X62W萬能銑床電控系統(tǒng)的PLC改造

張煥平

（廣西機械高級技工學校，廣西 柳州 545005）

可編程序控制器（PLC）是近幾十年才發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，其可以取代傳統(tǒng)的“繼電器—接觸器”控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時等多種功能。PLC具有通用性強，可靠性高，指令系統(tǒng)簡單，編程簡單易學，功能強大，且體積小，維修工作量少，現(xiàn)場連接方便等優(yōu)點。因此，應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)替代體積大、耗能大的繼電器——接觸器系統(tǒng)是今后控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

X62W萬能銑床是一種通用的多用途銑床，其可以對各種零件進行平面、斜面、溝槽、齒輪及成型表面加工。但其長期以來采用的是繼電器——接觸器的控制系統(tǒng)，所以線路復雜、觸點多，使得故障率高，給生產(chǎn)和維護帶來諸多不便，還影響生產(chǎn)率的進一步提高。為提高銑床控制系統(tǒng)的可靠性和機床的加工效率，本文采用PLC技術(shù)對萬能銑床的電氣控制系統(tǒng)進行改造。

1 萬能銑床的電氣控制要求及其改造原則

1.1 萬能銑床的電氣控制要求

X62W型萬能銑床有3臺異步電動機，其原理是：主軸電動機拖動銑刀旋轉(zhuǎn)；進給電動機M2實現(xiàn)工作臺的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直）6個方向的運動和圓工作臺的回轉(zhuǎn)運動；冷卻泵電動機M3在銑床工作時提供切削液。銑床的控制要求如下：

（1）銑削加工有順銑和逆銑兩種方式，要求主軸電動機能正反轉(zhuǎn)。由于主軸傳動系統(tǒng)中裝有避免震蕩的慣性輪，使主軸停車困難，故主軸電動機采用電磁離合器來制動以實現(xiàn)準確停車。

（2）銑床的工作臺要求有前后、左右、上下6個方向的進給運動，所以要求進給電動機能正反轉(zhuǎn)，并通過操作手柄和機械離合器相配合來實現(xiàn)。進給的快速移動通過電磁鐵和機械掛擋來完成。裝有圓形工作臺的銑床還有回轉(zhuǎn)運動，是由進給電動機經(jīng)傳動機構(gòu)驅(qū)動的。

（3）根據(jù)加工工藝的要求，該銑床應(yīng)具有以下的電氣聯(lián)鎖措施，具體如下：

第一，為了防止刀具和銑床的損壞，主軸運動與工作臺進給運動要有先后順序控制，即進給運動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之后才能進行，加工結(jié)束必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進給運動。

第二，工作臺在6個方向上的進給運動同時只能有一種運動產(chǎn)生，采用機械操縱手柄和位置開關(guān)相配合的方式實現(xiàn)6個方向的連鎖。

第三，當主軸電動機或冷卻泵電動機過載時，進給運動必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。

第四，圓工作臺運動只需一個轉(zhuǎn)向，且與工作臺進給運動要有聯(lián)鎖，不能同時進行。

第五，冷卻泵電動機M3只要求單方向轉(zhuǎn)動。

第六，要有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護措施。

1.2 改造原則

（1）原銑床的工藝加工方法不變。

（2）在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法。

（3）原系統(tǒng)中各元器件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器和接觸器）的作用與原電氣線路相同。

（4）將原控制電路中的硬件接線改為PLC控制，即梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)。

2 設(shè)計與實現(xiàn)

經(jīng)過對X62W萬能銑床的控制系統(tǒng)進行分析可知，該系統(tǒng)需要輸入點數(shù)為13個，輸出點數(shù)為7個，根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱FX2N—32MR型PLC。

2.1 I/O地址的分配

I/O地址的分配如表1如所示。

表1 輸入、輸出地址分配

2.2 主電路分析

如下圖1所示的主電路中，有3臺電動機，主軸電動機M1由接觸器KM1控制，其旋轉(zhuǎn)方向由SA3倒順開關(guān)預先選擇，熱繼電器FR1實現(xiàn)過載保護。接觸器KM3和KM4控制進給電動機M2的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作臺6個方向的進給運動。冷卻泵電動機M3由接觸器KM1和QS2刀開關(guān)控制，當KM1得電后，M3才能啟動，實現(xiàn)主軸和冷卻泵之間的順序啟動。

圖1 銑床主電路圖

2.3 梯形圖設(shè)計分析

應(yīng)用PLC對原有的繼電器接觸器系統(tǒng)進行改造后，對應(yīng)的PLC的I/O接線圖如圖2所示，梯形圖程序如圖3所示。

（1）主軸電動機的啟動

圖2 改造后的I/O接線圖

圖3 PLC梯形圖

主軸電動機啟動之前，由SA3先選擇轉(zhuǎn)向，再合上電源開關(guān)QS1。然后，按下啟動按鈕SB1或SB2，KM1的三對主觸點閉合，主軸電機M1啟動；或者由主軸變速盤瞬時壓合行程開關(guān)SQ1，接觸器KM1瞬時通電吸合，主軸電機瞬時啟動運轉(zhuǎn)，對主軸變速齒輪進行沖動。

（2）主軸電動機的制動

當主軸制動時，按下SB5或SB6，使KM1線圈斷電，主觸點斷開，M1電機停轉(zhuǎn)。

（3）主軸換刀時的制動控制

將換刀制動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至“換刀”位置，使常開觸點SA1-1閉合接通制動電磁鐵YC1電源，主軸被制動，即可進行換刀操作。

（4）工作臺進給控制

工作臺的進給運動有左右運動、前后運動和上下運動。以左右運動為例，在工作臺進給時，先將圓工作臺開關(guān)SA2斷開，再將工作臺縱向操作手柄扳至“向左”或“向右”的位置，行程開關(guān)SQ5或SQ6壓合，接觸器KM3或KM4通電閉合，進給電動機啟動正轉(zhuǎn)或啟動反轉(zhuǎn)，通過機械裝置帶動工作臺向左或向右運動，其他運動與此類似。

（5）圓工作臺的控制

將圓工作臺開關(guān)SA2扳至“接通”，它的常閉點斷開，常開點閉合，接觸器KM3通電閉合，從而使電動機M3啟動，拖動圓工作臺運動。

（6）冷卻泵電動機M3的控制

通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QS2控制冷卻泵電動機的啟動和停止。

3 結(jié)束語

本文介紹了利用三菱FX2N-32MR型PLC實現(xiàn)對萬能銑床控制電路的改造，經(jīng)安裝調(diào)試后，其運行良好。通過該改造實例，說明了對傳統(tǒng)機床電路進行改造的流程，對于PLC應(yīng)用的實習教學來說，有利于學生與企業(yè)崗位技能要求相融合的技能培訓，這樣更能激發(fā)學生的學習興趣，大大提高了學習效率，提高學生的操作技能。因此，具有一定的研究價值和意義。

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