C7632車床電控系統(tǒng)改造

王 麗

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300）

1 C7632車床改造前電控系統(tǒng)存在的問題

C7632液壓多刀半自動車床為一種專業(yè)車床，其具有自動化程度較高、加工精度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為軸承制造業(yè)車加工的主要生產(chǎn)設(shè)備之一。該機(jī)床的電氣部分采用繼電器邏輯組合控制，并且配有二極管矩陣電路，可進(jìn)行加工程序的變更。整個機(jī)床功能分為三大部分：加工程序的編排、半自動工作狀態(tài)和調(diào)整狀態(tài)。但在該機(jī)床電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯組合控制電路中，使用繼電器多，元件比較落后，致使機(jī)床在生產(chǎn)過程中，電氣故障頻繁，可靠性差，維修麻煩。主要缺點(diǎn)有：

（1）機(jī)床使用的中間繼電器達(dá)30多個，由于使用頻率較高，繼電器觸點(diǎn)經(jīng)常有燒損和接觸不良等現(xiàn)象，維修困難。

（2）在二極管矩陣電路中，使用的二極管插頭、插座達(dá)200多個，由于經(jīng)常插拔和車間環(huán)境差，造成元件接觸不良，使機(jī)床產(chǎn)生誤動作或不動作等現(xiàn)象，故障率高。

（3）機(jī)床行程開關(guān)采用JW2系列機(jī)械組合開關(guān)，其壓合過程是利用行程壓鐵壓合行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，由于壓合頻繁，行程開關(guān)經(jīng)常失靈或被撞壞，造成車刀損壞，產(chǎn)品報(bào)廢，甚至危及人身安全。

2 改造方法

2.1 改造要求

改造后的機(jī)床不僅要保留原機(jī)床已有的邏輯功能和操作習(xí)慣，而且要使其功能加以擴(kuò)展，以適應(yīng)原有的操作習(xí)慣和擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，提高經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到低投入、高產(chǎn)出的目的；電氣控制要簡單明了，圖紙?jiān)敿?xì)具體，易于維修，便于掌握；元器件的選擇配置要合理。

2.2 改造內(nèi)容

（1）采用OMRON-C60P可編程序控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯組合電路控制。

（2）應(yīng)用PLC的豐富指令編制一套用戶（操作者）隨機(jī)可變程序，替代原機(jī)所使用的二極管矩陣電路，操作者可根據(jù)加工產(chǎn)品的工藝要求，在操作面板上編制相應(yīng)的加工程序。

（3）加強(qiáng)機(jī)床的電動機(jī)保護(hù)電路，把傳統(tǒng)的熔斷器改為DZ47系列自動空氣開關(guān)。

（4）用YB-D-C3L無觸點(diǎn)接近開關(guān)代替原有的機(jī)械組合開關(guān)，以延長使用壽命。

（5）解決原機(jī)床存在的干擾問題，避免機(jī)床誤動作而撞刀等。

若仔細(xì)考察杰克·倫敦的其他作品，會發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含著大同小異的意識形態(tài)立場。以《海狼》(1904)為代表，得出結(jié)論：弱者終于戰(zhàn)勝了強(qiáng)者，文明終于戰(zhàn)勝了野蠻(王寧、張艷紅2010：124)。以《白牙》（1906）為代表，白牙的整個成長過程充滿痛苦和挫折，最后在人類愛的感召下變成了一只忠實(shí)的“狗”,表現(xiàn)出作者強(qiáng)調(diào)博愛與毅力對人類發(fā)展的重要性(李智2012：208)。

2.3 電路設(shè)計(jì)

2.3.1 主回路

機(jī)床供電電源為三相交流電，電壓為380 V，頻率為50 Hz。根據(jù)車間供電系統(tǒng)容量，主電動機(jī)選用Y160L-4，18.5 kW；油泵電動機(jī)選用Y100L1-4，2.2 kW；冷卻泵電動機(jī)選用A0B-50，0.12 kW。電動機(jī)均采用直接啟動。機(jī)床總電源開關(guān)選用DZ101-100／330自動空氣開關(guān)，作主電動機(jī)過載保護(hù)和電路短路保護(hù)，其他電動機(jī)均設(shè)有熱繼電器作過載保護(hù)。機(jī)床主回路如圖1所示。

2.3.2 控制回路

控制回路電壓由380 V交流輸入，經(jīng)控制變壓器變壓，輸出的24 V交流電供機(jī)床照明燈工作；輸出的6.3 V交流電供機(jī)床電源指示燈工作；輸出的28 V交流電壓再經(jīng)轎式整流后，輸出24 V直流電壓供電磁鐵工作；輸出的220V交流電供PLC和交流接觸器使用。為使設(shè)備安全運(yùn)行，必須先啟動油泵電動機(jī)后，變壓器方可運(yùn)行通電。

圖1 C7632車床的主回路電路圖

2.3.3 PLC-I／O接口電路

OMRON-C60P PLC輸入36點(diǎn)，輸出24點(diǎn)，而C7632車床輸入信號（開關(guān)，按鈕）有60多個，輸出信號（被控制元件，程序工步顯示燈）也有30多個。為節(jié)約資金，在不增加I／O擴(kuò)展的條件下，根據(jù)輸入、輸出信息的邏輯關(guān)系，通過并聯(lián)組合加以解決。

2.4 軟件設(shè)計(jì)

（1）程序設(shè)有獨(dú)特的用戶程序編輯接口，以適應(yīng)車加工中各種工序動作變化頻繁的需求。上、下刀架均設(shè)有15個半自動循環(huán)工步，15個緊急退刀工步，每個工步都含有主軸轉(zhuǎn)、冷卻、刀架依次動作及5個定時時間的選擇。應(yīng)用LD，LD NOT，AND，AND NOT，OR，OR NOT，AND LD，OR LD，OUT，TIM等10個基本指令及保持KEEP、移位SFT、傳送MOV、上沿微分DIFU、互鎖IL、互鎖結(jié)束ILC等5個編程指令和50多個內(nèi)部輔助、保持、暫存、計(jì)時繼電器及40多個數(shù)據(jù)存儲通道，建立了編輯面板的選擇、傳送、清零、步序、定時選擇等20個功能鍵?？赏瓿删幊?、出錯、定時選擇、傳送等9個功能和15個工步顯示，實(shí)現(xiàn)編輯用戶程序的存儲。

（2）設(shè)有人工手動輔助電路接口（調(diào)整狀態(tài)），以滿足更換工裝，主體找正，車定位筒，更換刀具，調(diào)整行程壓鐵位置等一系列的調(diào)整動作。

（3）設(shè)有自我保護(hù)功能，可避免因行程開關(guān)損壞，造成刀具的損壞等。

3 改造后的功能

改造后機(jī)床設(shè)有4種工作狀態(tài)：半自動循環(huán)程序編輯狀態(tài)、緊急退刀程序編輯狀態(tài)、半自動運(yùn)行狀態(tài)、手動調(diào)整狀態(tài)。4種狀態(tài)均由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)變換選擇。其中，機(jī)床半自動循環(huán)狀態(tài)有5種選擇方式，即上刀架單獨(dú)循環(huán)，下刀架單獨(dú)循環(huán)，上、下刀架同時循環(huán)，上刀架先動下刀架后動的依次偱環(huán)和下刀架先動上刀架后動的依次偱環(huán)（表1）。5種半自動循環(huán)狀態(tài)均由上、下刀架選擇開關(guān)組合而成。

表1 C7632車床功能表

3.1 用戶程序編輯功能（半自動循環(huán)程序編輯狀態(tài)）

用戶程序是指在編寫PLC程序時把機(jī)床的每一個功能如快進(jìn)、工進(jìn)、主軸轉(zhuǎn)、冷卻、定時選擇等，預(yù)先定義一個相應(yīng)的地址儲存下來，然后根據(jù)需要把相應(yīng)的地址號設(shè)置為1，存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫里，使用時利用移位、傳送等指令把數(shù)據(jù)庫里的內(nèi)容調(diào)出，驅(qū)動相應(yīng)的電磁鐵進(jìn)行工作。

具體的用戶程序編輯操作過程為：先確定刀架加工循環(huán)圖（圖2），再根據(jù)刀架循環(huán)圖，將編程開關(guān)置于半自動循環(huán)編程狀態(tài)。例如：步序1為在操作面板上按一次步序開關(guān)，相應(yīng)的步序指示燈閃亮，然后按清零鍵把原數(shù)據(jù)清除，編輯輸入步序1需要動作（橫向快進(jìn)），輸入確定無誤后按步序鍵進(jìn)入步序2。依次輸入各步序需要的動作，輸入完成后把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于半自動循環(huán)狀態(tài)即可進(jìn)行加工。

圖2 刀架加工循環(huán)圖

3.2 設(shè)置時間差保護(hù)功能

例如工進(jìn)行程開關(guān)工作正常，壓合工進(jìn)開關(guān)后相應(yīng)的快速電磁鐵失電，此時若快速電磁閥芯被卡住不復(fù)位，雖然電磁鐵已失電，但刀架仍以快進(jìn)的速度前進(jìn)，造成撞刀。依據(jù)刀架在單位時間內(nèi)快進(jìn)與工進(jìn)所行程的距離不同，或者說，通過等距離的各自所用的時間不同這一特點(diǎn)，通過PLC加以比較判斷，發(fā)出相應(yīng)的命令（繼續(xù)工進(jìn)或快退），避免撞刀。

3.3 其他功能

當(dāng)機(jī)床需要調(diào)整時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至調(diào)整位置，按相應(yīng)的開關(guān)即可對刀架各個工位及主軸點(diǎn)動、連動，水泵等進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)夾緊力不足時，刀架具有自動退回保護(hù)功能。設(shè)備在無人操作下達(dá)到設(shè)定的時間段，自動斷電程序?qū)⒖刂谱儔浩饕粋?cè)斷電，從而使機(jī)床油泵、主電動機(jī)、水泵等全部斷電，節(jié)能減耗。

4 結(jié)束語

經(jīng)過改造的C7632車床電控系統(tǒng)采用PLC智能控制，避免了刀具、工卡具損壞，降低了廢品率，減少了設(shè)備元器件損耗，縮短了維修時間。經(jīng)過試用，機(jī)床故障率下降90%以上，生產(chǎn)效率提高20%以上。