PLC在X62W铣床上的应用研究

羹　兰　ｓｈｅｂｅｉｇｕａｎｌｉ　ｙｕ　Ｇａ＿ｚａ。　ＰＬＣ在Ｘ６２Ｗ铣床上的应用研究　王昌文　（秦皇岛港务集团工程技术公司，河北秦皇岛０６６０００）　摘要：由于ＰＬＣ具有稳定性强、抗干扰能力强以及程序设计灵活等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，ＰＬＣ对提高工业生产线　的自动化程度起着很大的推动作用。现以Ｘ６２Ｗ铣床的改造为例，分析了钻铣加工生产线中ＰＬＣ的应用。　关键词：Ｘ６２Ｗ铣床；ＰＬＣ；电气控制；程序设计　１　系统的特性　１．１　运动分析　Ｘ６２Ｗ铣床主要应用于加工机械零件的平面、斜面以及沟槽　等型面，如果装设分度头还可以进行螺旋面及直齿轮的加工，如果　装设回转圆工作则可以实现弧形槽及凸轮的加工。Ｘ６２Ｗ铣床的　运动包括主运动、进给运动以及辅助运动３种。其中，主运动是指　铣刀由机器的主轴带动所做的旋转运动；工件由进给箱或者工作　台带动所做的移动则为进给运动；而工作台带动工件３个方向的　移动和工作台自身的旋转运动均为辅助运动。　Ｘ６２Ｗ铣床的进给运动及主运动间不存在比例协调的关系，　它们各自由一台电动机带动。铣床的主轴电动机要可以进行正、反　方向的运转，这是为了配合铣削加工顺铣和逆铣的需要而定的；主　轴上要装设控制飞轮，其作用为了降低负载波动对铣刀的转速所　产生的影响。工作台的运动由同一台电机带动；操纵手柄改变传动　链来控制正反方向的运转。在Ｘ６２Ｗ铣床加设安装圆工作台时，其　同样由同一台电动机带动，圆工作台的转动要和工作台的３个方　向运动进行联锁。在进行铣削加工时，需要使用冷却工件，因此要　设置一台专用的冷却泵，它由一台独立的电动机带动。　１．２控制要求　Ｘ６２Ｗ铣床具体的控制要求如下：　（１）主轴电动机的转向要在铣刀更换后改变，但是其在加工时　的转向要保持不变，所以主轴电动机要具备选择转向的功能，且转　向确定后就不再变化；　（２）由于主轴中有飞轮，有着较大的旋转惯性，因此主轴电动　机要具备停车制动控制功能；　（３）该主电机带动工作台向着３个方向双向移动，因此要具备　正反运转的功能，而且３个方向的运动要有联锁关系，并且同时只　能移动一个方向；　（４）由于工作台的运动包括进给和调整，所以要求其应在同一　方向具备２种控制方法，即慢速进给与快速移动；　（５）Ｘ６２Ｗ铣床中装设圆工作台时，其旋转运动要和工作台的　３个方向运动保持联锁；　（６）主轴转速的调速范围要较大；　（７）按照工艺要求，主轴旋转运动和工作台的进给运动联锁的　条件为：铣刀旋转后方能做进给运动，相应的铣刀停转前要把进给　运动停下来。　１．３　Ｘ６２Ｗ铣床的改造原则　在对Ｘ６２Ｗ铣床的控制电路进行改造时要遵循以下几个原　则：第一，铣床的工艺加工方法不可发生任何改变；第二，由于原来　设备中的继电器控制系统经过长期的使用验证，其可靠性及安全　性均比较高，因此要将这些主电路旧有的元件保留下来，不能改变　控制系统实际的操作方法：第三，要通过ＰＬＣ对原有的继电器控　制方法进行改造。　２　Ｘ６２Ｗ铣床的电气控制　Ｘ６２Ｗ铣床的电气控制原理图如图１所示，该线路共分３个部　１３６　分，即主电路、控制电路以及照明电路。　图１　Ｘ６２Ｗ铣床的电气控制原理图　２．１主电路分析　主电路包括主轴电动机Ｍ１、进给电动机Ｍ２以及冷却泵电动　机Ｍ３。其中主轴电动机Ｍ１的作用是拖动主轴带动铣刀作铣削加　工，在加工前要先选择是顺铣还是逆铣，一旦加工方法选定后，在　加工过程中就不能再作改变。手动切换组合开关进行主轴电动机　的正反转；图１中的ＫＭ１为Ｍ１的启动接触器，而ＳＡ３则为其换　向开关。而进给电动机Ｍ２的作用是利用操纵手柄及机械离合器　实现工作台各个方向的移动及进给运动；接触器ＫＭ３及ＫＭ４实　现工作台的正反转，各个方向的运动均为联锁控制。冷却泵电动机　Ｍ３的作用是结合实际的加工需求供给切削液，主轴电动机与冷却　泵电动机的控制为顺序控制，Ｍ１启动后才会启动Ｍ３，转换开关　ＳＡ３对其进行控制。３台电动机的短路保护共用熔断器Ｆｕ，而热　继电器ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３分别对应３台电动机对其进行过载保护。　２＿２控制电路分析　控制变压器ＴＣ输出１１０Ｖ电压向控制电路的电源供电。图１　中ＳＢ１、ＳＢ２以及ＳＢ５和ＳＢ６等启动停止按钮对主轴电动机的两　地进行控制；ＫＭ１为主轴电动机的启动接触器，而主轴制动所用　的电磁离合器为ＹＣ１；主轴变速时瞬时点动位置开关为ＳＱＩ。只有　Ｓｈｅｂｅｉｇｕａｎｌｉ　ｙｕ　Ｇａｉｚａｏ￣ｌ，设备管理与改造Ｉ　．＿＿＿＿＿＿＿＿＿，－－＿＿＿。－。＿＿＿－－＿＿－，！。！。＿＿＿＿＿＿－～　启动主轴后才能够进行工作台的进给运动，其可以在３个坐标内　本系统共计有ｌＯ条支路，图２所示的梯形图也反映了原继电　６方向进行运动；２个操作手柄以及机械联动机构对相应的位置开　器电路的各种逻辑关系。下面我们逐一分析。支路一由主电动机进　关进行控制，从而使得进给电动机Ｍ２可以进行正反转运动，并最　行控制，启动按钮ＳＢ１和ＳＢ５，或者ＳＢ２和ＳＢ６以及位置开关ＳＱ１　终实现对进给运动的控制：而且６个方向的运动为联锁关系，不可　时，即可与ＰＬＣ中ＸＯ００与Ｘ００２以及Ｘ０１５输入接点接入。启动主　同步接通。如果Ｘ６２Ｗ铣床需要用到圆形工作台进行旋转，则接　轴，通过输出继电器ＹＯ００，可以接通进给控制电路的电源。支路二　通开关ＳＡ２，此时触头ＳＡ２—１及ＳＡ２—３处于断开的状态，触头　ＳＡ２－２则为闭合；电流经过的路径为：ｌＯ—ｌ３—１４—１５—２０—１９—１７—１８，　为正常进给，如果ＳＱ２和ＳＱ３—１，或者ＳＱ５—１和ＳＱ４—２常闭触点处　于闭合的状态，或者ＳＡ２、ＳＱ５—２以及ＳＱ６—２常闭触点闭合，并且启　从而接触器ＫＭ３导电，启动进给电动机Ｍ２，进而圆形工作台的　动了主轴电动机，那么进给电动机也会随之启动，进行常态的进给　旋转运动就可以通过一根专用轴来实现。由于圆形工作台的旋转　运动。支路三为圆形工作台，一旦主轴电动机启动，将圆形工作台的　运动与每个方向的进给运动同样是联锁关系，因此工作台每个方　控制开关ＳＡ２按下，由于ＳＱ５—２、ＳＱ６—２以及ＳＱ５—１和ＳＱ４—２、ＳＱ２　向的进给运动都要得到相应的保证。　２．３辅助电路分析　变压器Ｔ１提供３６　ｖ的安全电压，实现机床的局部照明，而照　明灯则由转换开关ＳＡ４进行控制。ＦＲ１、ＦＲ２以及ＦＲ３分别对应　Ｍ１、Ｍ２及Ｍ３对其进行过载保护：如果Ｍ１过载，ＦＲ１则把整个控　制电路的电源切除；同样的Ｍ２、Ｍ３过载，与其对应的ＦＲ２及ＦＲ３　也会将其控制电源切除。　３　Ｘ６２Ｗ铣床的ＰＬＣ程序设计　３．１　任务分析　上文中我们对Ｘ６２Ｗ铣床的控制电路作了全面的分析，３个电　动机主要由６个交流接触器进行控制，因此ＰＬＣ程序设计的重点就　是将这６个交流接触器控制好，把所用的控制开关视为输入元件，和　ＰＬＣ输入点相连接；所对应的６个交流接触器则为输出元件，与　ＰＬＣ输出点相连接，而控制回路相对复杂，由ＰＬＣ编程来替代。其硬　件电路设计如下：按照Ｘ６２Ｗ铣床的电气控制需求，输入与输出都　是开关量，ＰＬＣ检测输入信号的按钮要有６个，选择开关为２个，同　时还需要８个行程开关，合计ｌ６个；而ＰＬＣ的输出控制信号则包括　电磁离合器３个与继电器３个，合计６个。所以选择继电输出且整体　式的Ｆｘｌ　Ｓ一３０ＭＲ　ＰＬＣ即可实现控制要求，其通道分配是按照其控　制对象的特点及控制要求来实现的，把Ｉ／Ｏ输入及输出口分别和对　应的电气设备相连接，从而实现控制及检测的功能。　３．２程序设计　在设计本电气控制系统的ＰＬＣ控制梯形图时，要以Ｘ６２Ｗ铣　床的控制电路设计为依据，如图２所示。　台　图２　ＰＬＣ改造Ｘ６２Ｗ电气控制线路的梯形图　常闭触点处于闭合状态，则接触器ＫＭ３就会获得电源，从而进给电　动机的正转运动就被启动，工作台就会沿着同一个方向进行旋转运　动。支路四为进给点动，一旦启动了主轴电动机Ｍ１，由于其所对应　的触关为常闭触点闭合的状态，此时启动进给冲动按钮，则接触器　就会获得电源，从而进给电动机的正转就被启动，进给点动得以实　现。支路五为进给选择，如果把ＳＡ１与ＳＱ１闭合。将主轴停止开关　ＳＢ５或者ＳＢ６启动，则与其对应的ＳＢ３或者ＳＢ４就会被启动，从而　实现进给选择。支路六为进给正转，即实现工作台的向右、向前以及　向下的动作。如果启动按钮ＳＱ５—２且进给运作正常进行，或者启动　ｓＱ３—１时，或者圆形工作台的工作状态为正向旋转，或者正在进行　进给点动时，ＫＭ４常闭触点均为闭合状态，从而使得正向接触器获　得电源，启动进给电动机的正向转动。支路七为进给反转，其与进给　正转相对立，即工作台的向左、向后以及向上的动作。由于正在进行　常态的进给运动，因此如果启动按钮ＳＱ６—２或者ＳＱ３－２时，ＫＭ３　常闭触点处于闭合状态，则正向接触器ＫＭ４获得电源，从而启动进　给电动机的反转运动。支路八为主轴制动，如果设备需要快速停车　或者需要更换铣刀，启动主轴的停止开关ＳＢ５或者换刀开关ＳＡＩ，　则ＹＯ０３主轴制动输出。支路九与支路十为工作台的快速进给控制，　实现这一功能可以通过启动工作台的快速移动按钮ＳＢ４或者ＳＢ４　对应输入接点Ｘ００２，则ＹＯ０４与Ｙ００５的输出就得到控制，再分别　和快速电磁离合器ＹＣ３接通，并与常速电磁离合器ＹＣ２断开，然后　与控制各方向的操作手柄相结合，即可快速移动工作台向着对应的　方向运动。　４结语　ＰＬＣ对提高工业生产线的自动化程度起着非常大的推动作　用。通过对Ｘ６２Ｗ机床ＰＬＣ应用改造后，不仅弥补了继电器操作　的缺陷，克服了原来的缺点，简化了控制回路，操作简便且大大提　高了设备的可靠性和稳定性，降低了电气维修人员的工作量，而且　对以后的设备改造提供了便利条件。　［参考文献］　［１］高安邦，智淑亚，徐建俊．新编机床电气与ＰＬＣ控制技术［Ｍ］．北　京：机械工业出版社，２００８　［２］王敬辉．ＰＬＣ替代老设备的继电器控制的设计方法［Ｊ］．自动化与　仪器仪表，２００９（３）　［３］肖峰，贺哲荣．ＰＬＣ编程１００例［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００９　收稿日期：２０１卜Ｏ７一ｏ４　作者简介：王昌文（１９８３一），男，山东省滕卅Ｉ市人，助理工程师，研　究方向：工业电气。　机电信息２０１１年第２４期总第３０６期１３７