湛年遠(yuǎn)，謝祥強(qiáng)

（廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

電動(dòng)刀架是數(shù)控車床故障多發(fā)的部件之一，開(kāi)發(fā)基于PLC 的電動(dòng)刀架實(shí)訓(xùn)裝置，開(kāi)展電動(dòng)刀架及其控制線路拆裝、檢修與調(diào)試實(shí)訓(xùn)，可有效提升數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)高技能人才的培養(yǎng)品質(zhì)。

1 電動(dòng)刀架的控制原理分析

本實(shí)訓(xùn)裝置基于配置華中HNC-21 世紀(jì)星的數(shù)控車床，該數(shù)控系統(tǒng)采用內(nèi)置式PLC，刀架電動(dòng)機(jī)的電氣控制原理如圖1 所示。

圖1 刀架電動(dòng)機(jī)控制原理圖

1.1 控制原理

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令時(shí)，由PLC 的Y0.6 輸出刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，使中間繼電器KA1 的線圈得電，常開(kāi)觸頭閉合；接觸器KM1 的線圈得電，主觸頭閉合，刀架電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)。同時(shí)，中間繼電器KA1 常閉觸頭斷開(kāi)，接觸器KM1 的常閉輔助觸頭也斷開(kāi)，接觸器KM2 的線圈不能得電，從而實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，避免刀架電動(dòng)機(jī)在正、反轉(zhuǎn)切換過(guò)程中發(fā)生短路現(xiàn)象。

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到目標(biāo)刀號(hào)時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)，并由PLC 的Y0.7 輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)，中間繼電器KA2 的線圈得電，常開(kāi)觸頭閉合，接觸器KM2 的線圈得電，主觸頭閉合，刀架開(kāi)始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的時(shí)間由數(shù)控系統(tǒng)的刀架控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定（約1 500 ms）。當(dāng)?shù)都芊崔D(zhuǎn)時(shí)間到，刀架被鎖緊，換刀過(guò)程結(jié)束。

1.2 控制信號(hào)

換刀控制的輸入信號(hào)，主要是選刀按鈕發(fā)出的刀具選擇信號(hào)和刀架到位信號(hào)。輸出信號(hào)，主要包括目標(biāo)刀號(hào)（要選擇的刀號(hào)）、刀架的檢測(cè)刀號(hào)（刀架當(dāng)前的實(shí)際刀號(hào)）、刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)等。

刀號(hào)的檢測(cè)，是通過(guò)刀架中的發(fā)信盤(pán)安裝的霍爾元件及磁鋼來(lái)完成的?；魻栐窍喈?dāng)于一個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，當(dāng)靠近磁鋼時(shí)，輸出0 V 電壓，當(dāng)離開(kāi)磁鋼時(shí)，輸出24 V 電壓，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)T1，T2，T3，T4 對(duì)應(yīng)的輸出電壓，便可知道刀號(hào)的位置，其電氣原理如圖2 所示。

圖2 刀號(hào)信號(hào)檢測(cè)電氣原理圖

2 基于PLC的電動(dòng)刀架實(shí)訓(xùn)裝置開(kāi)發(fā)

2.1 電氣接線圖

本實(shí)訓(xùn)裝置以PLC 為核心，主要由啟動(dòng)按鈕、選刀按鈕、PLC、電動(dòng)刀架、LED 顯示器以及接觸器、繼電器等控制元件組成，LED 主要用于目標(biāo)刀號(hào)和檢測(cè)到位刀號(hào)的顯示，電氣接線如圖3 所示。

圖3 電動(dòng)刀架實(shí)訓(xùn)裝置PLC 接線圖

2.2 控制原理

由選刀按鈕輸入要選擇的刀號(hào)（目標(biāo)刀號(hào)）時(shí)，在目標(biāo)刀號(hào)LED 顯示器上顯示出目標(biāo)刀號(hào)（如T1 則顯示1，T2 則顯示2）。按下啟動(dòng)按鈕，刀架開(kāi)始正轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測(cè)到位刀號(hào)與目標(biāo)刀號(hào)一致時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)，延時(shí)約0.5 s 后，刀架電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，約1.5 s 后停止反轉(zhuǎn)，鎖緊刀架，換刀結(jié)束。此時(shí)，兩個(gè)LED 顯示器上顯示的數(shù)字一致。刀號(hào)檢測(cè)及刀架電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制原理如圖4 所示。

圖4 刀號(hào)檢測(cè)及刀架電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制原理圖

2.3 PLC 程序

PLC 程序分主程序與子程序兩部分，主程序用于完成刀號(hào)輸入、實(shí)際刀位檢測(cè)、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制以及定時(shí)控制，子程序主要是顯示目標(biāo)刀號(hào)與實(shí)際檢測(cè)的刀號(hào)。

部分主程序如下：

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際使用效果證明，開(kāi)發(fā)基于PLC 的數(shù)控車床電動(dòng)架實(shí)訓(xùn)裝置，加強(qiáng)數(shù)控車床電動(dòng)刀架及其控制線路的拆裝、調(diào)試與檢修實(shí)訓(xùn)，可有效提升數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)高技能人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

[1]胡漢文，丁如春.電氣控制與PLC 應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]張永飛. 數(shù)控機(jī)床電氣控制[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

[3]武漢華中數(shù)控股份有限公司. 世紀(jì)星數(shù)控裝置連接說(shuō)明[Z].武漢：武漢華中數(shù)控股份有限公司，2010.