關(guān)于搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造
謝斌華
摘要：采用可編程序控制器(下文簡稱PLC)對搖臂鉆床傳統(tǒng)的繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。通過實(shí)踐證明，采用先進(jìn)的PLC提高了搖臂鉆床的電氣安全性及工作可靠性，使用效果良好。
關(guān)鍵詞:PLC 搖臂鉆床 控制 改造效益
1 Z3040搖臂鉆床對電氣控制系統(tǒng)的要求
Z3040搖臂鉆床的主電路如圖1所示，它采用4臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即主軸電動(dòng)機(jī)M1，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3和冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4。有5個(gè)接觸器：KM1控制主軸電動(dòng)機(jī)M1，KM2、KM3控制搖臂上升與下降，KM4、KM5控制液壓泵進(jìn)出油。從鉆削加工工藝出發(fā)，對各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制要求如下：
(1)主軸電動(dòng)機(jī)M1拖動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)和主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給要求有較大的調(diào)速范圍，鉆削加工要求主軸能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，這些都由液壓和機(jī)械系統(tǒng)完成，主軸電動(dòng)機(jī)M1為單向固定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
(2)搖臂升降由升降電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)，故升降電動(dòng)機(jī)M2要求正、反轉(zhuǎn)。
(3)液壓泵電動(dòng)機(jī)M3用來拖動(dòng)液壓泵送出不同流向的壓力油，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)菱形塊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊與松開，故液壓泵電動(dòng)機(jī)M3要求有正、反轉(zhuǎn)。
(4)鉆削加工時(shí)由冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4拖動(dòng)冷卻泵，由冷卻液對鉆頭進(jìn)行冷卻，冷卻泵電動(dòng)機(jī)為單向旋轉(zhuǎn)。
(5)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量較小，全部采用全壓直接起動(dòng)。要求有必要的聯(lián)鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)。
 

 

圖1 Z3040搖臂鉆床主電路圖
2 PLC型號(hào)的選擇
可編程邏輯控制器(ProgrammingLogicController，PLC)是一種以CPU為核心的工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)，PLC系統(tǒng)的組成與微機(jī)系統(tǒng)基本相同，都是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。根據(jù)Z3040搖臂鉆床的控制要求，該鉆床的輸入信號(hào)11個(gè)點(diǎn)，輸出信號(hào)9個(gè)點(diǎn)，因此，選用I／O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)的FX2N-4OMR型PLC[3]。
3 PLC程序設(shè)計(jì)
3.1信號(hào)地址分配
根據(jù)Z3040搖臂鉆床的控制要求，該機(jī)床有11個(gè)輸入信號(hào)和9個(gè)輸出信號(hào)。各信號(hào)對應(yīng)的輸入輸出點(diǎn)如表1所示。
表1 I／O分配表
 

 

PLC與現(xiàn)場器件實(shí)際連接。
①SQ1和SQ6是限位開關(guān)，需要使用常閉點(diǎn)。熱繼電器串接在其保護(hù)的電機(jī)所對應(yīng)的接觸器硬件回路中，SQ5也是起保護(hù)作用。
②輸出回路中，有兩種電源，即控制接觸器和電磁閥的交流1lOV和控制指示燈的交流6．3V電源。
③電磁閥的工作電流大于PLC的負(fù)載電流(一般是2A)，可以外加一個(gè)繼電器KA，用YO06的輸出點(diǎn)先驅(qū)動(dòng)繼電器，再用KA的觸點(diǎn)控制電磁閥(如圖2所示)。
 

 

圖2 Z3040搖臂鉆床I／O接線圖
3.2動(dòng)作程序與功能
根據(jù)Z3040搖臂鉆床的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)的梯形圖如圖3所示。
 

(1)主軸電動(dòng)機(jī)控制
起動(dòng)用X002(SB2)，停止用X001(SB1)。起動(dòng)X002時(shí)，Y001(KM1)和Y013(HL3)接通，KM1控制主軸電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)旋轉(zhuǎn)、指示燈HL3亮。按下SB1、X001斷開，Y001、Y003斷開，主軸電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，燈滅。
(2)搖臂上升下降與搖臂放松和夾緊控制
M000是搖臂升降繼電器，搖臂到達(dá)極限或松開搖臂按鈕時(shí)斷開；M002電動(dòng)機(jī)斷開電源到完全停止需要時(shí)間小于2s。
(3)主軸箱與立柱、夾緊、松開及其指示燈
主軸箱與立柱在平時(shí)是夾緊的，SQ4被壓，X004通，夾緊指示燈Y012(HL2)通(亮)；松開到位時(shí)，SQ4釋放，Y01l(HL1)通(亮)；兩者是互鎖的。
4 結(jié)束語
采用PLC對Z3040搖臂鉆床進(jìn)行改造，克服了原機(jī)床存在繼電器控制系統(tǒng)的弊病，提高了鉆床的可靠性和控制精度，給系統(tǒng)維護(hù)和靈活改變控制程序帶來很大好處。系統(tǒng)的成功應(yīng)用表明了PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中是大有作為的。
[參考文獻(xiàn)]
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[3]三菱公司．FX可編程序控制器通信手冊[Z]．2001．
[4]袁云龍．PLC控制在組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的應(yīng)用[J]．機(jī)電一體化，2005(5)：42—44．
 

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