PLC在铣床电气控制及故障诊断系统中的应用_PLC_铣床

PLC在铣床电气控制及故障诊断系统中的应用

2010/1/13 15:15:00

摘要：本文对PLC应用于XA62W型卧式万能铣床电气控制系统的技术作了介绍，对系统的硬件组成和软件设计作了阐述。实践证明，通过PLC在电器控制及故障诊断中的技术应用，使机床的硬件电路得到了简化，工作更加可靠，提高了机床故障诊断效率。
0 引言
可编程序控制器（PLC）是一种以微处理器为基础的通用工业自动控制装置，具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床的控制系统的开发和应用。通过使用PLC设计机床控制系统，可以减少强电元器件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。通过应用PLC技术，还可以使机床具有故障自诊断功能，可以保护机床和方便维修。

1 62W型万能升降台铣床的电器控制要求
XA62W型万能升降台铣床的控制要求如下：①主轴电动机M1（功率7.5kW），空载时直接启动，为满足顺铣和逆铣工作方式的要求能够正转和反转，为提高生产率，采用电磁制动器进行停车制动，同时从安全和操作方便考虑，换刀时主轴也处于制动状态，主轴电动机可在两处实行起停等控制操作。②工作台进给电动机M2，直接启动，为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电动机能正反转，为提高生产率，要求空行程时可快速移动。从设备使用安全考虑，各进给运动之间必须联锁，并由手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。③电动机M3拖动冷却泵，在铣削加工时提供切削液。④主轴与工作台的变速由机械变速系统完成。变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，保证齿轮能正常啮合。加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机启动以后，工作台电动机方能启动工作。

2 PLC的选择和硬件电路设计
为了实现上述万能铣床电气控制及故障诊断要求，我们选择了日本三菱公司的FXON-40MR型可编程控制器，该控制器有40点输入输出口，其中输入24点，输出16点，它的结构为输入输出一体化的组件型结构，安装和调试比较方便，具有较快的输入响应速度，并可以进行I/O扩展。具体I/O分配如表1。

根据升降台铣床电气控制要求，输入输出均为开关量，需要PLC检测的输入信号有：6个按钮，5个行程开关，5个选择开关，3个热继电器输入信号，共计19个。PLC输出控制信号有：3个电磁离合器，5个继电器，6个指示灯共14个。因此，选用日本三菱公FXON-40MR（继电器输出，整体式）PLC能满足控制要求。PLC的I/O通道分配是根据其控制对象的特点和控制要求，将I/O的输入输出口与相应的电气设备相连，达到控制和检测的目的，具体的I/O分配如上表所示。完成I/O□地址分配后，进行PLC硬件设计，PLC外接硬件电路如图1。

3 PLC的控制软件设计
根据机床控制要求，PLC控制软件设计如图2。在应用PLC进行设计过程中，运用了2个辅助继电器，用来简化程序的设计。在编制程序的过程中，充分考虑了系统的安全性，运用了有互锁功能的设计，如分别串联上了Y002，Y003常闭触点，用来完成对KM2，KM3的保护控制，从而提高了整个机床控制系统运行的可靠性。在程序设计中，将不同控制方式的程序分别编写，根据工作方式选择开关决定执行那行程序，这样使的程序结构清晰，编程方便。

4 故障诊断设计
PLC故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑或运算功能，把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想（或正确）状态进行比较，发现他们的差异并检查差异是否在所允许的范围内；如果差异超过范围，按设定的程序进行报警。在被控设备工作正常的情况下，控制系统的各个输入、输出信号和内部继电器的信号相互之间存在确定的逻辑关系。本文中报警，使用了PLC的逻辑功能通过编程实现。如：硬件中左右行程开关，如果同时闭合，就会形成逻辑错误，会有报警输出，就意味着左右行程开关中有需要维修的部件。通过逻辑运算，本系统中实现了行程开关、电机、接触器等故障报警。

5 结束语
本文介绍了应用三菱FXON-40MR型PLC实现对万能升降台铣床铣床电器控制与故障诊断中的应用。实践证明，通过该项目技术改造与应用，大大提高了系统的可靠性，提高了故障诊断的效率以及设备的自动化水平，从而提高了产品的质量。