[摘要]傳統(tǒng)機(jī)床配套的電控系統(tǒng)以繼電器、接觸器的硬接線為基礎(chǔ),技術(shù)上比較落后,特別是其觸點(diǎn)的可靠性問題,直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。介紹應(yīng)用PLC對Z3050搖臂鉆床電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的方法。
[關(guān)鍵詞]繼電器控制系統(tǒng) PLC 系統(tǒng)改造
中圖分類號:TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0310110-02
一、引言
傳統(tǒng)機(jī)床控制系統(tǒng)基本上采用交流繼電接觸器控制方式,可靠性較差。存在觸點(diǎn)壽命低、故障率高、線路維護(hù)困難等缺點(diǎn)??删幊绦蚩刂破?PLC)是以微處理器為基礎(chǔ),綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展起來的一種工業(yè)自動(dòng)控制裝置,應(yīng)用靈活、可靠性高、維護(hù)方便。應(yīng)用PLC對傳統(tǒng)機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行改造可取得良好效果。本文試探討應(yīng)用三菱公司的FX2N-32MR型PLC對Z3050型搖臂鉆床的繼電-接觸器控制線路進(jìn)行改造的方法。
二、問題的提出
Z3050型搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺等組成。為簡化傳動(dòng)裝置,搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件使用多電機(jī)拖動(dòng),共有四臺電動(dòng)機(jī):主軸電動(dòng)機(jī)M1,搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2,液壓泵電動(dòng)機(jī)M3,冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4。
主軸箱上裝有4個(gè)按鈕:SB1、SB2、SB3與SB4,它們分別是主軸電動(dòng)機(jī)停止、起動(dòng)按鈕,搖臂上升、下降按鈕。主軸箱移動(dòng)手輪上裝有2個(gè)按鈕SB5、SB6,分別為主軸箱、立柱松開按鈕和夾緊按鈕。
(一)Z3050搖臂鉆床的電氣控制線路分析(如圖1)
1.主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制
按起動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM1吸合并自鎖→主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)行,同時(shí)指示燈HL3顯亮。按停止按鈕SB1→KM1釋放→M1停止,同時(shí)指示燈HL3熄滅。
2.搖臂升降控制
按下上升點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3→時(shí)間繼電器KT線圈得電→
搖臂上升到位后,松開按鈕SB3→KM2和KT同時(shí)斷電釋放→M2停止,搖臂停止上升→由于KT線圈失電,經(jīng)1~3秒延時(shí),其延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)復(fù)位→KM5吸合→液壓泵電機(jī)反轉(zhuǎn)→壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的“夾緊油腔”?搖臂夾緊。同時(shí),活塞桿通過彈簧片使SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開→KM5斷電釋放→液壓泵電機(jī)停止,最終完成搖臂的“松開-上升-夾緊”的整套動(dòng)作。
搖臂的下降由SB4控制KM3,啟動(dòng)M2反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn),與搖臂上升過程類似。
其中,搖臂的松開及夾緊到位分別由行程開關(guān)SQ2及SQ3的動(dòng)作發(fā)出信號。搖臂升降的上下限位保護(hù)分別由SQ1及SQ5實(shí)現(xiàn)。KT為斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器,其作用是在搖臂升降到位后,延時(shí)1~3S再起動(dòng)M3將搖臂夾緊。
3.立柱和主軸箱的夾緊與松開控制
SB5和SB6分別為松開與夾緊控制按鈕,由它們點(diǎn)動(dòng)KM4、KM5,去控制M3的正、反轉(zhuǎn),由于SB5、SB6的動(dòng)斷觸點(diǎn)(5-21-22)串聯(lián)在YA線圈支路中。所以在操作SB5、SB6點(diǎn)動(dòng)M3的過程中,電磁閥YA斷電,液壓泵供出的壓力油進(jìn)入主軸箱和立柱的松開、夾緊油腔,而不進(jìn)人搖臂松開夾緊油腔,進(jìn)而推動(dòng)松、緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸箱和立柱的松開、夾緊,同時(shí)“松開/夾緊指示燈”HL1或HL2亮。
(二)控制線路的常見問題
Z3050型搖臂鉆床的工作過程是由電氣、機(jī)械、液壓系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)的。由于采用交流繼電接觸器控制方式,繼電器、接觸器控制線路部分故障率較高,這是造成經(jīng)常待機(jī)維修的主要因素。例如:若時(shí)間繼電器KT線圈斷線,或其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合時(shí)接觸不良,則可導(dǎo)致?lián)u臂松開的專用電路故障;若接觸器KM4主觸點(diǎn)接觸不良,或KM5的動(dòng)合互鎖觸點(diǎn)接觸不良等則會(huì)使主軸箱和立柱的松開不正常等等。
此種常見故障可由器件本身故障造成,也可由觸點(diǎn)老化、連接點(diǎn)接觸不良等線路故障造成。若采用可編程序控制器用程序來實(shí)現(xiàn)控制功能,即用“存儲邏輯”取代繼電器-接觸器系統(tǒng)的“接線邏輯”,則在控制電路中,不存在觸點(diǎn)老化,觸點(diǎn)接觸不良,接點(diǎn)虛焊等現(xiàn)象,具有很高的可靠性。下面就試述用PLC對其進(jìn)行控制線路的改造的方法。
三、用PLC進(jìn)行控制線路的改造
(一)分析控制對象
前面已分析了機(jī)床控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程。在用PLC控制系統(tǒng)時(shí),為節(jié)省I/O點(diǎn),主軸電機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器FR1及液壓泵電機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器FR2的動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)接入PLC,共用一個(gè)輸入點(diǎn)。冷卻泵由組合開關(guān)QS2直接啟動(dòng),不接入PLC。各指示燈與相應(yīng)的接觸器并聯(lián)輸出或直接由相應(yīng)開關(guān)控制,不單獨(dú)占用輸出點(diǎn)。
(二)PLC選型及分配I/O點(diǎn)
根據(jù)控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)量的情況,選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC。I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配如表l所示。
(三)外部接線圖
為了提高信號的準(zhǔn)確性,避免由于機(jī)器機(jī)械振動(dòng)等原因使常閉觸點(diǎn)脫開而給出錯(cuò)誤指令,PLC輸入端的信號元件SB1,SQ1,SQ5,SQ2,SQ3等在傳統(tǒng)控制線路中使用常閉觸頭的,都改用常開觸頭,而在PLC的程序中做相應(yīng)調(diào)整。
(四)程序設(shè)計(jì)
03
由于搖臂上升和下降都需要先松開搖臂,同時(shí)也都受“升降限位→開關(guān)”的限位保護(hù),所以可以用這些條件去控制PLC內(nèi)的一個(gè)虛擬輔助繼電器M,使其成為有人按下?lián)u臂上升或下降按鈕(發(fā)出搖臂升降命令)的標(biāo)志,從而簡化后續(xù)程序的設(shè)計(jì)。
另外,前文已經(jīng)分析:在搖臂上升的控制中,按下SB3使搖臂上升到所需位置后,松開SB3則搖臂停止上升。同時(shí)時(shí)間繼電器KT斷電釋放,經(jīng)1S-3S時(shí)間的延時(shí)后,其延時(shí)閉合的觸點(diǎn)動(dòng)作閉合使液壓泵電機(jī)反向旋轉(zhuǎn),最終使搖臂夾緊(下降過程類似)。因而程序中需要一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器,而PLC里的時(shí)間繼電器都是屬于“通電延時(shí)型”,所以需要通過一個(gè)程序段構(gòu)造一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器。
如圖3所示,M0得電閉合后,M1得電并自鎖,而T0受M0的封鎖不能得電;M0斷電后,其常閉觸點(diǎn)復(fù)位閉合,T0得電開始定時(shí),定時(shí)時(shí)間到了之后,T0的常閉觸點(diǎn)才動(dòng)作斷開,這時(shí)M1才失電;即T0成了一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器,M1也有了“失電延時(shí)斷開”的功能。
根據(jù)上述的分析及原來的繼電器系統(tǒng)控制線路圖,結(jié)合“翻譯法”可以很方便的設(shè)計(jì)出PLC的梯形圖。
(五)調(diào)試運(yùn)行
寫好程序后,先利用計(jì)算機(jī)軟件模擬運(yùn)行,修改、完善程序,確定能實(shí)現(xiàn)原線路的各種功能后,再與機(jī)床聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行。
四、結(jié)束語
改造后的機(jī)床PLC控制系統(tǒng)比原來的繼電接觸器控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn):用程序?qū)崿F(xiàn)器件的“軟連接”,節(jié)省了電氣元件、導(dǎo)線等材料,減少了硬件接線的工作量,縮短設(shè)計(jì)周期;PLC控制系統(tǒng)便于運(yùn)行監(jiān)控,檢查和排除故障,減少平時(shí)維護(hù)的工作量;提高了控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,降低了故障率。
可編程序控制器應(yīng)用靈活、編程容易,應(yīng)用PLC對傳統(tǒng)控制方式的機(jī)床進(jìn)行改造可取得良好的效果。目前已廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和工業(yè)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。
參考文獻(xiàn):
[1]王兵,《常用機(jī)床電氣維修》,中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2006.
[2]高欽和,《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例》,人民郵電出版社,2004.
作者簡介:
蘇桂文,男,漢族,廣東省龍門縣人,大學(xué)本科,助理講師,主要研究方向:電工電子技術(shù)。