電工新技術使老設備煥發新春

王志華

[摘 要]隨著電子技術的發展，電工新技術不斷涌現，新型開關器件，新型控制技術和控制方法使原來控制復雜的系統變得簡單，使設備的許多功能都比較容易實現，并且電氣控制系統簡潔、可靠、成本低。下面以PLC對原德國進口銑床進行技術改造為例，介紹電氣控制系統改造的具體方法。技術改造后，該控制系統硬件電路得到了簡化，提高了整個電氣系統的工作性能和機床的工作效率。

[關鍵詞]德國立式銑床；PLC；消磁；電磁離合器；方向控制

該機床是70年從德國進口，代表當時先進機床制造技術，其控制方法與國內控制方法有很大不同，在其控制系統上為了減少該機床機械結構的復雜性，大量采用電氣控制技術，相對國內同型機床具有機械機構簡潔、精度高、控制靈活、功能齊全、操作方便等特點。是我廠主要生產設備，為學校的發展做出了很大貢獻。但是由于電氣控制系統過于發雜，加上幾十年的運行，電氣控制系統嚴重老化，原生產廠家配件早已停產，無元器件供應，已不能正常工作。學校多次組織對其進行修復，但效果均不太好，致使該設備一直不能正常使用。看著價值十幾萬的進口設備，生產不能滿足，下決心對其使用電工新技術進行技術改造。首先對該設備的控制系統原理加以分析，由于時間久遠，該設備的技術資料已丟失，只能根據機械結構和控制方法重新進行設計電氣控制系統。為了滿足控制要求，通過對該機床解剖、檢測，弄清楚其控制原理，利用PLC控制功能強大來實現。

1機床解剖分析

立式銑床是一種通用的多用途機床，由于該機床與國內同類機床最大的不同在于該機床的方向控制，改造成功與否就在于方向能否控制好，所以改造的難點和重點就在于此。通過解剖發現該機床的三個坐標方向控制是采用一個電機正反轉和三個方向電磁離合器來實現的。通過不同電磁離合器得電來控制三個坐標方向（上下、左右、前后）。為了實現走刀與快移又增加了兩個離合器來分別控制，所以該機床的方向控制就多大5個離合器。搞清楚工作原理就用PLC的強大功能通過編程就很容易實現。另外在改造過程中，我們通過大量走訪，了解到該設備的前幾次改造失敗的原因，是在于離合器聯動問題一直得不到解決。由于電磁離合器材料的特殊性，使用一段時間后，產生了大量的剩磁，使離合器斷電后不能徹底打開，甚至造成聯動，產生安全隱患。為此我們加入了消磁系統，利用PLC控制把消磁電源接入，每次離合器斷電，消磁電源都接入數秒，自動對離合器消磁，取得了較好的效果，消除了事故隱患。另外通過走訪操作過機床的老同志了解到該機床三個坐標方向快移速度設計太快，操作控制比較難，而且由于移動速度過快還發生了碰破機床工作臺的事故。為此我們設計了制動電源，用PLC來控制，實現了制動快速，制動準確的目的。

2 PLC控制系統分析與設計

2.1改造方法

對德國立式銑床進行電氣控制線路的PLC改造，主要是改造控制電路。對電源電路、主電路及照明電路都做了重新設計。由于加入消磁電源和能耗制動，故增加了變壓器的輸出組數。輸入380V，輸出有一組220V供給PLC電源和接觸器電源，輸出一組36V通過半波整流作為能耗制動電源，輸出兩組24V，一組通過整流作為電磁離合器的電源，另外經過穩壓濾波作為中間繼電器電源，另一組一端接地作為消磁電源和照明電源。

2.2PLC硬件設計

該立式銑床控制系統輸入點數為23點，輸出為12點，根據輸入輸出點的數量，選用了三菱FX2N-48MR型PLC。PLC外部接線圖如圖1所示，接觸器電路如圖2所示，離合器電路如圖3所示。

2.3PLC程序設計

根據解剖分析立式銑床的動作要求，該程序分為幾個部分：

第一部分，主軸電機的啟動停止與正反轉控制。當按下主軸正向按鈕，繼電器Y00得電，接觸器KM1得電，電機正轉；當按下主軸反轉按鈕，繼電器Y01得電，接觸器KM2得電，電機反轉。當按下主軸停車按鈕，主軸停車，主軸剎車離合器接通數秒后自動斷開。

第二部分，工作臺六個方向控制。這是一個非常重要的部分，是PLC程序設計的重點和難點。當按下上升按鈕時，繼電器Y02得電，進給電機正轉，同時繼電器Y10得電，上下方向離合器得電，工作臺上升。其他各方向與此相同，再次不在累述。

第三部分，工作臺自動與快移。當自動按鈕接通時，繼電器Y06得電，自動離合器得電，配合方向按鈕工作臺自動向某方向進給。當快移按鈕接通時，繼電器Y07得電，快移離合器得電，配合方向按鈕工作臺向某方向電動快速移動。

第四部分，進給電機制動。為配合方向制動，在進給電機制動數秒過程中，方向離合器也需要保持得電對應時間，以實現工作臺的快速制動。

第五部分，各方向離合器的消磁。在進給電機制動接觸后，對各方向離合器消磁數秒，為啟動其他方向運動做準備。同時在制動和消磁過程中，各方向按鈕無效。

通過以上各種技術措施，和合理正確的編程，最終成功地改造了該設備，使老設備重新煥發青春，為國家和學校節約了十幾萬的設備更新經費，滿足了學校教學生產的需要。利用PLC對老舊設備進行改造后，實現了外圍部件少、接線方便、控制簡單的目的。PLC工作穩定可靠，抗干擾能力強，可大大減輕控制系統故障率，提高整機利用效率。

參考文獻：

[1]電工新技術教程梁耀光、余文烋主編中國勞動社會保障出版社出版

[2]電工工藝學技工學校機械類通用教材編審委員會編寫機械出版社出版

[3]FX系列編程手冊