解析電氣控制系統(tǒng)改造施工技術

王學歷 張文哲

【摘 要】萬能銑床設備是一種用途廣泛，功能齊全的機床設備。它包括圓柱銑刀、圓片銑刀、角度銑刀、成型銑刀及端面銑刀等刀具，可以對各種零件進行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，并且支持加裝萬能銑頭、分度頭或者圓工作臺等機械配件用來增加加工范圍。X62W萬能型銑床是一種銑頭水平放置的臥式銑床。因為傳統(tǒng)的繼電控制的方式，電路構成比較復雜、觸點比較多，經常使用情況下，故障率比較高，解決故障問題比較復雜，容易耽誤正常的生產加工工作。由于近些年來計算機的技術發(fā)展迅速，PLC技術被應用在在各類機床電氣設備的改造中，本文將重點講解X62W萬能銑床的PLC技術改造。

【關鍵詞】電氣控制；施工應用；技術分析

一、前言

隨著生產力和生產技術的不斷革新，萬用機床已經成為當代生產中不可或缺的一大生產要素和工具，機床技術的革新和深入改進已經成為迫在眉睫的任務，才能適應越來越先進的工業(yè)生產。PLC的優(yōu)點在于可靠性高、抗干擾能力強、擴展性好、組態(tài)靈活、維修方便等，機床的改造中此部分的電氣工程改造最為重要。接下來進一步講解關于PLC在萬能銑床電氣控制系統(tǒng)中的改造技術。

二、萬能銑床的電氣控制的要求及其技術的要點

1.萬能銑床的電氣控制

萬能銑床的電氣控制需要滿足的要求如下：

（一）在X62W型號的萬能銑床的主運動及進給運動中間沒有要求速度的比例協(xié)調，所以采用單獨的籠型異步電動機用以拖動。

（二）想要實現(xiàn)產品零部件的順銑和逆銑工作，就要求主軸具有正傳以及反轉的功能。

（三）為了使主軸旋轉更為順滑，減少生產中機械的無用震動。主軸裝有附件飛輪的裝置。這就使得主軸的轉動過程中慣性增大，所以主軸上配備有電動機停車制動裝置就有了必要。

（四）為了更適應生產，主軸轉速與進給速度之間需要設置比較寬的調節(jié)范圍。X62W銑床應用了機械變速，變速時齒輪之間為了容易咬合，減少對齒輪端面的沖擊力，所以變速時需要電機瞬時沖動功能。

（五）在進給運動與主軸運動需要有電氣連鎖。銑床工做時，防止防止主軸未轉動時工作臺將工件送進，易造成刀具或工件的損壞，銑刀旋轉之后才能使得進給運動進行。而且銑刀停止運轉前停止進給運動，是為了增加工件表面的光滑性和準確性。

（六）銑床工作臺上必須要有控制系統(tǒng)，即在前后上下左右六個方向，只能有一個方向的進給運動。

（七）為保障工作臺在6個方向上運動單獨運動，進給電動機不但能正轉，也必須具有反轉功能?？焖龠\動由進給電動機與快速電磁鐵配合完成。

（八）機床的運動只需一個轉向，且與工作臺進給運動要有連鎖，不能同時進行。

（九）型號為M3的冷卻泵電動機只要求單方向轉動。

（十）為了便于機械操作，需要對兩處控制各部件的啟動和停止。

2.改造萬能銑床的原則

（一）電氣系統(tǒng)操作的方法不變。

（二）電氣系統(tǒng)控制的元件不變。

（三）指示燈接線不變。

（四）控制線路的熱繼電器控制不變。

（五）主軸變速箱內的結構和操作方式不變。

（六）銑床的生產工藝不變。

（七）原來繼電器控制中硬件的接線用軟件來實現(xiàn)。

三、萬能銑床中電氣控制系統(tǒng)的改造

1.改造計劃

對電器控制的主要電路保留原有結構，其輸入、輸出等設備不變。

2.PLC控制的選擇

X62W銑床改造了PLC控制系統(tǒng)之后，控制系統(tǒng)的輸入、輸出端口的總數(shù)變?yōu)?2個。通過以前的工作經驗，備用的端口要預留端口總數(shù)的10%，并且有必要預留警示電路和用來顯示故障的電路端口，功能擴展端口和工藝控制等必要的功能接口，所用I/O的總端口數(shù)為48個三菱FX2N一48MR型號的PLC適合。它的輸入端口數(shù)為24個，輸出端口數(shù)為24個。

3.設計硬件電路

通過電氣控制要求可知，輸入和輸出都為開關量，輸入信號有6個按鈕，2個選擇開關，8個行程開關，共計l6個需要進行PLC的檢測。3個電磁離合器，3個繼電器，共6個為PLC輸出控制信號。所以，用FXlS一30MR（繼電器輸出，整體式）PLC就能適應控制的要求。根據其控制對象的特點和控制要求，PLC的FX1S～30MR通道分配，為達到控制和檢測的目的，將I/O的輸入輸出口和對應的電氣設備互相連接。

4.PLC控制系統(tǒng)軟件的設計

對PLC控制系統(tǒng)進行軟件的設計，是為了適應機床控制的需要。在對PLC軟件設計的過程里，加入了一個輔助用的繼電器，對程序的設計進行簡化。在對系統(tǒng)的編制過程中，考慮到了系統(tǒng)的安全等因素，采用了具有互鎖性能的設計。例如串聯(lián)Y001和Y002常閉觸點，來對KM2和KM3進行保護控制。從而對整個機床的電氣控制的穩(wěn)定性有了很大的提升。在設計程序的過程中，分別編寫了不同控制方式的程序，這樣使得整個結構更加清晰后期的維護更為方便。

四、在PLC控制系統(tǒng)改造中發(fā)現(xiàn)的問題

1.t/O點的分配

應根據輸入設備和輸出設備的數(shù)量和型號來分配PLC的I/0點地址，這樣使得后來繪制電氣控制的接線圖和程序的編寫更為便利。PLC的各個獨立的輸出點有時候需要單獨的電源供電，所以要對各個輸出點要做好電氣隔離。而當輸出點分組輸出是可以共用一個電源供電，此外，在購買PLC的時候要根據實際的需求，預留10%到15%之間的裕度，方便系統(tǒng)的升級和以后的擴展。

2.PLC輸出類型的匹配

改造的過程中要保證PLC輸出的類型要與外圍設備相匹配?？筛鶕LC輸出端所帶的不同負載類型：直流型、交流型、是大電流、小電流，以及PLC輸出點動作頻率等因素，就可確定輸出端是采用繼電器輸出，晶體管還是晶閘管輸出。根據負載類型的不同選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行起到尤為重要的作用。隊友機床的控制系統(tǒng)的改造設計，大多數(shù)情況下系統(tǒng)輸出頻率應控制在在6次/min以下，首選繼電器輸出，由于電路設計簡單，抗干擾和帶負載的能力比較強。

3.硬件保護的措施

僅僅靠軟件的保護還不能使得系統(tǒng)無懈可擊。要實現(xiàn)更有效、更穩(wěn)妥的保護。繼電器、接觸器的觸點還要增加硬件互鎖的保護。例如：在PLC的流程圖程序中，盡管已經對電動機的正反裝進行了軟件的互鎖保護，但主電路的交流接觸器的觸電卻總是因為其通過的電流過大，使用時間過長從而發(fā)生融焊的情況，從而造成不能有效斷開的情況，就有可能造成短路事故的發(fā)生，所以增加正反轉主觸點之間的物理硬件互鎖是避免電路短路的重要方法。

4.對相對重要安全保護的部分直接作硬件改進

對于一些相對重要的安全保護的部分，略過PLC輸入端，不通過軟件控制程序，直接采用在PLC的輸出端位置設置急停和緊急限位開關來保護負載電路。

五、總結

總之，傳統(tǒng)機床的電氣系統(tǒng)控制加入PLC是十分重要的改進，改造后的機床可以大大提升安全性和可靠性，減少故障率，提高機床的生產效率，將機床的效能發(fā)揮到最大。減少傳統(tǒng)機床的控制缺點，發(fā)展了機床工藝的優(yōu)勢。

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