基于PLC的普通車(chē)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭愛(ài)云

摘 要：科學(xué)技術(shù)的普及，使越來(lái)越多的機(jī)床及相關(guān)設(shè)備得到更為普遍的應(yīng)用。但基于機(jī)床的維修技術(shù)卻沒(méi)有得到相應(yīng)的提高，仍然存在一些諸如技術(shù)落后，可靠性能比較差，工作效率低，故障診斷和排除困難等，而數(shù)控車(chē)床昂貴的價(jià)格，又是許多中小型企業(yè)或用于實(shí)習(xí)的各類(lèi)學(xué)校所不能承擔(dān)的，然而通過(guò)對(duì)普通車(chē)床的PLC設(shè)計(jì)，針對(duì)上述存在的問(wèn)題，可以使之得到很好的解決，該文根據(jù)車(chē)床C650的電氣控制系統(tǒng)的控制要求，把PLC應(yīng)用到普通車(chē)床中。

關(guān)鍵詞：車(chē)床 PLC 三菱

中圖分類(lèi)號(hào)：n945.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0050-02

1 車(chē)床電氣控制要求

C650臥式車(chē)床屬于中型車(chē)床，如圖1所示，主軸電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)和刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)分別用M1、M2、M3表示；交流接觸器為KM1～KM4；熱繼電器的熱元件是FR1～FR2；速度繼電器用SR表示；熔斷器是FU1～FU3。

1.1 主電路的控制原理

三相電源引入組合開(kāi)關(guān)QS，主電動(dòng)機(jī)Ml的短路保護(hù)用熔斷器為FU1，Ml電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器為FR1。限流電阻用R表示，以使點(diǎn)動(dòng)時(shí)，連續(xù)啟動(dòng)電流導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)過(guò)載得以避免。主軸電動(dòng)機(jī)短接制動(dòng)電阻用接觸器為KM；主軸電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)用接觸器為KM1；KM2為主軸電動(dòng)機(jī)方向啟動(dòng)用接觸器。用互感器TA接入電流表A，對(duì)主電動(dòng)機(jī)繞組的電流進(jìn)行監(jiān)視。

M2冷卻液電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)用熔斷器是FU2；冷卻液電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器是KM2；M2電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)用FR2表示。

快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)用熔斷器是FU3，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3致使KM4短時(shí)工作，對(duì)此過(guò)載保護(hù)不必設(shè)置。

1.2 電氣控制要求

（1）將冷卻液、快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，并且主軸電動(dòng)機(jī)為了滿足控制要求采用正反轉(zhuǎn)控制，并且為了可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整對(duì)刀，還需實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。

（2）因?yàn)樵谕＼?chē)時(shí)需反接制動(dòng)，且在點(diǎn)動(dòng)完畢后也是需要的。為了不用重復(fù)點(diǎn)動(dòng)，避免電流過(guò)大加重電動(dòng)機(jī)負(fù)荷從而達(dá)到限流的作用，因此，串聯(lián)了一個(gè)限流電阻R于反接制動(dòng)主電路和點(diǎn)動(dòng)之間。

（3）為避免因?yàn)檐?chē)削加工引起的刀具溫度升高，超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此配備了冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2，以達(dá)到降溫冷卻的目的。

（4）為使刀架快速移動(dòng)能夠得到保持，因此專(zhuān)門(mén)用了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制和拖移。

（5）設(shè)過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)針對(duì)冷卻液電動(dòng)機(jī)和主軸電機(jī)，是因?yàn)樗鼈兂B(tài)下需要保持工作狀態(tài)，而刀架快速移動(dòng)電機(jī)只是在短時(shí)間內(nèi)工作，因此不需要過(guò)載保護(hù)。

2 PLC選型

要9個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)進(jìn)行車(chē)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)于PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，通常要有30%的冗余，以便今后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善。因此，該系統(tǒng)設(shè)置了16個(gè)輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16個(gè)。根據(jù)發(fā)展及工藝控制問(wèn)題，故選用FX2N--32MR，F(xiàn)X2N 系列產(chǎn)品是三菱公司在FX系列PLC的基礎(chǔ)上，于90年代推出的，該機(jī)型在指令數(shù)量、通訊能力、運(yùn)算速度等方面都更加完善，是集高性能、高速度、小型化于一體的FX系列中檔次最高的超小型PLC。24V直流16點(diǎn)輸入，繼電器型交流16點(diǎn)輸出。

3 I/O地址分配表，見(jiàn)表1。

4 輸入輸出端接線，見(jiàn)圖2。

5 C650普通車(chē)床的PLC控制梯形圖，見(jiàn)圖3。

梯形圖程序主要突出以下特點(diǎn)。

（1）我們知道在正反轉(zhuǎn)控制電路中，一定要謹(jǐn)慎，防止因?yàn)椴僮魇д`或者接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，而引起的短路。因此，一方面要使軟繼電器的觸點(diǎn)在程序上聯(lián)鎖，另一方面，采用接觸器常閉觸點(diǎn)的電路，在KM1和KM2的線圈支路上與觸頭KM2、KM1聯(lián)鎖。

（2）為了不出現(xiàn)合上QS后造成人為轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)，從而閉合速度繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)X007或X008，并吸合Y1或Y2，導(dǎo)致突然轉(zhuǎn)動(dòng)起M1而發(fā)生事故的現(xiàn)象，所以引入了內(nèi)部輔助繼電器M1、M2，沒(méi)有連接M1或M2時(shí)，盡管閉合SR的常開(kāi)觸點(diǎn)，也不會(huì)啟動(dòng)電機(jī)M1。

6 結(jié)語(yǔ)

該研究利用PLC對(duì)普通機(jī)床的電氣技術(shù)改造，即能解決很多的問(wèn)題，還能提高效率，避免重復(fù)的維修，教師帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)機(jī)床的改造，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性。

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