【導(dǎo)讀】定性差、不便于控制電路的故障診斷和排除等難題。由于PLC電氣控制系統(tǒng)與。境要求低等優(yōu)點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)在不改變原機(jī)床操作及工藝要求的前提下，進(jìn)行。Z3040搖臂鉆床電控系統(tǒng)的PLC改造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。型的機(jī)床相繼出現(xiàn)。隨著社會科技進(jìn)步，單一的車床已逐漸演化出了銑床、刨床、磨床、鉆床等等，這些主要機(jī)床已經(jīng)基本定型，

　　

【正文】 Z3040 搖臂鉆床的 I/O 地址分配情況如表 4 45 所示： 表 44 Z3040搖臂鉆床輸入地址分配表 形式 序號 名稱 作用 地址 輸 1 SB1 主軸停止 按鈕 X000 2 SB2 主軸轉(zhuǎn)動(dòng) 按鈕 X001 3 SB3 搖臂上升 按鈕 X003 4 SB4 搖臂下降 按鈕 X004 5 SB5 立柱與主軸箱松開 按鈕 X005 22 入 6 SB6 立柱與主軸箱夾緊 按鈕 X006 7 SQ1 搖臂上升 限位保護(hù) 行程開關(guān) X007 8 SQ2 搖臂松開到位 行程開關(guān) X011 9 SQ3 搖臂夾緊到位 行程開關(guān) X012 10 SQ4 立柱與主軸箱夾緊 松開 行程開關(guān) X010 表 45 Z3040搖臂鉆床輸出地址分配表 形式 序號 名稱 作用 地址 輸 出 1 KM1 主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 交流接觸器 Y001 2 KM2 搖臂升降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 交流接觸器 Y002 3 KM3 搖臂升降電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 交流接觸器 Y003 4 KM4 液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 交流接觸器 Y004 5 KM5 液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 交流接觸器 Y005 6 YV 電磁閥 Y006 7 HL1 立柱與主軸箱、搖臂松開指示 燈 Y010 8 HL2 立柱與主軸箱、搖臂夾緊指示 燈 Y011 9 HL3 主軸轉(zhuǎn)動(dòng)指示 燈 Y012 I/O 接線圖 Z3040搖臂鉆床的電控系統(tǒng) 改造 的三菱 FX1N系列 PLC的 I/O接線圖如圖 41所示： 23 圖 41 PLC的 I/O接線圖 控制流程圖 主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的流程圖 圖 42 主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的流程圖 24 搖臂上升流程圖 圖 43 搖臂上升流程圖 25 搖臂下降流程圖 圖 44 搖臂下降流程圖 26 立柱與主軸箱 PLC 控制流程圖 圖 45 立柱 與主軸箱 PLC控制流程圖 27 PLC 控制梯形圖 圖 46 PLC控制梯形圖 28 系統(tǒng)仿真調(diào)試 三菱 GX Developer 編程軟件是應(yīng)用于三菱系列 PLC 的中文編程軟件， 可在Windows 9x 及以上操作系統(tǒng)中運(yùn)行。其主要功能有： （ 1）在 GX Developer 中，可通過線路符號、列表語言及 SFC 符號來創(chuàng)建PLC 程序，建立注視數(shù)據(jù)和設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)。 （ 2）創(chuàng)建 PLC 程序以及將其存儲為文件，可用打印機(jī)打印。 （ 3）該程序可在串行系統(tǒng)中與 PLC 進(jìn)行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及各種測試功能。 （ 4）改程序可脫離 PLC 進(jìn)行仿真調(diào)試。 所以本設(shè)計(jì)選用的編程軟件是三菱 GX Developer 編程軟件。 Z3040 搖臂鉆床的搖臂升降及夾緊、放松控制是 自動(dòng)快速完成的。 但 在設(shè)計(jì)中 的 仿真 圖 為 分段仿真調(diào)試的 畫面 圖 。 搖臂上升程序仿真圖 按下?lián)u臂上升按鈕 SB3（ X3） ， 交流接觸器 KM4（ Y4）、電磁閥 YV（ Y6） 得電，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 正轉(zhuǎn) ，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油，經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂松開油腔，使搖臂松開 ， 如 圖 47 所示 ： 圖 47 搖臂松開仿真圖 29 當(dāng) 壓下行程開關(guān) SQ2（ X11） ， 交流接觸器 KM4（ Y4）失電， 交流接觸器 KM2（ Y2）得電， 搖臂升降 電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn) ，搖臂上升 ，如 圖 48 所示 ： 圖 48 搖臂 上升 仿真圖 搖臂下降程序仿真圖 按下?lián)u臂 下降 按鈕 SB4（ X4），交流接觸器 KM4（ Y4）、電磁閥 YV（ Y6）得電，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 正 轉(zhuǎn) ，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油，經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂松開油腔，使搖臂松開 ，如圖 49 所示： 圖 49 搖臂 松開 仿真圖 30 當(dāng)壓下行程開關(guān) SQ2（ X11），交流接觸器 KM4（ Y4）失電， 交流接觸器 KM3（ Y3）得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 反 轉(zhuǎn)，搖臂 下降 ，如圖 410 所示 ： 圖 410 搖臂 下降 仿真圖 主軸箱與立柱 松開程序仿真圖 按下松開按鈕 SB5（ X5），交流接觸器 KM4（ Y4） 得電 ，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 正轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油， 此時(shí)電磁閥線圈不通電，高壓油 經(jīng)二位六通閥 到另一油路，進(jìn)入立柱與主軸箱 松開油腔，使 立柱與主軸箱同時(shí) 松開。 壓下行程開關(guān)SQ4（ X10） 燈 HL1（ Y10）點(diǎn)亮 ， 如圖 411所示： 圖 411 主軸箱與立柱松開程序仿真圖 31 主軸箱與立柱 夾緊程序仿真圖 按下夾緊按鈕 SB6（ X6），交流接觸器 KM5（ Y5） 得電 ，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油，此時(shí)電磁閥線圈不通電，高壓油經(jīng)二位六通閥到另一油路，進(jìn)入立柱與主軸箱 夾緊 油腔，使立柱與主軸箱同時(shí) 閉合 ， 如圖 412 所示： 圖 412 主軸箱與立柱夾緊程序仿真圖 壓下行程開關(guān) SQ4（ X10）燈 HL2（ Y11）點(diǎn)亮 ，如圖 413 所示： 圖 413 燈 HL2（ Y11）點(diǎn)亮 32 PLC 改造前后的性能測試 作為傳統(tǒng)的繼電器接線控制系統(tǒng)，它在現(xiàn)代控制系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)有許多的局限性。而 PLC 控制方式的產(chǎn)生將逐漸取代復(fù)雜的接線控制方式。作為兩種不同的控制方式，它們有著明顯的優(yōu)劣區(qū)別。 （ 1） 從控制方法上看， Z3040 搖臂鉆床的 電 氣 控制系統(tǒng)邏輯控制采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電 氣 控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而 PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其邏輯控制是以程序的方式存放在存儲器中，要改變邏輯控制只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂 “ 軟繼電器 ” 實(shí)質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以 “ 軟繼電器 ” 的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的， PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。 （ 2） 從工作方式上看，在 Z3040 搖臂鉆床 繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合， 這種工作方式稱為并行工作方式。而 PLC 的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 （ 3） 從控制速度上看， 搖臂鉆床 繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn) 抖動(dòng)問題。而 PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。 （ 4） 從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看， 此鉆床 電 氣 控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。 （ 5） 從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電 氣 控制系統(tǒng) 使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性 33 較差。而 PLC 大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高， PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便 。 34 5 結(jié)論 通過 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制原理圖 可以看出傳統(tǒng) 繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，觸點(diǎn)多、 接 線復(fù)雜 、 維修困難等缺點(diǎn)。 而 PLC 控制系統(tǒng) 與傳統(tǒng) 繼電器 接觸器系統(tǒng)相比，具有 通用性強(qiáng)、 結(jié)構(gòu)簡單 、體積小、易于安裝、性能優(yōu)越、 可靠性高、 編程簡單、抗干擾能力強(qiáng)、 使用維護(hù)方便 、應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)把 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制改造成 PLC 控制，提高 了 搖臂鉆床的性能。 本設(shè)計(jì)先對 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展、用途及特點(diǎn)、基本結(jié)構(gòu)和工作原理等進(jìn)行介紹， 然后 再 根據(jù) Z3040 搖臂鉆床的機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式及工作原理進(jìn)行了分析 ，制定了 PLC 改造的設(shè)計(jì)方案并敘述了設(shè)計(jì)流程 ， 其中包括 PLC 類型的選擇 、 I/O地址的分配、 接線圖 和 梯形圖 的 繪制 等 ，還對 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng)改造后PLC 系統(tǒng) 的一些程序 進(jìn)行 仿真調(diào)試 。 Z3040搖臂鉆床 電控系統(tǒng) 的改造，使設(shè)備的工作效率和可靠性 ，以及其 自動(dòng)化程度都有很大提高。 35 參考文獻(xiàn) [1]胡文金 . 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