基于PLC的T68镗床电气控制系统改造

电气与控制技术 2015-04-07 19:40:16
  0 引言
  T68镗床是一种精密加工机床,主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较为精确的零件,在机械行业中有着相当广泛的应用。目前国内使用的镗床大都是使用继电器—接触器传统的控制方式,这种控制线路还存在一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点,这给生产和维护带来诸多不便,直接影响了产品质量和生产效率。
  利用PLC对镗床进行改造,将各个电气元件直接与PLC的输入、输出连接,通过直观性很好梯形图方式进行软件编程来实现控制,因此线路简单、可靠性和准确高、快速性好、抗干扰能力强,满足了生产的需要,提高了经济效益。
  1 卧式镗床的电气控制
  1.1 结构 T68镗床主要由床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等组成,如图1所示。
  1.2 运动方式 ①主运动:镗杆(主轴)旋转或平旋盘(花盘)旋转。②进给运动:主轴轴向(进、出)移动、主轴箱(镗头架)的垂直(上、下)移动、花盘刀具溜板的径向移动、工作台的纵向(前、后)和横向(左、右)移动。③辅助运动:有工作台的旋转运动、后立柱的水平移动和尾架垂直移动。
  主体运动和各种常速进给由主轴电机驱动,但各部份的快速进给运动是由快速进给电机驱动。
  1.3 电气控制分析 电气控制主要包括主电动机的起动控制、反接制动控制,主轴或进给变速时主电动机的缓慢转动控制,主轴箱、工作台或主轴的快速移动控制。
  电动机起动采用全压、三角形连接低速起动。高速运行时,由控制线路先起动到低速,延时后定子绕组接成双星形,自动转换到高速,以减少起动电流。
  主电动机的反接制动的控制,按停止按钮后,主电动机的电源反接,迅速制动,转速降至速度继电器的复位转速时,相应接触器常开触点断开,从而切断三相电源,主电动机停转。
  主轴或进给变速时主电动机的缓慢转动控制,当主轴变速时,接触器动作使主电路中接入电阻,主电动机脱离三相电源,最后自动停止。旋转变速孔盘,选好所需的转速后,将孔盘推入。对应的接触器线圈通电吸合,主电动机经电阻在低速下正向起动。主电动机转动转速达某一转时,在速度继电器的控制下,接触器线圈不断的吸合与断电。这种间歇的起动、制动,使主电动机缓慢旋转。
  主轴箱、工作台或主轴的快速移动控制,该机床各部件快速移动由快速进给电动机拖动完成。
  2 T68镗床电气控制系统的PLC改造
  2.1 改造方案的确定 ①镗床的工艺加工方法不变;②在保留主电路的原有元件基础上,不改变原控制系统电气操作方法;③不改变原电气系统控制元件(包括行程开关、按钮、交流接触器、中间继电器),以上元件的数量、作用均与原电气线路相同;④主轴和进给启动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变;⑤将原继电器控制中的硬件接线改为用PLC软件编程来替代,并且考虑到变速中的衔接问题。
  2.2 PLC控制I/O地址分配表及接线图 在本设计中,选用三菱的FX2N—48MR PLC。对T68镗床的控制系统的分析,该系统需要的输入点数为17个,输出点数为7。I/O地址分配表如表1所示,接线图如图2所示。
  2.3 PLC控制程序设计 根据T68镗床的控制要求以及I/O地址分配,设计该电气控制系统的梯形图如图3。
  此PLC控制系统的控制过程为:
  2.3.1 M1正反转控制 PLC内部继电器M101和M102作为正反转控制的辅助继电器,为了保证正反转切换的可靠,用PLC内部时间继电器T0和T1完成0.5秒的转换延时。
  2.3.2 M1反接制动控制 速度继电器KS有两对独立的动合触点KS1和KS2。当电动机M1正传时KS1闭合,而反转时闭合KS2。KS1串接在反转电路中,KS2串接在正转电路中,当电机正转时,通过自锁使反转电路不能得电。当按下按钮停止按钮SB1,X0动作,使正转电路失电,与此同时反转电路得电,反接制动。当速度降低到速度继电器触点KS1断开时,反转电路失电,制动结束。
  2.3.3 高低速转换控制 SQ7为高低速选择开关,操作手柄推向高速位时,SQ7被压动,内部输入继电器X13得电动作,经过内部时间继电器T4延时后,其动断触点将低速接触器KM4断电,其动合触点将高速接触器KM5通电,将电动机M1接成YY高速运行。
  2.3.4 电动机M2的控制 快速手柄扳到正向快速位置时,行程开关SQ8使X14得电闭合,Y5得电,KM6得电,电动机M2正转;快速手柄扳到反向快速位置时,行程开关SQ9使X15得电闭合,Y6得电,KM7得电,电动机M2反转启动。
  3 结束语
  对T68镗床原继电器电路经三菱FX2N系列PLC改造后,虽然一次性投资较大,经实际运行证明改造后的设备大大降低了运行的故障率,减轻了工人的劳动强度,降低了日常维护成本,并避免出现因误操作而引起的事故,提高了设备运行的稳定性、灵活性和效率。
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