Z3040搖臂鉆床

本文介紹了用PLC改造Z3040搖臂鉆床電器控制電路，詳細闡述了改造設計過程，包括繼電器控制電路基本分析、PLC機型選擇、I/O地址分配及接線、PLC程序設計，以及改造中應注意的問題。

搖臂鉆床適用于單件或批量生產帶有多孔的大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常用的機床。由于其控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式，電路接線復雜，觸點多。長期使用后，故障率高，故障排除困難，常常影響企業(yè)正常生產。PLC具有可靠性高，環(huán)境適應性強，使用方便，維護簡單等優(yōu)點。因此，利用PLC對搖臂鉆床繼電器控制電路進行改造，有助于提高設備可靠性、使用率。

一、Z3040型搖臂鉆床的電氣控制（附圖1）

1． 采用4臺電機拖動，主軸電動機M1、搖臂升降電動機M2、液壓泵電動機M3及冷卻泵電動機M4。4臺電動機均采用直接啟動控制。

2． 控制電路設有總啟動按鈕SB1和總停止按鈕SB7。

3． 搖臂鉆床的工作過程是由電氣—機械—液壓系統(tǒng)緊密結合實現(xiàn)的。搖臂升／降動作按照“搖臂松開－升降－搖臂夾緊”順序進行。由搖臂松開行程開關SQ2與夾緊行程開關SQ3來控制。在搖臂夾緊前，由時間繼電器KT1延時1～3S后再夾緊。

4． 立柱與主軸箱均采用液壓夾緊與松開，二者可以單獨操作，也可以同時進行，由轉換開關SA，松開按鈕SB5和夾緊按鈕SB6來控制。利用時間繼電器KT2的斷電延時斷開觸頭，KT3的通電延時閉合觸頭，實現(xiàn)電磁鐵YA1、YA2相對于液壓泵電機接觸器提前吸合、延時斷開的控制。

5． 主軸電動機M1和液壓泵電動機M3分別設有熱繼電器FR1、FR2作長期過載保護。

6． 機床設有4個信號燈：電源指示燈HL1、立柱和主軸箱松開指示燈HL2、立柱和主軸箱夾緊指示燈HL3、主軸電動機旋轉指示燈HL4。

圖1 Z3040搖臂鉆床電氣控制線路圖

二、PLC選擇

1. 確定I/O點數(shù)

在改造中盡可能使用原有電器，根據原有控制電路來計算I/O點數(shù)。其中：按鈕8個、行程開關5個、轉換開關1個（3個位置），共計輸入點數(shù)16個；接觸器5個、電磁鐵2個、指示燈3個（電源指示燈HL1接線保持不變）。共計輸出點數(shù)10個。

2. 選擇PLC機型

根據確定的I/O點數(shù)，考慮留有一定的裕量，選擇三菱公司的FX1N-40MR型PLC,此型號PLC輸入點數(shù)為24個，輸出點數(shù)為16個，繼電器輸出使用電源為AC100-240V。

三、I/O地址分配及接線圖

I/O分配表見表1

表1 I/O分配表

根據表1設計I/O接線圖，如圖2。其中接觸器、電磁鐵及指示燈電源仍采用原有的110V及6.3V電源供電，不改動。

圖2 I/O接線圖

四、PLC程序設計

根據原有繼電器控制電路，加以分析改進，編制梯形圖，如圖3。

圖3 梯形圖

五、改進中必須要注意幾個問題

1. 選擇PLC機型時，要留有一定的裕量，為日后系統(tǒng)的修改及工藝的變更提供方便。

2. 原有繼電器控制電路較復雜，利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時要特別注意3個時間繼電器。電路中3個時間繼電器的延時時機各不相同，分別為斷電延時閉合型、斷電延時斷開型、通電延時閉合型。在梯形圖中，需設計不同的指令結構，以實現(xiàn)3種不同的延時控制。

3. 在梯形圖中，對液壓泵電動機正反轉控制進行了互鎖保護，實現(xiàn)雙重保護，避免電源短路，有效保證安全。

4. 為保證安全，各熱繼電器常閉觸頭不作為PLC輸入端，直接接在輸出端，對負載電路進行保護控制。

六、結束語

利用PLC對機床控制系統(tǒng)進行改造后，簡化了控制線路，維護方便，降低了設備運行故障率，提高了設備運行的穩(wěn)定性及使用率。

（摘編自《電氣技術》，原文標題為“用PLC改造Z3040搖臂鉆床”，作者為王曉艷。）