Z3040的PLC改造（2）
二、改造方案的確定
1、搖臂鉆床通常具有下列運動：
主運動：主軸的旋轉及進給運動；
輔助運動：搖臂沿外立柱的升降運動，主軸箱沿搖臂的水平運動及搖臂與外立柱一起相對于內立柱的回轉運動。
鉆孔時，工件固定不動，通過調節搖臂鉆床的主軸來對準孔的位置，位置對準后即可由主運動實現鉆孔。而在加工之前，對準孔的位置全部由輔助運動實現，由此可見輔助運動在孔的定位中起著關鍵作用。其中主軸箱沿搖臂導軌作水平移動，搖臂及外立柱共同繞內立柱做回轉運動(回轉范圍：±180°)；搖臂沿外立柱的升降運動為電氣控制，另外還
需考慮主軸箱、搖臂、內外立柱的夾緊和松開。
2、針對原有的硬件接線，提出如下改造方案：
因Z3040搖臂鉆床的控制信號較多、觸點多，線路復雜，查找故障困難，維修不便，若采用PLC控制可大大簡化控制線路，降低機床的故障率，使維修更加方便。
(1)原鉆床的工藝加工方法不變；
(2)不改變原來的電器操作方法及原電氣系統控制元件(包括限位開關、按鈕、組合開關)，控制元件的數量、作用均與原線路相同；
(3)保持原主電路不變；
(4)將控制電路中原有的硬件接線全部改為由PLC的梯形圖編程實現；
(5)指示燈電路通過PLC控制，照明燈仍采用外電路直接控制。
三、PLC的選擇及I/O口分配
1、確定I／O的點數
根據Z3040型搖臂鉆床電氣控制要求，其輸入輸出均為開關量。在改造中盡可能使用原有電器，根據原有控制電路來計算I/O點數。其中,需要PLC檢測的輸入信號：按鈕6個、行程開關6個，共計輸入點數12個；而PLC的輸出控制信號：接觸器5個、電磁閥線圈1個、指示燈3個(電源指示燈HL接線保持不變)，共計輸出點9個。
輸入點 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6
輸出點 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YV HL1 HL2 HL3
表1.輸入/輸出點
2、選擇適用的PLC機型
根據確定的I/O點數，考慮留有一定的上裕量，即一般在選機型時，要考慮到PLC輸人輸出點數要留有10％余量。選擇三菱公司的FX1S-30MR型PLC，此型號PLC輸入點數為18個，輸出點數為12個，繼電器輸出，使用電源為ACIOO-240。
3、輸入／輸出點的分配
序號 輸入信號 輸入端子 輸出信號 輸出端子
1 主軸電機M1停止按鈕SB1 X0 主軸電機控制接觸器KM1 Y0
2 主軸電機M1啟動按鈕SB2 X1 搖臂上升控制接觸器KM2 Y1
3 搖臂上升按鈕SB3 X2 搖臂下降控制接觸器KM3 Y2
4 搖臂下降按鈕SB4 X3 松開控制接觸器KM4 Y3
5 主軸箱立柱松開按鈕SB5 X4 夾緊控制接觸器KM5 Y4
6 主軸箱立柱夾緊按鈕SB6 X5 電磁換向閥YV Y5
7 搖臂上升檢測按鈕SQ1 X6 松開指示燈HL1 Y6
8 搖臂松開檢測SQ2 X7 夾緊指示燈HL2 Y7
9 搖臂夾緊檢測SQ3 X10 主軸轉動指示HL3 Y10
10 主軸箱立柱松開夾緊檢測SQ4 X11
11 急停SQ5 X12
12 搖臂下降檢測按鈕SQ6 X13
四、改造后的PLC接線和程序設計
1、PLC接線圖
輸出電路中，搖臂升降接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全；松開和夾緊接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全。輸出電路接外接電源以確保燈亮和接觸器的正常吸合。
2、PLC控制程序梯形圖設計
PLC控制系統梯形圖設計時，首先將整個控制分為若干個控制環節，分別設計出梯形圖，如主軸電動機M。的控制、搖臂升降控制、立柱夾緊與松開控制。然后，根據控制要求綜合在一起，最后經整理、修改，設計出符合控制要求的梯形圖。
3、改造中必須注意的幾個問題
①選擇PLC機型時，要留有一定的裕量，為日后系統的修改及工藝的變更提供方便。
②利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時，要注意時間繼電器。在梯形圖中，需設計不同的指令結構以實現不同的延時控制。
③在梯形圖中，對液壓泵電機正反轉控制進行了互鎖保護，同時結合正反轉接觸器常閉觸點在輸出電路中的互鎖，實現雙重保護，避免電源短路，有效保證安全。
④為保證安全和減少點數，各熱繼電器常閉觸點不作為PLC輸入端，直接接在輸出端，對負載電路進行保護
致謝
這次課程設計的工作已完成。首先，我們對本次課程設計的指導老師常榮勝老師表示衷心的感謝；其次，感謝其他組成員對我們的支持幫助！
這次課程設計是利用PLC對各種機床控制電路實施改造，我們組分到的是Z3040搖臂鉆床。在常老師的指導下，我們先是對Z3040搖臂鉆床進行分析和研究，特別是控制電路。然后，我們和其他組一起對如何利用PLC改造機床電路進行了討論。接著，每個組根據自己組機床的特點自己制定相應的方案。
設計中經驗不足，出現錯誤在所難免，敬請指正！
參考文獻
1、用PLC改造Z3040搖臂鉆床 王曉艷 電氣技術2008年第8期
2、FX1N系列PLC對Z3040型搖臂鉆床的改造 李曉波 劉宏杰 機床電器2009
3、Z3040型搖臂鉆床控制系統昀PLC改造 張榮英 陳海燕 徐新平 科技信息
4、三菱FX2N系列PLO對Z3040搖壁鉆床的改造 劉紅平 湖南科技學院學報第28卷第9期
5、淺談基于松下FP1-C24的Z3040搖臂鉆床電氣的PLC改造 鐘俏靈 沿海企業與科技
6、PLC原理與應用 俞國亮
7、機床電氣技能培訓考核教程 李眾育 孫如田 新疆克拉瑪依職業技術學院
8、PLC產品資料
9、三菱FX可編程控制器手冊
1、搖臂鉆床通常具有下列運動：
主運動：主軸的旋轉及進給運動；
輔助運動：搖臂沿外立柱的升降運動，主軸箱沿搖臂的水平運動及搖臂與外立柱一起相對于內立柱的回轉運動。
鉆孔時，工件固定不動，通過調節搖臂鉆床的主軸來對準孔的位置，位置對準后即可由主運動實現鉆孔。而在加工之前，對準孔的位置全部由輔助運動實現，由此可見輔助運動在孔的定位中起著關鍵作用。其中主軸箱沿搖臂導軌作水平移動，搖臂及外立柱共同繞內立柱做回轉運動(回轉范圍：±180°)；搖臂沿外立柱的升降運動為電氣控制，另外還
需考慮主軸箱、搖臂、內外立柱的夾緊和松開。
2、針對原有的硬件接線，提出如下改造方案：
因Z3040搖臂鉆床的控制信號較多、觸點多，線路復雜，查找故障困難，維修不便，若采用PLC控制可大大簡化控制線路，降低機床的故障率，使維修更加方便。
(1)原鉆床的工藝加工方法不變；
(2)不改變原來的電器操作方法及原電氣系統控制元件(包括限位開關、按鈕、組合開關)，控制元件的數量、作用均與原線路相同；
(3)保持原主電路不變；
(4)將控制電路中原有的硬件接線全部改為由PLC的梯形圖編程實現；
(5)指示燈電路通過PLC控制，照明燈仍采用外電路直接控制。
三、PLC的選擇及I/O口分配
1、確定I／O的點數
根據Z3040型搖臂鉆床電氣控制要求，其輸入輸出均為開關量。在改造中盡可能使用原有電器，根據原有控制電路來計算I/O點數。其中,需要PLC檢測的輸入信號：按鈕6個、行程開關6個，共計輸入點數12個；而PLC的輸出控制信號：接觸器5個、電磁閥線圈1個、指示燈3個(電源指示燈HL接線保持不變)，共計輸出點9個。
輸入點 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6
輸出點 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YV HL1 HL2 HL3
表1.輸入/輸出點
2、選擇適用的PLC機型
根據確定的I/O點數，考慮留有一定的上裕量，即一般在選機型時，要考慮到PLC輸人輸出點數要留有10％余量。選擇三菱公司的FX1S-30MR型PLC，此型號PLC輸入點數為18個，輸出點數為12個，繼電器輸出，使用電源為ACIOO-240。
3、輸入／輸出點的分配
序號 輸入信號 輸入端子 輸出信號 輸出端子
1 主軸電機M1停止按鈕SB1 X0 主軸電機控制接觸器KM1 Y0
2 主軸電機M1啟動按鈕SB2 X1 搖臂上升控制接觸器KM2 Y1
3 搖臂上升按鈕SB3 X2 搖臂下降控制接觸器KM3 Y2
4 搖臂下降按鈕SB4 X3 松開控制接觸器KM4 Y3
5 主軸箱立柱松開按鈕SB5 X4 夾緊控制接觸器KM5 Y4
6 主軸箱立柱夾緊按鈕SB6 X5 電磁換向閥YV Y5
7 搖臂上升檢測按鈕SQ1 X6 松開指示燈HL1 Y6
8 搖臂松開檢測SQ2 X7 夾緊指示燈HL2 Y7
9 搖臂夾緊檢測SQ3 X10 主軸轉動指示HL3 Y10
10 主軸箱立柱松開夾緊檢測SQ4 X11
11 急停SQ5 X12
12 搖臂下降檢測按鈕SQ6 X13
四、改造后的PLC接線和程序設計
1、PLC接線圖
輸出電路中，搖臂升降接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全；松開和夾緊接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全。輸出電路接外接電源以確保燈亮和接觸器的正常吸合。
2、PLC控制程序梯形圖設計
PLC控制系統梯形圖設計時，首先將整個控制分為若干個控制環節，分別設計出梯形圖，如主軸電動機M。的控制、搖臂升降控制、立柱夾緊與松開控制。然后，根據控制要求綜合在一起，最后經整理、修改，設計出符合控制要求的梯形圖。
3、改造中必須注意的幾個問題
①選擇PLC機型時，要留有一定的裕量，為日后系統的修改及工藝的變更提供方便。
②利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時，要注意時間繼電器。在梯形圖中，需設計不同的指令結構以實現不同的延時控制。
③在梯形圖中，對液壓泵電機正反轉控制進行了互鎖保護，同時結合正反轉接觸器常閉觸點在輸出電路中的互鎖，實現雙重保護，避免電源短路，有效保證安全。
④為保證安全和減少點數，各熱繼電器常閉觸點不作為PLC輸入端，直接接在輸出端，對負載電路進行保護
致謝
這次課程設計的工作已完成。首先，我們對本次課程設計的指導老師常榮勝老師表示衷心的感謝；其次，感謝其他組成員對我們的支持幫助！
這次課程設計是利用PLC對各種機床控制電路實施改造，我們組分到的是Z3040搖臂鉆床。在常老師的指導下，我們先是對Z3040搖臂鉆床進行分析和研究，特別是控制電路。然后，我們和其他組一起對如何利用PLC改造機床電路進行了討論。接著，每個組根據自己組機床的特點自己制定相應的方案。
設計中經驗不足，出現錯誤在所難免，敬請指正！
參考文獻
1、用PLC改造Z3040搖臂鉆床 王曉艷 電氣技術2008年第8期
2、FX1N系列PLC對Z3040型搖臂鉆床的改造 李曉波 劉宏杰 機床電器2009
3、Z3040型搖臂鉆床控制系統昀PLC改造 張榮英 陳海燕 徐新平 科技信息
4、三菱FX2N系列PLO對Z3040搖壁鉆床的改造 劉紅平 湖南科技學院學報第28卷第9期
5、淺談基于松下FP1-C24的Z3040搖臂鉆床電氣的PLC改造 鐘俏靈 沿海企業與科技
6、PLC原理與應用 俞國亮
7、機床電氣技能培訓考核教程 李眾育 孫如田 新疆克拉瑪依職業技術學院
8、PLC產品資料
9、三菱FX可編程控制器手冊
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
