【文章內容簡介】 正、反接觸器 KM KM2 實現(xiàn)正反向運行直接啟動，由熱繼電器 FR2 實現(xiàn)長期過載保護。 進給電動機 M2 由接觸器 KM KM4 實現(xiàn)正反運行直接啟動，由熱繼電器 FR3 實現(xiàn)長期過載保護。 冷卻泵電動機 M3 由繼電器 KA3 實現(xiàn)直接起動，由熱繼電器 FR1實現(xiàn)長期過載保護。 第三章 機床的 PLC 控制系統(tǒng)設計 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則 設計任何一個機床 PLC 控制系統(tǒng)，如同設計任何一種機床電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對象機床來實現(xiàn)其機械加工的生產(chǎn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。因此，在設計 PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則 : (1) 機床 PLC 控制系統(tǒng)應能控制機床設備最大限度地滿足機床的 生產(chǎn)工藝要求。 （ 2） 在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，力求使 PLC 系統(tǒng)越簡單、越經(jīng)濟，操作使用及維護維修越方便越好。 （ 3） 要充分保證 PLC 控制系統(tǒng)的安全和可靠性。 （ 4） 考慮到今后加工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和機床工藝的不斷改進，在配置 PLC 硬件設備時應適當留有一定的擴展余量。 機床 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內容 機床 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與機床輸入、輸出設備連接而成的。因此，機床 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內容應包括以下主要內容： 1）選擇機床輸入設備（按鈕、操 作開關、限位開關、傳感器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）。這些設備屬于一般的電氣元件。 2） PLC 的選擇。 PLC 是 PLC 系統(tǒng)的核心部件。正確選擇 PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性能指標將起著重要的決定性作用。選擇 PLC，主要包括機型、容量的選擇以及 I/O 模塊、電源模塊等的選擇。 3）分配 I/O 點，繪制 PLC 的實際接線圖。 4）控制程序設計，包括控制系統(tǒng)流程圖、狀態(tài)轉移圖、梯形圖、語句表等的設計?？刂瞥绦蚴强刂普麄€機床系統(tǒng)工作的軟件，是保證機床系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關鍵。因此，設計的機床控制程序必須經(jīng)過反復調試、修改，直到滿足機床生產(chǎn)工藝要求為止。 5）必要時還要設計機床控制臺等。 6）編制機床 PLC 控制系統(tǒng)的技術文件。 機床 PLC 控制系統(tǒng)設計的一般步驟 主要包括： 1） 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，了解需要完成的動作、操作方式。 2） 根據(jù)控制要求確定所需要的輸入、輸出設備，據(jù)此確定 PLC的 I/O 接點數(shù)。 3） 選擇 PLC 機型及容量。 4） 定義輸入、輸出點名稱，分配 PLC 的 I/O 點，設計 PLC 的實際接線圖。 5） 根據(jù) PLC 所要完成的任務及應具備的 功能進行 PLC 程序設計，同時可進行控制臺的設計和現(xiàn)場施工。 XA6132 銑床進行 PLC 改造需解決的問題 采用 PLC 對 XA6132 萬能銑床進行電氣控制系統(tǒng)改造，需要解決兩個主要的問題，一是基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)硬件設計，二是基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)軟件設計。 1．基于 PLC的銑床電氣控制系統(tǒng)硬件設計 （ 1）分析被控制對象 將被控對象按功能進行相互獨立的分解，這樣便于確定 PLC的資 源分配，屬于化整為零的設計思路。通過 PLC來實現(xiàn)銑床電氣控制系統(tǒng)的各項功能，需要將各種控制 和檢測信號通過按鈕和檢測元件輸入PLC，再通過 PLC內部程序的運算將結果輸出到各種執(zhí)行設備，完成電氣控制系統(tǒng)對于銑床的控制。每個功能的輸入信號，都可以通過控制面板上的按鈕進行操作，輸出則可以通過接觸器、電磁閥等執(zhí)行機構完成。 （ 2）根據(jù)控制對象確定 I／ O點 根據(jù)分解后的各個功能項，對 PLC 所需的輸入輸出點數(shù)量進行確定 （ 3） PLC的選型 XA6132萬能銑床所需的 I／ O點總數(shù)在 256以下，屬于小型機的范圍?？刂葡到y(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能。主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制，可選擇小型機系列， 它的價格低，體積小，非常適用于單機自動化控制系統(tǒng)。 2． 基于 PLC 的銑床電氣控制系統(tǒng)程序設計 （ 1）程序要求分析 PLC控制系統(tǒng)其優(yōu)點在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應的修改程序就可以實現(xiàn)。因此系統(tǒng)的自動控制程度很高。銑床電氣控制系統(tǒng)屬于廣泛的應用系統(tǒng)，不針對特殊的加工工藝，因此 PLC內部的程序只需要相對每個控制按鈕發(fā)出的信號，做出相應的動作即可。 （ 2）基于 PLC的銑床電氣控制系統(tǒng)程序 PLC的程序可以采用梯形圖、語句表、程序塊等形式表示。為了與繼 電器一接觸器系統(tǒng)相承接，采用梯形圖形式對銑床電氣控制系統(tǒng)進 行編程。 XA6132銑床進行 PLC改造方法及步驟 根據(jù) XA6132 萬能銑床的具體控制要求和電氣原理圖，確定輸入輸出點數(shù)，編寫控制流程圖，設計出 PLC 控制程序，并調試運行。具體為以下幾個步驟： 1．分析 XA6132 萬能銑床的電氣控制要求和電氣控制原理圖； 2．根據(jù) XA6132 萬能銑床控制要求，確定輸入輸出信號； 3．利用 PLC 梯形圖與電氣原理圖之間的對應關系，對機床進行 PLC 改造，具體包括程序編制，調試運行等內容。 第四章 設計要求 工藝要求 不變動原機床的控制操作，保留各原有按鈕交流接觸器，行程開關，熱繼電器等機械動作。為保證人身財產(chǎn)的安全起見熱繼電器不接入 PLC 的輸入端，而直接接在 PLC 的輸出端 機床的電力拖動特點和控制要求 1） XA6132 萬能臥式銑床，主軸傳動系統(tǒng)在床身內部，進給系統(tǒng)在升降臺內，而且主運動與進給運動之間沒有速度比例協(xié)調的要求。故采用單獨傳動，即主軸和工作臺分別由主軸電動機，進給電動機拖動。而工作臺進給與快速移動由進給電動機拖動；經(jīng)電磁離合器傳動來獲得。 2）主軸電動機處于空載下起動，為能進行順銑和逆銑加工， 要求主軸能稱實現(xiàn)正、反軌但旋轉方向不需經(jīng)常改變。僅在加工前預選轉動方向而在加工過程中不交換。 3）銑削加工是多刀多刃不連續(xù)切削，負載波動。為減輕負載波加動的影響，往往在主軸傳動系統(tǒng)中加入飛輪，使轉動慣量加大，但為實現(xiàn)主軸快速停車，主軸電動機應設有停車制動。同時，主軸在上刀時，也應使主軸制動，為此本銑床采用電磁離合器控制主軸停車制動和主軸上刀制動。 4）工作臺的垂直，橫向和縱向三個方向的運動由一臺進給電動 機拖動，而三個方向的選擇是由操縱手柄改變傳動鏈來實現(xiàn)的。每個方向又有正反向的運動，這就要求進給電動機能正、 反轉。而且，同一時間只允許工作臺只有一個方向的移動，故應有聯(lián)鎖保護。 5）使用圓工作臺時，工作臺不得移動，即圓工作臺的旋轉運動與工作臺上下，左右，前后六個方向的運動之間有聯(lián)鎖控制。 6）為適應銑削加工需要，主軸轉速與進給速度應有較寬的調節(jié)范圍。 XA6132 萬能銑床采用機械變速，改變變速箱的傳動比來實現(xiàn)，為保證變速時齒輪易于嚙合，減少齒輪端面的沖擊，要求變速時電動機有沖動控制。 7）根據(jù)工藝要求。主軸旋轉和工作臺進給應有先后順序控制，即進給運動要在銑刀旋轉之后進行，加工結束后必須在銑刀停轉前停止進給運動。 8）為供給銑削加工時冷卻液，應有冷卻泵電動機拖動冷卻泵，供給冷卻液。 9）為適應銑削加工時操作者的正面與側面操作要求，機床應對主軸電動機的走動與停止及工作臺的快速移動控制，具有兩地操作的性能。 10）工作臺上下、左右、前后六個方向的運動應具有限位保護。 11）應有局部照明電路 原機床的控制過程 主拖動控制電路 圖 41 XA6132 臥式萬能銑床電氣控制原理圖 圖 41 是 XA6132 臥式萬能銑床的電氣控制原理圖。圖中 M1 為主軸電機， M2 為工作臺進給電機， M3 為冷卻泵電動機。該電路的一個特點是采用電磁離合器控制，另一個特點是機械操作和電氣操作密切配合進行。因此，在分析電氣原理圖時，應對機械操作手柄與相應電器開關動作關系，對各開關的作用及指令開關狀態(tài)弄清楚。 1) 主軸電動機的起動控制 主軸電動機 M1 由正反轉接觸器KM KM2 來實現(xiàn)正、反轉全壓起動，而由主軸換向開關 SA4 來預選電動機的正反轉。由停止按鈕 SB1 或 SB2，起動按鈕 SB3 或 SB4與 KM KM2 構成主軸電動機