基于SFC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造

王志成

（沈陽(yáng)工程學(xué)院機(jī)械工程系，遼寧沈陽(yáng) 110136）

Z3040 搖臂鉆床作為一種通用機(jī)床在工礦企業(yè)應(yīng)用廣泛，特別適用于大型工件的孔加工，主要由底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺(tái)組成。具有主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、搖臂沿外立柱的上升和下降、搖臂與外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)、主軸箱沿?fù)u臂的徑向移動(dòng)，后兩者為手動(dòng)。鉆削加工時(shí)，通過(guò)夾緊裝置，主軸箱緊固在搖臂上，搖臂緊固在外立柱上，外立柱緊固在內(nèi)立柱上[1]。該型搖臂鉆床配置4臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，采用繼電-接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制，線路復(fù)雜、故障多、電氣維護(hù)任務(wù)較重。針對(duì)這種情況，采用三菱FX2N 系列PLC對(duì)其控制電路進(jìn)行了改造，克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備的故障率，實(shí)際運(yùn)行效果良好。

1 Z3040搖臂鉆床繼電器接觸器控制電路簡(jiǎn)介

Z3040搖臂鉆床有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別是主軸電動(dòng)機(jī)M1、搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、液壓泵電動(dòng)機(jī)M3和冷卻液電動(dòng)機(jī)M4，主電路和控制電路見(jiàn)圖1和圖2。控制要點(diǎn)如下：

圖1 Z3040搖臂鉆床的主電路

圖2 Z3040搖臂鉆床的控制電路

（1）主軸電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)轉(zhuǎn)，具有短路和過(guò)載保護(hù)；

（2）搖臂上升或下降前若未松開(kāi)（SQ2 常閉觸點(diǎn)接通），則自動(dòng)松開(kāi)（SQ2 常開(kāi)觸點(diǎn)接通），調(diào)節(jié)到位后延時(shí)5秒鐘自動(dòng)夾緊；

（3）YV得電：松開(kāi)和夾緊的是搖臂（伴隨上升和下降自動(dòng)進(jìn)行），YV 失電：松開(kāi)和夾緊的是主軸箱和立柱（手動(dòng)操作），見(jiàn)圖3；

圖3 搖臂、主軸箱與立柱的松開(kāi)和夾緊

（4）具有主軸工作指示和主軸箱與立柱的松開(kāi)和夾緊指示。

2 PLC控制方案確定

主電路、控制面板、3 個(gè)指示燈和工作燈保持不變；因主軸啟動(dòng)和停止控制相對(duì)獨(dú)立，為節(jié)省PLC輸入和輸出點(diǎn)，仍采用原控制方式。將4個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)、4個(gè)限位開(kāi)關(guān)、1個(gè)熱繼電器FR2常閉觸點(diǎn)接到PLC的輸入端；將4個(gè)交流接觸器、1個(gè)電磁閥接到PLC的輸出端。為降低改造成本，選用三菱PLC的型號(hào)為FX2N-20MR，12 個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)繼電器型輸出點(diǎn)。I/O接線見(jiàn)圖4。

圖4 PLCI/O接線圖

圖5 搖臂鉆床控制的SFC圖

3 SFC圖設(shè)計(jì)

順序功能圖（SFC）是三菱PLC推薦使用的編程語(yǔ)言，與傳統(tǒng)的梯形圖語(yǔ)言相比，具有與設(shè)備的動(dòng)作順序一致、不用復(fù)雜的記憶與互鎖，程序執(zhí)行速度快，維護(hù)量小、直觀清晰等特點(diǎn)，目前尚未見(jiàn)到利用SFC 實(shí)現(xiàn)Z3040 搖臂鉆床技術(shù)改造的報(bào)道。根據(jù)搖臂鉆床的控制要求，用4 個(gè)分支程序?qū)崿F(xiàn)搖臂上升、搖臂下降、主軸箱和立柱的夾緊、主軸箱和立柱的松開(kāi)控制[2]。如圖5 所示。

圖6 GX Developer 中的SFC圖

圖7 GX Developer 生成的梯形圖

利用編程軟件，將圖5 所示的程序輸入計(jì)算機(jī)，見(jiàn)圖6。注意編程軟件中的SFC 圖與實(shí)際SFC 圖的區(qū)別，圖6 中給出了步31 和轉(zhuǎn)換條件13對(duì)應(yīng)的梯形圖。完成局部轉(zhuǎn)換和整體轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)生成的梯形圖如圖7 所示，可見(jiàn)程序直觀清晰，無(wú)復(fù)雜的記憶、自鎖和互鎖（讀者可將此程序與相應(yīng)的梯形圖比較）。將此梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表（未列出）下載到PLC中，即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與控制[3]。

4 結(jié)論

選擇三菱FX2N系列PLC（FX2N-20MR），編寫(xiě)順序功能圖（SFC）語(yǔ)言控制程序，完成了Z3040 搖臂鉆床的電氣控制改造設(shè)計(jì)。安裝調(diào)試后，各項(xiàng)性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行情況良好。結(jié)果表明，利用SFC 圖進(jìn)行順序控制程序的編制，可大大減輕程序設(shè)計(jì)的工作量，縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)間。

［1］謝宇.Z3040 搖臂鉆床的PLC控制改造［J］.煤礦機(jī)械，2008（2）：145-146.

［2］GX Developer Ver 8操作手冊(cè)（SFC）［Z］.2006.

［3］孫立杰，馮清秀，湯漾平.基于PLC的數(shù)控齒條磨齒機(jī)控制系統(tǒng)［J］.機(jī)電工程，2010（10）：74-76.

［4］胡乾坤.基于GPPW 軟件的PLC順序功能圖繪制與仿真［J］.機(jī)床電器，2010（3）：23-25.