用PLC改造Z3063液壓搖臂鉆床控制系統分析
PLC控制系統，可編程邏輯控制器，專(zhuān)為工業(yè)生產(chǎn)設計的一種數字運算操作的電子裝置，Z3063液壓搖臂鉆床采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。PLC目前在本公司液壓機以及沖床、剪板機等鍛壓設備上應用廣泛，因其操作方面，目前已經(jīng)應用到搖臂鉆床上面。那么有些客戶(hù)有這樣的疑問(wèn)，我之前已經(jīng)給購買(mǎi)的普通型Z3063液壓搖臂鉆床可以加裝PLC數控系統嗎？今天山東威力重工機床有限公司就針對把問(wèn)題進(jìn)行解答。
傳統機床控制系統基本上采用交流繼電接觸器控制方式，可靠性較差。存在觸點(diǎn)壽命低、故障率高、線(xiàn)路維護困難等缺點(diǎn)。可編程序控制器(PLC)是以微處理器為基礎，綜合計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)自動(dòng)控制裝置，應用靈活、可靠性高、維護方便。應用PLC對傳統機床控制系統進(jìn)行改造可取得良好效果。
Z3063液壓搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺等組成。為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，搖臂鉆床的運動(dòng)部件使用多電機拖動(dòng)，共有四臺電動(dòng)機：主軸電動(dòng)機M1，搖臂升降電動(dòng)機M2，液壓泵電動(dòng)機M3，冷卻泵電動(dòng)機M4。
山東威力重工3063液壓搖臂鉆床結構圖
主軸箱上裝有4個(gè)按鈕：SB1、SB2、SB3與SB4，它們分別是主軸電動(dòng)機停止、起動(dòng)按鈕，搖臂上升、下降按鈕。主軸箱移動(dòng)手輪上裝有2個(gè)按鈕SB5、SB6，分別為主軸箱、立柱松開(kāi)按鈕和夾緊按鈕。
（一）Z3063液壓搖臂鉆床電氣控制線(xiàn)路分析
1．主軸電動(dòng)機M1的控制
按起動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM1吸合并自鎖→主軸電動(dòng)機M1啟動(dòng)運行，同時(shí)指示燈HL3顯亮。按停止按鈕SB1→KM1釋放→M1停止，同時(shí)指示燈HL3熄滅。
2．搖臂升降控制
按下上升點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3→時(shí)間繼電器KT線(xiàn)圈得電→搖臂上升到位后，松開(kāi)按鈕SB3→KM2和KT同時(shí)斷電釋放→M2停止，搖臂停止上升→由于KT線(xiàn)圈失電，經(jīng)1～3秒延時(shí)，其延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)復位→KM5吸合→液壓泵電機反轉→壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的“夾緊油腔”搖臂夾緊。同時(shí)，活塞桿通過(guò)彈簧片使SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)→KM5斷電釋放→液壓泵電機停止，最終完成搖臂的“松開(kāi)－上升－夾緊”的整套動(dòng)作。
搖臂的下降由SB4控制KM3，啟動(dòng)M2反轉來(lái)實(shí)現，與搖臂上升過(guò)程類(lèi)似。
其中，搖臂的松開(kāi)及夾緊到位分別由行程開(kāi)關(guān)SQ2及SQ3的動(dòng)作發(fā)出信號。搖臂升降的上下限位保護分別由SQ1及SQ5實(shí)現。KT為斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，其作用是在搖臂升降到位后，延時(shí)1～3S再起動(dòng)M3將搖臂夾緊。
3．立柱和主軸箱的夾緊與松開(kāi)控制
SB5和SB6分別為松開(kāi)與夾緊控制按鈕，由它們點(diǎn)動(dòng)KM4、KM5，去控制M3的正、反轉，由于SB5、SB6的動(dòng)斷觸點(diǎn)（5－21－22）串聯(lián)在YA線(xiàn)圈支路中。所以在操作SB5、SB6點(diǎn)動(dòng)M3的過(guò)程中，電磁閥YA斷電，液壓泵供出的壓力油進(jìn)入主軸箱和立柱的松開(kāi)、夾緊油腔，而不進(jìn)人搖臂松開(kāi)夾緊油腔，進(jìn)而推動(dòng)松、緊機構實(shí)現主軸箱和立柱的松開(kāi)、夾緊，同時(shí)“松開(kāi)/夾緊指示燈”HL1或HL2亮。
（二）控制線(xiàn)路的常見(jiàn)問(wèn)題
Z3063液壓搖臂鉆床的工作過(guò)程是由電氣、機械、液壓系統配合實(shí)現的。由于采用交流繼電接觸器控制方式，繼電器、接觸器控制線(xiàn)路部分故障率較高，這是造成經(jīng)常待機維修的主要因素。例如：若時(shí)間繼電器KT線(xiàn)圈斷線(xiàn)，或其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合時(shí)接觸不良，則可導致?lián)u臂松開(kāi)的專(zhuān)用電路故障；若接觸器KM4主觸點(diǎn)接觸不良，或KM5的動(dòng)合互鎖觸點(diǎn)接觸不良等則會(huì )使主軸箱和立柱的松開(kāi)不正常等等。
此種常見(jiàn)故障可由器件本身故障造成，也可由觸點(diǎn)老化、連接點(diǎn)接觸不良等線(xiàn)路故障造成。若采用可編程序控制器用程序來(lái)實(shí)現控制功能，即用“存儲邏輯”取代繼電器-接觸器系統的“接線(xiàn)邏輯”，則在控制電路中，不存在觸點(diǎn)老化，觸點(diǎn)接觸不良，接點(diǎn)虛焊等現象，具有很高的可靠性。下面就試述用PLC對其進(jìn)行控制線(xiàn)路的改造的方法。
3063液壓搖臂鉆床廠(chǎng)家山東威力重工
三、用PLC進(jìn)行控制線(xiàn)路的改造
（一）分析控制對象
前面已分析了機床控制系統的動(dòng)作過(guò)程。在用PLC控制系統時(shí)，為節省I/O點(diǎn)，主軸電機的過(guò)載保護熱繼電器FR1及液壓泵電機的過(guò)載保護熱繼電器FR2的動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)接入PLC，共用一個(gè)輸入點(diǎn)。冷卻泵由組合開(kāi)關(guān)QS2直接啟動(dòng)，不接入PLC。各指示燈與相應的接觸器并聯(lián)輸出或直接由相應開(kāi)關(guān)控制，不單獨占用輸出點(diǎn)。
（二）PLC選型及分配I/O點(diǎn)
根據控制系統的I/O點(diǎn)數量的情況，選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC。I／O設備及I／O點(diǎn)分配如表1所示。
（三）外部接線(xiàn)圖
為了提高信號的準確性，避免由于機器機械振動(dòng)等原因使常閉觸點(diǎn)脫開(kāi)而給出錯誤指令，PLC輸入端的信號元件SB1，SQ1，SQ5，SQ2，SQ3等在傳統控制線(xiàn)路中使用常閉觸頭的，都改用常開(kāi)觸頭，而在PLC的程序中做相應調整。
（四）程序設計
由于搖臂上升和下降都需要先松開(kāi)搖臂，同時(shí)也都受“升降限位→開(kāi)關(guān)”的限位保護，所以可以用這些條件去控制PLC內的一個(gè)虛擬輔助繼電器M，使其成為有人按下?lián)u臂上升或下降按鈕（發(fā)出搖臂升降命令）的標志，從而簡(jiǎn)化后續程序的設計。
另外，前文已經(jīng)分析：在搖臂上升的控制中，按下SB3使搖臂上升到所需位置后，松開(kāi)SB3則搖臂停止上升。同時(shí)時(shí)間繼電器KT斷電釋放，經(jīng)1S－3S時(shí)間的延時(shí)后，其延時(shí)閉合的觸點(diǎn)動(dòng)作閉合使液壓泵電機反向旋轉，最終使搖臂夾緊（下降過(guò)程類(lèi)似）。因而程序中需要一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器，而Z3063液壓搖臂鉆床PLC里的時(shí)間繼電器都是屬于“通電延時(shí)型”，所以需要通過(guò)一個(gè)程序段構造一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器。
如圖3所示，M0得電閉合后，M1得電并自鎖，而T0受M0的封鎖不能得電；M0斷電后，其常閉觸點(diǎn)復位閉合，T0得電開(kāi)始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到了之后，T0的常閉觸點(diǎn)才動(dòng)作斷開(kāi)，這時(shí)M1才失電；即T0成了一個(gè)“斷電延時(shí)型”的時(shí)間繼電器，M1也有了“失電延時(shí)斷開(kāi)”的功能。
根據上述的分析及原來(lái)的繼電器系統控制線(xiàn)路圖，結合“翻譯法”可以很方便的設計出PLC的梯形圖。
（五）調試運行
寫(xiě)好程序后，先利用計算機軟件模擬運行，修改、完善程序，確定能實(shí)現原線(xiàn)路的各種功能后，再與機床聯(lián)機調試運行。
四、結束語(yǔ)
改造后的機床PLC控制系統比原來(lái)的繼電接觸器控制系統有如下優(yōu)點(diǎn)：用程序實(shí)現器件的“軟連接”，節省了電氣元件、導線(xiàn)等材料，減少了硬件接線(xiàn)的工作量，縮短設計周期；PLC控制系統便于運行監控，檢查和排除故障，減少平時(shí)維護的工作量；提高了控制系統的可靠性和抗干擾能力，降低了故障率。
可編程序控制器應用靈活、編程容易，應用PLC對傳統控制方式的Z3063液壓搖臂鉆床進(jìn)行改造可取得良好的效果。目前已廣泛應用于傳統工業(yè)技術(shù)改造和工業(yè)新產(chǎn)品的設計中。所以這種帶有PLC的3050搖臂鉆床在市場(chǎng)上有很大的占有率。山東威力重工機床有限公司生產(chǎn)液壓搖臂鉆床、機械搖臂鉆床多種型號都有現貨，請您選購：0632-5850029 18306370898（同微信）
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責任編輯：搖臂鉆床
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