PLC對X62W萬能銑床電氣線路的改造

鄭 衛(wèi)

（鄭州鐵路技師學院，河南 鄭州 450041）

從世界上第一臺可編程控器（PLC）誕生的40多年時間里，可編程控器的應用技術得到了迅猛的發(fā)展，利用PLC改造萬能銑床電氣控制系統(tǒng)是一種典型的機電一體化系統(tǒng)的實際應用，也是一種典型的可編程控器（PLC）技術的實際應用，它是通過可編程控器，實現(xiàn)萬能銑床主軸電機的運動、冷卻泵電機的啟停控制和進給電動機的各方向的運動。本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列的PLC編程語言進行系統(tǒng)編程

1 PLC的特點與分類

PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機。因此，它的組成與一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。

1.1 PLC的硬件系統(tǒng)

PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元、I/O擴展單元及外部設備組成。

1.2 PLC的軟件系統(tǒng)

PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通常可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)。

1.3 可編程控器的特點和優(yōu)點

（1）可靠性高。①所有的I/O借口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。②各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10～20ms。③各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。④采用性能良好的開關電源。⑤對采用的器件進行嚴格篩選。⑥良好的自診斷功能，一旦電源或其它軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴大。⑦大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或 由三CPU構成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。

（2）豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流：開關量或模擬量：電壓或電流，脈沖或電位：強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備。另外，為了提高操作性能，它還有多種人—機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。

（3）采用模塊化結構。為PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。

（4）編程簡單易學。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，不需要具備計算機的專門知識，工程技術人員很容易理解和掌握。

（5）安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機房，可在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，既可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。

2 本設計主要研究內(nèi)容

本課題是一個典型的“機電系統(tǒng)PLC控制”的應用。所謂的機電一體化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進了電子技術，并把機械裝置、執(zhí)行部件、計算機等電子設備及軟件等有機結合而形成的系統(tǒng)，以系統(tǒng)的觀點進行組合而形成的一種新興機械系統(tǒng)。本課題主要就是研究如何利用PLC內(nèi)部的軟接觸器來代替萬能銑床的硬接觸器，使復雜的電氣控制系統(tǒng)變得簡單、清晰明了并且避免設備陳舊出現(xiàn)的誤動作以及針對新興的技術及時的做出相應的調(diào)整，使萬能銑床的電氣控制系統(tǒng)處于最佳的工作狀態(tài)。

3 控制要求

（1）分析控制對象，確定控制要求。仔細閱讀與分析萬能銑床的電路圖，確定各電機及指示燈的控制要求。

（2）機床要求有三臺電動機，分別稱為主軸電動機、進給電動機和冷卻泵電動機。

（3）由于加工時有順銑和逆銑兩種，所以要求主軸電動機能正反轉及在變速時能瞬時沖動一下，以利于齒輪的嚙合，并要求還能制動停車和實現(xiàn)兩地控制。

（4）工作臺的三種運動形式六個方向的移動是依靠機械的方法來達到的，對進給電動機要求能正反轉，且要求縱向、橫向、垂直三種運動形式相互間應有聯(lián)鎖，以確保操作安全。同時要求工作臺進給變速時，電動機也能瞬間沖動、快速進給及兩地控制等要求。

（5）冷卻泵電動機只要求正轉。

（6）進給電動機與主軸電動機需實現(xiàn)兩臺電動的聯(lián)鎖控制，即主軸工作后才能進行進給。

（7）熔斷器FU1作機床總短路保護，也兼作M1的短路保護；FU2作為M2、M3及控制變壓器TC、照明燈EL的短路保護；熱繼電器 FR1、FR2、FR3 分別作為 M1、M2、M3的過載保護。

4 改造方案

（1）主電路。①電源控制由控制控制屏上電源控制部分完成。②制動電阻由2個改成3個。③主軸倒順開關的標號由“SA5”改為“SA6”。④主軸電動機的速度繼電器被去掉，主軸反接制采用時間延時的方式。⑤沒有用到電磁離合器（圖中慮線框內(nèi)）去掉。⑥去掉熔斷器FU、進給電機的熱繼電器FR2和冷卻泵電動機的熱繼電器FR3。

（2）控制電路的改造。①去掉了控制變壓器、和熔斷器——FU2、FU3。②冷卻泵電動機控制開關標號由“SA4”改為“SA2”。③主軸變速沖動行程開關標號由“SQ7”改為“SQ1”。④進給變速沖動行程開關標號由“SQ6”改為“SQ2”。⑤四個進給控制行程開關 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4改為 SQ3、SQ4、SQ5、SQ6。⑥主軸停止按鈕 SB2 改為 SB3，主軸啟動按鈕SB3改為SB2。

5 程序舉例