掌握系统硬件部分的改造83.1 PLC基础理论 83.1.1 PLC 的定义 83.1.2 PLC 的特点 83.
4、1.3 PLC 的组成 93.1.4 PLC 工作原理 93.2 PLC 型号的挑选 103.3 PLC 的 I/O端口安排表 113.4 PLC 的 I/O电气接线图的设计 12第 4 章 摇臂钻床电气掌握系统软件部分的改造及仿真 134.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试134.2 PLC程序设计 134.2.1 PLC 梯形图 134.3 仿真 131 主轴电机掌握 132 正钻摇臂上升 143 液压泵正转放松 14结论 15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 争论成果 152 不足之处 15参考文献 16致谢 17可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结
5、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 课题背景第1章 绪论可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Z3040 摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从掌握上讲，它需要机、电、液压等系统相互协作使用，而且，要进行时间掌握。它的调速是通过三相沟通异步电动机和变速箱来实现的，也有的是采纳多速异步电动机拖动， 这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台沟通异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的, 故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台沟通异步电动机拖
6、动。 1目前，我国的 Z3040 摇臂钻床电气掌握系统普遍采纳的是传统的继电器接触器掌握方式。因其所要掌握的电机较多所以电路较复杂，在日常 的生产作业当中，常常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的 掌握如：时间、计数掌握用继电器接触器掌握方式较难实现，所以，有 必要对传统电气掌握系统进行改进设计。PLC 电气掌握系统可以有效的补偿上述系统的缺陷。可编程规律掌握器（ Programmable Logic Controller ）简称 PLC，是从早期的继电器规律电气掌握系统进展而来，它不断吸取微型运算机掌握技术，使之功能不断增强，逐步适合复杂的电气掌握系统。2 PLC 之所以有较强的生命
7、力，在于它更加适应工业现场和市场要求。牢靠性高，抗干扰才能强、编程便利、价格低、寿命长。与单片机相比，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，这样可以大大的节约用户的开发时间与生产成本。 3现在应用于各种工业掌握领域的PLC 种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。牢靠性高。牢靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的 PLC，平均无故障时间都大大超过 IEC 规定的 10 万小时，例如：西门子、 ABB 、松下、三菱等微小型 PLC，而且都有完善的自诊断功能，判定故障快速，敏捷组态。可编程掌握器是系列化产品，通常采纳模块化结构来完成不同的任务组合。输
8、入 / 输出端口挑选敏捷，有多种机型，组合便利，功能强大，除基本的规律掌握、定时、计数、算术运算功能外，协作特别功能模块仍可实现点位掌握、 PTO 运算、过程运算、数字掌握等功能。为便利工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以掌握远程设备。因此， PLC 几乎是全能的工业掌握运算机，编程便利，易于使用。PLC 的编程可采纳与继电器极为相像的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气掌握人员的欢迎。近年来又进展了面对对象的顺控流程图语言可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ Sequential Function Chart），使编程更加简洁便利，运行速度快。传统的机电接触电气掌握系统通
9、过大量触点的机械动作进行掌握，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。 PLC 的掌握速度就由 CPU 工作速度和扫描速度打算。因此更适合处理高速复杂的掌握任务，它与微型运算机之间的差别越来越小。同时， PLC 仍具备了网络功能，能进行多台PLC 或 PLC 与PC 机之间的联网通讯，使用 PLC 可以很便利的构成“集中治理、分散掌握”的分布式电气掌握系统，通过现场总线的PLC 通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化供应了技术保证。正是由于 PLC 电气掌握系统的种种优点 , 因此本次对 Z3040 摇臂钻床的电气掌握系统的改造, 可以大大提高 Z3040 摇臂钻床
10、工作性能和系统的工作稳固性 , 为工业生产的现代化带来生气。同时，提高了PLC 编程水平和实践才能 , 为今后在实际工作中娴熟使用PLC 进行工业系统的设计打好基础。1.2 国内外关于本课题的技术争论现状和进展动态早在上世纪六十岁月国外就已经显现了可编程序掌握器（PLC）的应用，之后世界各国争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在1995 年西门子又胜利的开发出了 S7200、S7300 系列，它具有 TD 200和COROS OPS 操作模板为用户供应了便利人机界面，用户程序三级口令爱护，极强的运算性能，完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFD3US 以及以太网联网的网络才能
11、，强劲的内部集胜利能，全面的故障诊断功能。模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进 电机和直流电机。快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采纳了高速计 数器，高速中断处理可以分别响应过程大事，大幅度降低了成本。由于电 气掌握系统的牢靠性日益受到人们的重视，一些公司己将自诊断技术、冗 余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高牢靠性的冗余系统，并采纳热备用或并行工作、多数表决的工作方式。由于PLC 的众多优点，使其快速在工业掌握中得到推广。 4 虽然国内 PLC 技术的应用前景很大，并且取得了肯定的经济效益，而相比之下，由于受经济和技术水平的限制，大多数企业在生产上使用的Z3040
12、摇臂钻床的电气掌握系统，仍是采纳继电器接触器掌握方式，而这种掌握方式存在着明显的缺陷和隐 患，极易发生故障。而且，由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采纳PLC 技术替代继电器接触器系统相比，我们仍存在很大差距。随着 PLC 技术在我国的迅猛进展，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 摇臂钻床电气控可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结制系统改造设计，就是期望借鉴国外先进的工业掌握技术，应用到工业现场，以提高摇臂钻床的工作性能。1.3 本文的主要内容对
13、Z3040 摇臂钻床传统电气掌握系统的分析，然后对其进行电气掌握系统的硬件设计、软件设计及其相关的程序调试优化设计，最终得出结 论，达到了掌握要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第2章 Z3040摇臂钻床传统电气掌握系统的原理2.1 主电路我国原先生产的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爱护。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，它的电气原理图如下所示：电源开关及保护主轴电机摇臂升降电动机液压泵电动机图 2-1 主电路它的主电路、掌握电路、信号电路的电
14、源均采纳自动开关引入，交流接触器 KM1为主电动机 M1接通或断开的接触器， FR1 为主电动机过载爱护用热继电器。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 。2.2 掌握电路、信号及照明电路掌握电路的电源由掌握变压器TC 二次侧输出 220V供电，中间抽头对的为信号灯电源 6.3V , 照明变压器 TD二次侧输出 36V 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3 电路分解图 2-2 钻床传统掌握电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据电动机主电路掌握电器主触点的文字
15、符号将掌握电路进行分解 ：电动机 M1 、M2 、M3和电磁铁 YA 掌握电路图。依据主轴电动机M1 主电路掌握电器主触点文字符号KM1 ，找到电动机 M1的掌握电路，这是由按钮SB1、SB2 和接触器组成的启动、停止掌握电路。依据摇臂升降电动机M2主电路掌握元件主触点文字符号KM2 、KM3 ，找到电动机 M2 的掌握电路，有行程开关SQ1、SQ2。摇臂升降电动机 M2 由摇臂升降按钮SB3、SB4 及正反转接触器 KM2 、KM3组成放的掌握电路实现正反转，这是具有复合连锁的电动机正反转点动控制电路，用来掌握摇臂上升或下降。依据 液压 电动 机 M3主电 路控 制元 件主触 点文 字符 号
16、 KM4 、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KM5 ，找到电动机M3 的掌握电路，这是由按钮SB5 、SB6 和接触器KM4 、KM5组成的具有接触器连锁的正反转点动掌握电路。依据电磁铁文字符号 YA，找到电磁阀掌握电路，有行程开关SQ3。2.3.1 行程开关 SQ1-SQ3 的作用行程开关 SQ1 是摇臂上升和下降至极限位的爱护开关，有两副动断触点 SQ1，分别串联在摇臂上升和下降掌握电路中。SQ1 与一般开关不同，其两副动断触电不同时动作。5 当摇臂升至上升极限位置时，SQ1 的动断触电 SQ1 断开，使接触器KM2失电，升降电动机M2停止， 上升运动停止。但SQ1 另一副
17、动断触点SQ1 仍保持闭合，因此可按下降按钮 SB4，使接触器 KM3得电吸合，掌握摇臂升降电动机M2 反向旋转，摇臂下降。反之当摇臂在下降位置时，掌握过程类似。在摇臂升降电路中，行程开关SQ2 为摇臂放松到位的信号开关，行程开关 SQ3 为摇臂夹紧到位的的信号开关。因此行程开关SQ2 及 SQ3， 是用来检查摇臂是否松开或夹紧，以实现限位连锁。SQ2 的动合触点串联在 KM2线圈电路中，它在摇臂完全放松到位才 动作闭合，以确保摇臂的升降在其放松后进行。假如摇臂没有放开，SQ2 就不能闭合，因此掌握摇臂升降的KM2或 KM3就不能得电吸合，摇臂就不会上升或下降。行程开关 SQ3 的动断触点 S
18、Q3 串联在接触器 KM5线圈、电磁铁YA线圈电路中，在摇臂完全夹紧时动作。假如摇臂未夹紧，就行程开关 SQ3 的动断触点闭合保持原状，使接触器KM5 、电磁铁 YA 得电吸合， 对摇臂进行夹紧，直到完全夹紧为止，行程开关SQ3 的动断触点应调整到保证夹紧后能够动作，否就会使液压泵电动机M3 处与长时间过载运行状态。2.3.2 时间继电器 KT的作用通过 KT 延时断开的常开触点 KT 和延时闭合的常闭触点 KT ，KT 能保证在摇臂升降电动机 M2 完全停止运行后，才能进行摇臂的夹紧动作， KT的延时长短由摇臂升降电动机M2 从切断电源到停止的惯性大小来打算，一般为 1 至 3s。2.4 电
19、路工作过程2.4.1 主电路原理按启动按钮 SB2 ，接触器 KM1 得电吸合并自锁， KM1 主触点闭合 M1 转动，同时 KM1 帮助触点 KM1 闭合，指示灯 HL3 点亮，说明主轴电动机在旋转。按停止按钮 SB1, KM1 失电释放 M1 停转，同时KM1 帮助动合触点 KM1 复合断开，指示灯 HL3 灭，说明电动机 M1 停转。主轴的正、反转就由液压系统的操纵机构协作正、反转摩擦离合可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结器实现。2.4.2 摇臂升降的掌握当由摇臂上升或下降点动按钮SB3、SB4 发出摇臂升降指令时，先使摇臂松开。然后由正、反转接触器KM2 、KM3使电动机
20、 M2的正、反转，来拖动摇臂上升或下降，待摇臂上升或下降到位时，又自行重新夹紧。由摇臂的松开与夹紧是由夹紧机构液压系统实现的，因此摇臂升降需与夹紧机构液压系统紧密协作。液压泵电动机M3 由正反转接触器KM4 、KM5掌握，实现电动机正反转，拖动双向液压泵，送出压力油，经二位六通阀 YA 送至摇臂夹紧机构，实现摇臂夹紧与放松。摇臂升降启动的初始条件：摇臂钻床在平常或加工工件时，其摇臂处于夹紧状态。摇臂夹紧时，限位开关 SQ3 被压合，其常闭触点 SQ3 处于断开状态，常开触点处于闭合状态。摇臂放松时，限位开关 SQ3 未压合，其常开触点处于断开状态，而常闭触点处于闭合状态。2.4.3 以摇臂上升
21、为例分析摇臂升降的掌握按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器 KT 线圈通电，瞬动常开触点 KT闭合，接触器KM4线圈通电，液压泵电动机M3反向启动旋转，拖动液压泵送出压力油。同时KT的断电延时延时断开触点KT闭合，电磁铁 YA线圈通电，液压泵送出压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块将摇臂松开。摇臂松开时，活塞杆通过弹簧片压下行程开关，发出摇臂松开信号，即常闭触点断开，常开触点闭合，前者断开KM4 线圈电路，电动机 M3 停止旋转，液压泵停止供油，摇臂维护在松开状态。后者接通KM2 线圈电路，掌握摇臂升降电动机 M2正向启动旋转，拖动摇臂上升。当摇臂上升代所需位置时，
22、松开按钮SB3， KM2 与 KT线圈同时断电，电动机 M2依惯性旋转，摇臂停止上升。而KT线圈断电，其断电延时闭合常闭触点 KT 经延时 1 至 3s 后才闭合，断电延时断开常开触点同样延时后才断开。在KT断电延时 1 至 3s 时， KM5线圈仍处于断电状态，电磁铁 YA仍处于通电状态，这段延时就确保了摇臂升降电动机 在断开电源后直到完全停止运转才开头摇臂的夹紧动作，因此，时间继电器 KT延时长短是依据电动机M2切断电源到完全停止的惯性大小来 调整。当时间继电器KT 断电延时时间到时，常闭触点KT 闭合， KM5 线圈通电吸合，液压泵电动机M3正向启动，拖动液压泵，供出压力 油，同常常闭触
23、点KT断开，电磁铁 YA 线圈断电，这时压力油经二位六通阀 6 进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧，活塞杆通过弹簧片压下行程开关SQ3，其常闭触点SQ3 断开， KM5线圈断电， M3停止旋转，实现摇臂夹紧，上升过程终止。摇臂自动夹紧程度由行程开关 SQ3 掌握，如夹紧机构液压系统显现故障不能夹紧，将使可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结常闭触点 SQ3 断不开，或者由于SQ3 安装位置调整不当，摇臂夹紧后仍不能压下 SQ3，都将使 M3 长期处于过载状态，易将电动机烧坏，为此， M3 主电路采纳热继电器 FR2 作过载爱护。2.4.4 主轴箱、立柱松开与夹紧的掌握
24、轴箱和立柱的夹紧与松开是同时进行的，当按下按钮SB5，接触器KM4线圈通电，液压泵电动机M3 反转，拖动液压泵送出压力油，这时电磁阀 YA 线圈处于断电状态，压力油经过二位六通阀进入主轴箱与立柱松开油腔，推动活塞和菱形块，使主轴和立柱松开，由于YA 线圈断电，压力油不能进入摇臂松开油腔，摇臂处于夹紧状态，当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4 没有受压，常闭触点SQ4 闭合，指示灯 HL1亮，表示主轴箱与立柱已松开，此时可以手动操作主轴箱在摇臂水平导轨上移动，也可推动摇臂使外立柱作回转移动。当移动到位后，按下夹紧按钮，接触器KM5线圈通电， M3正转，拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔，使主轴箱与立
25、柱夹紧。当确以夹紧时，压下SQ4，常开触点SQ4 闭合， HL2 亮，而常闭触点SQ4 断开， HL1灭，指示主轴箱与立柱已夹紧，可以进行钻削加工。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第3章 基于 PLC 的 Z3040 摇臂钻床电气掌握系统硬件部分的改造Z3040 摇臂钻床电气掌握系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气掌握系统的硬件设计，也就是 PLC 的机型的确定。另一部分是电气掌握系统的软件设计，就是 PLC 掌握程序的编写。 7 软件的程序设计我们在下一章再做具体争论。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就之一就是，不对原有机床的掌握结构做过
26、大的调整，只是将原继电器掌握中的硬件接线改为用软件编程来替代。3.1 PLC 基础理论3.1.1 PLC 的定义可编程规律掌握器（ Programmable Logic Controller ）简称 PLC。最初只能进行计数、定时及开关量的规律掌握。8 1987 年 2 月，国际电工委员会（ IEC）对可编程掌握器的定义是：可编程掌握器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采纳一类可编程序的储备器，用于其内部储备程序、执行规律运算、次序掌握、定时、计数和算术操作等面对拥护的指令，并通过数字式和模块式输入/ 输出，掌握各种类型的机械和生产过程。 9 可编程序掌握器及其有关
27、外部设备，都按易于与工业掌握系统连成一个整体、易于扩充功能的原就设计。3.1.2 PLC 的特点（1） 牢靠性高在 I/O 环节， PLC 采纳了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采纳 EPROM 储备，一般 PLC 的平均无故障工作时间可达几万小时以上。（2） 掌握功能强PLC 采纳的 CUP 一般是具有较强位处理功能的位处理机，为了增强其复杂的掌握功能和连网通讯等治理功能，可以采纳双CPU 的运行方式，使其功能得到极大的增强。（3） 编程便利易学第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器掌握图特别相像，懂得方式也相同，特别适合现场人员学习。（4
28、） 使用于恶劣的工作环境采纳封装的方式，适合于各种震惊、腐蚀、有毒气体等的应用场合。（5） 与外部设备连接便利可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结采纳统一接线方式的可坼装的活动端子排，供应不同的端子功能适合于多种电器规格。（6） 体积小、重量轻、功耗低。（7） 性价比高。（8） 模块化结构，扩展才能强。依据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC 可用于掌握从几个 I/O 点到几百个 I/O 点的掌握系统。（9） 修理便利，功能更敏捷程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的转变特别敏捷。103.1.3 PLC的组成（1） 输入寄存器输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应
29、一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的转变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但是不行以写或进行修改。（2） 输出寄存器输出寄存器的每一位都说明白PLC 在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开头时的输出寄存器的值，说明的是上一时间段的真实输出值， 在程序执行过程中， CPU 可以读其值，并作为条件参与掌握，仍可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾 部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最终的修改才对输出接点的真 实值产生影响。（3） 储备器储备器分为系统储备器和用户储备器。系统储备器储备的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不
30、能修改，PLC 要在系统程序的治理下运行。用户储备器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O 寄存器的值作为条件打算着储备器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。（4） CPU 单元CPU 单元掌握着 I/O 寄存器的读、写时序，以及对储备器单元中的程序的说明执行工作，是PLC 的大脑。（5） 其他单元接口其他单元接口用语供应 PLC 与其他设备和模块进行连接通信的物理条件。113.1.4 PLC工作原理CPU 连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。CPU 的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通讯恳求、执行CPU 自诊断测试及写输出等等内容。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名
31、师归纳总结PLC 可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。他意识周而复始的循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一 个组成部分，用户程序不运行时， PLC 也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分的内容。12典型的 PLC 在一个周期中可以完成以下 5 个扫描过程。（1） 自诊断测试扫描过程。为保证设备的牢靠行，准时放映所显现的故障， PLC 都具有自监视功能。（2） ）与网络进行通讯的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的PLC 系统才有通讯扫描过程，这一过程用于PLC 之间及PLC与上位运算机或终端设备之间的通信。（3） 用户程
32、序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一个扫描周期内都包含该扫描过程。该过程在机器运行中是否执行是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短会影响过程所用的时间。（4） 读输入、写输出扫描过程。机器在正常运行状态下，每一个扫描周期都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。CPU 在处理实际输出点，而是在内存中设置了两个映象寄存器：一个为输入映象寄存器，另一个为输出映象寄存器。用户程序所用的输入值是输入映象寄存器的值，运算结果也放在输出映像寄存器。在输入扫描过程中，CPU 把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器：在输出扫描过程中CPU把输出映像寄存器的值的输出点。3.2
33、PLC 型号的挑选PLC 的种类和规格很多，不同厂家生产的大中小型PLC 的结构功能不尽相同 ,但它们的基本结构与工作原理大体相同。S7-200 系列 PLC 是西门子公司 20 世纪 90 岁月推出的整体式小型可编程掌握器，其结构紧凑、系列完整、功能完善、具有很高的性价比，可用于代替继电器的简单掌握场合，也可用于复杂的自动掌握系统。13 由于有很强的通信功能，在大型网络掌握系统中也能充分发挥其作用。应用领域极为广泛，掩盖全部与自动检测，自动化掌握有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境爱护设备等。S7-200 系列 PLC 可供应 4 种不同型号的 CPU，依据本系
34、统工艺要求选用了 CPU226 型的可编程掌握器，本机集成24 输入 16 输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至248 路数字量 I/O点或 35 路模拟量 I/O点。 13K 字节程序和数据储备空间。6 个独立的30kHz 高速计数器， 2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有PID 掌握器， 2 个 RS485 通讯 / 编程口，具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由方式通讯才能。 I/O 端子排可很简洁的整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/ 输出点，更强的模块扩展才能，更快的运行可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结
35、速度和功能更强的内部集成特别功能，可完全适应于各种中小型掌握系统。3.3 PLC 的 I/O端口安排表依据所选 PLC 的型号进行 I/O 点的端口安排，如表3-1和 3-2 所示：表 3-1 输入信号端口安排表的址号符号名称用途I0.0SB1主电动机停止按钮I0.1SB2主电动机起动按钮I0.2SB3摇臂上升起动按钮I0.3I0.4SB4SB5摇臂下降起动按钮主轴箱、立柱、摇臂松开按钮I0.5SB6主轴箱、立柱、摇臂夹紧按钮I0.6SQ1-1摇臂上升用行程开关I0.7SQ1-2摇臂下降用行程开关I1.0I1.1SQ2SQ3摇臂夹紧、放松用行程开关摇臂夹紧用行程开关I1.2SQ4立柱夹紧、放松
36、指示用行程开关I1.3FR1M1 电动机过载爱护用热继电器I1.4FR2M3 电动机过载爱护用热继电器I1.5SA系统总启动表3-2输出信号端口安排表的址号符号名称用途Q0.0KM1主轴旋转接触器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Q0.1KM2摇臂上升接触器Q0.2KM3摇臂下降接触器Q0.3KM4液压泵正主轴箱、立柱、摇臂放松接触器Q0.4KM5液压泵反主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器Q0.5YA电磁阀Q0.6EL电源工作状态指示信号灯Q0.7HL1立柱松开指示信号灯Q1.0HL2立柱夹紧指示信号灯Q1.13.4 PLC 的 I/OHL3电气接线图的设计主电动机旋转指示信号灯下图
37、3-1 为 PLC 的 I/O 电气接线图，图中 I0.0 、I0.1 、I0.2 、I0.3 、I0.4 、。 I0.5 、I0.6 、I0.7 、I1.0 、I1.1 、I1.2 、I1.3 、I1.4 、I1.5 共用一个COM端，输入开关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。接线时留意PLC 输入/ 输出 COM端子的极性。接触器的线圈工作电压如为沟通220V ，就接触器线圈连接的Q0.0 、Q0.1 、Q0.2、Q0.3 可以共用一个COM端。 Q0.4、 Q0.5、Q0.6Q0.7、Q1.0、Q1.1 可以共用一个 COM 端。本电路的输出
38、端全为沟通回路，因此在电源电压相同的接口可共用一个COM端。图 3-1PLC 接线图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第4章 摇臂钻床电气掌握系统软件部分的改造及仿真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掌握系统改造后仍能够完成原有的工作需要，该设计基于 PLC 的摇臂钻床电气掌握系统的PLC 程序应由电气掌握系统预开程序、主电动机的起动和停止掌握程序、摇臂升降掌握程序即升降电动机的正反转掌握程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧掌握程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序等部分组成。 14 因选用SIMATIC S7-200 型号的
39、PLC，所以编程时采纳 Windows 环境下运行的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6 的编程软件来编程设计 , 采纳 S7-200 汉化版可编程掌握器训练装臵来进行模拟调试。 154.2 PLC 程序设计4.2.1 PLC 梯形图PLC 梯形图的设计本着简洁、牢靠的设计原就，将所学学问运用到设计任务当中。设计中不仅有电气互锁，而且有热继电器的爱护，使系统不仅能在正常情形与完好的运行，也能在有错误的情形下在最短的时间内通知工作人员，能够准时的处理问题，以免带来不必要的缺失。梯形图如 下：4.3 仿真对 PLC 程序进行仿真，以下以主轴电机掌握、正传摇臂上升、液压泵正转放松为例在仿
40、真软件上仿真。1 主轴电机掌握按下系统总启动按钮SA，主轴启动按钮 SB2，主轴线圈得 KM1 得电，主轴电机旋转，运行指示灯EL 亮。仿真如图 4-1 所示：图 4-1 主轴电机掌握仿真图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 正钻摇臂上升放松工件到位, 即放松到位开关SQ2 被按下，按下摇臂上升按钮SB3，摇臂上升 KM2 线圈得电，摇臂上升。仿真如图4-2 所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 液压泵正转放松图 4-2 正转摇臂上升可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结立柱放松按钮 SB5 被按下，液压泵放松线圈KM4 得电，液压泵放松，仿真如图
41、 4-3：图 4-3 液压泵正转放松可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结结论本课题所争论的基于PLC 的摇臂钻床电气掌握系统的设计实现了Z3040摇臂钻床的掌握自动化，便利了工人在生产中对机床的实际操 作。通过争论，可得出以下结论：1 争论成果可编程掌握器是一种广泛应用于工业现场的新型掌握器，具有结构简洁，抗干扰性强，编程便利等特点，本课题采纳 PLC 自动掌握技术取代了传统继电器接触器电气掌握系统，实现了对 Z3040 摇臂钻床的自动掌握，从而提高了机床的工作效率、工作稳固性和牢靠性，而且，仍大大降低了工人的劳动强度，改善了产品的加工质量，降低了设备故障率，提高了生产率。另外，通
42、过这次毕业设计使我对PLC和电控方面的学问又有了更加深刻的懂得和把握，为今后走向工作岗位从事相关工作奠定了很好的基础。2 不足之处由于时间精力有限，仍有很多功能有待扩展、完善。主要是没有对所掌握电动机的调速问题进行争论，包括主电动机、升降电动机、液压泵电动机的调速只能通过机械调速或多速电机来进行，属于有级调速，其加工范畴将受到某些限制，系统仅限于规律开关量的掌握，对于PLC的很多高级指令没有应用到。以上问题有待今后进一步争论解决。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献1 田效伍，刘宏飞 . 电气掌握与 PLC 应用技术 . 机械工业出版社，北京，2006.8： 7-92 黄永
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