专用组合铣床用可编程控制器控制的改造_组合铣床_可编程控制器

专用组合铣床用可编程控制器控制的改造

2008/9/11 10:08:00

摘要：本文针对某专用组合铣床的继电—接触器控制线路，在分析了该线路的控制原理的基础上，提出了用可编程控制器进行控制线路改造的方案。给出了电气控制原理图、有关电器型号或规格的选择、控制程序的设计等，修正了原线路存在的缺点。使初涉PLC者对可编程控制器控制系统的设计有一个初步的认识。

某专用组合铣床共有两个动力头，分别称为平铣和端铣。这两个动力头各由一台4KW的电动机作传动，并水平或垂直安装在同一个滑台上。滑台由一台2.2KW的电动机通过两个电磁离合器中的某个来传动。其中一个作快速用，另一个作铣削时的工作进给（慢速）用。其电气控制用继电—接触器控制线路。操作面板上有润滑油泵开按钮，连动或点动按钮，快进按钮，快退按钮，两个动力头的开和停按钮，以及急停按钮。

一．继电-接触器控制原理图分析

该专用组合铣床继电—接触器控制线路的原理如图1所示。其中图1（a）是线路的主电路，图1（b）是润滑油泵和滑台的控制线路，图1（c）是两个铣削刀盘的传动控制。图中各有关部件的功用是：CB1－－主电源开关；CB2－－滑台电机电源开关及过载保护，KM1/KM2－－滑台电机正/反转控制；CB3—油泵电机电源开关及过载保护，KM3－－油泵电机控制；CB4/ CB5—刀盘电机电源开关及过载保护，KM4/ KM5－－刀盘电机控制。

刀盘的传动控制就是常规的电机的起动和停止控制。滑台的运行方式分连动和点动；连动时分快进、快退、和工进三种状态；点动时只有快进、快退两种状态。状态的改变由限位开关xST来控制。其相关电气元件的动作过程如下：[线路参见图1（b）]

图1（a）

图1（b）

图1（c）

1．点动方式

连动/点动方式按钮SA的触点[318—321]和[328—329]处在断开状态，滑台工作在点动方式。如果滑台在中间位置时，按住前进按钮SB2，则滑台快进接触器KM1吸合，电机M1得电正转。同时离合器线圈YC1也得电，通过丝杆传动滑台快速前进。松开前进按钮SB2，则接触器KM1释放，电机停止。后退则类似，按住后退按钮SB3，则滑台快退接触器KM2吸合，电机M1得电反转。同时离合器线圈YC2也得电，通过丝杆传动滑台快速后退。松开后退按钮SB2，则接触器KM1释放，电机停止。滑台工作在点动方式，进给接触器KA不起作用。

前进到位或后退到位时，由于限位开关2ST-2或3ST断开，接触器KM1或KM2释放，滑台停止移动。

2．连动方式

连动/点动方式按钮SA的触点[318—321]和[328—329]处在闭合状态，滑台工作在连动方式。同样如果滑台在中间位置时，按后退按钮SB3，滑台快退接触器KM2吸合，其辅助触点同时闭合，保持接触器KM2在吸合状态。电机M1得则电反转。同时离合器线圈YC2也得电，通过丝杆传动滑台快速后退。直到打断限位开关3ST，滑台停止。

按前进按钮SB2，则滑台快进接触器KM1吸合，其辅助触点闭合，保持接触器KM1在吸合状态。电机M1得电正转。离合器线圈YC1也得电，通过丝杆传动滑台快速前进。当滑台前进到打断限位开关1ST时，滑台转入慢速工进状态，继续向前移动，直到打断限位开关2ST—2，滑台停止。由于惯性滑台使限位开关2ST—1闭合，接触器KM2吸合，其辅助同时触点闭合，保持接触器KM2在吸合状态。电机M1得则电反转。

在滑台前进或后退过程中不管是快速还是慢速，只要转动连动/点动方式按钮SA，则接触器KM1/KM2就释放，电机停止。

图1（b）线路中，接触器线圈KM1/KM2前面的接触器辅助触点KM2[319—320]/KM1[326—327]用与互锁保护，防止两个接触器同时吸合，造成电源短路。

3．存在问题

从控制原理图1（b）中可以看出，当滑台在工进过程中，遇到停电或其他原因使滑台停止后，如需再次让滑台前进时，滑台只能快速移动，而不能回到原先的工进状态。稍不注意的话，很容易损坏刀头或刀盘。

二．PLC控制电路的设计

1．列出接入和接出PLC的I/O点数，确定PLC型号

根据继电—接触器控制线路的原理图，以及上面的分析，得到应该接入PLC的I点有：连动/点动方式按钮SA，油泵开按钮SB1，前进按钮SB2，后退按钮SB3，限位开关1ST、2ST、3ST，两个刀盘的开SB5、SB6，停SB7，电机保护，及急停按钮SB4，共12点。应该输出的PLC的O点有：滑台进退接触器KM1、KM2，油泵接触器KM3，两个刀盘接触器KM4、KM5，离合器线圈YC1、YC2，及运行指示灯HL，共8点。

根据上面要求及性价比，本案例选用三菱FX_1N—24MR可编程控制器。其中输入14点，输出10点。

2．按输入/输出点，画出PLC控制的原理图

主线路沿用图1（a），用PLC控制专用组合铣的电气原理图如图2所示。考虑到PLC输出继电器的容量，每一点都增加了一个中间继电器，并在其每个线圈上并接了续流二极管（图中未画出）。各输入输出点的分配见表1。

运行指示灯HL作工作状态指示，正在工作中指示灯HL亮灭间隔1比1闪烁；停止工作时指示灯亮灭间隔4比1闪烁；待机状态时指示灯亮灭间隔1比4闪烁。

图2（a）

图2（b）

图2（c）

三．应用程序设计

1．梯形图编制

控制程序梯形图编制的有两种方法，一种是按照现成的继电—接触器控制线路演变而成；另一种是根据控制过程的功能要求，按照程序设计惯例，采用模块化、结构化方法设计。

本例中节省了限位开关2ST—1的常开触点，用软接点X7来代替该输入点；还要用软件来消除原线路存在的缺点。前者由于使用了同一个软接点，没有了原机械限位开关常闭和常开点动作时的时间间隔，因此在程序中加入一个辅助接点M101，并在前进停止后到开始后退再加一定时器T1延时，延时长短根据实际调整，图中为5秒。后者则要求每次系统上电或滑台在中间位置停止移动后，在连动方式下再次移动滑台时，只能使滑台退到位方能前进。

PLC控制线路的梯形图如图3所示。

2．程序的录入

编程软件可用SW0PC—FXGP/WIN-C V3.30或以上版本。安装完成后在“开始”/“程序”/“MELSEC-F FX Applications”中点“FXGP/WIN-C”。在桌面弹出的窗口中点击“新文件”按钮，出现如图4（a）的窗口；选“FX1N”，再点“确认”。接着便可在如图4（b）所示窗口中将图3所示的程序逐一录入，完毕后点“转换”按钮，最后保存。