基于X62W型萬能銑床控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計

車輝

摘要：該文深刻剖析了X62W萬能銑床的電氣控制電路的工作原理，實驗分析用松下PLC對X62W萬能銑床進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)改造的具體方法，該改造方案采用PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，降低了因觸點接觸不良等引起的故障；提高了整個電氣控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力及故障診斷的效率.

關(guān)鍵詞：X62w型萬能銑床； PLC；改造

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）22-0257-02

1引言

X62W型萬能銑床是一種多用途的臥式加工機(jī)床，良好的加工性能使其得到了廣泛的應(yīng)用，但它的電氣控制部分大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制，這種控制方式接線復(fù)雜，維修費時機(jī)械元件重復(fù)使用率較低，易導(dǎo)致電氣故障率偏高。PLC控制系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠，維修方便，更能適應(yīng)現(xiàn)代加工工藝流程變更快的特點，通過用PLC對X62W銑床的電氣控制部分進(jìn)行改造，無論從經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率都會有很大的提高。

2 X62W萬能銑床論述

2.1 X62W機(jī)械部分組成

X62W型萬能銑床，電力拖動部分采用三相籠形異步電動機(jī)，其中銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動與工作臺的進(jìn)給運動分別由單獨的電動機(jī)拖動。其機(jī)械部分主要由床身，懸梁，刀桿支架，主軸，工作臺和升降臺等幾部分組成；銑刀加工有順銑和逆銑，銑刀裝在刀桿上，刀桿一端與主軸相連，另一端裝在刀架上，以進(jìn)行切削加工；銑床升降臺可沿銑床前面垂直導(dǎo)軌上下移動，進(jìn)行上下方向的進(jìn)給加工，在升降臺的上面，水平導(dǎo)軌上裝有溜板；回轉(zhuǎn)盤在溜板上部，回轉(zhuǎn)盤可以單向轉(zhuǎn)動，工作臺的運動為進(jìn)給運動。

2.2 X62W銑床控制電路分析

X62W的原電氣原理圖如圖1所示。X62W型萬能銑床是由三臺電動機(jī)共同完成各種加工時的動作功能。M1為主軸電動機(jī)，M2為工作給進(jìn)電動機(jī)，M3為冷卻泵電動機(jī)，三臺電動機(jī)都具有可靠的短路保護(hù)和過載保護(hù)。整個電氣原理圖有主電路，控制電路和照明信號電路三部分。

2.2.1 主電路分析

主電路部分在電氣原理圖左側(cè)，X62W共有三臺異步電動機(jī)，M1是主軸電動機(jī)，驅(qū)動銑刀進(jìn)行銑削加工；M2是進(jìn)給電動機(jī)，；M3是冷卻泵電動機(jī)，供應(yīng)冷卻液。三臺電動機(jī)采用熔斷器作短路保護(hù)，用熱繼電器作過載保護(hù)，交流接觸器還有欠壓失壓保護(hù)。主軸電動機(jī)在工作過程中不頻繁的正反轉(zhuǎn)，用組合開關(guān)SA5手動控制換向。而進(jìn)給電動機(jī)在工作過程中要頻繁的拖動工作臺上下前后左右的移動，所以在此電路中采用接KM2和KM3兩個交流接觸器進(jìn)行換向。冷卻泵電機(jī)M3要求在主軸電動機(jī)M1起動后才能起動，具體的操作有手動開關(guān)SA3控制。

2.2.2 控制電路分析

（1）主軸電動機(jī)的控制

在X62W上為操作方便，主軸電機(jī)用兩地控制，工作臺上安裝按鈕SB1和SB3.，床身上安裝著另一組按鈕SB2和SB4，交流接觸器KM1控制主軸電動機(jī)M1的起動和停止，YC1電磁離合器控制主軸的制動，ST7是主軸變速瞬時沖動的點動開關(guān)。

（2）進(jìn)給電動機(jī)的控制

左右進(jìn)給手柄置“左”，壓下ST2，傳動鏈搭合左右進(jìn)給絲杠，KM2線圈得電，M2正轉(zhuǎn)，工作臺向左進(jìn)給。

左右進(jìn)給手柄置“右”，壓下ST1，傳動鏈搭合左右進(jìn)給絲杠，KM3線圈得電，M2反轉(zhuǎn)，工作臺向右進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“上”，壓下ST4，傳動鏈搭合上下進(jìn)給絲杠，KM3線圈得電，M2反轉(zhuǎn)，工作臺向上進(jìn)給

上下和前后進(jìn)給手柄置“下”，壓下ST3，傳動鏈搭合上下進(jìn)給絲杠，KM2線圈得電，M2正轉(zhuǎn)，工作臺向下進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“前”，壓下ST3，傳動鏈搭合前后進(jìn)給絲杠，KM2線圈得電，M2正轉(zhuǎn)，工作臺向前進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“后”，壓下ST4，傳動鏈搭合前后進(jìn)給絲杠，KM3線圈得電，M2反轉(zhuǎn)，工作臺向后進(jìn)給。

進(jìn)給過程需要變速時，先通過進(jìn)給變速盤選擇好速度后。速度調(diào)整過程中，行程開關(guān)ST2被擋塊壓下，接觸器KM2線圈通電，接觸器KM2主觸點控制電機(jī)M2運行；當(dāng)變速盤復(fù)位后，行程開關(guān)ST2復(fù)位，電機(jī)M2斷電停止運轉(zhuǎn)。

在手柄推進(jìn)的過程中，擋塊壓下行程開關(guān)ST2，接觸器KM2得電動作，變速盤復(fù)位后行程開關(guān)ST2復(fù)位，接觸器KM2主觸點斷開，電機(jī)M2斷電停止，進(jìn)給變速時的瞬時點動 結(jié)束。

轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制圓形工作臺的工作，當(dāng)開關(guān)SA1在接通位置時圓工作臺可以旋轉(zhuǎn)，此時：觸頭SA1-1斷開，觸頭SA1-3 斷開，觸頭SA1-2閉合，接觸器KM2線圈通電，接觸器KM2主觸點閉合電動機(jī)M2通電運行，圓形工作臺通過一根專用軸帶動做旋轉(zhuǎn)運動。

冷卻和照明控制，冷卻泵電機(jī)M3要求在主軸電動機(jī)M1起動后才能起動，具體的操作有手動開關(guān)SA3控制。照明電路采用36V安全電壓，通過SA4手動控制。

3 X62W銑床控制線路的PLC改造及實現(xiàn)

3.1改造方案的確定

1）不改變原有的操作方法。

2）用PLC軟繼電器代替中間繼電器以簡化電路，其他控制元件不變。

3 ）控制線路中還用熱繼電器作過載保護(hù)。

4 ）指示燈接線方法不變。

5 ）主軸、進(jìn)給變速箱操作方法和原來銑床相同。

3.2 控制要求

X62W經(jīng)PLC改造后應(yīng)能夠滿足原來所有的控制要求。包括：

1）主軸電動機(jī)M1有過載和短路保護(hù)，兩地控制，能夠正反轉(zhuǎn)，采用電磁制動。

2）工作臺進(jìn)給電動機(jī)M2有過載和短路保護(hù)，能夠正反轉(zhuǎn)，空行程時可快速移動。

3）冷卻泵電動機(jī)M3有過載和短路保護(hù)，在銑削加工時手動控制提供切削液。

4）主軸電動機(jī)M1起動以后工作臺電動機(jī)M2才能起動工作的順序控制要求。

3.3 PLC選型

I/0點數(shù)是PLC選擇的重要參數(shù)之一，PLC 輸入輸出點數(shù)可根據(jù)原繼電器控制電路來計算X62W銑床輸入輸出共需19點。通過計算、后續(xù)功能擴(kuò)展和其他輔助功能的需要，這里我們選用松下FP0-C16型PLC，用其擴(kuò)展之后的FP0-E16輸入輸出點數(shù)為32點。

3.4分配I/O 表

3.5梯形圖

結(jié)合機(jī)床電氣控制的基本原理，按照PLC梯形圖程序設(shè)計的原則。設(shè)計出的梯形圖如下：

3.6 I/O接線圖

3.7 改造時需要注意的幾個問題

（1）注意主軸運動與進(jìn)給運動的順序控制。

（2）充分利用內(nèi)部輔助繼電器以簡化控制電路。

（3）在控制電路中應(yīng)注意自鎖和互鎖控制，在程序設(shè)計時還需用軟繼電器加電氣聯(lián)鎖控制。

4 結(jié)論

本文通過對X62W銑床電氣控制電路的認(rèn)真分析，用PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸器電路，消除了原電氣控制線路中電路的連接點數(shù)多，設(shè)備運行的故障率高，檢修難度大、周期長等缺點，從而降低了維修人員的勞動強(qiáng)度，提高了X62W銑床的利用率和工作效率。通過運行實踐證明了改造后的機(jī)床收到很好的經(jīng)濟(jì)效益，也為機(jī)床遠(yuǎn)程控制和操作奠定了基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】