Z3032搖臂鉆床控制系統的PLC改造

康永澤

摘要：傳統機床的繼電器、接觸器電控系統，技術上比較落后，其觸點的可靠性低，直接影響產品質量和生產效率。本文應用PLC對Z3032搖臂鉆床電控系統進行技術改造。

關鍵詞：搖臂鉆床；PLC；控制線路

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0223-02

一、引言

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。存在觸點壽命低、故障率高、線路維護困難等缺點。可編程序控制器（PLC）是以微處理器為基礎，綜合計算機技術、自動控制技術和通訊技術發展起來的一種工業自動控制裝置，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行改造可取得良好效果。本文試探討應用三菱公司的FX2N-48MR型PLC對Z3032型搖臂鉆床的繼電-接觸器控制線路進行改造的方法。

二、問題的提出

Z3032型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。為簡化傳動裝置，搖臂鉆床的運動部件使用多電機拖動，共有三臺電動機：主軸電動機M1，冷卻泵電動機M2，搖臂升降電動機M3。

主軸箱上裝有4個按鈕：SB1、SB2、SB3與SB4，它們分別是零壓起動、急停按鈕，搖臂上升、下降按鈕。主軸升降采用轉換開關SA1進行上升、下降切換。

（一）Z3032搖臂鉆床的電氣控制線路分析

1.開車前的準備及零壓起動、急停。開啟QS1，按下零壓起動按鈕SB2，同時零壓起動指示燈HL1亮。按下急停按鈕SB1，斷開所有控制電源。

2.開動冷卻泵。轉換開關QS2閉合，冷卻泵即轉動。

3.主電機旋轉。SA1扳向“正轉”，接觸器KM1接通主電機正轉；SA1扳向“反轉”，接觸器KM2接通主電機反轉。當欲停止主軸電機時，可將SA1扳至中間停止位置即可。

4.搖臂的升降。按下按鈕SB3，搖臂上升繼電器KA2接通，搖臂上升；當按下按鈕SB4時，搖臂下降繼電器KA3接通，搖臂下降。松開按鈕SB3（SB4）就可以使搖臂升降運動停止。微動開關SQ2限制搖臂上升的極限位置；微動開關SQ3限制搖臂下降的極限位置。

5.搖臂的夾緊。搖臂夾緊是手動的，在搖臂夾緊時，手柄同時按下聯鎖行程開關SQ1，把電路12-19點斷開，搖臂上升或下降的控制電路都被斷開，起著互鎖作用。

6.照明的開閉。操作機床照明燈EL1燈頭座上的開關即可。

7.機床的保護。機床的主電路、控制電路、照明電路分別設有短路保護和過載保護，通過熱繼電器FR1、保險FU2、FU3來實現。

8.電氣設備的維護。在檢查機床設備前，必須切斷總電源。在機床使用過程中，若出現熔斷器（保險）燒斷，首先須查明原因，然后再換上同容量規格的保險絲。絕對禁止任意加大熔斷器保險絲的容量，絕對禁止用銅絲代替保險絲，否則，會擴大機床故障范圍，甚至損壞其他元器件。

機床故障排除后，切記要關好電箱門，并用螺釘擰緊，電氣每年要檢修和清理一次。

（二）控制線路的常見問題

Z3032型搖臂鉆床的工作過程是由電氣、機械、液壓系統配合實現的。由于采用交流繼電接觸器控制方式，繼電器、接觸器控制線路部分故障率較高，這是造成經常待機維修的主要因素。此種常見故障可由器件本身故障造成，也可由觸點老化、連接點接觸不良等線路故障造成。若采用可編程序控制器用程序來實現控制功能，則在控制電路中，不存在觸點老化、觸點接觸不良、接點虛焊等現象，具有很高的可靠性。

三、用PLC進行控制線路的改造

（一）分析控制對象

在用PLC控制系統時，為節省I/O點，主軸電機的過載保護熱繼電器FR1及液壓泵電機的過載保護熱繼電器FR2的動斷觸點串聯接入PLC，共用一個輸入點。冷卻泵由組合開關QS2直接啟動，不接入PLC。各指示燈與相應的接觸器并聯輸出或直接由相應開關控制，不單獨占用輸出點。

（二）PLC選型及分配I/O點

根據控制系統的I/O點數量的情況，選用三菱公司的FX2N-48MR型PLC。

I/O分配表：

（三）程序設計

根據原來的繼電器系統控制線路圖，可以很方便地設計出PLC的梯形圖。指令表如下：

（四）調試運行

寫好程序后，先利用計算機軟件GX Developer模擬運行，修改、完善程序，確定能實現原線路的各種功能后，再與機床聯機調試運行。

四、結束語

用程序實現器件的“軟接線”，減少了硬件接線的工作量，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。

參考文獻：

[1]漆漢宏.PLC電氣控制技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]郁漢琪.機床電氣控制技術[M].北京：高等教育出版社，2009.endprint