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科 科I技【論 壇 PLC在機床電氣控制中的應用分析 胡江川 (哈爾濱職業(yè)技術學院，黑龍江哈爾濱150001) 摘要：機床是一種典型的機械、液壓、電氣一體化協(xié)同控制的通用加工機床。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。本設計則是將PLC靈活應用與機床電氣控制中，完全取代了傳統(tǒng)的機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行改造，可以獲得理想的效果。 關鍵詞：組合機床；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、編程簡單的特 ，因而在機 床控制中的應用日益廣泛。 1組合機床構成。組合機磅毛足專f對特定丁 牛， 進行特定加工而沒計的一種高效率自動化專用加 工設備。這類設備大多能多機多刀同時工作，并且 具有工作自動循環(huán)的功能。組合機 西常由標準通 用部件和加工專用部件組合構成，動力部件采用電 動機驅動或采用液壓系統(tǒng)驅動，由電氣系統(tǒng)進行工 作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機電液一體化 的自動化加工設備。常見的組合機床枋 準通用部件 有動力滑臺，各種加工動力頭以及回轉工作臺等， 可用電動機驅動，也可用液壓驅動。各標準通用動 力部件的控制電路是獨立完整的，當多個動力部件 組合構成一臺組合機床時，該機床的控制電路可由 各動力部件的控制電路通過一定的連接電路組合 構成。多動力部件構成的組合機床，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 復位控制；第二方面是動力部件的單機自動循環(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床為例，分 析這類機床的控制電路。雙面鉆孔組合機床用于在 工件兩相對表面上鉆孔。機床的動力滑臺提供進給 運動，電動機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，安裝在標準側底座 上，刀具電動機固定在滑臺上，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行快速進給、工作進給和快 速退回的加工循環(huán)，此時刀具電動機也起動__I=作， 冷卻泵在工進過程中提供冷卻液，加工循環(huán)結束 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)結束。礦井提升機直流拖動與交流異步 電動機拖動相比，調速性能好，不需附加其他拖動 裝置，容易實現(xiàn)自動化。此項改造的內容是去掉 TKD電控系統(tǒng)、交流電動機和信號操車設備等，改 為新型的直流調速自動化系統(tǒng)，主要包括開發(fā)一套 由高壓開關柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機控制 臺、PLC柜、低壓配電柜和上位監(jiān)視機等組成的全 數(shù)字自動化副井提升電控系統(tǒng)，使用直流電動機， 更換—套PI c控制信號操車設備。應用實踐表明： 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、結構簡單、故障點少、可靠 高。硬件采用 以總線聯(lián)系的模塊化結構，控制算法和系統(tǒng)控制利 用軟件完成具有可構置性，可以進行功能擴展，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)設定 FN【’l! K5 D5 t1V 1’ 圖1設定值的指定方法 可通過指示直接反映出來，維護方便。設有微處理 器，整個控制功能與調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，減少維護費用。不 同型號的臥式車床，其主電動機的工作要求不同， 因而由不同的控制電路構成，但是由于臥式車床運 動變速是由機械系統(tǒng)完成的，目機床運動形式比較 簡單，相應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 主軸轉動，帶動裝夾在其端頭的工件轉動；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)進給移動，主軸的轉動和溜板箱的移動均由主 電動機驅動。由于加工的工件比較大，加工時其轉 動 量也比較大，需停車時不易立即停止轉動，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。控制電路可劃分 為主電動機的控制電路和電動機的控制電路兩部 分。由于主電動機控制電路部分較復雜，因而還可 以進一步將主電動機控制電路劃分為正反轉起動 租點動 掊掰空制電路與停車制動居 ；j空制電路。組 合機床的控制是一典型的順序控制，實際生產中， 常采用可編程序控制器來構成電氣控制系統(tǒng)，使得 電氣控制設備體積小，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)復雜的工 況下，優(yōu)點更突出。PLC有i種輸出形式，要根據(jù)負 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輸出端的帶負載能 力，選擇負載的接線形式。采用繼電器輸出的PLC 可以驅動2A的電阻負載，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線圈負載肘，要加抗干擾電路。 3設定值的指定方法。定時器必須有設定值。 設定值的指定方法有兩種，即用程序存儲器內的常 數(shù)∞直接設定和用數(shù)據(jù)寄存器(1=))的內容進行間接 設定。設定值為 羞 l常數(shù)。3．1常數(shù)設定 。FX系 ’lII{媸瞧 JI向客 列PLC的常數(shù)數(shù)值設定用K或H，分別表示十進 制數(shù)和十六進制數(shù)。如圖1(a斯示，用K將設定值指 定為十進制常數(shù)500。T20是以lOOms為單位的定 時器，則定時器要經過lOOms×500-=50000ms= 50s計時才動作。3．2間接沒定0D1。預先將數(shù)值 500寫^程宇鰳匝過數(shù)值開關輸人到間接指定的數(shù) 據(jù)寄存器D5中。如圖1所示，當XO01為“r’時， K500被傳送到D5中，D5的內容為500，即為定時 器T20 寸間。立式機床是一種自動化程度要 求較高的機電設備，一般應用于冶金行業(yè)，車制各 種大型工件庀通常采用繼電器邏輯控制方式，設備 的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。隨著技術的進 步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊瑞。近年 來PLC機在工業(yè)自動控制領域應用愈來愈廣，它在 控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的 綜合優(yōu)勢，是其它工控產品難以比擬的。如果用 PLC控制技術對這些系統(tǒng)實施改造，則具有普遍的 技術及經濟意義。原設備為手動操作，根據(jù)使用部 門的建議，在改造方案上維持改造前設備人一機界 面的原始性，這樣可以有效減少設備使用人員的誤 操作，不至于使設備的事故率在技術改造后有所增 加。系統(tǒng)的丁作臺變速單二依靠液壓電磁閥來實 現(xiàn)，并由機械傳動部件不斷地改變傳輸比，達到改 變工作臺轉速目的。其變速操作相當繁瑣，必須先 讓主機停車，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 經濟效益。 參考文獻 【1]齊占慶，王振臣．電氣控制技術【Ml北京：機械工 業(yè)出版社．2002． I 2l史國生．電氣控制與可編程控制器技術呻北京： 化學工業(yè)出版社，2003． I31馬志溪．電氣工程設計 北京：機械工業(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