【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)界面，用戶程序三級(jí)口令保護(hù)，極強(qiáng)的計(jì)算性能，完善的指令集， MPI 接口和通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線 PROFD3US 以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力，強(qiáng)勁的內(nèi)部 集成功能，全面的故障診斷功能；模塊式結(jié)構(gòu)可用于各處性能的擴(kuò)展，脈沖輸出晶閘管步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)；快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期，并采用了高速計(jì) 數(shù) 器，高速中斷處理可以分別響應(yīng)過程事件，大幅度降低了成本。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(cuò)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。 由于 PLC 的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其迅速在工業(yè)控制中得到推廣。雖然國(guó)內(nèi) PLC 技術(shù)的應(yīng)用前景很大，并且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而相比之下，由于受經(jīng) 濟(jì)和技術(shù)水平的限制，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)上使用的Z3040 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，還是采用采用繼電器 — 接觸器控制方式，而這種控制方式存在著明顯的缺陷和隱患。極易發(fā)生故障。而且，由于線路復(fù)雜，要想找到問題所在也相當(dāng)?shù)睦щy。和國(guó)外大量采用 PLC 技術(shù)替代繼電器 — 接觸器系統(tǒng)相比，我們還存在很大差距。 隨著 PLC 技術(shù)在我國(guó)的迅猛發(fā)展，我們和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距會(huì)不斷縮小。因此，抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)進(jìn)一步促進(jìn) PLC 技術(shù)的推廣與應(yīng)用，是提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的迫切任務(wù)，此次對(duì)于 Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，就是希望借鑒國(guó) 外先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)，應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，以提高搖臂鉆床的工作性能。 2 Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的原理 主電路 我國(guó)原來生產(chǎn)的 Z3040 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和搖臂升降運(yùn)動(dòng)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)。因此在主回路中要用一個(gè)接觸器將三相電源引入?，F(xiàn)在的 Z3040 搖臂鉆床取消了十字開關(guān)，它的電氣原理圖如下所示： 圖 Z3040 搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) 電氣原理圖 它的主電路、控制電路、信號(hào)電路的電源均采用自動(dòng)開關(guān)引入，自動(dòng)開關(guān)的電磁脫扣作為短路保護(hù)取 代了熔斷器。交流接觸器 KM1只主電動(dòng)機(jī) M1接通或斷開的接觸器， KR1 為主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器。搖臂的升降，立柱的夾緊放松都要求拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，所以 M2和 M3電動(dòng)機(jī)分別有兩個(gè)接觸器，它們?yōu)?KMKM3和 KM KM5。搖臂升降電動(dòng)機(jī) M冷卻泵電動(dòng)機(jī) M4均為短時(shí)工作，不設(shè)過載保護(hù)。 控制電路、信號(hào)及照明電路 控制電路的電源由控制變壓器 TC 二次側(cè)輸出 110V 供電，中間抽頭 603 對(duì)地為信號(hào)燈電源 ,241 號(hào)線對(duì)地為照明變壓器 TD 二次側(cè)輸出 36V。 主電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制 在主電動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)前，首先將自動(dòng)開關(guān) Q Q Q4扳到接通狀態(tài)，同時(shí)將配電盤的門關(guān)好并鎖上。然后再將自動(dòng)開關(guān) Q1扳到接通位置，電源指示燈亮。這時(shí)按下 SB1，中間繼電器 K1 通電并自鎖 ,為主軸電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下按鈕 SB2時(shí)，交流接觸器 KM1線圈通電并自鎖使主電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)主電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的指示燈 HL4亮。主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)用手柄通過機(jī)械變換的方法來實(shí)現(xiàn)。 搖臂的升降控制 按下按鈕 SB3，時(shí)間繼電器 KT1通電吸合，它的瞬動(dòng)觸點(diǎn)（ 3335）閉合使 KM4線圈通電，液壓電動(dòng)機(jī) M3起動(dòng)供給壓力油，經(jīng) 分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動(dòng)活塞使搖臂松開。同時(shí)活塞桿通過彈簧片使行程開關(guān) ST2的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開沒，KM4線圈斷電 ,而 ST2的動(dòng)合觸電（ 1721）閉合 2M 線圈通電，它主觸點(diǎn)閉合， 2M電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn) 使搖臂上升。 如果搖臂沒有松開， ST2 的動(dòng)合觸點(diǎn)不能閉合，搖臂升降電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降。 當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時(shí)，松開按鈕 SB3， KM2和 KT1斷電，升降電動(dòng)機(jī)M2斷電停止，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù) 13 秒后， KT1的斷電延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 4749）閉合， KM5線圈經(jīng) 7474951 號(hào)線， KM5 線圈通電液壓泵電動(dòng)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。同時(shí)活塞桿通過彈簧片使 ST3的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 747）斷開， KM5線圈斷電， M3電動(dòng)機(jī)停止，完成了搖臂的松開 — 上升 — 夾緊動(dòng)作。 搖臂升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。為避免由于操作錯(cuò)誤造成事故，在搖臂上升和下降的線路中加入了觸點(diǎn)互鎖和按鈕互鎖。因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時(shí)的調(diào)整工作所以采用點(diǎn)動(dòng)方式。 行程開關(guān) ST1是為搖臂的上升或下降的極限位置保護(hù)而設(shè)立的。 ST1有兩 對(duì)常閉觸點(diǎn)， ST1 的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 1517）是搖臂上升時(shí)的極限位置保護(hù)， ST1 的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 2717）是搖臂于液壓夾緊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障或 ST3調(diào)整不當(dāng)，將造成液壓泵電動(dòng)機(jī) M3過載它的過載保護(hù)熱繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)將斷開， KM5釋放同， M3電動(dòng)機(jī)斷電停止。 立柱和主軸箱的松開及夾緊控制 主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行，它由組合開關(guān) SA2和按鈕 SB5（或 SB6）進(jìn)行控制。 SA2有三個(gè)位置，在中間位置（零位）時(shí)為同時(shí)進(jìn)行，搬到左邊位置時(shí)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 。 SB5是主軸箱和立柱的夾緊按鈕。 下面以主軸箱的松開和夾緊 為例說明它的動(dòng)作過程：首先將組合開關(guān) SA2搬向右側(cè)，觸點(diǎn)（ 5759）接通，觸點(diǎn) (5763)斷開。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按下按鈕 SB5，這時(shí)時(shí)間繼電器 KT2和 KT3線圈同時(shí)通電，但 KT2為斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，所以 KT2的通電使瞬時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，斷電延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 757）也閉合使 YA1 通電，經(jīng) 13s 后 KT3 的延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)（ 741）閉合，通過35741433739 使 KM4通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力液壓油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓 缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松?；钊麠U使 ST4復(fù)位主軸箱和主柱分開，指示燈 HL2亮。當(dāng)要主軸夾緊時(shí)，按下按鈕 SB6仍首先為 YA1通電，經(jīng) 13s 后中，KM5 線圈通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱夾緊。同時(shí)活塞桿使 ST4受壓，它的動(dòng)合觸點(diǎn)（ 607613）閉合，指示燈 HL3亮，觸點(diǎn)（ 607613）斷開，指示燈 HL2滅，指示主軸箱與立柱夾緊。 當(dāng)將 SA2 搬到左側(cè)時(shí)，觸點(diǎn)（ 5763）接通，（ 5759）觸點(diǎn)斷開。按下按鈕SB5或 SB6時(shí)使 YA2通電，此時(shí)主柱松開或夾緊。 SA2在 中間位置時(shí)，觸點(diǎn)（ 5755763）均接通，按下 SB5或 SB6時(shí)， YA YA2均通電，主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行夾緊或放松。其它動(dòng)作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同 [4]。 3 基于 PLC的 Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) Z3040 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案由兩部分組成，一部分為電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，也就是 PLC 的機(jī)型的確定；另一部分是電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，就是 PLC 控制程序的編寫。為