淺議用ＰＬＣ對其控制系統進行改造的實操教學

劉曉麗

【摘 要】本文淺議了用PLC對其控制系統進行改造的實操教學,即包括三個方面:有效使用硬件設備,合理考慮硬件運行要求,安裝、調試與試運行。

【關鍵詞】PLC 控制系統 半精鏜專用鏜床

半精鏜專用鏜床是應用于加工汽車連桿的專用設備,汽車連桿是發動機的重要組成部件,它直接影響到發動機及汽車的性能指標。如果機床電控系統采用繼電接觸器控制,由于使用了大量的機械觸點,導致設備的響應速度慢、可靠性差、故障率高、接線復雜、不便于調整和維修,加工產品的質量無法得到可靠保證。而可編程序控制器具有通用性好、抗干擾能力強、性價比高等特點,運用其控制邏輯的軟件設計功能可在很大程度上改善機床電控系統的柔性;同時,其可靠性得到明顯增強,具有很好的社會和經濟效益。故采用PLC對其控制系統進行了改造。

參加電工技師培訓班后,學習了PLC理論知識,還動手做了實驗,就設想對半精鏜專用鏜床加以改進,并引進學生的實操教學中。于是,詳細了解了半精鏜專用鏜床的工作特點和生產工藝過程,明確其控制任務和設計要求,確定了控制系統的工作方式。

一、有效使用硬件設備

1.外部接線設計。采用的機型是OMRON40點的CPM1A,該機有24個輸入點,16個輸出點。CAM1A系列PLC是OMRON公司生產的小型整體式可編程控制器。其結構緊湊、功能強,具有很高的性能價格比,在小規模控制中已獲廣泛應用。

2.主機的面板結構。CPM1A系列40點主機的面板有幾個接線端子和接口組成,具體如下。

(1)電源輸入端子。AC電源型的主機,其電源電壓為AC100-240V,DC電源型的主機,其電源電壓為DC24V。

(2)功能接地端子(僅AC電源型)。在有嚴重燥聲干擾時,功能接地端子必須接地。

(3)保護接地端子。為了防止觸電,保護接地端子務必接地。

(4)輸出DC24V電源端子。

(5)輸入端子。輸入端子用于連接輸入設備。

(6)輸出端子。輸出端子用于連接輸出設備。

(7)工作狀態顯示LED。主機面板的中部有四個工作狀態顯示LED,分別是PWR(綠)、RUN(綠)、ERR/ALM(紅)、COMM(橙)。

(8)輸入/輸出點顯示LED。

(9)模擬量設定電位器。

(10)外設端口。

(11)擴展連接器。

3.CPM1A的特殊功能

(1)豐富的指令系統。CPM1A系列PLC具有豐富的指令系統,其基本指令有17條,應用指令有136條。

(2)模擬設定電位器功能。

(3)輸入時間常數設定功能。

(4)高速計數器功能。

(5)外部輸入中斷功能。

(6)間隔定時器中斷功能。

(7)快速響應輸入功能。

(8)脈沖輸出功能。

(9)較強的通信功能。

(10)高性能的快閃內存。

二、合理考慮硬件運行要求

1.機床的自動運行方式必須在初始狀態下才能啟動,機床在原位時,右滑臺原限位開關ST4、左滑臺原限位開關ST6、插銷到位限位開關ST7、工件放松到位限位開關ST8被壓,X112, X14X15,X16開接點接通,R3線圈接通,原位指示燈亮。這時把方式選擇開關打到自動擋,XO常開點接通,R4內部繼電器線圈接通,R4的常開接點閉合,為下一步夾緊作好準備。

2.夾緊是整個加工過程的第一步,如確定機床在原位,把選擇開關撥到自動檔,按下自動方式啟動按鈕SB7,SB8,X7,X8的常開接點閉合,Y7、Y9,YB線圈接通,驅動夾緊電磁閥(A)YV5線圈、夾緊電磁閥(B) YV7線圈、夾緊電磁閥(C) YV9線圈接通,把要加工的兩工件夾緊。如把方式選擇開關撥到手動,按下手動夾緊工件操作按鈕SB1、手動夾緊工件操作按鈕SB2,即可實現工件夾緊的手動操作。

3.拔銷夾緊之后要拔銷才能進行加工。在自動方式下,R4常開接點接通,RZ是用來記憶總加工狀態的內部繼電器,在沒有進行加工之前,R2內部繼電器的常閉點處于接通狀態,由于夾緊過程已完成,工件夾緊壓力繼電器SPO、工件夾緊到位限位開關STl動作,XB、XF常開點閉合,YE輸出繼電器線圈接通,開始拔銷,拔銷到位后,插銷到位限位開關ST7動作,X10常閉點斷開,拔銷完成。加工前的準備工作就完成了。

4.拔銷到位后,插銷到位限位開關ST7動作,X10常開點閉合,快進YVl線圈接通,右滑臺快進,接著主軸啟動。

5.為防止左右滑臺不能同時快進,在左滑臺快進邏輯行串入X12的常開點,只有右滑臺在原位位時,限位開關ST4才動作,X12的常開點才能閉合,左滑臺才能快進。

三、安裝、調試與試運行

在合理考慮硬件運行要求以及準確把握各壓力繼電器的狀態同時,進入實驗室按照PLC的軟件設計進行模擬調試,由于用PLC改造原機床電氣系統是以不改變原控制功能為前提,此時可對原線路進行分塊處理,由于半精鏜床控制規模較小,采用模擬調試的方式,外接幾個輸入開關作為模擬輸入信號,通過輸出端子的發光二極管,對PLC進行調試,調試中針對發現幾個問題,并加以處理,具體處理辦法如下。

1.為防止來自電源線的干擾,電源線使用雙絞線,每根導線截面應在1.25 mm2以上,電源通過1:1的隔離變壓器供給PLC,降低電噪聲。另外為了防止電壓過高損壞PLC,電源輸入端加上壓敏電阻。

2.PLC輸入線路與動力線路不能位于同一線槽或電線管內,三相動力線路束在一起走線,并且使兩部分盡可能相互垂直走線,輸入線也可采用屏蔽線,以防動力線路干擾輸入線路。

3.為防止過熱,PLC不許安裝在變壓器等發熱元件的正上方,在元器件留有適當空隙,以便散熱,并且在配電箱上安裝風扇降熱。

實踐證明,用PLC改造舊機床電氣系統,在現有企業里是非常現實的技術改造方案,具有投資省、見效快的特點。通過使用PLC改造該機床電氣系統后,去掉了原機床的13只中間繼電器,5只時間繼電器,80只順序控制二極管及20只電阻,使線路簡化。同時,由于PLC的高可靠性,輸入輸出部分還有信號指示,不僅使電氣故障次數大大減少,而且還給準確判斷電器故障的發生部位提供了很大的方便,這樣不僅大大提高了其工作的可靠性,改善了其控制性能,還提高了機床的加工精度,與此同時,在一定程度上降低了設備能耗。在實際使用中,效果良好。