發布時間：2009-10-29 14:37:21 檢視：501次字型：【大中小】
[摘要]本文闡述了x62w萬能銑床電氣控制線路的工作原理，詳細說明了用plc進行電氣控制系統改造的具體方法，從而可以提高整個電氣控制系統的工作效能。
[關鍵詞]萬能銑床；電氣控制系統；plc；梯形圖
概述x62w萬能銑床是一種通用的多用途工具機，它可以進行平面、斜面、螺旋麵及成型表面的加工，它採用繼電接觸器電路實現電氣控制。plc專為工業環境應用而設計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。將x62w萬能銑床電氣控制線路改造為可程式設計控制器控制，可以提高整個電氣控制系統的工作效能，減少維護、維修的工作量。
1 x62w萬能銑床的控制要求及電氣控制線路分析
x62w萬能銑床共用3臺非同步電動機拖動，它們分別是主軸電動機m1、進給電動機m2和冷卻幫浦電動機m3。x62w萬能銑床的電路如圖1所示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。電氣控制線路的工作原理如下：
圖1萬能銑床電氣原理圖
1.1 主電路分析
主軸電動機m1拖動主軸帶動銑刀進行銑削加工，通過組合開關sa3來實現正反轉；進給電動機m2通過操縱手柄和機械離合器的配合拖動工作台前後、左右、上下6個方向的進給運動和快速移動，其正反轉由接觸器km3、km4來實現；冷卻幫浦電動機m3**切削液，且當m1啟動後，用手動開關qs2控制；3臺電動機共用熔斷器fu1作短路保護，3臺電動機分別用熱繼電器fr1、fr2、fr3作過載保護。
1.2 控制電路分析
控制電路的電源由控制變壓器tc輸出110v電壓供電。
⑴主軸電動機m1的控制
主軸電動機m1的兩地控制由啟動停止按鈕sb1、sb2與sb5、sb6完成。km1是主軸電動機啟動接觸器，yc1是主軸制動用的電磁離合器，sq1是主軸變速時瞬時點動的位置開關。
⑵進給電動機m2的控制
工作台的進給運動在主軸啟動後方可進行。工作台的進給可在3個座標的6個方向運動，進給運動是通過兩個操作手柄和機械聯動機構控制相應的位置開關使進給電動機m2正轉或反轉來實現的，並且6個方向的運動是聯鎖的，不能同時接通。
當需要圓形工作台旋轉時，將開關sa2扳到接通位置，這時觸頭sa2-1和sa2-3斷開，觸頭sa2-2閉合，電流經10—13—14—15—20—19—17—18路徑，使接觸器km3得電，電動機m2啟動，通過一根專用軸帶動圓形工作台作旋轉運動。轉換開關sa2扳到斷開位置，這時觸頭sa2-1和sa2-3閉合，觸頭sa2-2斷開，以保證工作台在6個方向的進給運動，因為圓形工作台的旋轉運動和6個方向的進給運動也是聯鎖的。
2 x62w萬能銑床電氣控制線路的plc改造
2.1 改造方法
進行電氣控制線路改造時，x62w萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器tc的輸出及整流器vc的輸出部分去掉，用可程式設計控制器實現，為了保證各種聯鎖功能，將sq1～sq6,sb1～sb6分別接入plc的輸入端，換刀開關sa1和圓形工作台轉換開關sa2分別用其一對常開和常閉觸頭接入plc的輸入端子。輸出器件分三個電壓等級，乙個是接觸器使用的110v交流電壓，另乙個是電磁離合器使用的36v直流電，還有乙個是照明使用的24v交流電壓，這樣也將plc的輸出口分為三組連線點。
2.2 plc硬體設計
經過對x62w萬能銑床的控制系統進行詳細的分析可知，該系統需要輸入點數為16點，輸出點數為7點，根據輸入輸出口的數量，可選擇三菱fx2n—32mr型plc。所有的電器元件均可採用改造前的型號。
萬能銑床各個輸入/輸出點的plc i/o位址分配入下表1所示：
表1 萬能銑床plc i/o位址分配
序號輸入器件
輸入位址
序號輸出器件
輸出位址
1sb1、sb2主軸啟動x01
el 照明y02
sb3、sb4快速進給x12
km1主軸啟動y13
sb5-1、sb6-1 制動x23
km2主軸啟動y24
sb5-2、sb6-2 制動x34
km3 m2正轉y35
sa1 換刀開關x45
km4 m2反轉y46
sa2 圓工作台開關x56
yc1 主軸制動y57
sa4 照明開關x67
yc3快速進給y68
sq1 主軸衝動x79
sq2 進給衝動
x1010
sq3-1、sq5-1
x1111
sq3-2、sq4-2
x1212
sq4-1、sq6-1
x1313
sq5-2、sq6-2左右進給
x1414
fr1 熱保護觸點
x1515
fr2 熱保護觸點
x1616
fr3 熱保護觸點
x17萬能銑床的i/o接線如圖2所示：
圖2 萬能銑床的i/o接線圖
2.3 plc程式設計
根據x62w萬能銑床的控制要求，設計該電氣控制系統的plc控制梯形圖，如圖3所示。該程式共有9條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內容。在第1支路中，因sq1和sb5、sb6都採用常閉觸頭分別接至輸入端子x7、x2，則x7、x2的常開觸點閉合，按下啟動按鈕sb1或sb2時，x0常開觸點閉合，y1、m0線圈得電並自鎖，第4支路中y1常開觸點閉合，輔助繼電器m1線圈得電，其常開觸點閉合，為第5支路以下程式執行做好準備，保證了只有主軸旋轉後才有進給運動。
y1的輸出訊號使主軸電動機m1啟動運轉。當按停止按鈕sb5或sb6時，x2常開觸點復
圖3 電氣控制系統的plc控制梯形圖
位，y1線圈失電，主軸慣性運轉，同時x3常開觸點閉合，y5線圈得電接通電磁離合器yc1，主軸制動停轉。 第2支路表達了km2及yc3的工作邏輯，當按下快速移動按鈕sb3或sb4時，x1常開觸點閉合，則y2及y6線圈得電，km2常閉觸頭斷開，電磁離合器yc2失電，yc3得電，工作台沿選定方向快速移動；鬆開sb3或sb4則yc2得電，yc3失電，快速移動停止。第5、6、7、8支路表達了工作台六個方向的進給、進給衝動及圓工作台的工作邏輯關係。
當圓形工作台轉換開關sa2動作，5、7支路中x5的常開觸點分斷，第7支路中x5常閉觸頭復位，m4及y3線圈得電，使km3得電，電動機m2啟動，圓形工作台旋轉；當sa2復位時，m4、y3線圈失電，圓形工作台停止旋轉。左右進給時，sq5或sq6被壓合，x14常開觸點復位，第6、7支路被分斷，而x11或x13常開觸點閉合，m2（其常開觸點使y3線圈得電）或y4線圈得電，電動機m2正轉或反轉，拖動工作台向左或向右運動。同樣，工作台上下、前後進給時，sq3或sq4被壓合，x12常開觸點復位，第6、7支路被分斷，m2或y4線圈得電，電動機m2正轉或反轉，拖動工作台按選定的方向（上、下、前、後中某一方向）作進給運動。
該程式及plc的硬接線不僅保證了原電路的工作邏輯關係，而且具有各種聯鎖措施，電氣改造的投資少、工作量較小。
3 結束語
萬能銑床是一種高效率的加工機械,在機械加工和機械修理中得到廣泛的應用，萬能銑床的操作是通過手柄同時操作電氣與機械,以達到機電緊密配合完成預定的操作,是機械與電氣結構聯合動作的典型控制,是自動化程度較高的組合工具機。但是在電氣控制系統中,故障的查詢與排除是非常困難的,特別是在繼電器接觸式控制系統，由於電氣控制線路觸點多、線路複雜、故障率高、檢修周期長,給生產與維護帶來諸多不便,嚴重地影響生產。本文所述方案是對原來的繼電器接觸式模擬控制系統進行plc改造而成,經實際執行證明該plc控制系統無論是硬體還是軟體,控制穩定可靠, 具有極高的可靠性與靈活性, 更容易維修,更能適應經常變動的工藝條件，取得了較好的經濟效益。
PLC在X62W萬能銑床改造中的應用
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