【正文】 所研究的基于 PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)了 Z3040搖臂鉆床的控制自動化，方便了工人在生產(chǎn)中對機(jī)床的實(shí)際操作。 圖 主軸箱和立柱分別單獨(dú)夾緊或放松梯形圖程序 信號顯示程序 R0接通，當(dāng)主電動機(jī)起動后， Y0接通， Y10得電，主電動機(jī)起動信號燈亮。 如果想要 完成搖臂下降的過程，需接通 X3，在搖臂放松后，使 Y4得電，使搖臂下降，當(dāng)下降到極限位置時， X10的常閉觸點(diǎn)斷開， Y2失電。當(dāng) X0閉合后 PLC 的內(nèi)部繼電器 R0接通并自鎖，為電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行工作做好準(zhǔn)備。如果輸出控制設(shè)備存在直流回路，則交流回路直流回路不可共用一個 COM 端，而應(yīng)分開使用，本電路的輸出端全為交流回路，因此在電源電壓相同的接口可共用一個 COM 端。 PLC 的 I/O 端口分配表 根據(jù)所選 PLC 的型號進(jìn)行 I/O 點(diǎn)的端口分配，如下（表 、表 ）所示： 表 輸入信號端口分配表 地址號 符號名稱 用途 X0 SB1 總起動按鈕 X1 SB2 主電動機(jī)起動按鈕 X2 SB3 搖臂上升起動按鈕 X3 SB4 搖臂下降起動按鈕 X4 SB5 主軸箱、立柱、搖臂松開按鈕 X5 SB6 主軸箱、立柱、搖臂夾緊按鈕 X6 SB7 總停止按鈕 X7 SB8 主電動機(jī)停止按鈕 X8 KR1 M1電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器 X9 KR2 M3電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器 X10 ST1－ 1 搖臂上升用行程開關(guān) X11 ST1－ 2 搖臂下降用行程開關(guān) X12 ST2 搖臂夾緊、放松用行程開關(guān) X13 ST3 搖臂夾緊用行程開關(guān) X14 ST4 立柱夾緊、放松指示用行程開關(guān) X15 SA2 1 主軸箱夾緊、放松用組合開關(guān) X16 SA2 2 立柱夾緊、放松用組合開關(guān) 表 輸出信號端口分配表 地址號 符號名稱 用途 Y0 KM1 主軸旋轉(zhuǎn)接觸器 Y1 KM2 搖臂上升接觸器 Y2 KM3 搖臂下降 接觸器 Y3 KM4 主軸箱、立柱、搖臂放松接觸器 Y4 KM5 主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器 Y5 YA1 主軸箱夾緊、放松用電磁鐵 Y6 YA2 立柱夾緊、放松用電磁鐵 Y7 HL1 電源工作狀態(tài)指示信號燈 Y8 HL2 立柱松開指示信號燈 Y9 HL3 立柱夾緊指示信號燈 Y10 HL4 主電動 機(jī)旋轉(zhuǎn)指示信號燈 PLC 的 I/O 電氣接線圖的設(shè)計 下圖為 PLC 的 I/O 電氣接線圖，圖中 X0、 X X X X X X X X XX X1 X1 X1 X1 X1 X16共用一個 COM 端，輸入開關(guān)的其中一端應(yīng)并接在直流 24V 電源上，另一端應(yīng)分別接入相應(yīng)的 PLC 輸入端子上。 綜上所述，為了使 Z3040 搖臂鉆床在改造后能夠良好工作，確 認(rèn)日本松下公 司生產(chǎn)的 FP0C14RS 型和擴(kuò)展單元 FP0E16RS 型和 FP0E8RS 型 PLC 能夠滿足上述要求，該類型號 PLC 體積小，功能強(qiáng)，增加了一些大型機(jī)的功能和指令，如PID 和 PWM（ Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）指令，對于控制器體積要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)是一種很好的選擇。 繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬間過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，每一點(diǎn)的輸出容量較大（可達(dá) 2A） ,在同一時間內(nèi)對導(dǎo)通的輸出點(diǎn)的個數(shù)沒有限制，但動作速度慢，壽命有一定的限制。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 根據(jù) PLC的指令功能 考慮到任何一種 PLC 都可以滿足開關(guān)量電氣控制系統(tǒng)的要求，據(jù)此本課題將盡量采用價格便宜的 PLC。為了使改造后的搖臂鉆床仍能夠保持原有功能不變，此次改造的一個重要原則之一就是，不對原有機(jī)床的控制結(jié)構(gòu)做過 大的調(diào)整，只是將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代。按下按鈕SB5或 SB6時使 YA2通電，此時主柱松開或夾緊。活塞桿使 ST4復(fù)位主軸箱和主柱分開，指示燈 HL2亮。 SA2有三個位置，在中間位置（零位）時為同時進(jìn)行，搬到左邊位置時為立柱的夾緊或放松，搬到右邊位置為主軸箱的夾 緊或放松 。因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時的調(diào)整工作所以采用點(diǎn)動方式。當(dāng)持續(xù) 13 秒后， KT1的斷電延時閉合的動斷觸點(diǎn)（ 4749）閉合， KM5線圈經(jīng) 7474951 號線， KM5 線圈通電液壓泵電動機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂的夾緊液壓腔，搖臂夾緊。 搖臂的升降控制 按下按鈕 SB3，時間繼電器 KT1通電吸合，它的瞬動觸點(diǎn)（ 3335）閉合使 KM4線圈通電，液壓電動機(jī) M3起動供給壓力油，經(jīng) 分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動活塞使搖臂松開。然后再將自動開關(guān) Q1扳到接通位置，電源指示燈亮。搖臂的升降，立柱的夾緊放松都要求拖動的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，所以 M2和 M3電動機(jī)分別有兩個接觸器，它們?yōu)?KMKM3和 KM KM5。 2 Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的原理 主電路 我國原來生產(chǎn)的 Z3040 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和搖臂升降運(yùn)動的操作是通過不能復(fù)位的十字開關(guān)來操作的 ,它本身不具有欠壓和失壓保護(hù)。而且，由于線路復(fù)雜，要想找到問題所在也相當(dāng)?shù)睦щy。由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司己將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。因此更適合處理高速復(fù)雜的控制任務(wù)，它與 微型計算機(jī)之間的差別越來越小 [2]。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（ Sequential Function Chart），使編程更加簡單方便。 功能強(qiáng)大，除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算功能外，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、 PTO 運(yùn)算、過程運(yùn)算、數(shù)字控制等功能，為 方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)程設(shè)備?？煽啃允怯脩舻氖走x要求，目前各廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無故障時間都大大超過 IEC 規(guī)定的 10萬小時，例如：西門子、 ABB、松下、三菱等微小型 PLC，而且都有完善的自診斷功能，判斷故障迅速?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、價格低、壽命長。另外，一些復(fù)雜的控制如：時間、計數(shù)控制用繼電器 — 接觸器控制方式較難實(shí)現(xiàn)，所以，有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。故主電動機(jī)只有一個旋轉(zhuǎn)方向。從控制上講，它需要機(jī)、電、液壓等系統(tǒng)相互配合使用，而且，要進(jìn)行時間控制。因此，本論文對 Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把 PLC 控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。由于 PLC電氣控制系統(tǒng)與繼電器 — 接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器，搖臂鉆床，梯形圖，電氣控制系統(tǒng)