基于PLC的T68鏜床電氣控制系統改造

電氣與控制技術 2015-04-07 19:40:16
  0 引言
  T68鏜床是一種精密加工機床,主要用于加工精確的孔和各孔間的距離要求較為精確的零件,在機械行業中有著相當廣泛的應用。目前國內使用的鏜床大都是使用繼電器—接觸器傳統的控制方式,這種控制線路還存在一些復雜性、故障率高、維護工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點,這給生產和維護帶來諸多不便,直接影響了產品質量和生產效率。
  利用PLC對鏜床進行改造,將各個電氣元件直接與PLC的輸入、輸出連接,通過直觀性很好梯形圖方式進行軟件編程來實現控制,因此線路簡單、可靠性和準確高、快速性好、抗干擾能力強,滿足了生產的需要,提高了經濟效益。
  1 臥式鏜床的電氣控制
  1.1 結構 T68鏜床主要由床身、前立柱、鏜頭架、工作臺、后立柱和尾架等組成,如圖1所示。
  1.2 運動方式 ①主運動:鏜桿(主軸)旋轉或平旋盤(花盤)旋轉。②進給運動:主軸軸向(進、出)移動、主軸箱(鏜頭架)的垂直(上、下)移動、花盤刀具溜板的徑向移動、工作臺的縱向(前、后)和橫向(左、右)移動。③輔助運動:有工作臺的旋轉運動、后立柱的水平移動和尾架垂直移動。
  主體運動和各種常速進給由主軸電機驅動,但各部份的快速進給運動是由快速進給電機驅動。
  1.3 電氣控制分析 電氣控制主要包括主電動機的起動控制、反接制動控制,主軸或進給變速時主電動機的緩慢轉動控制,主軸箱、工作臺或主軸的快速移動控制。
  電動機起動采用全壓、三角形連接低速起動。高速運行時,由控制線路先起動到低速,延時后定子繞組接成雙星形,自動轉換到高速,以減少起動電流。
  主電動機的反接制動的控制,按停止按鈕后,主電動機的電源反接,迅速制動,轉速降至速度繼電器的復位轉速時,相應接觸器常開觸點斷開,從而切斷三相電源,主電動機停轉。
  主軸或進給變速時主電動機的緩慢轉動控制,當主軸變速時,接觸器動作使主電路中接入電阻,主電動機脫離三相電源,最后自動停止。旋轉變速孔盤,選好所需的轉速后,將孔盤推入。對應的接觸器線圈通電吸合,主電動機經電阻在低速下正向起動。主電動機轉動轉速達某一轉時,在速度繼電器的控制下,接觸器線圈不斷的吸合與斷電。這種間歇的起動、制動,使主電動機緩慢旋轉。
  主軸箱、工作臺或主軸的快速移動控制,該機床各部件快速移動由快速進給電動機拖動完成。
  2 T68鏜床電氣控制系統的PLC改造
  2.1 改造方案的確定 ①鏜床的工藝加工方法不變;②在保留主電路的原有元件基礎上,不改變原控制系統電氣操作方法;③不改變原電氣系統控制元件(包括行程開關、按鈕、交流接觸器、中間繼電器),以上元件的數量、作用均與原電氣線路相同;④主軸和進給啟動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變;⑤將原繼電器控制中的硬件接線改為用PLC軟件編程來替代,并且考慮到變速中的銜接問題。
  2.2 PLC控制I/O地址分配表及接線圖 在本設計中,選用三菱的FX2N—48MR PLC。對T68鏜床的控制系統的分析,該系統需要的輸入點數為17個,輸出點數為7。I/O地址分配表如表1所示,接線圖如圖2所示。
  2.3 PLC控制程序設計 根據T68鏜床的控制要求以及I/O地址分配,設計該電氣控制系統的梯形圖如圖3。
  此PLC控制系統的控制過程為:
  2.3.1 M1正反轉控制 PLC內部繼電器M101和M102作為正反轉控制的輔助繼電器,為了保證正反轉切換的可靠,用PLC內部時間繼電器T0和T1完成0.5秒的轉換延時。
  2.3.2 M1反接制動控制 速度繼電器KS有兩對獨立的動合觸點KS1和KS2。當電動機M1正傳時KS1閉合,而反轉時閉合KS2。KS1串接在反轉電路中,KS2串接在正轉電路中,當電機正轉時,通過自鎖使反轉電路不能得電。當按下按鈕停止按鈕SB1,X0動作,使正轉電路失電,與此同時反轉電路得電,反接制動。當速度降低到速度繼電器觸點KS1斷開時,反轉電路失電,制動結束。
  2.3.3 高低速轉換控制 SQ7為高低速選擇開關,操作手柄推向高速位時,SQ7被壓動,內部輸入繼電器X13得電動作,經過內部時間繼電器T4延時后,其動斷觸點將低速接觸器KM4斷電,其動合觸點將高速接觸器KM5通電,將電動機M1接成YY高速運行。
  2.3.4 電動機M2的控制 快速手柄扳到正向快速位置時,行程開關SQ8使X14得電閉合,Y5得電,KM6得電,電動機M2正轉;快速手柄扳到反向快速位置時,行程開關SQ9使X15得電閉合,Y6得電,KM7得電,電動機M2反轉啟動。
  3 結束語
  對T68鏜床原繼電器電路經三菱FX2N系列PLC改造后,雖然一次性投資較大,經實際運行證明改造后的設備大大降低了運行的故障率,減輕了工人的勞動強度,降低了日常維護成本,并避免出現因誤操作而引起的事故,提高了設備運行的穩定性、靈活性和效率。
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