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科 科I技【論 壇 PLC在機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用分析 胡江川 (哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001) 摘要：機(jī)床是一種典型的機(jī)械、液壓、電氣一體化協(xié)同控制的通用加工機(jī)床。其液壓、電氣配合時間的控制部分，且故障率高：故障現(xiàn)象多變． 不易排除。本設(shè)計則是將PLC靈活應(yīng)用與機(jī)床電氣控制中，完全取代了傳統(tǒng)的機(jī)床電氣控制中以繼電器、接觸器為主體的控制裝備。充分利用PLC 的可靠性和時間控制的精確性對其進(jìn)行改造，可以獲得理想的效果。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；電氣控制電路；自動循環(huán)；電氣系統(tǒng) 目前多大數(shù)使用的”梯形圖”編程語言，沿用 了繼電器控制線路中的一些圖形符號和定義，因 此，對于熟悉繼電器電路的工程技術(shù)人員很容易將 繼電器控制線路‘翻譯”成PLC梯形圖。由于PM具 有使用靈活、通用性強(qiáng)、編程簡單的特 ，因而在機(jī) 床控制中的應(yīng)用日益廣泛。 1組合機(jī)床構(gòu)成。組合機(jī)磅毛足專f對特定丁 牛， 進(jìn)行特定加工而沒計的一種高效率自動化專用加 工設(shè)備。這類設(shè)備大多能多機(jī)多刀同時工作，并且 具有工作自動循環(huán)的功能。組合機(jī) 西常由標(biāo)準(zhǔn)通 用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動力部件采用電 動機(jī)驅(qū)動或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行工 作自動循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化 的自動化加工設(shè)備。常見的組合機(jī)床枋 準(zhǔn)通用部件 有動力滑臺，各種加工動力頭以及回轉(zhuǎn)工作臺等， 可用電動機(jī)驅(qū)動，也可用液壓驅(qū)動。各標(biāo)準(zhǔn)通用動 力部件的控制電路是獨立完整的，當(dāng)多個動力部件 組合構(gòu)成一臺組合機(jī)床時，該機(jī)床的控制電路可由 各動力部件的控制電路通過一定的連接電路組合 構(gòu)成。多動力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有 三方面的工作要求：第一方面是動力部件的點動及 復(fù)位控制；第二方面是動力部件的單機(jī)自動循環(huán)控 制(也稱半自動循環(huán)控制)；第三方面是整批全自動 工作循環(huán)控制。下面以雙面鉆孔組合機(jī)床為例，分 析這類機(jī)床的控制電路。雙面鉆孔組合機(jī)床用于在 工件兩相對表面上鉆孔。機(jī)床的動力滑臺提供進(jìn)給 運動，電動機(jī)拖動主軸箱的刀具主軸提供切削主運 動。兩液壓動力滑臺對面布置，安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座 上，刀具電動機(jī)固定在滑臺上，中間底座上裝有工 件定位夾緊裝置。工作時，工件裝^夾具 位夾緊 裝 ，按動起動按鈕，開始工件的定位和夾緊，然后 兩面的動力滑臺同時進(jìn)行快速進(jìn)給、工作進(jìn)給和快 速退回的加工循環(huán)，此時刀具電動機(jī)也起動__I=作， 冷卻泵在工進(jìn)過程中提供冷卻液，加工循環(huán)結(jié)束 后，動力滑臺退回原位，夾具松開并拔出定位銷，一 次加工循環(huán)結(jié)束。礦井提升機(jī)直流拖動與交流異步 電動機(jī)拖動相比，調(diào)速性能好，不需附加其他拖動 裝置，容易實現(xiàn)自動化。此項改造的內(nèi)容是去掉 TKD電控系統(tǒng)、交流電動機(jī)和信號操車設(shè)備等，改 為新型的直流調(diào)速自動化系統(tǒng)，主要包括開發(fā)一套 由高壓開關(guān)柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機(jī)控制 臺、PLC柜、低壓配電柜和上位監(jiān)視機(jī)等組成的全 數(shù)字自動化副井提升電控系統(tǒng)，使用直流電動機(jī)， 更換—套PI c控制信號操車設(shè)備。應(yīng)用實踐表明： 由于硬件電路均采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路， 元器件少、結(jié)構(gòu)簡單、故障點少、可靠 高。硬件采用 以總線聯(lián)系的模塊化結(jié)構(gòu)，控制算法和系統(tǒng)控制利 用軟件完成具有可構(gòu)置性，可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，運 行靈活。硬件工作狀態(tài)可以通過軟件來反映，軟件 運行睛況也可以通過硬件來監(jiān)視，軟、硬件故障均 一 < ’ K5 ’ fn}常數(shù)設(shè)定 FN【’l! K5 D5 t1V 1’ 圖1設(shè)定值的指定方法 可通過指示直接反映出來，維護(hù)方便。設(shè)有微處理 器，整個控制功能與調(diào)速算法均由軟件完成，控制 精度高，穩(wěn)定眭好。全數(shù)字控制的直流拖動系統(tǒng)運 行效率高，無功能菩 氐，節(jié)約電能，減少維護(hù)費用。不 同型號的臥式車床，其主電動機(jī)的工作要求不同， 因而由不同的控制電路構(gòu)成，但是由于臥式車床運 動變速是由機(jī)械系統(tǒng)完成的，目機(jī)床運動形式比較 簡單，相應(yīng)的控制電路也比較簡單，本節(jié)以C650臥 式車床電氣控制系統(tǒng)為例，進(jìn)行控制電路的分析。 2 PLC安裝原理。安裝在床身上的主軸箱中的 主軸轉(zhuǎn)動，帶動裝夾在其端頭的工件轉(zhuǎn)動；刀具安 裝在刀架上，與滑板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向 實現(xiàn)進(jìn)給移動，主軸的轉(zhuǎn)動和溜板箱的移動均由主 電動機(jī)驅(qū)動。由于加工的工件比較大，加工時其轉(zhuǎn) 動 量也比較大，需停車時不易立即停止轉(zhuǎn)動，必 須有停車制動的功能，較好的停車制動是采用電氣 制動。在加工的過程中，還需提供切削液，并且為減 輕工人的勞動強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時間，要求帶動 刀架移動的溜板箱能夠 8重夠動?？刂齐娐房蓜澐?為主電動機(jī)的控制電路和電動機(jī)的控制電路兩部 分。由于主電動機(jī)控制電路部分較復(fù)雜，因而還可 以進(jìn)一步將主電動機(jī)控制電路劃分為正反轉(zhuǎn)起動 租點動 掊掰空制電路與停車制動居 ；j空制電路。組 合機(jī)床的控制是一典型的順序控制，實際生產(chǎn)中， 常采用可編程序控制器來構(gòu)成電氣控制系統(tǒng)，使得 電氣控制設(shè)備體積小，工作可靠，并且控制要求易 于修改，特別是在多動力部件，運動循環(huán)復(fù)雜的工 況下，優(yōu)點更突出。PLC有i種輸出形式，要根據(jù)負(fù) 載的要求來決定選擇哪一種形式的輸出。下面以繼 電器輸出形式為例，介紹幾點注意事項。2．1 PLC的 輸出接線有獨立輸出和分組輸出兩種類型。獨立輸 出型，各輸出點之間相互隔離，每一個輸出點都可 使用單獨的電源。2．2根據(jù)PLC輸出端的帶負(fù)載能 力，選擇負(fù)載的接線形式。采用繼電器輸出的PLC 可以驅(qū)動2A的電阻負(fù)載，也 c是說PLC輸出公共 端允許的最大電流是2A。2．3 PLC的輸出端接有感 性元件(盤Ⅱ線圈負(fù)載肘，要加抗干擾電路。 3設(shè)定值的指定方法。定時器必須有設(shè)定值。 設(shè)定值的指定方法有兩種，即用程序存儲器內(nèi)的常 數(shù)∞直接設(shè)定和用數(shù)據(jù)寄存器(1=))的內(nèi)容進(jìn)行間接 設(shè)定。設(shè)定值為 羞 l常數(shù)。3．1常數(shù)設(shè)定 。FX系 ’lII{媸瞧 JI向客 列PLC的常數(shù)數(shù)值設(shè)定用K或H，分別表示十進(jìn) 制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。如圖1(a斯示，用K將設(shè)定值指 定為十進(jìn)制常數(shù)500。T20是以lOOms為單位的定 時器，則定時器要經(jīng)過lOOms×500-=50000ms= 50s計時才動作。3．2間接沒定0D1。預(yù)先將數(shù)值 500寫^程宇鰳匝過數(shù)值開關(guān)輸人到間接指定的數(shù) 據(jù)寄存器D5中。如圖1所示，當(dāng)XO01為“r’時， K500被傳送到D5中，D5的內(nèi)容為500，即為定時 器T20 寸間。立式機(jī)床是一種自動化程度要 求較高的機(jī)電設(shè)備，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)，車制各 種大型工件庀通常采用繼電器邏輯控制方式，設(shè)備 的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。隨著技術(shù)的進(jìn) 步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊瑞。近年 來PLC機(jī)在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在 控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的 綜合優(yōu)勢，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用 PLC控制技術(shù)對這些系統(tǒng)實施改造，則具有普遍的 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義。原設(shè)備為手動操作，根據(jù)使用部 門的建議，在改造方案上維持改造前設(shè)備人一機(jī)界 面的原始性，這樣可以有效減少設(shè)備使用人員的誤 操作，不至于使設(shè)備的事故率在技術(shù)改造后有所增 加。系統(tǒng)的丁作臺變速單二依靠液壓電磁閥來實 現(xiàn)，并由機(jī)械傳動部件不斷地改變傳輸比，達(dá)到改 變工作臺轉(zhuǎn)速目的。其變速操作相當(dāng)繁瑣，必須先 讓主機(jī)停車，選好速度后，微動使齒輪重新啃合再 掛擋，最后重新啟動。 實踐證明，用PLC改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng) 是很好的方法。它可以充分發(fā)揮PLC高可靠性、高 抗干擾的托 ，壽命長、維修量少、查找外部線路簡 單。同時采用變頻器改善了原系統(tǒng)工作臺啟動凋速 性能，有利于節(jié)能，提高了效率，為企業(yè)創(chuàng)造較好的 經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) 【1]齊占慶，王振臣．電氣控制技術(shù)【Ml北京：機(jī)械工 業(yè)出版社．2002． I 2l史國生．電氣控制與可編程控制器技術(shù)呻北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2003． I31馬志溪．電氣工程設(shè)計 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，20021 f4I劉增良，劉國亭-電氣工程CAD IM【北京：中國水 利水電出版社．2002． 一2一