采用PLC控制改造機床電路的安裝方法及注意事項

郭延林

【摘 要】在機械加工企業(yè)中，有許多舊式普通機床，為了機床適應小批量、多品種、復雜零件的加工，充分利用普通機床，就需要對普通機床進行機電一體化改造。采用PLC改造的機床電路時，需要注意的問題比較多，應特別細致，周到、反復進行調(diào)試，得到的梯形圖常常需要進一步簡化和優(yōu)化。利用PLC對舊機床進行改造是一種行之有效的手段，不僅利用了原有的設備，節(jié)約資源，而且還滿足新生產(chǎn)工藝的需求，提高效率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益，因此應用越來越廣泛。本文論述了T68鏜床的主電路由PLC取代復雜的電氣連線控制，設計出由PLC為鏜床的控制電路的安裝方法。

【關鍵詞】鏜床；PLC控制；電路改造

1.T68鏜床及PLC改造設計后好處

T68鏜床的電氣控制是由2臺電動機，主軸電機M1拖動主軸的旋轉和工作進給，M2電動機實現(xiàn)工作臺的快移，M1電動機是雙速電動機，低速是△接法，高速是YY接法，主軸旋轉和進給都由齒輪變速，停車時采用了反接制動，主軸和進給的齒輪變速采用了斷續(xù)自動低速沖動。

通過PLC改造后，可以延長鏜床的使用壽命，還可以降低機床的故障、更加便于控制、方便維修等各種好處。采用PLC實現(xiàn)T68鏜床電氣控制時，照明、電源指示燈、低壓備用電源插座及控制電源變壓器及相關電路保持原電路配置連接。繼電一接觸器系統(tǒng)中按鈕、速度繼電器、行程開關為PLC的輸入設備，接觸器線圈及指示燈為PLC的輸出設備。為了節(jié)省PLC的I/O點數(shù)，SQ1、SQ2的常開觸點并聯(lián)，SQ3、SQ4的常開觸點串聯(lián)，SQ3、SQ4的常閉觸點并聯(lián)，SQ5、SQ6的常開觸點并聯(lián)之后接在PLC的輸入端。經(jīng)過這樣處理后，僅需要14個輸入點，7個輸出點，又基于三菱的PLC在市場上被廣泛使用且價格便宜，適用于經(jīng)濟型的改造，因此，我選用三菱型號為FX2N-32MR的PLC。

2.機床面板電氣線路安裝

2.1機床面板對電氣線路的基本要求

（1）必須滿足機床的工作要求。

（2）有保護措施：如短路保護，過載保護，欠壓保護，欠電流保護等。

（3）成本要低所用元氣件要盡量少，容量要選擇適當，導線截面積不要過大，布線要經(jīng)濟合理。

（4）便于維修調(diào)試。

2.2機床線路圖的種類

機床電氣線路圖分電氣原理圖和電氣接線圖兩種。必須注意，同一型號的機床，由于生產(chǎn)產(chǎn)家不同，電氣原理圖和電氣接線圖也有差別。

2.3機床電氣線路的安裝步驟

（1）安裝時先檢查電氣設備和電氣元件是否有短缺，規(guī)格是否符合明細表要求；外觀檢查是否有損傷；檢查所以觸頭是否光滑，接觸面是否良好，操作機構和復位機構是否靈活，絕緣電阻是否符合要求等。

（2）機床對電路進行分析。分析方法和步驟。

1）首先從分析原理圖著手，從主電路中找出該機床共有多幾臺電動機和其他設備，以及他們是受那些接觸器控制的。弄清每臺電動機的起動方法有無反轉，調(diào)速，連鎖和制動等。

2）根據(jù)主電路每臺電動機或其他設備的接觸器主觸頭文字符號，在控制線路中找出相對應的線圈。

3）在控制線路中每個接觸器線圈小回路中所串聯(lián)、并聯(lián)的其他元件（如接觸器、繼電器的觸點以及按鈕、轉換開關、行程開關的接線點等）都找出來。分析它們相互間的關系。弄清那個先動作，那個后動作，在什么情況下動作，在什么情況下不動作。也就是要弄清控制線路中各種電器元件的相互關系、互相約制的關系。

3.PLC的安裝

3.1安裝環(huán)境

PLC適用于大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場，但它對使用場合、環(huán)境溫度等還是有一定要求?？刂芇LC的工作環(huán)境可以有效的提高它的工作效率和壽命。在安裝PLC時，要避開下列場所：

（1）環(huán)境溫度超過0℃～50℃的范圍。

（2）相對濕度超過85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）。

（3）太陽光直接照射。

（4）有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。

（5）有大量鐵屑及灰塵。

（6）頻繁或連續(xù)的振動，振動頻率為10～55Hz、幅度為0.5mm（峰-峰）。

（7）超過10g（重力加速度）的沖擊。

3.2 PLC的固定

小型可編程控制器外殼的4個角上，均有安裝孔。有兩種安裝方法：一是用螺釘固定，不同的單元有不同的安裝尺寸；另一種是DIN（德國共和標準）軌道固定。DIN軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對。在軌道上，先裝好左右夾板，裝上PLC，然后擰緊螺釘。為了使控制系統(tǒng)工作可靠，通常把可編程控制器安裝在有保護外殼的控制柜中，以防止灰塵、油污、水濺。為了保證可編程控制器在工作狀態(tài)下其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機器應有足夠的通風空間，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔。如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風扇，強迫通風。為了避免其他外圍設備的電干擾，可編程控制器應盡可能遠離高壓電源線和高壓設備，可編程控制器與高壓設備和電源線之間應留出至少200mm的距離。當可編程控制器垂直安裝時，要嚴防導線頭、鐵屑等從通風窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至永久損壞。

3.3電源接線

PLC供電電源為50Hz、220V±10%的交流電。FX系列可編程控制器有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入傳感（如光電開關或接近開關）提供直流24V電源。

如果電源發(fā)生故障，中斷時間少于10ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過10ms或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點均同時斷開。當電源恢復時，若RUN輸入接通，則操作自動進行。對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴重，可以安裝一個變比為1：1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。

3.4接地

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴展單元，其接地點應與基本單元的接地點接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給可編程控制器接上專用地線，接地點應與動力設備（如電機）的接地點分開。若達不到這種要求，也必須做到與其他設備公共接地，禁止與其他設備串聯(lián)接地。接地點應盡可能靠近PLC。

3.5直流24V接線端

使用無源觸點的輸入器件時，PLC內(nèi)部24V電源通過輸入器件向輸入端提供每點7mA的電流。PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開關或光電開關）提供電流。24V端子作傳感器電源時，COM端子是直流24V地端。如果采用擴展單元，則應將基本單元和擴展單元的24V端連接起來。另外，任何外部電源不能接到這個端子。如果發(fā)生過載現(xiàn)象，電壓將自動跌落，該點輸入對可編程控制器不起作用。每種型號的PLC的輸入點數(shù)量是有規(guī)定的。對每一個尚未使用的輸入點，它不耗電，因此在這種情況下，24V電源端子向外供電流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情況下都不能使用。

3.6輸入接線注意點

（1）輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。

（2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。

（3）可編程控制器所能接受的脈沖信號的寬度， 應大于掃描周期的時間。

【參考文獻】

[1]丁煒.可編程序控制器在工業(yè)控制中的應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]黃曉紅.工廠電氣控制與可編程序控制器[M].北京：中國科學出版社，2009.

[3]廖常初.PLC基礎及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[4]任玉田.機床計算機數(shù)控技術[M].北京：北京理工大學出版社，2009.