Z3040plc系统改造论文资料.docx
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Z3040plc系统改造论文资料
衢州学院
毕业设计（论文）
题目：
作 者：
二级学院：
专业班级：
指导教师：
职 称：
二0一五年一月二十六日
衢州学院机械工程学院
毕业设计（论文）任务书
课题名称
二级学院
专业/班级
学生姓名
学号
指导教师
单位/职称
机械工程学院/讲师
课题来源
企业生产任务
成果形式
论文
所属岗位
机床操作员
一、毕业设计（论文）课题的主要内容、任务和目标、基本要求等：
1、课题研究的主要内容
1、Z3040摇臂钻床有四台电机,其中主轴电机及冷却泵电机都为单向运转,摇臂升降电机和液压泵电机为双向运转,而且摇臂升降电机和液压泵电机有先后顺序要求,即摇臂升降时先启动液压泵电机后升降电机启动,上升或下降到位后升降电机停止后才停止液压泵电机.本课题结合学生的将来的职业岗位，主要要求学生根据该钻床的工作原理及控制特点，先设计该类型钻床的电气控制图,并根据该控制图设计PLC控制过程，包括PLC的选型，即采用的类型。
确定输入输出端口的个数。
完成主轴电机,摇臂升降电机,液压泵电机及冷却泵电机控制梯形图。
2、任务和目标
通过本课题的工作，实现如下的工作任务：
1）对该控制系统进行功能分析；
2）完成该控制系统的电气控制图;
3）完成控制系统的PLC控制的选型；
4）根据功能分析确定输入输出端口的个数；
5）完成系统控制的梯形图。
目标：
学生通过本毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思路；能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论，进一步培养和训练学生分析问题和解决问题的能力，进一步提高学生的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。
3、基本要求
1）完成毕业顶岗实习周记13篇（每周1篇），毕业顶岗实习报告鉴定表一份、开题报告一份（2000字左右），相关技术应用论文一篇（5000字以上）。
2）设计（论文）的写作规范：
（1）封面。
（2）摘要：
主要说明该课题主要研究内容及关键词。
（3）目录。
（4）正文：
所选课题的需求分析，方案论证，方案设计，以及所实现的功能，在设计过程中遇到问题所采用的策略等。
（5）部分重要程序的源代码。
（6）参考文献。
（7）论文要求用A4开纸打印，并装订成册，形成书目结构。
（8）论文书写要求语言精练，简洁，表达力求准确。
二、实践要求：
该课题要求学生在企业生产设计产品的管理岗位上顶岗实习13周，了解企业生产产品使用管理的工作职责，熟悉企业生产的产品生产设计过程及特点，掌握机床电气控制的基本结构,初步具有PLC控制系统的设计能力，完成顶岗实习周记，在周记中能详细介绍每周的工作任务及工作中遇到的问题和解决方法等。
三、进度安排
1周：
查阅相关文献资料，完成开题报告；
2周：
1）对该控制系统进行功能分析；
2）完成该控制系统的电气控制图;
3）完成控制系统的PLC控制的选型；
4）根据功能分析确定输入输出端口的个数；
5）完成系统控制的梯形图。
2周：
完善各部分的电气控制图及梯形图和毕业设计论文；
1周：
比较与总结，提出自己的应用心得（包括实际应用中解决问题的方法）或可能的创新点；
1周：
整理设计说明书，绘制并打印必要的图纸（A4）准备答辩；
1周：
答辩。
四、推荐的主要参考资料（学生根据自己依据的参考资料写5-6本）
［1］阮友德，电气控制与PLC实训教程，人民邮电出版社，2006.
［2］卢秉恒，于俊一，张福润.机械制造技术基础.[M].北京：
机械工业出版社，1999.
［3］张洪运.数字技术与机械加工工艺装备.[J].新技术新工艺，2009.
指导教师签名
年月日
专业负责人签名江海兵
年月日
（注：
课题来源填企业生产（管理）任务、产品开发、创新设计、科研课题等。
）
车床的控制系统改造
摘要
Z3040摇臂钻床具有结构简单实用、操作维修方便等特点，而且将其他钻床的优点聚为一体，使之加大了钻床的加工范围,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。
但是由于其控制系统采用继电器控制方式，电路接线复杂，触点多。
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。
而PLC可以取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数等各种功能。
大型高档的PLC还能像微型计算机那样进行数字计算、数据处理、模拟量调节以及联网通讯等等。
它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、维修工作少、现场连接方便、体积小、能耗抵、性价比高等一系列优点。
因此，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。
关键词：
可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
目录
第一章绪论
1.1电气控制与PLC1
1.2Z3040摇臂钻床介绍2
1.3本论文的选题背景和意义2
第二章Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的原理4
2.1主电路4
2.2控制电路、信号及照明电路5
2.2.1主电动机的旋转控制5
2.2.2摇臂的升降控制5
2.2.3主轴箱与立柱的夹紧、放松控制6
第三章Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计7
3.1PLC梯形图程序的优化设计及程序调试7
3.1.1系统程序预开7
3.1.2 主电动机的起动控制程序7
3.1.3摇臂升降控制程序8
3.1.4主轴箱和立柱同时放松或夹紧控制程序8
3.1.5主轴箱和立柱分别单独夹紧或放松程序9
3.1.6信号显示程序9
3.1.7电源工作状态指示信号程序9
第四章电气控制系统硬件设计10
4.1PLC型号的选择10
4.1.1根据PLC的物理结构10
4.1.2根据PLC的指令功能10
4.1.3根据PLC的输入输出点数10
4.1.4根据PLC的存储容量10
4.1.5定CPU的运行速度11
4.1.6据输入输出模块的类型11
4.1.7定PLC的外围设备12
4.1.8电源电压的选择12
4.2PLC的I/O端口分配表12
4.3PLC的I/O电气接线图的设计14
第五章结论与展望16
5.1研究成果16
5.2不足之处16
参考文献17
致谢18
附录19
附录1Z3040摇臂钻床传统电气控制系统电气原理图19
附录2Z3040摇臂钻床电气控制系统梯形图20
附录3梯形图转换成指令表21
第1章绪论
1.1电气控制与PLC
PLC（ProgrammableLogicController），即可编程逻辑控制器。
PLC主要运用于工业环境设计中所需要使用的数字运算操作的一种电子系统，其属于运用一类面向现场问题和过程的可实现编程的存储器，使用非常简单和灵活。
随着现代工业生产的迅速发展，PLC控制技术得到了泛的应用，尤其是在电气控制系统中。
PLC具有可编程、易于扩展、操作方便等特点，在电气控制系统中过去继电器为核心的控制系统可以完全被PLC所取代，目前在现代工业生产体系中PLC已是一重要的组成部分，以PLC实现产品功能已越来越全面化和多样化，使PLC技术有了较大的发展。
继电器可以说是传统的电气控制系统的核心，它是以被控器械发出的信号或根据用户指令通过某种自动方式使系统自动执行相应的动作。
通常电气控制系统是由控制、输入、输出这三部分组成，而控制部分由触点和继电器组成，通常是由传感器、开关、按钮等组成了输入设备是，由接触器、电磁阀以及指示灯等组成了输出设备。
这三个基木组成部分按照一定的线路相连组成电气系统，但由于触点与继电器等控制部分方面的性能都相对低下，在这种情况下，不得不促使开发新的性能，从而实现更加高的系统。
与此同时，PLC控制系统也是由控制、输入、输出这三部分组成，但其控制部分是以PLC可编程控制器为核心，不仅能实现传统的电气控制系统的功能，还能增加编程逻辑控制及更新系统功能，将这三部分的接线连接则继电器繁复明明显减轻。
总之，在电气控制系统中，PLC控制设备是电气控制技术的进步的表现之一，它的应用能有效提高电气控制系统在工业生产中的实用性与可靠性。
为使PLC技术能够应用到更为广阔的技术领域，相关技术人员还应进一步完善和优化PLC技术，尤其是提高PLC的耐辐射、耐高温性能，从而使PLC技术的功能不断加强、性能不断提高、适用面更广。
1.2Z3040摇臂钻床介绍
沿导轨方向左右移钻床是一种常用的机床，分台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。
种类繁多，在工业生产中应用非常广泛。
摇臂钻床适用于单件或批量生产带有多空大型零件的孔加工，是一般机械加工常用的机床。
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。
从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。
它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。
也有的是采用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交流异步电动机拖动，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、放松各由一台交流异步电动机拖动。
1.3本论文的选题背景和意义
钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。
通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。
钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行钻孔、扩孔、铰孔。
加工过程中，工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。
钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。
根据用途和结构主要分为立式钻床，台式钻床，摇臂式钻床，深孔钻床，中心孔钻床，铣钻床，卧式钻床等。
其中摇臂钻床,也可以称为横臂钻。
其主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转±180度的钻床。
摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。
较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。
摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。
摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。
摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。
滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船，机械加工，等行业。
万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。
按机床夹紧结构分类，摇臂钻可以分为液压摇臂钻床和机械摇臂钻床在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。
其中Z3040摇臂钻床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。
由于其控制系统采用继电气控制方式，电路中连锁较多，电路接线复杂，触点多，因而故障较多，维修比较麻烦。
长期使用后，故障率高，故障排除困难，常常影响企业正常生产。
还有部分机床虽然还能正常工作,但其精度、效率以及自动化程度已不能满足当前生产工艺要求,对这些机床进行改造势在必行。
可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，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户的指令，并通过数字或模拟式
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