柳州职业技术学院
毕业设计（论文）
题目：Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造
姓名 学号 专业 年级 指导教师 完成时间
目录
一、概述 .............................................................. 6 1、Z3040摇臂钻的特点 .................................................. 6 2、Z3040摇臂钻的缺点 .................................................. 6 3、如何克服Z3040摇臂钻的缺点 ......................................... 6 4、西门子s7-200PLC的介绍: ........................................... 6
(1):应用领域 ....................................................... 6 (2):优点 ........................................................... 7 (3)：组成 .......................................................... 7 (3.1)基本单元 ..................................................... 7
(3.2)扩展单元 .................................................. 7 (3.3)编程器 .................................................... 7 (3.4)程序存储卡 ................................................ 8 (3.5)写入器 .................................................... 8 (3.6)文本显示器 ................................................ 8
二、Z3040摇臂钻普通机床电气原理图 ..................................... 8 三、机床电气控制原理分析 ............................................. 10 1．电气基本要求： ...................................... 10
2．主电路分析 .......................................... 10 3.控制电路分析 ......................................... 10 4.其他电路分析 ......................................... 11 5.其他联锁和保护 ....................................... 12
四、PLC控制的I/O分配表 .............................................. 12 五、 PLC的选择及控制的I/O接线图 ..................................... 13 六、 PLC控制的梯形图和指令表 ......................................... 14 七、电器元件计算选择 ................................................. 20 八、电器元件清单 ..................................................... 20 九、电器元件安装位置图 ............................................... 22 十、电柜内电器元件接线图示意图 ....................................... 23 十一、电柜外电器元件接线图示意图 ..................................... 23 十二、总结 ........................................................... 24
答谢词 ............................................................... 25
主要参考文献： ...................................................... 26
柳州职业技术学院毕业设计（论文）
任 务 书
系（部） 专业 班学生 学号 一、毕业设计（论文）题目：Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造
二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2013年7月5日起至2013年10月30日 止 三、毕业设计（论文）进行地点：
四、任务书的内容：
钻床是一种对工件进行孔加工的机床。它可用于钻孔、扩孔、铰孔、攻丝
及修刮端面等多种形式的加工。Z3040摇臂钻床外形图如图1所示。
图1 Z3040摇臂钻床外形图
1、运动形式
? 主运动 摇臂钻床的主运动是指主轴的旋转运动。
? 进给运动 摇臂钻床的进给运动是指主轴的纵向进给。
? 辅助运动 ①摇臂沿外立柱上导轨的上下垂直移动；②主轴箱沿摇臂长度
方向的左右移动；③摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。 2、控制要求
（1）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。
（2）内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。
（3）为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。
（4）摇臂钻床运动部件较多，为了简化传动装置，采用多台电动机拖动。例如Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机，这些电动机都采用直接启动方式。
（5）在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。
（6）摇臂升降电动机要求能正反向旋转。
（7）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。
（8）冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 （9）具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。 设计要求：选用西门子7S-200系列的PLC对Z3040摇臂钻床电气控制系统进行改造设计。给定参数：主电动机3kW， 380V；摇臂升降电动机1.5kW， 380V；冷却液电动机0.125kW， 300V；液压泵电动机0.6kW，380V。其余参数由学生自己设定。 目的：
（1）通过本设计使学生掌握根据普通机床的加工工艺要求进行机床电气控制系统改造（继电器——接触器控制、PLC控制）的基本方法进一步巩固电气控制技术与可编程控制器的理论和应用知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。
（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，认真思考、用于开拓、用于实践的基本素质。
（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力和解决生产中实际问题的能力。
（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合考核。
任务：
（1）收集Z3040摇臂钻床的相关资料，分析其工作过程。
（2）技术参数的设定。
（3）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。
（4）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。 （5）完成电气元件计算选择、列出元件清单。 （6）设计机床电气接线施工方案。
摘要
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问题。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。本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。
Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造
