用PLC改進(jìn)一款內(nèi)溝磨床的實(shí)例探討

潘文輝

（廣東省粵東商貿(mào)技工學(xué)校，廣東 梅州 514031）

用PLC改進(jìn)一款內(nèi)溝磨床的實(shí)例探討

潘文輝

（廣東省粵東商貿(mào)技工學(xué)校，廣東 梅州 514031）

傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械采用繼電器、交流接觸器等控制，這種控制系統(tǒng)具有很多固有缺陷。在自動化的控制過程中，順序控制（過程步進(jìn)型控制）是指一步一步按順序驅(qū)動各負(fù)載動作，這種控制過程用傳統(tǒng)的繼電接觸控制需要較多中間繼電器配合行程開關(guān)才能實(shí)現(xiàn)，較難判斷故障部位的具體損壞元件。文章對用PLC改進(jìn)一款內(nèi)溝磨床的實(shí)例進(jìn)行了探討。

3MZ1310磨床；MELSEC Fx-20MR；PLC；狀態(tài)控制；行程開關(guān)

1 概述

磨床是精加工機(jī)床，是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。磨床的特點(diǎn)是多刃加工、高速旋轉(zhuǎn)；萬能性強(qiáng)，適用于各種表面加工；加工余量小，生產(chǎn)效率高；加工精度高，表面質(zhì)量好。因此磨床在生產(chǎn)企業(yè)中用得很多，特別是3MZ1310內(nèi)溝磨床。但是傳統(tǒng)的3MZ1310內(nèi)溝磨床自動化程度不高，故障率高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動控制方面還有很大差距，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，并且電器方面我們采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯的控制系統(tǒng)控制邏輯。這些連線大多是很復(fù)雜的，并且體積比較大、功耗較大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想要改變、增加功能都較為困難。其次，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量一般很有限，靈活性和可擴(kuò)展性會受到很大限制，這種電器控制系統(tǒng)顯得不合時宜了，因此對傳統(tǒng)的3MZ1310內(nèi)溝磨床進(jìn)行改造就顯得尤為重要。這里我們采用的是日本三菱公司開發(fā)的MELSEC Fx-20MR的可編程控制器（PLC）對傳統(tǒng)的3MZ1310內(nèi)溝磨床進(jìn)行改造?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。其控制邏輯是在存儲器中存放程序的方式，我們要改變它的控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，PLC還有一個好處就是能很好利用“軟繼電器”，實(shí)質(zhì)上它是一種存儲器單元的狀態(tài)，所以它觸點(diǎn)數(shù)量是無限的，也就是說PLC系統(tǒng)的靈活性是很好的，同時它的可擴(kuò)展性也好。另外，因?yàn)槿毡救夤镜漠a(chǎn)品在我國應(yīng)用的歷史比較長，掌握的人也比較多，在業(yè)內(nèi)信譽(yù)高、產(chǎn)品的穩(wěn)定性比較可靠；三菱公司可編程序控制器編程語言通俗易懂，可采用梯形圖方式編寫程序，簡單方便，容易閱讀，沒有編程經(jīng)驗(yàn)的人在短時間內(nèi)可以掌握，和其他公司的可編程序控制器比較，可以減少閱讀梯形圖的時間，提高維修人員的維修效率。另外，還可以利用電話線和調(diào)制節(jié)調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試和維修，能對用戶的程序進(jìn)行修改、診斷故障，可以縮短維修、診斷、調(diào)試時間和節(jié)省旅差費(fèi)用。用步進(jìn)梯形指令可以容易實(shí)現(xiàn)其順序控制的過程，做到簡化線路，提高機(jī)械的電氣控制性能，提高可靠性，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)效率。

根據(jù)3MZ1310內(nèi)溝磨床的動作順序和工藝要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖1所示：

圖1

上圖中，用來存儲磨床工作過程中各種狀態(tài)的是“S”，它是一種狀態(tài)器，是3MZ1310內(nèi)溝磨床里面的一種PLC軟元件，以此用來有序控制系統(tǒng)。

2 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配表

根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配表，如表1：

表1

3 由I/O點(diǎn)分配表分配輸入、輸出接點(diǎn)并完成接線

由I/O點(diǎn)分配表分配輸入、輸出接點(diǎn)，并完成外部接線，如圖2所示：

圖2

4 工作過程

根據(jù)流程圖和PLC接線圖可知，當(dāng)磨床需要工作時，按下啟動按鈕（X12），PLC進(jìn)入初始狀態(tài)S0，正常磨架處以原位，即原位檢測開關(guān)X1閉合，此時PLC程序進(jìn)入S20狀態(tài)，開始上料。當(dāng)磨料上好后，壓合料壓行程開關(guān)X2，PLC程序進(jìn)入S21狀態(tài)，磨架開始快進(jìn)。到位后壓合快進(jìn)到位行程開關(guān)X3，PLC程序進(jìn)入S22狀態(tài)，進(jìn)行粗磨。粗磨完成后，磨架壓合粗磨到位。

行程開關(guān)X4，PLC程序進(jìn)入S23狀態(tài)，進(jìn)行精磨。精磨一定時間（根據(jù)調(diào)試確定T1的k值）后，PLC程序進(jìn)入S24狀態(tài)，磨架開始快退。快退到位后，磨架壓合快退到位行程開關(guān)X5，PLC程序進(jìn)入S25狀態(tài)，磨架開始回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)到位后，磨架壓合回轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)X6，PLC程序進(jìn)入S26狀態(tài)，工件被機(jī)械手拔出。拔出后已拔出行程開關(guān)X7閉合，PLC程序進(jìn)入S27狀態(tài)，磨架開始回轉(zhuǎn)到底。到底后回轉(zhuǎn)到底行程開關(guān)X10被壓合，PLC程序進(jìn)入S30狀態(tài)，機(jī)械手開始插入。插入到位后，壓合插入到位行程開關(guān)X11，PLC程序回到初始狀態(tài)S0，進(jìn)入加工循環(huán)。

根據(jù)上面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方框圖及工作原理，可以直接用步進(jìn)梯形圖或步進(jìn)指令表，直接將程序輸入控制器PLC，并完成調(diào)試，相應(yīng)的梯形圖在文末。

3MZ1310內(nèi)溝磨床的手動操作部分、通用部分可以用常規(guī)繼電器順序方法設(shè)計(jì)，這里不作闡述。

5 PLC實(shí)現(xiàn)內(nèi)溝磨床的順序控制意義

第一，PLC還可以有如下功能：作定時器，晶體振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖，它精度高，定時范圍也很寬，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要在程序中設(shè)定定時值，不僅修改方便，環(huán)境也不能對它產(chǎn)生影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，這些是不具備計(jì)數(shù)功能的電器控制系統(tǒng)所不能比擬的。

第二，編程器編程簡單：可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方框圖，就可以很容易地實(shí)現(xiàn)程序上的設(shè)計(jì)。

第三，易于故障診斷：由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成PLC大量的開關(guān)動作，它可靠性很高，因此它的壽命長。PLC還可以利用故障自診斷功能，能查出自身的故障，提高了系統(tǒng)可靠性。當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障，都可以在PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來顯示。當(dāng)出現(xiàn)輸入故障時，可察看輸入設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器。如果輸入觸點(diǎn)接通，模塊指示器不亮則現(xiàn)場元件（如按鈕、行程開關(guān)等）有故障。如果現(xiàn)場元件已動作，指示器也不亮，就應(yīng)該檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值，如果電壓值正確，則可替換輸入模塊。PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道是輸出，工作狀態(tài)的正常與否，與聯(lián)接配線、接線端子、保險(xiǎn)絲等元件狀態(tài)有關(guān)外，更與輸入輸出單元有關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)故障時，可察看LED狀態(tài)指示器與輸出設(shè)備是否響應(yīng)。若輸出觸點(diǎn)已經(jīng)通電，模塊指示器也亮起來了，但輸出設(shè)備就是不響應(yīng)，則要檢查現(xiàn)場接線和執(zhí)行器件。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應(yīng)替換模塊。

6 結(jié)語

圖3

從以上實(shí)例可以看出，步進(jìn)梯形指令是一種很簡單的指令，要掌握也很方便。本文中該3MZ1310內(nèi)溝磨床在改進(jìn)之前，繼電器多、控制線路復(fù)雜，故障率也高，在采用本程序控制之后，控制線路簡單化，省去了全部繼電器，安裝也十分方便。改進(jìn)后的系統(tǒng)安全可靠，能夠保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，減少了維修量，提高了工效，社會經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提高。

[1]梁耀光，余文烋．電工新技術(shù)教程[M]．北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[2]王國海，沈蓬．可編程控制器及應(yīng)用[M]．北京：中國勞動社會保障出版社，2001.

[3]王冬青．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2002．

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TH133

1009-2374（2017）07-0041-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.019

A