Z3040搖臂鉆床適用范圍

本文介紹了用PLC改造Z3040搖臂鉆床電器控制電路，詳細(xì)闡述了改造設(shè)計(jì)過(guò)程，包括繼電器控制電路基本分析、PLC機(jī)型選擇、I/O地址分配及接線、PLC程序設(shè)計(jì)，以及改造中應(yīng)注意的問(wèn)題。

搖臂鉆床適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔的大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。由于其控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式，電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多。長(zhǎng)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(chǎn)。PLC具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用PLC對(duì)搖臂鉆床繼電器控制電路進(jìn)行改造，有助于提高設(shè)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(tái)電機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)M1、搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、液壓泵電動(dòng)機(jī)M3及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4。4臺(tái)電動(dòng)機(jī)均采用直接啟動(dòng)控制。

2． 控制電路設(shè)有總啟動(dòng)按鈕SB1和總停止按鈕SB7。

3． 搖臂鉆床的工作過(guò)程是由電氣—機(jī)械—液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。搖臂升／降動(dòng)作按照“搖臂松開(kāi)－升降－搖臂夾緊”順序進(jìn)行。由搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ2與夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ3來(lái)控制。在搖臂夾緊前，由時(shí)間繼電器KT1延時(shí)1～3S后再夾緊。

4． 立柱與主軸箱均采用液壓夾緊與松開(kāi)，二者可以單獨(dú)操作，也可以同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA，松開(kāi)按鈕SB5和夾緊按鈕SB6來(lái)控制。利用時(shí)間繼電器KT2的斷電延時(shí)斷開(kāi)觸頭，KT3的通電延時(shí)閉合觸頭，實(shí)現(xiàn)電磁鐵YA1、YA2相對(duì)于液壓泵電機(jī)接觸器提前吸合、延時(shí)斷開(kāi)的控制。

5． 主軸電動(dòng)機(jī)M1和液壓泵電動(dòng)機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FR1、FR2作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。

6． 機(jī)床設(shè)有4個(gè)信號(hào)燈：電源指示燈HL1、立柱和主軸箱松開(kāi)指示燈HL2、立柱和主軸箱夾緊指示燈HL3、主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)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(diǎn)數(shù)

在改造中盡可能使用原有電器，根據(jù)原有控制電路來(lái)計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)。其中：按鈕8個(gè)、行程開(kāi)關(guān)5個(gè)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1個(gè)（3個(gè)位置），共計(jì)輸入點(diǎn)數(shù)16個(gè)；接觸器5個(gè)、電磁鐵2個(gè)、指示燈3個(gè)（電源指示燈HL1接線保持不變）。共計(jì)輸出點(diǎn)數(shù)10個(gè)。

2. 選擇PLC機(jī)型

根據(jù)確定的I/O點(diǎn)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(hào)PLC輸入點(diǎn)數(shù)為24個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為16個(gè)，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(jiàn)表1

表1 I/O分配表

根據(jù)表1設(shè)計(jì)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(dòng)。

圖2 I/O接線圖

四、PLC程序設(shè)計(jì)

根據(jù)原有繼電器控制電路，加以分析改進(jìn)，編制梯形圖，如圖3。

圖3 梯形圖

五、改進(jìn)中必須要注意幾個(gè)問(wèn)題

1. 選擇PLC機(jī)型時(shí)，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(fù)雜，利用繼電器控制電路畫(huà)PLC的梯形圖時(shí)要特別注意3個(gè)時(shí)間繼電器。電路中3個(gè)時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)機(jī)各不相同，分別為斷電延時(shí)閉合型、斷電延時(shí)斷開(kāi)型、通電延時(shí)閉合型。在梯形圖中，需設(shè)計(jì)不同的指令結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)3種不同的延時(shí)控制。

3. 在梯形圖中，對(duì)液壓泵電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制進(jìn)行了互鎖保護(hù)，實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，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(duì)負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)控制。

六、結(jié)束語(yǔ)

利用PLC對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行改造后，簡(jiǎn)化了控制線路，維護(hù)方便，降低了設(shè)備運(yùn)行故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及使用率。

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