摘要
机电行业发展及其迅速，尤其在机床的自动化上，在钻床的控制方面自动化需求大，仅靠继电器逻辑控制的机床维修困难，性能也不稳定，自动化程度很难达到工业智能水准。本文主要是对钻床进行研究，拿使用最广泛的Z3040摇臂钻床作为设计对象，用PLC作为其控制系统的主要硬件。
首先对Z3040型的钻床进行介绍和其工作原理的分析，并在其控制电路部分进行设计改造完成主电路和辅助电路的分析。而后对该机床的工作方式和电气原理图进行分析，在这个基础上设计出满足其加工工作要求的程序。在PLC硬件部分使用日本三菱的FX2N型，软件部分用GXworks2来编写梯形图程序。最后使用软件本身自带的仿真，每一个程序行进行注释并逐一说明。程序段结束后进行总结和优化，设计能满足实际工作的要求。
关键词：Z3040摇臂钻床；PLC控制；梯形图
目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章前言 1
1.1目的及意义 1
1.2钻床的应用 1
1.3钻床的类型与结构 1
第二章PLC在机床电气控制中的应用 3
2.1可编程控制器的结构和工作原理 3
2.1.1PLC的历史和定义 3
2.1.2PLC的结构 3
2.1.3PLC的工作过程原理 3
2.2可编程控制器的应用特点 5
2.3未来发展趋势 5
第三章摇臂钻床电气控制线路分析 6
3.1主电路分析 7
3.2控制线路分析 7
3.2.1主电动机的旋转控制 7
3.2.2摇臂的升、降控制 7
3.2.3立柱和主轴箱的松开与夹紧控制 8
3.2.4冷却泵电动机M4的控制 8
第四章控制系统的详细设计 9
4.1主机类型选用 9
4.2PLC控制输入/输出点分配表 9
4.3梯形图设计分析与仿真 10
4.3.1主电动机的控制 10
4.3.2摇臂的升降控制 11
4.3.3主轴箱和立柱的松开、夹紧控制 13
4.4程序设计说明 15
第五章结论 16
5.1程序报错及解决 16
5.1.1编辑报错 16
5.1.2仿真报错 16
5.2设计总结 16
参考文献 17
附录A电气控制线路原理图 18
附录B完整梯形图程序 19
致谢 23
前言
1.1目的及意义
机电行业发展及其迅速，尤其在机床的自动化上，但现状并不是很好，继电器逻辑控制的机床维修困难，性能也不稳定，自动化程度很难达到工业智能水准。在故障诊断上很多也都是无从下手，需要依靠新型逻辑控制器来弥补其不足。综上所述，有必要对传统的控制方式进行改进，以解决弊端。
采用可编程程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController)PLC电气控制系统可以有效的弥补上述的这一系列缺陷。并且，目前市场上的PLC基本都具备了网络连接功能，使得多台PLC或PLC与PC机之间的联网通讯，能够很方便的构成管理上的集中，极大的提升工作效率；分散控制的分布式也很有利于故障排除和维护电气控制系统。目前只要现场总线的PLC能够连接通讯网络，就可以进行各种资源共享，也就更适合于现代化生产自动化的需要，为工厂自动化、加工效率、生产规划等提供了保证。本设计应用到生产一线，用以提高自动化程度和数控钻床的工作性能。
1.2钻床的应用与发展
如下图展示的几种不同型号钻床，主要是对零件进行打孔的，不同直径大小的孔换不同的钻头。主要是应用于机加工领域，钻、镗、铰和螺纹的攻丝。
1.3钻床的类型与结构
图1-1台式钻床图图SEQ图\*ARABIC1-2立式钻床图图1-3摇臂式钻床
数控钻床的主要种类较多，不同的种类主要为适应不同的加工需求而产生。有些常用来加工小型工件的小孔等，通过换不同的钻头来达到不同的加工目的。如图1-3所示的摇臂式钻床，这种型号的机床比较常见。该机床的主轴箱可以在其摇臂上进行相对运动，并且还可以完成回转与升降的动作。
除以上种类还有：深孔钻床、中心孔钻床、卧式钻床等。本论文主要就图1-3所示的Z3040型摇臂钻床进行设计与改造，其是摇臂式钻床中的一种。内立柱是需要固定在底座上的，因为它需要承重。在它的外面还嵌套着空心的外立柱，嵌套部分能够绕着它回转一周。
摇臂一端的套筒部分与空心的外立柱是采用滑动配合的。摇臂能沿着外立柱进行相对的移动，主要是上下方向，但是因为有丝杆作为倚靠，轴向转是肯定不可以的。故摇臂将与外立柱一起相对于内立柱进行转动。机床的主轴箱是一个复合型的部件。其复合型主要体现在它具