用PLC改造M1432A型萬能外圓磨床

楊麗華

（佛山市南海區(qū)鹽步職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東佛山 528247）

用PLC改造M1432A型萬能外圓磨床

楊麗華

（佛山市南海區(qū)鹽步職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東佛山 528247）

某模具廠有一臺M1432A型萬能外圓磨床，因使用多年，控制柜內(nèi)線路老化、觸點經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良，無法及時做出恰當(dāng)?shù)膭幼鞯痊F(xiàn)狀，致使整臺機床在運行過程中可靠性差，維修頻率高，技術(shù)人員維修任務(wù)繁重?，F(xiàn)在采用三菱FX2N系列PLC對其進行改造，旨在提高磨床的穩(wěn)定性和可靠性，且電氣控制線路得以簡化。改造后磨床運行穩(wěn)定，降低了故障率，提高了使用效率。

PLC；外圓磨床；電氣控制；觸摸屏；改造

1 引言

M1432A型萬能外圓磨床可以用來加工外圓柱面及外圓錐面，利用磨床上配備的內(nèi)圓磨具還可以磨削內(nèi)圓柱面和內(nèi)圓錐面等等。由于磨床的繼電器系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障診斷與排除困難，并存在著固有缺陷。由于它是利用布線組成各種邏輯來實現(xiàn)控制，需要大量機械觸點，因此可靠性不高；當(dāng)改變生產(chǎn)流程時要改變大量的硬件接線，甚至重新設(shè)計系統(tǒng)，要耗費大量的人力物力，花費很多時間。PLC（可編程控制器）是將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置，它具有一切計算機控制系統(tǒng)的功能，是當(dāng)今三大自動控制技術(shù)之一，它具有可靠性高，編程簡單，體積小，功能完善等特點，且小型PLC的價格目前也很便宜。因此，PLC在M1432A型萬能外圓磨床的控制電路改造中發(fā)揮了極其重要的作用。

2 M1432A型萬能外圓磨床采用繼電器控制系統(tǒng)存在的問題

繼電器控制系統(tǒng)采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想改變或增加功能，較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。

（1）從控制速度上，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)的，工作頻率低，觸點的開關(guān)動作一般在幾十毫秒數(shù)量級，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。

（2）從可靠性和可維護性上，由于繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，連線多，觸點開閉時存在在機械磨損、電弧燒傷等現(xiàn)象。觸點壽命短，一個元件故障可能造成整個系統(tǒng)崩潰，會將故障擴大化，所以可靠性和可維護性較差。

3 電氣控制系統(tǒng)的改造

3.1 改造方案的確定

（1）M1432A型萬能外圓磨床的工藝加工方法不變，其液壓傳動系統(tǒng)不改變。

（2）電氣控制系統(tǒng)控制元件（按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器）的數(shù)量、作用與原電氣線路相同。

（3）改變原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實現(xiàn)。

（4）利用觸摸屏來控制機床的運行。

3.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

3.2.1 輸入輸出點數(shù)統(tǒng)計和PLC選擇

繼電器控制電路中的按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熱繼電器等觸點都屬于PLC的輸入設(shè)備，提供PLC輸入信號。因為在改造中不改變原控制系統(tǒng)，所以PLC輸入輸出點數(shù)可根據(jù)原繼電器控制電路來計算。通過對M1432A型萬能外圓磨床電氣控制系統(tǒng)的分析，可知該系統(tǒng)需要輸入點數(shù)為11點，輸出點數(shù)為8點。為了保證所設(shè)計的控制系統(tǒng)能正常運行，在設(shè)計硬件系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)I/O實際點數(shù)留有20%余量。考慮到以后擴展的需要及工藝控制問題，故選擇三菱FX2N系列PLC繼電器輸出（FX2N-32MR），I/O總點數(shù)為32，輸入點數(shù)為16點，輸出點數(shù)為16點。

3.2.2 利用觸摸屏來控制M1432A型萬能外圓磨床

觸摸屏是一種連接人和機器的人機界面，它代替了原始的控制臺和顯示器，可用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置，并且可以用動態(tài)的形式描述系統(tǒng)的控制過程，擴展了PLC的功能，減少了按鈕、開關(guān)、儀表等儀器的使用。觸摸屏和PLC組合系統(tǒng)的研究既利用了PLC強大的控制功能，又發(fā)揮了觸摸屏友好的人機交互、靈活、可靠的優(yōu)點，大大減少了操縱臺上開關(guān)數(shù)量，省去了復(fù)雜的電氣接線，使操作人性化。操作人員可以直接通過觸摸屏的按鈕來控制系統(tǒng)的運行，簡化了操作難度，而且通過運行監(jiān)控可以更直觀地掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.2.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)M1432A型萬能外圓磨床的工作方式、邏輯交叉關(guān)系、控制要求和繼電器控制原理圖，將繼電器控制電路改成PLC梯形圖。

由于用PLC改造M1432A型萬能外圓磨床原電氣系統(tǒng)是以不改變原控制功能為前提，此時可對原線路進行分塊處理，可分成輸入處理程序、輸出處理程序和順序控制邏輯程序，這種處理對于程序調(diào)試和設(shè)備維修都有很大的方便。用開關(guān)模擬輸入信號，開關(guān)的一端接入相對應(yīng)的輸入端點，另一端作為公共端接在PLC輸入信號電源的負端。輸入程序后，對照輸入信號狀態(tài)，設(shè)置好原始狀態(tài)情況下所有輸入信號的狀態(tài)；連接GOT，通電并傳送畫面，再按工步狀態(tài)，逐個按下觸摸屏上的開關(guān)、按鈕，觀察輸出端點指示燈的狀態(tài)變化，并與工藝過程對照。

4 結(jié)束語

M1432A型萬能外圓磨床電氣控制系統(tǒng)改造后，通電試運行，可以在觸摸屏上操作機床，簡化了操作難度，提高了操作人員的安全性。也可以在觸摸屏上看到機床的工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障時可以在觸摸屏通過反饋指示燈，快速準(zhǔn)確地判斷電氣故障的發(fā)生部位。經(jīng)實踐證明，M1432A型萬能外圓磨床電氣控制改造后能取得良好的效果，機床運行穩(wěn)定，加工效率大大提高。

[1]張方慶，肖功明，主編.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用（三菱系列）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[2]賀哲榮，肖峰，主編.機床電氣控制線路故障維修[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[3]張萬忠，孫 晉，編著.可編程控制器入與應(yīng)用實例（三菱FX2N系列）[M].北京：中國電力出版社，2005.

TG581.1

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2016-7-10