李全勝

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)床的應(yīng)用已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代工廠的需求，機(jī)床的改進(jìn)迫在眉睫，而通過使用PLC設(shè)計機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，可以提高電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而提高產(chǎn)品的良品率和生產(chǎn)效率。本文主要解析萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的改造技術(shù)，為機(jī)床設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：電氣控制系統(tǒng)，改造施工，技術(shù)解析

中圖分類號：TU758 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編碼：1674-3520（2014）-02-00199-02

一.前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，機(jī)床作為現(xiàn)代工業(yè)加工不可缺少的一部分，需要謀求更多的創(chuàng)新和改良，才能適應(yīng)社會的不斷進(jìn)步。PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展性好、組態(tài)靈活、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)改造具有重要的作用意義。下面將進(jìn)一步介紹關(guān)于PLC在萬能銑床電氣控制系統(tǒng)中的改造技術(shù)。

二.萬能銑床的電氣控制要求及其改造原則

1.萬能銑床的電氣控制要求

萬能銑床的電氣控制應(yīng)滿足以下要求：

（一）X62W萬能銑床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求，各自采用單獨(dú)的籠型異步電動機(jī)拖動。

（二）為了能進(jìn)行順銑和逆銑加工，要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。

（三）為了提高主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性，并消除銑削加工時的振動，主軸上裝有飛輪。這使主軸轉(zhuǎn)動慣量較大。因此，要求主軸電動機(jī)有停車制動控制裝置。

（四）為適應(yīng)加工的需要，主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度應(yīng)有較寬的調(diào)節(jié)范圍。X62W銑床采用機(jī)械變速的方法，為保證變速時齒輪易于嚙合，減小齒輪端面的沖擊，要求變速時有電機(jī)瞬時沖動。

（五）進(jìn)給運(yùn)動和主軸運(yùn)動應(yīng)有電氣連鎖。為了防止主軸未轉(zhuǎn)動時工作臺將工件送進(jìn)，損壞刀具或工件，進(jìn)給運(yùn)動應(yīng)在銑刀旋轉(zhuǎn)之后才能進(jìn)行。為了降低加工工件的表面粗糙度，必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進(jìn)給運(yùn)動。

（六）工作臺在6個方向上運(yùn)動要有連鎖，使工作臺在上、下、左、右、前、后6個方向上，只能有一個方向的進(jìn)給運(yùn)動。

（七）為了適應(yīng)工作臺在6個方向上運(yùn)動的要求，進(jìn)給電動機(jī)應(yīng)能正反轉(zhuǎn)?？焖龠\(yùn)動由進(jìn)給電動機(jī)與快速電磁鐵配合完成。

（八）圓工作臺運(yùn)動只需一個轉(zhuǎn)向，且與工作臺進(jìn)給運(yùn)動要有連鎖，不能同時進(jìn)行。

（九）冷卻泵電動機(jī)M3只要求單方向轉(zhuǎn)動。

（十）為操作方便，應(yīng)能在兩處控制各部件的啟動和停止。

2.萬能銑床的改造原則

（一）控制系統(tǒng)的電氣操作方法不變。

（二）電氣系統(tǒng)的控制元件不變。

（三）控制線路熱繼電器控制不變。

（四）指示燈接線不變。

（五）變速箱結(jié)構(gòu)和操作方法不變。

（六）銑床工藝不變。

（七）原繼電器控制中的硬件接線用軟件來實現(xiàn)。

三.萬能銑床的電氣控制系統(tǒng)改造

1.改造規(guī)劃

保留原有電氣控制主電路，所有輸入、輸出設(shè)備不變。

2.PLC的選擇

X62W銑床經(jīng)PLC改造后，PLC輸入、輸出端口的總個數(shù)為22個。依據(jù)工程經(jīng)驗，要預(yù)留端口總數(shù)的10%作為備用端口，同時還要預(yù)留報警電路和故障顯示電路端口，功能擴(kuò)展端口和工藝控制等問題所需的端口，選用I/O總端口數(shù)為48個的三菱FX2N一48MR型號的PLC比較合適。其輸入端口數(shù)為24個，輸出端口數(shù)為24個。

3.硬件電路設(shè)計

根據(jù)萬能銑床電氣控制要求，輸入輸出均為開關(guān)量，需要PLC檢測的輸入信號有6個按鈕，2個選擇開關(guān)，8個行程開關(guān)，共計l6個。PLC輸出控制信號有：3個電磁離合器，3個繼電器，共6個。因此，選用FXlS一30MR（繼電器輸出，整體式）PLC能滿足控制要求。PLC的FX1S～30MR通道分配是根據(jù)其控制對象的特點(diǎn)和控制要求，將I/O的輸入輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連，達(dá)到控制和檢測的目的。

4.PLC的控制軟件設(shè)計

根據(jù)機(jī)床控制要求，進(jìn)行PLC控制軟件設(shè)計。在應(yīng)用PLC進(jìn)行設(shè)計過程中，運(yùn)用了1個輔助繼電器，用來簡化程序的設(shè)計，在編制程序的過程中，充分考慮了系統(tǒng)的安全性，運(yùn)用了具有互鎖功能的設(shè)計，如串聯(lián)了Y001、Y002常閉觸點(diǎn)，用來完成對KM2、KM3的保護(hù)控制，從而提高了整個機(jī)床控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在程序設(shè)計中，將不同控制方式的程序分別編寫，這樣使程序結(jié)構(gòu)清晰，編程方便。

四.PLC改造過程中需注意的問題

1.t/O點(diǎn)的合理分配

PLC的I/0點(diǎn)地址應(yīng)根據(jù)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的數(shù)量和型號來分配，以便繪制接線圖和編寫程序。特別是PLC的輸出點(diǎn)，獨(dú)立輸出時不同輸出點(diǎn)需要獨(dú)立的電源供電，并且各輸出點(diǎn)之間必須做好相互隔離，而分組輸出時不同輸出點(diǎn)則可以共用電源供電。另外，選購PLC時一般要在實際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有至少10%～15%的裕量，以方便系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展使用。

2.PLC輸出類型的匹配

在改造中要保證外圍設(shè)備與PLC的輸出類型相匹配。根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動作的頻率等，可確定輸出端是采用繼電器輸出，晶體管還是晶閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。對于機(jī)床控制系統(tǒng)的改造，多數(shù)情況下系統(tǒng)的輸出頻率在6次/min以下，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。

3.必要的硬件保護(hù)措施

為實現(xiàn)更有效、更穩(wěn)妥的保護(hù)。繼電器、接觸器的觸點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行必要的硬件互鎖保護(hù)。比如：在PLC的梯形圖程序中，雖然電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制已經(jīng)進(jìn)行了軟件互鎖保護(hù)，但主電路中的交流接觸器主觸點(diǎn)常因通過電流大、使用時間長而發(fā)生熔焊，以致不能有效斷開，這就可能造成電動機(jī)電源端短路情況發(fā)生，所以增加接觸器正、反轉(zhuǎn)主觸點(diǎn)之間的硬件互鎖是避免電源端短路的有效方法。

4.在重要的安全保護(hù)部分直接作硬件處理

在某些重要的安全保護(hù)部分，忽略PLC輸入端，不經(jīng)過軟件程序控制，而采用直接在PLC的輸出端設(shè)置急停按鈕和緊急限位開關(guān)等元件來保護(hù)負(fù)載電路。

五.結(jié)束語

總之，PLC的應(yīng)用對傳統(tǒng)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造十分重要，改造后可以充分發(fā)揮PLC的重大優(yōu)點(diǎn)，提高機(jī)床的安全性和可靠性，減少機(jī)床故障的產(chǎn)生，大大提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。

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