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X62W 萬能銑床的 PLC 改造設計

2017-3-21 來源：閩西職業技（jì）術學院作者：陳元招

摘要:分（fèn）析了X62W萬能銑床控製係統的工藝流程（chéng）、主要功能及（jí）常見故障, 針對（duì）其控製係統存在的線路複雜、可靠性差、故障率高等缺點, 選用三菱FX3U-32MR為銑床控製（zhì）係統核心, 通過PLC的I/O地址分配（pèi）布置, 以及外部硬件接線和梯形（xíng）圖程序設計, 完成銑床控（kòng）製係統改造. 實踐證明改造後（hòu）的銑（xǐ）床控製係統可靠、穩定, 提（tí）高了企業的生（shēng）產效率。

關鍵詞:PLC; 銑床; 故障; 改造

0.引言

銑床（chuáng）是機械加工中使用比較廣泛的機（jī）床, 主（zhǔ）要用（yòng）來對各種零（líng）件進行平麵、斜麵（miàn）、溝槽、齒輪及成型表麵（miàn）加工. 以（yǐ）常見的X62W萬能銑床為例, 可用圓柱銑刀、圓片銑刀及角度銑（xǐ）刀等多種刀具對各種零件進行加工. 目前, 中小型企業使用（yòng）的X62W萬（wàn）能銑床大部分采用傳統的繼電—接觸器控製（zhì）. 由於繼電（diàn）—接觸器控製線路設備老化, 接線複（fù）雜, 存在（zài）著控製失效、接觸不良等缺陷（xiàn）, 導致（zhì）故障率較高, 且維（wéi）護及檢修相對困難, 運行穩定性（xìng）變差, 最終會降低機床加工精度, 無法滿足（zú）加工圖紙的工藝要求. 針對這些問題, 本文采用三（sān）菱PLC, 在原（yuán）有X62W萬能銑床工藝加工不變的基礎上, 對傳統的繼（jì）電—接觸器控製係統進行PLC改（gǎi）造[1~3], 提高整個電氣（qì）控製係（xì）統的工作性能, 減少維修工作量, 為企業提供了更可靠的（de）生產保證.

1. X62W 萬能銑床簡（jiǎn）介（jiè）

1.1 控製係統（tǒng）

X62W萬能銑床通過控製主軸帶（dài）動銑刀旋轉的主軸運動、工作台六個（gè）方向的進給運動和工作台旋（xuán）轉的輔助運動進行（háng）零件（jiàn）銑削加工. 電氣控製電路如圖（tú）1所示, 主要由主（zhǔ）軸轉動控製、進給傳動控製、冷卻泵控製、變壓器和照明及（jí）顯示電路組成. 主軸轉動由主軸電機（jī）M1控製, 升降台及工作台六個方向運動由進給電機M2控製（zhì）, 銑削加工時冷卻液的供給（gěi）由冷卻泵電（diàn）機（jī）M3控製. 同時變壓器將380V降為36V安（ān）全電（diàn）壓給照（zhào）明電路及顯示電路供（gòng）電, 轉換開關SA4控製銑床的照明.

圖（tú）1 X62W 萬能銑床電氣控製電路

1.2 控製（zhì）功能

銑削加（jiā）工時, 先（xiān）通過轉（zhuǎn）向選擇開關（guān）SA5選擇轉向（xiàng）控製, 再合上電源開關QS, 對主軸電機M1進行兩地啟停及（jí）正反轉控製, 然後（hòu）對工作台進給電機（jī）M2的進給、聯鎖（suǒ）、快速移（yí）動進行控製以及輔助保護控製.

1.2.1 主軸的兩地（dì）啟停、正反轉控製（zhì）

在零件（jiàn）銑削加工前（qián）, 先由轉向選擇（zé）開（kāi）關SA5選擇正轉或反轉, 也就是進行順銑或逆（nì）銑. 同時為了方便操作控製, 分別在銑床的正麵、側麵裝啟動按鈕(SBl、SB2)和（hé）停止（zhǐ）按鈕(SB3、SB4), 實現主軸（zhóu）電機的兩地啟停控製. 為（wéi）了讓（ràng）銑床主軸上的（de）銑刀快速停止, 采用定子串電阻反（fǎn）接製動, 提（tí）高銑削（xuē）加工的效率和精度.

1.2.2 工作（zuò）台的進給、聯鎖、快速移動控製

主軸驅動（dòng）後, 再進行工作台進給傳動控製. SA1撥至“斷開”位置, SA1-1和SA1-3接（jiē）通, SA1-2斷開, 通過兩個操作手（shǒu）柄和機械聯動機構（gòu）控製相應的位置開關接通KM4或KM5控製線圈, 從而控製進給電機M2正轉或反轉, 實現工作台的左右、上（shàng）下和前後移動. 在同一時間內, 為確保操作安全, 工作台隻能進行一個方向的移動, 一個操作手柄(SQ2左、SQ1右)控製（zhì）工作台（tái）左右（yòu）進給運動, 而另一個操作手柄(SQ4上、SQ3下（xià）、SQ3前、SQ4後)控製工作台的上下和前後進（jìn）給運動, 各手柄相互間有機械（xiè）聯鎖作用. 同時（shí）工作台左（zuǒ）右移（yí）動與（yǔ）上下、前（qián）後移動之間（jiān）的聯鎖控製是通過電氣聯鎖實現. 工作（zuò）台快速移動為點動控製, 在進給電機起動後, 按壓工（gōng）作台快速進給（gěi）點動按鈕(SB5或SB6), 接通KM6控製線圈, 電磁鐵YB得電, 工作台快速移動, 鬆開按鈕後, 工作台按原來速度進行進給運動（dòng）.

1.2.3 主軸和進給的變速（sù）衝動控製

主軸（zhóu）和進（jìn）給運動的變速（sù）衝動控製通過變速盤（pán）選擇, 兩種運（yùn）動都（dōu）要求變（biàn）速後做瞬時點動控製, 按（àn）下變速箱操作行程開關後, 立即停止. 由主軸變速箱操作行程開關SQ7實現主軸電機（jī）M1變速衝動控製（zhì）, 並且主軸變（biàn）速可在Ml停車時進行, 也可在M1運轉時進行. 進（jìn）給變速箱操作行（háng）程開關SQ6實現進（jìn）給電（diàn）機M2變速（sù）衝動控製, 要求進給變速應在工作台（tái）停止移動時進行.

1.2.4 輔助及保護控製

X62W萬能（néng）銑（xǐ）床（chuáng）除了主軸和工作台的控製外, 還有一些輔助及保護控製電路. 變壓器輸出36V電壓供給（gěi）局部照明電路, 由轉換開關SA4控製照明燈. 銑削加工時, 由（yóu）轉換開關SA3控製冷卻泵的啟停. 當需要控（kòng）製（zhì）圓形工作台時, 將（jiāng）SA1撥至“接通”位置, SA1-2接通, SA1-1和SA1-3斷開, 且與工作台的六個進給方向

進行電氣聯鎖, KM4通電, M2拖動圓工作台移動. 主軸、工（gōng）作（zuò）台和冷卻泵的控（kòng）製電路分別串接FRl、FR2、FR3熱繼電（diàn）器的常閉觸點實現過載保護.

2. X62W 萬能銑床控（kòng）製係統常見的故（gù）障

由於機械設備加工環境相對較差, X62W萬能銑床采用傳統的繼電—接觸器控製係統, 控製線路複（fù）雜, 長時間通電（diàn）會使一些元器件或線路出（chū）現老化接觸不良等現象, 導致銑床無法正常工作[4]. X62W 萬能銑床控製（zhì）係（xì）統常見的故障見表 1.

表 1 X62W 萬能銑床控製係統常見的故障

3. X62W萬能銑床控製係統的PLC改造設計

針對X62W萬能銑床控（kòng）製係統出現故障率高, 可靠（kào）性差, 維修工作量大等問（wèn）題（tí）, 在保證原（yuán）銑床主電路和加工工藝（yì）流程不變的基礎上, 將對X62W萬能銑床控製係統進行PLC改造, 將原繼電器控（kòng）製中的硬件接線改為用軟件編程來替代（dài）, 主要包括I/O地址分配、PLC的（de）外部接線（xiàn）以及軟件程序設計[5]. X62W萬（wàn）能銑床的工藝流程如圖2所（suǒ）示.

3.1 I/O 分配

根據X62W萬（wàn）能銑床的控製麵板的控製信號, 對其輸入、輸出信號地（dì）址進行分配, 其（qí）I/O地址分配見表2和表3。

表2 輸入信號地址分配

表 3 輸出信號地址分（fèn）配

圖2 X62W 萬（wàn）能銑床的（de）工藝流程

3.2 PLC 的外部接線圖

通（tōng）過對X62W萬能銑床的電氣控製係統分析, 選用三菱FX3U-32MR對其電氣控製（zhì）係統進行PLC改造, 其外部接線如圖3所示. 同時為了增加（jiā）控製係統的（de）可靠性, 除了程序上采用軟繼電器的觸點互鎖外, 還分別對KM2與KM3, KM4與KM5進行硬件（jiàn）互鎖（suǒ）, 保證（zhèng）控製係統安全穩（wěn）定.

3.3 PLC 的程序設計

根據X62W萬能銑床的控製電路功能及工藝（yì）流程, 結合PLC的I／O地址分配, 進行PLC程序設計. PLC梯形（xíng）圖程序如圖4所示.

圖4 PLC 程序設計

4.結束語

采用FX3U-32MR對X62W萬（wàn）能銑床控製係統進行改造, 按以（yǐ）上步（bù）驟進行安裝調試, 完全滿足銑床的（de）控製要求. 通過PLC改造控製係統需要的投資少, 工作量較小（xiǎo）, 銑床控製係統的穩定（dìng）性（xìng）和自動化程度得到提高, 運行的故障率大幅降低, 同時檢查維護方便, 經濟效（xiào）益較顯著（zhe）. 改造後的銑床（chuáng）經過企（qǐ）業生產運行的檢（jiǎn）驗, 效果非常好, 非常適合當前國內（nèi）經濟形勢, 用很小的技改投入來延長老設備的生（shēng）命周（zhōu）期（qī）, 有良好的市場應用價值.

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