PLC在X62W萬能銑床中的應(yīng)用

孫福才

(哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150040)

項目來源于省內(nèi)大中型企業(yè)，運(yùn)行在生產(chǎn)一線的設(shè)備，60%以上是八十年代的舊設(shè)備，采用的是傳統(tǒng)的繼電器－接觸器的控制方式。這種控制方式存在著可靠性低、故障率高的缺點，大大影響著企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場競爭力。如果全部或部分更新這些設(shè)備，需要花費(fèi)大量資金;如果不更新設(shè)備，必將影響生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的競爭力。因此，作為老工業(yè)基地的舊設(shè)備的升級改造已迫在眉睫。

1 X62W萬能銑床的電氣控制工作原理分析

X62W臥式萬能銑床主要由主電路、控制電路及輔助電路組成。下面是銑床控制線路的工作原理圖。

1.1 主軸電動機(jī)的控制

控制線路的起動按鈕SB1和SB2是異地控制按鈕，方便操作。SB3和SB4是停止按鈕。

KM3是主軸電動機(jī)M1的起動接觸器，KM2是主軸反接制動接觸器，SQ7是主軸變速沖動開關(guān)，KS是速度繼電器。

(1)主軸電動機(jī)的起動

起動前先合上電源開關(guān)QS，再把主軸轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5扳到所需要的旋轉(zhuǎn)方向，然后按起動按鈕SB1(或SB2)，接觸器KM3獲電動作，其主觸點閉合，主軸電動機(jī)M1起動。

(2)主軸電動機(jī)的停車制動

當(dāng)銑削完畢，需要主軸電動機(jī)M1停車，此時電動機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)速度在l20r/min以上時，速度繼電器KS的常開觸點閉合(9區(qū)或10區(qū))，為停車制動做好準(zhǔn)備。當(dāng)要M1停車時，就按下停止按鈕SB3(或SB4)，KM3斷電釋放，由于KM3主觸點斷開，電動機(jī)M1斷電作＇慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，緊接著接觸器KM2線圈通電吸合，電動機(jī)M1串電阻R反接制動。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至l20r/min以下時，速度繼電器KS常開觸點斷開，接觸器KM2斷電釋放，停車反接制動結(jié)束。

(3)主軸的沖動控制

當(dāng)需要主軸沖動時，按下沖動開關(guān)SQ7，SQ7的常閉觸點SQ7－2先斷開，而后常開觸點SQ7－1閉合，使接觸器KM2通電吸合，電動機(jī)M1起動，沖動完成。

圖1 X62W銑床控制線路工作原理圖

1.2 工作臺進(jìn)給電動機(jī)控制

轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1是控制圓工作臺的，在不需要圓工作臺運(yùn)動時，轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到"斷開"位置，此時SA1－l閉合，SA1－2斷開，SA1－3閉合;當(dāng)需要圓工作臺運(yùn)動時將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到"接通"位置，則SA1－1斷開，SA1－2閉合，SA1－3斷開。

(1)工作臺縱向進(jìn)給

工作臺的左右(縱向)運(yùn)動是由裝在床身兩側(cè)的轉(zhuǎn)換開關(guān)跟開關(guān)SQl、SQ2來完成，需要進(jìn)給時把轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到"縱向"位置，按下開關(guān)SQ1，常開觸點SQ1－1閉合，常閉觸點SQ1－2斷開，接觸器KM4通電吸合電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，工作臺向右運(yùn)動;當(dāng)工作臺要向左運(yùn)動時，按下開關(guān)SQ2，常開觸點SQ2－1閉合，常閉觸點SQ2－2斷開，接觸器KM5通電吸合電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)，工作臺向左運(yùn)動。在工作臺上設(shè)置有一塊擋鐵，兩邊各設(shè)置有一個行程開關(guān)，當(dāng)工作臺縱向運(yùn)動到極限位置時，擋鐵撞到位置開關(guān)，工作臺停止運(yùn)動，從而實現(xiàn)縱向運(yùn)動的終端保護(hù)。

(2)工作臺升降和橫向(前后)進(jìn)給

工作臺的方向進(jìn)給是通過操縱裝在床身兩側(cè)的轉(zhuǎn)換開關(guān)和行程開關(guān)SQ3、SQ4來完成的。

在工作臺上也分別設(shè)置有一塊擋鐵，兩邊各設(shè)置有一個行程開關(guān)，當(dāng)工作臺升降和橫向運(yùn)動到極限位置時，擋鐵撞到位置開關(guān)，工作臺停止運(yùn)動，從而實現(xiàn)升降和橫向運(yùn)動的終端保護(hù)。

①工作臺向上(下)運(yùn)動。在主軸電動機(jī)起動后，把裝在床身一側(cè)的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到"升降"位置再按下按鈕SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常開觸點閉合，SQ3(SQ4)常閉觸點斷開，接觸器KM4(KM5)通電吸合，電動機(jī)M2正(反)轉(zhuǎn)，工作臺向下(上)運(yùn)動。到達(dá)想要的位置時松開按鈕，工作臺停止運(yùn)動。

②工作臺向前(后)運(yùn)動。在主軸電動機(jī)起動后，把裝在床身一側(cè)的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到"橫向"位置再按下按鈕SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常開觸點閉合，SQ3(SQ4)常閉觸點斷開，接觸器KM4(KM5)通電吸合，電動機(jī)M2正(反)轉(zhuǎn)，工作臺向前(后)運(yùn)動。到達(dá)想要的位置時松開按鈕，工 作臺停止運(yùn)動。

1.3 聯(lián)鎖問題

機(jī)床在上下前后4個方向進(jìn)給時又操作縱向控制這兩個方向的進(jìn)給，將造成機(jī)床重大事故，所以必須聯(lián)鎖保護(hù)。當(dāng)上下前后4個方向進(jìn)給時，若操作縱向任一方向，SQ1－2或SQ2－2兩個開關(guān)中的一個被壓開，接觸器KM4(KM5)立刻失電，電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)，從而得到保護(hù)。

同理，當(dāng)縱向操作時又操作某一方向而選擇了向左或向右進(jìn)給，SQ1或SQ2被壓著，它們的常閉觸點SQ1－2或SQ2－2是斷開的，接觸器KM4或KM5都由SQ3－2和SQ4－2接通。若發(fā)生誤操作，而選擇上，下，前，后某一方向的進(jìn)給，就一定使SQ3－2或SQ4－2斷開，使KM4或KM5斷電釋放，電動機(jī)M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了機(jī)床事故。

(1)進(jìn)給沖動

真實機(jī)床為使齒輪進(jìn)入良好的嚙合狀態(tài)，將變速盤向里推。在推進(jìn)時，擋塊壓動位置開關(guān)SQ6，首先使常閉觸點SQ6－2斷開，然后常開觸點SQ6－1閉合，接觸器KM4通電吸合，電動機(jī)M2起動。但它并未轉(zhuǎn)起來，位置開關(guān)已SQ6己復(fù)位，首先斷開SQ6－1，而后閉合SQ6－2。接觸器KM4失電，電動機(jī)失電停轉(zhuǎn)。這樣以來，使電動機(jī)接通一下電源，齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生一次抖動，使齒輪嚙合順利進(jìn)行。要沖動時按下沖動開關(guān)SQ6，模擬沖動。

(2)工作臺的快速移動

在工作臺向某個方向運(yùn)動時，按下按鈕SB5或SB6(兩地控制)，接觸器閉合KM6通電吸合，它的常開觸點(4區(qū))閉合，電磁鐵YB通電(指示燈亮)模擬快速進(jìn)給。

(3)圓工作臺的控制

把圓工作臺控制開關(guān)SAl扳到"接通"位置，此時SAl－1斷開，SAl－2接通，SAl－3斷開，主軸電動機(jī)起動后，圓工作臺即開始工作，其控制電路是:電源一SQ4－2一SQ3－2一SQ1－2一SQ2－2一SAl－2一KM4線圈一電源。接觸器KM4通電吸合，電動機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)。

真實銑床為了擴(kuò)大機(jī)床的加工能力，可在機(jī)床上安裝附件圓工作臺，這樣可以進(jìn)行圓弧或凸輪的銑削加工。拖動時，所有進(jìn)給系統(tǒng)均停止工作，只讓圓工作臺繞軸心回轉(zhuǎn)。該電動機(jī)帶動一根專用軸，使圓工作臺繞軸心回轉(zhuǎn)，銑刀銑出圓弧。在圓工作臺開動時，其余進(jìn)給一律不準(zhǔn)運(yùn)動，若有誤操作動了某個方向的進(jìn)給，則必然會使開關(guān)SQl－SQ4中的某一個常閉觸點將開，使電動機(jī)停轉(zhuǎn)，從而避免了機(jī)床事故的發(fā)生。按下主軸停止按鈕SB3或SB4，主軸停轉(zhuǎn)，圓工作臺也停轉(zhuǎn)。

1.4 冷卻照明控制

要起動冷卻泵時扳開關(guān)SA3，接觸器KM1通電吸合，電動機(jī)M3運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻泵起動。機(jī)床照明是由變壓器T供給36V電壓，工作燈由SA4控制。

2 X62W萬能銑床改造PLC硬件設(shè)計

根據(jù)X62W銑床的電氣原理圖，控制電路中的輸入/輸出均為開關(guān)量，共有輸入/輸出設(shè)備如表1所列。從表1中可知，共有輸入設(shè)備14個，輸出設(shè)備11個，根據(jù)I/O點數(shù)可選用S7－200PLC。電氣原理圖右半部分的控制線路用PLC替代，其輸入/輸出設(shè)備與PLC的接線圖如圖2所示。

表1 輸入/輸出點分配表

圖2 PLC接線圖

3 X62W萬能銑床電氣控制電路的PLC改造程序設(shè)計

根據(jù)X62W的工作原理及圖2的接線圖，用基本指令編寫的梯形圖程序如圖3所示。

圖3 X62W梯形圖

4 結(jié)語

通過PLC改造后的機(jī)床設(shè)備不僅能提高設(shè)備工作的可靠性、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少故障、降低成本、還可提高工作效率。