Z3040搖臂鉆床的PLC改造

管晨曦(370832199611060926 山東 濟寧 272000)

第1章 Z3040搖臂鉆床基本結構和工作原理分析

1．1Z3040搖臂鉆床的基本結構和運動原理。Z3040搖臂鉆床就是一種立式鉆床，用鉆頭對孔加工。適用于多孔大型零件批量的生產以及單件的生產。它是由內外立柱、主軸箱、底座、工作臺和搖臂共同組成的，并利用旋轉鉆頭進行主軸的旋轉運動從而加工工件。主軸箱在搖臂上固定，沿搖臂上的水平導軌作徑向運動。外立柱可以和搖臂一起沿內立柱作旋轉運動。在切割過程中，利用夾緊裝置，外立柱緊固在內立柱上，主軸箱固定在搖臂上，搖臂固定在外立柱上。

1．2Z3040搖臂鉆床的電氣控制線路工作原理。Z3040搖臂鉆床由搖臂升降電動機、主軸電動機、冷卻泵電動機及液壓電動機四臺電機共同設立，由一臺交流異步電動機拖動來進行主軸的旋轉運動和進給運動。搖臂鉆床還可以進行搖臂的上下移動以及立柱的夾緊和放松。

第2章 PLC系統簡介

2．1PLC的基本結構及工作過程。PLC是由中央處理單元(CPU)、輸入/輸出接口(I/0)、電源模塊及外接編程器共同組成一種通用的可編程控制器。

(1)中央處理單元。中央處理器單元(CPU)作為核心部分，集成在一個包含了控制器、寄存器和運算器的芯片內。它可以通過地址總線、數據總線和控制總線連接到存儲器、編程器、電源和輸入輸出接口。

(2)存儲器。PLC內的存儲器分為兩種，均用來存儲數據、用戶程序和系統程序等。

系統程序存儲器由用戶指令解釋程序、系統管理程序、系統程序與功能程序等部分組成，一開始由PLC制造商編寫，最后固化在系統程序存儲器中，不需用戶干預，也決定了PLC的基本功能。

用戶程序存儲器存儲的是用戶載入的PLC應用程序。存放在隨機存取存儲器(RAM)內的用戶調試程序便于初期的修改與調試，而存放在只讀存儲器(ROM)內的用戶執行程序便可被固化以供長期使用。

(3)輸入/輸出接口。輸入/輸出接口是PLC與外圍設備間的接口電路。其輸入接口有的是直流輸入、有的是交流輸入、有的是交直流輸入或者其他類型;輸出接口有晶閘管輸出、晶體管輸出和繼電器輸出或者其他類型。

(4)編程器。編程器是將用戶程序傳送至PLC的用戶程序儲存器的專門裝置，同時可以檢查、修改和調試用戶程序。可監視用戶程序的執行情況，顯示PLC狀態、內部器件及系統的參數等。

(5)電源。PLC的電源作為整個PLC的能源供給中心，將外部輸入的交流電轉換成供CPU、存儲器等內部工作電路所需的直流電。

PLC的工作過程分為輸入采樣、程序處理和輸出刷新等三個階段。(1)輸入采樣階段。CPU掃描各個輸入端，順序讀入所有輸入端的狀態點(接通或斷開狀態)，并存入到寄存器中。然后進入程序執行階段，即使輸入狀態改變，輸入寄存器的內容也不會改變，信息只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能被讀入。

(2)程序執行階段。CPU根據用戶輸入的指令，按順序調出并執行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態寄存器。輸入映像寄存區存放的輸入采樣值不發生改變，而在輸出映像接觸器區或系統RAM存儲區的狀態和數據都有可能隨著程序的執行而發生變化。前面執行的結果可能被后面的程序所用到從而影響后面程序的執行的結果，而后面執行的結果不可能改變前面的掃描結果，只有到了下一個掃描周期再次掃描前面程序的時候有可能起作用。

(3)輸出刷新階段。當所有指令執行完畢后，PLC將輸出狀態寄存器中所有繼電器的狀態通過一定輸出方式輸出，以驅動被控設備，實現PLC的實際輸出。

2．2PLC的選擇原則。

(1)滿足被控設備的所有需求，包括功能需求和性能需求。

(2)在滿足控制系統需求的基礎上，應考慮其適用性、經濟性和可維護性。

(3)控制系統應該保證控制設備性能的穩定性以及工作的安全性和可靠性。

(4)控制系統應該具有可擴展性，而且能滿足生產設備的改革更新和系統的升級換代。

(5)要注意控制系統I/0的標準化原則和多供應商原則，容易采購和更換。

(6)便于操作，符合用戶的操作習慣和人機工程學。

第3章 Z3040搖臂鉆床的PLC改造的具體過程

3．1PLC的選擇。通過實踐與分析，我們選定歐姆龍C28P型機，因為該機符合設計所需的輸入輸出點數，也同樣符合上章的PLC選定原則。它有輸入點16個，輸出點12個，而我們設計PLC所需的輸入點個數是14個，輸出點個數是6個。

結論:本文主要介紹了基于PLC的Z3040型搖臂鉆床的控制系統改造，以適應當今機械生產制造業自動化飛速發展的趨勢。搖臂鉆床是機械生產制造業中應用十分廣泛的機床之一，以Z3040型搖臂鉆床為例對其傳統的繼電器控制進行PLC改造，有利于提高其自動化程度，有利于提高生產效率。