【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 案是對(duì)原來(lái)的繼電器接觸器模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行 PLC改造而成，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該 PLC 控制系統(tǒng)無(wú)論是硬件還是軟件，控制穩(wěn)定，具有極高的可靠性于靈活性，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng) 常變動(dòng)的工藝要求，能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 原機(jī)床所存在的問(wèn)題及解決方案 在原有的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，采用了大量的繼電器，繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，周期毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。 機(jī)床繼電器系統(tǒng)的缺點(diǎn)： （ 1） 可靠性低； （ 2） 體積大，復(fù)雜的接線加大了查找故障的困難； （ 3） 產(chǎn)生的電磁場(chǎng)影響周邊電子元件的正常工作； （ 4） 柔性低，接線只能構(gòu)成固定的邏輯系 統(tǒng)； （ 5） 噪音大，增大了工作環(huán)境噪音分貝數(shù)。 經(jīng)分析后，我們可以考慮利用 PLC 控制來(lái)代替繼電器控制，通過(guò) PLC改造后，可以解決或基本解決前述所存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)我們所想要實(shí)現(xiàn)的要求。 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 控制方式上 :PLC 軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。 （ 2） 工作方式上： PLC 串行工作，不受制約。 （ 3） 控制速速上： PLC 通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，故五抖動(dòng)一說(shuō)。 （ 4） 定時(shí)、記數(shù)： PLC 時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬；有 記數(shù)功能。 （ 5） 可靠、 維護(hù)： PLC 無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)式和維護(hù)方便，能適應(yīng)于惡劣的環(huán)境工中工作。 1 .4 PLC 控制立式銑床反而功能和特性 （ 1） 能完成很多普通機(jī)床難以完成或者不能完成的加工。 （ 2） 采用 PLC 控制立式銑床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。 （ 3） 采用 PLC 控制立式銑床可以比普通機(jī)床提高 23 倍生產(chǎn)率，對(duì)復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可以提高幾十倍甚至幾十倍。 （ 4） 機(jī)床具有柔性，只需更換程序，就可以適應(yīng)不同品種及尺寸規(guī)格零件的加工。 （ 5） 大大的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 第 13 頁(yè) 共 31 頁(yè) 2 立式銑床的結(jié)構(gòu)及主要運(yùn)動(dòng)形式 立式銑床的結(jié)構(gòu) 立式銑床的主要結(jié)構(gòu)由床身 、主軸、工作臺(tái)、升降機(jī)、底座、床身導(dǎo)軌等部分組成的。 立式銑床的主要運(yùn)動(dòng)形式 : (1) 機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)是由主軸電機(jī)帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。 主軸電機(jī)由三菱變頻器直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行 .三相異步電機(jī)是切削加工的動(dòng)力源 ,由于保留改造前主軸電機(jī) ,因此電機(jī)主電路也保留改造前連接方式 .下述工作臺(tái)縱(橫 )向驅(qū)動(dòng)電機(jī)也一樣保留原有狀態(tài) . (2) 機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由工作臺(tái)的左右 X(縱向 )、前后（橫向）和上下 Z（垂直） 六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向和快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)構(gòu)成；工作臺(tái)縱向、橫向各有單獨(dú)電機(jī)帶動(dòng)絲杠，而兩臺(tái)電機(jī)則由一個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)。利用接觸器選擇變頻器的驅(qū)動(dòng)對(duì)象。用變頻器控制速度，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)原有的運(yùn)動(dòng)效果，其中上下（垂直）的運(yùn)動(dòng)由機(jī)械式調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣使機(jī)床的使用和維修帶來(lái)了極大的方便。 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) 3 原 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì) MFVBMAS 型立式銑床電氣控制原理圖 如圖 所示。 圖 MFVBMAS型立式銑床主電路圖 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 制電路圖 MFVBMAS 型立式銑床電氣控制過(guò)程 如分析如下 : 3． 2． 1 油泵及主軸、潤(rùn)滑油泵 （ 1）合上電源開(kāi)關(guān) QF1，按下啟動(dòng)銨鈕 SB2，接觸器 KM1 得電， KM1 自鎖，油泵啟動(dòng)，同時(shí)繼電器 KA5 也得電，潤(rùn)滑泵啟動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)潤(rùn)滑； （ 2）旋轉(zhuǎn) SA1，繼電器 KA1 得電，接通主軸變頻器 STF 與 SD，則變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，主軸啟動(dòng)。 3． 2． 2 工作臺(tái)控制過(guò)程 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分為工進(jìn)和快速進(jìn)給，由于 Z 軸控制是全人工手控制，所以工作臺(tái)工進(jìn)和快速進(jìn)給均不受主軸限制，工作臺(tái)有前后，左右四個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，都是通過(guò)轉(zhuǎn) 換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)其控制， SQ1 是工作臺(tái)左限位， SQ2 是右限位， SQ3是前限位， SQ4 是后限位。 （ 1） 旋轉(zhuǎn) SA2 左位， KM1 得電，則選擇 X 軸行程，旋轉(zhuǎn) SA3 右位，繼電第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) 器 KA3 得電，接通變頻器 STR 與 SD，則工作臺(tái)往右走，按下快速行程按鈕 SB3繼電器 KA4 得電，接通變頻器 RH 與 SD，則工作臺(tái)往右走。 （ 2） 旋轉(zhuǎn) SA2 左位， KM1 得電，則選擇 X 軸行程，旋轉(zhuǎn) SA3 左位，繼電器 KA2 得電，接通變頻器 STF 與 SD，則工作臺(tái)往左走，按下快速行程按鈕 SB3，繼電器 KA4 得電，則工作臺(tái)往左快走。 （ 3） 旋轉(zhuǎn) SA2 右位，接觸器 KM2 得電，則選擇 Y 軸行程，旋轉(zhuǎn) SA3 右位，繼電器 KA3 得電，接通 STR 與 SD，則工作臺(tái)往后走，按下 SB3 則快速往后。 （ 4） 旋轉(zhuǎn) SA2 右位， KM2 得電，則選擇 Y 軸行程，旋轉(zhuǎn) SA3 左位， KA2得電，接通 STF 于 SD，則工作臺(tái)往前走，按 SB3 則快速前行。 4 PLC 控制的立式銑床分析 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)框圖如下 ： 圖 PLC 機(jī)床操作面板 變頻器 機(jī)床限位開(kāi)關(guān) 電動(dòng)機(jī) 機(jī)床傳動(dòng)部件 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表 ： PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表如 41。 表 41 PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表 輸入裝置 輸入端子 輸出裝置及設(shè)備 輸出端子 停止按鈕 SB1 X0 油泵電機(jī) KM1 Y0 油泵啟動(dòng)按鈕 SB2 X1 潤(rùn)滑泵電機(jī) KMA1 快速按鈕 SB3 X2 X軸電機(jī) KM2 Y1 主軸啟停開(kāi)關(guān) SA1 X3 Y軸電機(jī) KM3 Y2 X軸啟動(dòng)檔開(kāi)關(guān) SA2 X4 正轉(zhuǎn)控制端 Y4 Y軸啟動(dòng)檔開(kāi)關(guān) SA2 X5 正轉(zhuǎn)控制端 Y10 正向運(yùn)行開(kāi)關(guān) SA3 X6 反轉(zhuǎn)控制端 Y11 負(fù)向運(yùn)行開(kāi)關(guān) SA3 X7 快速運(yùn)行端 Y12 X軸正向限位開(kāi)關(guān) X10 X軸負(fù)向限位開(kāi)關(guān) X11 Y軸正向限位開(kāi)關(guān) X12 Y軸負(fù)向限位開(kāi)關(guān) X13 熱繼電器保護(hù)端 X14 變頻器異常信號(hào)端 X15 4． 3 PLC 機(jī)型的選擇 一般選擇 PLC 機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為主要宗旨，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)對(duì) MFVBMAS 型立式銑床電氣控制原理的分析可知，該控制系統(tǒng)通過(guò) PLC 改造后所需要的輸入點(diǎn)數(shù)為 14 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 6 點(diǎn)。根據(jù)輸入輸出的點(diǎn)數(shù)的數(shù)量以及控制 系統(tǒng)對(duì) PLC 的功能的要求。在滿足實(shí)際 I/O 點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上 10%20%的備用點(diǎn)數(shù)，所以可選用三菱 FX2N32MR001 型PLC。 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) 4． 4 PLC 控制的立式銑床的梯形圖如下 ： 梯形圖 根據(jù) MFVBMAS 型立式銑床的要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的 PLC 控制梯形圖。如圖 所示，該程序共有 7 條支路，反映了原繼電器的邏輯內(nèi)容。其中，各支路按順序分別為以下控制內(nèi)容；油泵潤(rùn)滑啟動(dòng)，主軸啟動(dòng)， X 軸控制啟動(dòng)，Y 軸控制啟動(dòng)，工作臺(tái)正向啟動(dòng)，工作臺(tái)負(fù)向啟動(dòng)，快速運(yùn)行啟動(dòng)。該程序及PLC 硬接線不僅保證了原電路 的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種聯(lián)鎖措施，電氣改造投資少，改造工作量較小。 5 電氣元件，設(shè)備的選擇 PLC 機(jī)型的選擇 ： 對(duì)于 PLC 機(jī)型的選擇在以上分析中有進(jìn)行說(shuō)明，在滿足控制要求， I/O 分配 ,和 PLC 的選擇原則下，可選用三菱 FX2N32MR001 型 PLC。 第 19 頁(yè) 共 31 頁(yè) FX2N32MR001 基本規(guī)格： 表 51 FX2N32MR001 基本規(guī)格 型號(hào) I/O總數(shù) 輸入 輸出 尺寸（ mm） 數(shù)目 類型 數(shù)目 類型 FX2N32MR001 32 16 漏型 16 繼電器 150*87*90 下為 FX2N 系列 PLC 電源規(guī)格參數(shù)表 表 52 FX2N 系列 PLC 電源規(guī)格參數(shù)表 項(xiàng)目 FX2N16M FX2N32M FX2N32E FX2N48M FX2N48E FX2N64M FX2N80M FX2N128M 額定電壓 AC100240V 電壓允許范圍 AC85264V 額定頻率 50/60HZ 允許瞬間斷電時(shí)間 10ms以內(nèi)的瞬間斷電，機(jī)器繼續(xù)運(yùn)行 當(dāng)電源電壓為 AC