基于LOGO！模塊在普通搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)中的改造研究

【摘要】本文以z3080普通搖臂鉆床為例，介紹了LOGO！模塊在普通搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用研究，通過對z3080型普通搖臂鉆床控制原理圖上加以改進，并使用LOGO！模塊取代部分中間繼電器以及時間繼電器，實現(xiàn)對鉆床的準確控制。

【關(guān)鍵詞】LOGO??；繼電接觸器控制系統(tǒng)；PLC

引言

搖臂鉆床，也可以稱為搖臂鉆。搖臂鉆是一種孔加工設(shè)備，可以用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工[1]。常見搖臂鉆床由液壓方式夾緊，搖臂鉆床以其操作方便、靈活，廣泛的適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。傳統(tǒng)繼電接觸器控制易產(chǎn)生元件老化、觸點粘連等故障，因此文中對設(shè)備的電氣系統(tǒng)進行了改造，在改造過程中為電控系統(tǒng)引入了LOGO！模塊，并取得了良好效果。

1、LOGO！模塊

LOGO！智能邏輯控制器填補了繼電器與PLC之間的技術(shù)空間，它通過集成的8種基本功能和30多種特殊功能可以代替數(shù)以百計的開關(guān)設(shè)備，包括時間繼電器、接觸器等。LOGO！集成的操作面板可以用來編寫控制程序，監(jiān)測輸入輸出狀態(tài)，調(diào)整功能塊參數(shù)，顯示文本、棒圖、輸入輸出變量等，LOGO！還有很好的抗振性和很強的電磁兼容性（EMC），能夠應(yīng)用于各種氣候條件。

1.1LOGO！模塊的常用功能

LOGO！邏輯模塊是西門子公司研制的，它具備AND（與）、OR（或）、NOT（非）、NAND（與非）、NOR（或非）、XOR（異或）[2]、邊沿觸發(fā)、接通延時、關(guān)斷延時等功能，數(shù)字量和模擬量輸入和輸出等根據(jù)設(shè)備類型選擇的功能，這些功能單元由軟件編程之后載入到模塊中，LOGO！模塊通過內(nèi)部運行編制好的程序可以實現(xiàn)電氣控制中的各種功能需求。

1.2LOGO！模塊的編程

LOGO！模塊可以使用專用編程器或使用計算機編程，專用編程器編程適用于現(xiàn)場維修、檢測，使用計算機編程必須安裝專用編程軟件，編程語言為功能塊或梯形圖，目前國內(nèi)最常見控制方式為繼電接觸器控制，即采用繼電器、接觸器、按鈕等控制電器來實現(xiàn)對設(shè)備的控制。LOGO！基本功能模塊與繼電接觸器控制在電路圖中的表達方式對比如下表[3]

PLC即可編程控制器，包括了邏輯電路、計數(shù)器、復(fù)雜數(shù)據(jù)運算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，其功能遠強大于LOGO！模塊，但在普通電氣控制中，PLC的許多功能都不被使用而且PLC的價格也比較昂貴，LOGO！模塊的體積小便于安裝，編程系統(tǒng)也易于掌握，其大部分功能都可以應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中。通過擴展LOGO！模塊的輸入、輸出可以實現(xiàn)常規(guī)的自動控制。

2、搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)

搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)包括主軸旋轉(zhuǎn)繼電器控制、搖臂夾緊、松開的時間繼電器控制、搖臂升降的行程控制組成的主要控制回路，以及配套的冷卻、潤滑系統(tǒng)電機的電氣控制組成的輔助控制回路。

2.1鉆床的結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)的的控制功能

Z3080型搖臂鉆床主要由底座、立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成，主軸箱可在搖臂上移動，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)，搖臂還可沿立柱上下移動，以適應(yīng)加工不同高度的工件。其電氣控制系統(tǒng)主要針對的是主軸電機的起停控制、搖臂沿立柱上下移動時電機的正反轉(zhuǎn)控制，以及搖臂與立柱鎖緊、松開不同狀態(tài)的電機正反轉(zhuǎn)控制。其原理圖如下：

此控制中SB1為急停開關(guān)，SB2為主電機控制按鈕，SB3、SB4為搖臂升降控制按鈕，SB5、SB6為搖臂與立柱松開與夾緊控制按鈕，SQ1、SQ3為搖臂升降行程開關(guān)，SQ2、SQ4為液壓油缸限位開關(guān)，KM1—KM5是接觸器，KT是通電延時繼電器。

其控制順序為：①按下SB2，KM1得電其常開觸點閉合主軸電機旋轉(zhuǎn)。②按下SB3，通電延時繼電器KT工作，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，KM4得電且與KM5互鎖，搖臂與立柱松開，碰觸液壓油缸限位開關(guān)SQ2，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器KM2得電，搖臂上升。搖臂下降與上升控制原理相同，下降由SB4控制，當(dāng)中有上升與下降控制接觸器KM2、KM3互鎖。③按下SB5、SB6可獨立控制搖臂與立柱之間的松開與夾緊。

3、主要控制回路電氣改造

文中已經(jīng)介紹LOGO！模塊的基本功能，如何合理的利用這些功能對主軸電機控制、搖臂夾緊、松開控制的改造是本文研究的重點，目的是采用用LOGO！邏輯模塊最大程度的替代原電氣控制系統(tǒng)的中間繼電器、繼電接觸器元件來實現(xiàn)搖臂鉆床的控制功能。

3.1LOGO！模塊控制流程

首先根據(jù)Z3080型搖臂鉆床的控制原理來編制LOGO！模塊的控制流程，在此次改造中我選用LOGO！模塊的型號為：LOGO！12/24RCo，它的輸入電壓是12/24V DC，輸入為8點的數(shù)字量輸入，輸出為4繼電器輸出（允許最大電流為10A），無顯示單元且模塊內(nèi)的程序只能通過計算機運行LOGO！Soft Comfort軟件編制好后寫入LOGO！模塊中，首先確定輸入量為按鈕SB3—SB6、限位開關(guān)SQ1—SQ4共8路，輸出繼電器控制KM2—KM5四個接觸器，那么控制流程如下：①閉合按鈕開關(guān)SB3或SB4作為LOGO！模塊通電延時單元運行的輸入信號；②模塊內(nèi)的通電延時單元以及閉合按鈕開關(guān)SB5或SB6作為LOGO！模塊控制接觸器KM4、KM5線圈得失電的輸入信號；③KM4、KM5的工作狀態(tài)及行程開關(guān)SQ3的開閉狀態(tài)作為LOGO！模塊控制接觸器KM2、KM3線圈得失電的輸入信號。

3.2繪制功能模塊圖

根據(jù)控制流程示意對該系統(tǒng)的軟件進行設(shè)計，其輸入、輸出端口具體分配為：

從此圖可以看出，每個輸入、輸出的關(guān)聯(lián)，將編制好的程序通過模擬仿真運行，確定該程序模塊符合系統(tǒng)邏輯要求，可以實現(xiàn)預(yù)定的功能。將程序?qū)懭隠OGO！模塊中后，根據(jù)模塊的邏輯要求對，原電氣控制線路進行改造。器接線原理圖如下：

通過改造，主軸電機控制屬于獨立控制因此對其不做改動，將通電延時繼電器用LOGO！模塊中的功能替代，LOGO！模塊的電源選用DC24V，如果接觸器線圈電壓等級與LOGO！模塊電壓不符，可接雙電源共用地線，L為正極，N為地線。安裝完畢后，運行穩(wěn)定。實現(xiàn)了設(shè)計要求。

結(jié)束語

LOGO！模塊的安裝尺寸較小但功能齊全，它編程方便它與PLC相同完全可以替代繼電接觸器控制系統(tǒng)的邏輯功能，而且電路連接較為簡單且價格低廉，在這次改造中可以明顯看出如果電氣線路故障，可以通過LOGO！模塊面板上的指示燈進行判斷是否是模塊故障，剩下的電氣控制元件故障也易于檢查和排除，這就大大簡化了維護工作。在一些電氣控制中LOGO！模塊完全可以滿足邏輯控制需求，從而免去使用價格更加昂貴的PLC，在電氣改造中運用可以大大提高設(shè)備的性能和降低改造成本，另外LOGO！模塊的編程可以與PLC通用，這就奠定了在復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)中對PLC使用與維護的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]趙明，許翏編.工廠電氣控制設(shè)備[M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]楊志忠主編.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3]陳浩主編.圖解西門子LOGO！應(yīng)用技術(shù).中國電力出版社，2008.

作者簡介

田娜.女（1984.8-）籍貫：山西朔州市懷仁縣.民族：漢族.最高學(xué)歷：在職工程碩士研究生.研究方向：控制工程。