基于PLC對鉆床Z3050控制系統(tǒng)的改造

劉春

摘 要：Z3050鉆床在現(xiàn)在的工廠中是非常普遍的，伴隨著工作效率的越來越高，傳統(tǒng)的鉆床已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在快速的工作節(jié)奏，因?yàn)闃?gòu)造復(fù)雜，所以經(jīng)常出問題，文章結(jié)合PLC的性能在介紹Z3050鉆床基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了該鉆床的工作原理，論述了西門子PLC S7-200在Z3050的控制運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：Z3050鉆床；PLC；控制

中圖分類號：TG522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0102-01

1 鉆床Z3050概述

伴隨著工廠自動化的逐步成熟，工作效率逐步提高，老舊設(shè)備雖然很耐用，但是效率低、造價高、電氣線路復(fù)雜、維修難度大，這樣不但在生產(chǎn)作業(yè)時耗費(fèi)時間而且在作業(yè)時很容易出故障，尤其是電氣控制故障。如果更換新型的設(shè)備投資又非常大，很不經(jīng)濟(jì)，為了順應(yīng)現(xiàn)在企業(yè)提倡的節(jié)能降耗，提高效率的趨勢，因此針對Z3050鉆床進(jìn)行改造。

1.1 鉆床Z3050接觸器控制和西門子S7-200控制分析

①靈活性：接觸器控制不能隨意改動線路，改動起來非常復(fù)雜麻煩；PLC控制的所有邏輯都在程序里如果要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化改造，只需要修改程序就可以。

②可靠性：接觸器控制觸點(diǎn)多所以時間長就會出現(xiàn)老化，或者因?yàn)榻泳€繁瑣，故障率很高等問題，所以可靠性不好；PLC無觸點(diǎn)都是程序在運(yùn)行，線路不繁瑣，所以故障率低，可靠性高。

③維修效率：繼電接觸式控制線路由于接觸點(diǎn)多，所以接線繁多，線路構(gòu)造復(fù)雜，不容易修理；PLC控制無觸點(diǎn)，所以只有外部接線，導(dǎo)線少，線路清晰，容易修理。

④造價：接觸器控制因?yàn)楣收下矢撸S修難度大，所以維修費(fèi)用高；PLC因?yàn)榭刂七壿嫸际莾?nèi)部程序完成的，外部線路簡單明了，所以維修簡單，故障率低，所以維修費(fèi)用低。

⑤靈敏度：因?yàn)榻佑|器都是機(jī)械接觸，所以需要一定的時間，都比ms級低，靈敏度低；PLC控制，因?yàn)槎际窃诔绦蛏线M(jìn)行控制，所以反應(yīng)時間都是ms級，反應(yīng)速度快而且精準(zhǔn)。

1.2 鉆床Z3050鉆床動力部分解析

Z3050鉆床主要有四臺三相異步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，其中包括：M1主軸電機(jī)、M2搖臂升降電機(jī)、M3液壓泵電機(jī)、M4冷卻泵電機(jī)，如圖1所示。

①主軸電動機(jī)M1：主軸電機(jī)是單向旋轉(zhuǎn)，主要有兩個作用：一是讓鉆頭旋轉(zhuǎn)打孔。二是讓鉆頭對工件進(jìn)行小進(jìn)給，讓鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，一邊能使鉆頭下降或者上升。

②搖臂升降電動機(jī)M2：搖臂電機(jī)主要是讓搖臂能夠按照自己的意愿使搖臂能進(jìn)行升降運(yùn)動讓鉆頭對工件進(jìn)行大進(jìn)給。

③液壓泵電機(jī)M3：液壓泵電機(jī)有兩部分：一部分是兩位六通閥的控制電磁線圈，另一部分是液壓泵電機(jī)。這兩部分通過相互配合將液壓油輸送的不同的夾緊液壓缸，從而實(shí)現(xiàn)使搖臂和主軸箱以及外立柱的放松或夾緊。

④冷卻泵電機(jī)M4：冷卻泵電機(jī)主要是在工件進(jìn)行作業(yè)時對鉆頭進(jìn)行降溫防止鉆頭因溫度升高而損壞。

2 PLC程序和外部接線設(shè)計

2.1 系統(tǒng)I/O定義

在系統(tǒng)改造過程中，由于主令電器及被控電器元件相對較多。為了方便系統(tǒng)線路裝配及控制程序設(shè)計，我們有必要進(jìn)行I/O系統(tǒng)定義。具體分配，見表1。

2.2 PLC外部接線設(shè)計

因?yàn)殂@床的安全用電，所以在輸出都進(jìn)行了降壓處理，線圈用了交流110 V，指示燈用了24 V指示燈，外部接線時要考慮控制柜背板的布線，避免將低壓信號線和通訊電纜與交流供電線和高能量、開關(guān)頻率很高的直流線路布置在一個線槽中。

S7-200設(shè)備的設(shè)計采用自然的對流散熱方式，在器件的上方和下方都必須留有至少25 mm的空間，以便于正常的散熱。前面板與背板的板間距離也應(yīng)保持至少75 mm。在垂直安裝時，其允許的最高環(huán)境溫度要比水平安裝時低10 ℃，而且CPU應(yīng)安裝在所有擴(kuò)展模塊的下方在安排S7-200設(shè)備時，應(yīng)留出接線和連接通訊電纜的足夠空間。當(dāng)配置S7-200系統(tǒng)時，可以靈活地使用I/O擴(kuò)展電纜。如圖2所示。

2.3 梯形圖設(shè)計

①主軸電動機(jī)M1的控制。按下主軸電機(jī)啟動按鈕SB1，這時KM1得電，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動，同時KM1自鎖，啟動信號燈HL1亮，當(dāng)按下主軸電機(jī)停止按鈕SB2時主軸電機(jī)停止。

②照明控制。當(dāng)按SB9時，HL4得點(diǎn)，照明燈亮；按下SB10時，HL4失電，照明燈滅。

③冷卻泵電機(jī)M4控制。在主軸電機(jī)啟動后KM1閉合，按下冷卻電機(jī)啟動按鈕SB5時，KM4得電，冷卻泵電機(jī)轉(zhuǎn)動，當(dāng)按下冷卻泵停止按鈕SB6冷卻泵停止或者當(dāng)主軸電機(jī)停止時，KM4斷電斷開，冷卻泵停止，但是原來的鉆床沒有這樣的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，而是直接進(jìn)行通斷，這樣會導(dǎo)致在鉆床沒有啟動時可以開啟冷卻泵，如果開關(guān)失靈冷卻泵會啟動造成不良后果。

④搖臂升降啟動。按下?lián)u臂電機(jī)上升SB3或者下降SB4時中間繼電器M0.0和斷電延時繼電器T33通電，但是達(dá)到上升或者下降的限度時，限位開關(guān)ST1-1或者ST1-2斷開，搖臂電機(jī)停止。搖臂電機(jī)是點(diǎn)動式電機(jī)，當(dāng)?shù)竭_(dá)所要求的高度時就松開按鈕，這時電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止上下升降。

3 結(jié) 語

利用西門子PLCS7-200對Z3050鉆床進(jìn)行改造，改造后鉆床的功耗變低，外部接線構(gòu)造簡單清晰，維修簡單，因?yàn)镻LC運(yùn)行速度快，靈敏度高，所以工作效率很快。輸入電壓低所以安全性也大大提高，經(jīng)過改造，既不用花高昂的費(fèi)用買新鉆床，也不用擔(dān)心可靠性差的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王永華.現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2008.

[2] 余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3] 高鐘毓.機(jī)電控制工程（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[4] 齊占慶.電氣控制技術(shù)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[5] 程子華.PLC原理與編程實(shí)例分析（第一版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[6] 何波.電氣控制與PLC應(yīng)用（第一版）[M].北京：中國電力出版社，2008.

[7] 張浩風(fēng).PLC梯形圖設(shè)計方法與應(yīng)用實(shí)例（第一版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.