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用PLC改造Z3050搖臂鉆床控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)機床控制系統(tǒng)基本上采用交流繼電接觸器控制方式况木,可靠性較差奋隶。存在觸點壽命低饵骨、故障率高陶贼、線路維護困難等缺點啤贩。可編程序控制器(PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)骇窍,綜合計算機技術(shù)瓜晤、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制裝置,應(yīng)用靈活腹纳、可靠性高痢掠、維護方便。應(yīng)用PLC對傳統(tǒng)機床控制系統(tǒng)進行改造可取得良好效果嘲恍。本文試探討應(yīng)用三菱公司的FX2N-32MR型PLC對Z3050型搖臂鉆床的繼電-接觸器控制線路進行改造的方法足画。

二、問題的提出

Z3050型搖臂鉆床主要由底座佃牛、內(nèi)立柱淹辞、外立柱、搖臂俘侠、主軸箱象缀、工作臺等組成。為簡化傳動裝置钦将,搖臂鉆床的運動部件使用多電機拖動促弯,共有四臺電動機:主軸電動機M1通冕,搖臂升降電動機M2,液壓泵電動機M3诲厚,冷卻泵電動機M4创炉。

主軸箱上裝有4個按鈕:SB1、SB2蔽曙、SB3與SB4尺那,它們分別是主軸電動機停止、起動按鈕家澈,搖臂上升丹自、下降按鈕。主軸箱移動手輪上裝有2個按鈕SB5遍削、SB6吹夏,分別為主軸箱、立柱松開按鈕和夾緊按鈕子擅。

(一)Z3050搖臂鉆床的電氣控制線路分析

1.主軸電動機M1的控制

按起動按鈕SB2→接觸器KM1吸合并自鎖→主軸電動機M1啟動運行弟孟,同時指示燈HL3顯亮。按停止按鈕SB1→KM1釋放→M1停止样悟,同時指示燈HL3熄滅拂募。

2.搖臂升降控制

按下上升點動按鈕SB3→時間繼電器KT線圈得電→搖臂上升到位后,松開按鈕SB3→KM2和KT同時斷電釋放→M2停止窟她,搖臂停止上升→由于KT線圈失電陈症,經(jīng)1~3秒延時,其延時閉合的常閉觸點復(fù)位→KM5吸合→液壓泵電機反轉(zhuǎn)→壓力油經(jīng)分配閥體進入搖臂的“夾緊油腔”搖臂夾緊震糖。同時录肯,活塞桿通過彈簧片使SQ3的動斷觸點斷開→KM5斷電釋放→液壓泵電機停止,最終完成搖臂的“松開-上升-夾緊”的整套動作吊说。

搖臂的下降由SB4控制KM3论咏,啟動M2反轉(zhuǎn)來實現(xiàn),與搖臂上升過程類似颁井。

其中厅贪,搖臂的松開及夾緊到位分別由行程開關(guān)SQ2及SQ3的動作發(fā)出信號。搖臂升降的上下限位保護分別由SQ1及SQ5實現(xiàn)雅宾。KT為斷電延時型時間繼電器倚撰,其作用是在搖臂升降到位后,延時1~3S再起動M3將搖臂夾緊擅锁。

3.立柱和主軸箱的夾緊與松開控制

SB5和SB6分別為松開與夾緊控制按鈕窝秤,由它們點動KM4、KM5,去控制M3的正幽州、反轉(zhuǎn)辆雇,由于SB5、SB6的動斷觸點(5-21-22)串聯(lián)在YA線圈支路中绪桑。所以在操作SB5、SB6點動M3的過程中飘具,電磁閥YA斷電猴试,液壓泵供出的壓力油進入主軸箱和立柱的松開、夾緊油腔载易,而不進人搖臂松開夾緊油腔粒惜,進而推動松、緊機構(gòu)實現(xiàn)主軸箱和立柱的松開颈墅、夾緊蜡镶,同時“松開/夾緊指示燈”HL1或HL2亮。

(二)控制線路的常見問題

Z3050型搖臂鉆床的工作過程是由電氣恤筛、機械官还、液壓系統(tǒng)配合實現(xiàn)的。由于采用交流繼電接觸器控制方式毒坛,繼電器望伦、接觸器控制線路部分故障率較高,這是造成經(jīng)常待機維修的主要因素煎殷。例如:若時間繼電器KT線圈斷線屯伞,或其動合觸點閉合時接觸不良,則可導(dǎo)致?lián)u臂松開的專用電路故障豪直;若接觸器KM4主觸點接觸不良劣摇,或KM5的動合互鎖觸點接觸不良等則會使主軸箱和立柱的松開不正常等等。

此種常見故障可由器件本身故障造成弓乙,也可由觸點老化末融、連接點接觸不良等線路故障造成。若采用可編程序控制器用程序來實現(xiàn)控制功能唆貌,即用“存儲邏輯”取代繼電器-接觸器系統(tǒng)的“接線邏輯”拙故,則在控制電路中,不存在觸點老化吕得,觸點接觸不良亮倍,接點虛焊等現(xiàn)象,具有很高的可靠性浴誉。下面就試述用PLC對其進行控制線路的改造的方法纠惧。#p#副標題#e#

三、用PLC進行控制線路的改造

(一)分析控制對象

前面已分析了機床控制系統(tǒng)的動作過程孝速。在用PLC控制系統(tǒng)時赛虽,為節(jié)省I/O點拨蓖,主軸電機的過載保護熱繼電器FR1及液壓泵電機的過載保護熱繼電器FR2的動斷觸點串聯(lián)接入PLC,共用一個輸入點刺泌。冷卻泵由組合開關(guān)QS2直接啟動照旺,不接入PLC。各指示燈與相應(yīng)的接觸器并聯(lián)輸出或直接由相應(yīng)開關(guān)控制男枝,不單獨占用輸出點酝浦。

(二)PLC選型及分配I/O點

根據(jù)控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)量的情況,選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC场刑。I/O設(shè)備及I/O點分配如表1所示般此。

(三)外部接線圖

為了提高信號的準確性,避免由于機器機械振動等原因使常閉觸點脫開而給出錯誤指令牵现,PLC輸入端的信號元件SB1铐懊,SQ1,SQ5瞎疼,SQ2科乎,SQ3等在傳統(tǒng)控制線路中使用常閉觸頭的,都改用常開觸頭丑慎,而在PLC的程序中做相應(yīng)調(diào)整喜喂。

(四)程序設(shè)計

由于搖臂上升和下降都需要先松開搖臂,同時也都受“升降限位→開關(guān)”的限位保護竿裂,所以可以用這些條件去控制PLC內(nèi)的一個虛擬輔助繼電器M玉吁,使其成為有人按下?lián)u臂上升或下降按鈕(發(fā)出搖臂升降命令)的標志,從而簡化后續(xù)程序的設(shè)計腻异。

另外进副,前文已經(jīng)分析:在搖臂上升的控制中,按下SB3使搖臂上升到所需位置后铣修,松開SB3則搖臂停止上升遣抄。同時時間繼電器KT斷電釋放,經(jīng)1S-3S時間的延時后杭喊,其延時閉合的觸點動作閉合使液壓泵電機反向旋轉(zhuǎn)庵臼,最終使搖臂夾緊(下降過程類似)。因而程序中需要一個“斷電延時型”的時間繼電器烤恃,而PLC里的時間繼電器都是屬于“通電延時型”揽邀,所以需要通過一個程序段構(gòu)造一個“斷電延時型”的時間繼電器。

如圖3所示肴奠,M0得電閉合后辙势,M1得電并自鎖,而T0受M0的封鎖不能得電;M0斷電后羞媳,其常閉觸點復(fù)位閉合悄济,T0得電開始定時,定時時間到了之后扼菠,T0的常閉觸點才動作斷開摄杂,這時M1才失電;即T0成了一個“斷電延時型”的時間繼電器循榆,M1也有了“失電延時斷開”的功能匙姜。

根據(jù)上述的分析及原來的繼電器系統(tǒng)控制線路圖,結(jié)合“翻譯法”可以很方便的設(shè)計出PLC的梯形圖冯痢。

(五)調(diào)試運行

寫好程序后,先利用計算機軟件模擬運行框杜,修改浦楣、完善程序,確定能實現(xiàn)原線路的各種功能后咪辱,再與機床聯(lián)機調(diào)試運行振劳。

四、結(jié)束語

改造后的機床PLC控制系統(tǒng)比原來的繼電接觸器控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點:用程序?qū)崿F(xiàn)器件的“軟連接”油狂,節(jié)省了電氣元件历恐、導(dǎo)線等材料,減少了硬件接線的工作量专筷,縮短設(shè)計周期弱贼;PLC控制系統(tǒng)便于運行監(jiān)控,檢查和排除故障槐骂,減少平時維護的工作量卓胶;提高了控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,降低了故障率肪躯。

可編程序控制器應(yīng)用靈活鄙划、編程容易,應(yīng)用PLC對傳統(tǒng)控制方式的機床進行改造可取得良好的效果掀舷。目前已廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和工業(yè)新產(chǎn)品的設(shè)計中药锯。


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