淺談基于松下ＦＰ１－Ｃ２４的Ｚ３０４０搖臂鉆床電氣的ＰＬＣ改造

[摘要]文章對(duì)Z3040播臂鉆床電氣控制原理進(jìn)行分析，提出采用松下FPl-C24進(jìn)行電路的PLC改造方案。

[關(guān)鍵詞]Z3040；FP1-C24電氣控制PLC控制；方案分析

[作者簡(jiǎn)介]鐘俏靈，柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系電氣工程師，研究方向：機(jī)電一體化，廣西柳州，545006

[中圖分類號(hào)]TG522

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-7723(2009)06-0034-0002

目前PLE在機(jī)床的使用越來(lái)越多，有很多企業(yè)紛紛嘗試應(yīng)用PLC對(duì)機(jī)床電氣控制進(jìn)行PLC改造并取得成功。本文介紹應(yīng)用松下FPl-C24可編程序控制器對(duì)Z3040搖臂鉆床進(jìn)行電氣控制的PLC改造實(shí)例，通過(guò)方案分析，指出方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)其他機(jī)床的改造具有一定的參考價(jià)值。

一、Z3040搖臂鉆床的電氣控制原理分析

Z3040搖臂鉆床繼電器控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示，控制的電動(dòng)機(jī)共有四臺(tái)。

Z3040搖臂鉆床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)共用一臺(tái)主電動(dòng)機(jī)M1。加工螺紋時(shí)要求主軸能正反向旋轉(zhuǎn)，主軸正反轉(zhuǎn)是采用機(jī)械方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以M1只需單向旋轉(zhuǎn)，主電動(dòng)機(jī)功率為3KW，用SBl、SB2實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止控制，用熱繼電器FRl作過(guò)載保護(hù)。

搖臂的升降由升降電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)能正反向旋轉(zhuǎn)，M2功率為1.1KW。SB3、SB4分別為搖臂上升和下降按鈕，由KM2、KM3控制電動(dòng)機(jī)M2正反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)搖臂的升降移動(dòng)。

立柱、主軸箱與搖臂的夾緊與松開是采用電動(dòng)機(jī)M3帶動(dòng)液壓泵，通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。其夾緊與松開是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)送出不同流向的壓力油推動(dòng)活塞帶動(dòng)菱形塊動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以。液壓泵電動(dòng)機(jī)M3要求能正反向旋轉(zhuǎn)，由KM4、KM5實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，M3功率為0.6KW，用熱繼電器FR2作過(guò)載保護(hù)。

冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4只需單向旋轉(zhuǎn)，其功率為0.125KW。由旋轉(zhuǎn)開關(guān)SCl直接控制單向旋轉(zhuǎn)。

二、Z3040搖臂鉆床電路的PLC改造方案

因Z3040搖臂鉆床的控制信號(hào)較多、觸點(diǎn)多，線路復(fù)雜，查找故障困難，維修不便，若采用PLC控制可大大簡(jiǎn)化控制線路，降低機(jī)床的故障率，使維修更加方便。所以，對(duì)機(jī)床進(jìn)行電路的PLC改造，機(jī)床主電路和照明燈按原圖紙接線，控制回路改用PLC控制。選擇PLC機(jī)型時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要選用合適的型號(hào)，以免大材小用造成浪費(fèi)，或者功能范圍不符合應(yīng)用要求。一般在選機(jī)型時(shí)，要考慮到PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)要留有10％余量。現(xiàn)統(tǒng)計(jì)出7.3040機(jī)床的輸入點(diǎn)共為12點(diǎn)，輸出為9點(diǎn)，共21點(diǎn)。考慮到企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備，選用FPl-C24型可編程序控制器。FPI-C24型可編程序控制器是日本松下電工生產(chǎn)的小型PLC，有16個(gè)輸入點(diǎn)、8個(gè)輸出點(diǎn)，為繼電器輸出型，帶負(fù)載能力為250V，2A。因FPl-C24只有8個(gè)輸出口，故在不改變?cè)瓩C(jī)床的功能的情況下，對(duì)控制回路稍作改動(dòng)，因主軸與立柱松開與夾緊信號(hào)是兩個(gè)相反的信號(hào)，所以去掉主軸與立柱松開信號(hào)燈HLl，保留夾緊信號(hào)燈HL2。

對(duì)Z3040的PLC控制進(jìn)行輸入，輸出分配。畫出輸入，輸出接線圖如圖2所示。

在圖1原繼電器控制回路中，由于按鈕、行程開關(guān)較多、觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜，所以從安全考慮采用127V的低電壓?，F(xiàn)在改為PLC控制，按鈕、行程開關(guān)的輸入信號(hào)采用PLC提供的直流24V電壓，輸出與輸入回路完全隔離。所以，在此可選用220V的接觸器，如圖2所示。

應(yīng)用FPWIN G2軟件設(shè)計(jì)梯形圖程序如圖3所示。通過(guò)傳輸線傳送程序至PLC進(jìn)行程序調(diào)試。

三、Z3040搖臂鉆床電路的PLC改造方案分析

(一)時(shí)間繼電器瞬動(dòng)觸點(diǎn)和斷電延時(shí)觸點(diǎn)的處理

本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于時(shí)間繼電器KT的取代。圖1中，時(shí)間繼電器KT有兩對(duì)瞬動(dòng)觸點(diǎn)和一對(duì)斷電延時(shí)動(dòng)作的觸點(diǎn)，而FPl-C24可編程序控制器沒(méi)有此類觸點(diǎn)。對(duì)于瞬動(dòng)觸點(diǎn)的處理，可用—個(gè)內(nèi)部繼電器來(lái)取代，如圖3梯形圖中的R1，按SB3(X2)、sB4(x3)，接通R1。而斷電延時(shí)動(dòng)作的觸點(diǎn)(圖1中的1-17)，是松開SB3或SB4時(shí)才開始計(jì)時(shí)的，那么可以讓Rl的常閉點(diǎn)去控制內(nèi)部定時(shí)器TO，而為了避免一開始未按SB3或SB4時(shí)，T0也計(jì)時(shí)，本程序中巧妙地應(yīng)用了內(nèi)部繼電器R2，用R2的常開觸點(diǎn)去控制TO，如圖3中梯形圖的第27步。

(二)停止按鈕、行程開關(guān)等常閉觸點(diǎn)的處理

在繼電器控制中，停止按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器觸點(diǎn)都是用常閉點(diǎn)，而PLC控制時(shí)要改為常開點(diǎn)，如圖2中的SBl、SQ3、FRl、FR2等。只有這樣，相應(yīng)的觸點(diǎn)在梯形圖中才是常閉點(diǎn)，如圖3中的／X0dX9、／XB、／XC。如果這類觸點(diǎn)像繼電器控制那樣仍用常閉點(diǎn)，則在梯形圖中的輸入點(diǎn)就應(yīng)用常開點(diǎn)。這樣，一接通電源，相應(yīng)的輸入點(diǎn)就接通，有輸入，常開點(diǎn)閉合。也就是說(shuō)，這類觸點(diǎn)我們?cè)谔菪螆D中看到的是常開的，但它卻是閉合的，這樣不合乎邏輯思維，所以，輸入點(diǎn)一般要全改為常開點(diǎn)。這點(diǎn)是初學(xué)者最容易出錯(cuò)的，應(yīng)特別注意。

(三)不同電壓的處理

原來(lái)繼電一接觸器電路中分開畫的各種交流控制電路和直流執(zhí)行電路，如6.3V的信號(hào)燈、220V接觸器、36V照明燈等，在PLC梯形圖中要合為一體，如圖3中的第52、53步信號(hào)燈的控制與220V接觸器的控制程序畫在一起。

四、結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)那些已成熟的繼電一接觸器控制電路的生產(chǎn)機(jī)械，在改用PLC控制時(shí)，只要把原有的控制電路作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，使之成為符合PLC要求的梯形圖。但又不能僅僅從電氣圖來(lái)改，更多的是從工作過(guò)程動(dòng)作順序來(lái)設(shè)計(jì)程序。程序還需要經(jīng)過(guò)反復(fù)修改和完善，才能符合控制要求，并且一定要經(jīng)過(guò)模擬調(diào)試才能聯(lián)機(jī)調(diào)試?？刂瞥绦虿⒉皇俏ㄒ坏?，要經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐總結(jié)、修正，力求最佳方案。