可编程序控制器应用技术【应用可编程序控制器改造C650车床】
时间：2019-02-02 03:22:00 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 老式的电气控制系统采用继电器――接触器控制，这种控制系统布线复杂，故障率高，不易查找维修。作者利用日本三菱公司的可编程序控制器在普通车床改造中进行应用，对车床电气控制的软硬件重新进行了改造设计。通过验证采用先进的可编程序控制器控制取代传统的继电器控制使普通车床的可靠性和性能以及效率大为提高。
关键词： 可编程序控制器（PLC） 车床 梯形图
一、引言
可编程控制器PLC具有通用性、适应性强、有完善的故障自诊断能力且维修方便，可靠性高，以及柔性强等优点，且小型的价格目前亦很便宜。因此我决定利用PLC对部分机床进行电器控制方面的改造。C650车床是大型机加工件重要的加工设备。我以C650车床的控制系统为例详细说明采用PLC改造传统控制系统的设计过程。
二、C650的车床工作原理
车床加工工件时，首先由主轴上的卡盘夹紧工件，然后由主电动机驱动旋转（正转或反转），待冷却液喷流到加工位置后，再进刀进行切削加工。加工完毕将刀具退回原位，关闭冷却液，待主轴停转后，取下工件完成加工工艺。主轴的正反转由主电动机控制，为使主轴快速停转，以提高效率。主电动机采取反接制动，制动过程为：通过与主电动机同轴连接的速度继电器检测速度信号，正转时，速度继电器正转触点动作闭合，当制动转速接近零时，速度继电器断开，切断三相电源，主电动机停转，反转时同理。同时，为了安全控制线路设二级互锁，及正反向接触器互锁（外部），PLC程序内正反向控制互锁（内部）。为了便于操作和维修，车床的位置调整采取点动控制。车床加工时需要对刀具进行冷却，冷却液的喷流由冷却泵电动机控制。冷却液必须在主轴启动立即工作用来冷却刀具，对刀具进行保护。刀具的横向或纵向快速运动由快速移动电动机（快移电动机）控制。方向的选择和工作进给由方向选择把手控制，进给速度由走刀箱控制。
三、电气控制要求
根据切削加工工艺对电气控制提出下列要求：
1.主电动机选用笼型异步电动机，调整车床位置，应能实现点动控制，点动控制串电阻运行。
2.主轴的正反转由主电动机的正，反转控制实现。
3.为实现快速停车，主电动机采用反接制动。
4.当暂停加工时，也可单独停下快移电动机和冷却泵电动机。
5.三台电动机都应有必要的短路保护。M1、M2电动机有过载保护。
6.应有急停按钮，防止启动或运行时发生意外。
四、主接线及控制电路
1.主接线
C650车床的主电路图，如图1所示：共有3台电动机，主电动机、冷却泵电动机和快移电动机。KM1-KM5为接触器。KM1控制主电动机正转；KM2控制主电动机反转；KM3控制冷却泵电动机；KM4控制快移电动机；KM5短路限流电阻R；FR1-FR2为热保护元件；KS1-KS2为速度继电器。
2.硬件电路及I/O分配
根据车床的控制要求，该机床的输入信号是开关量信号，输出是负载三相交流电动机接触器等。
根据外部输入信号10点，输出信号5点选用三菱FX1N-40MR-001型的完全可以满足设计要求。I/O分配见表1。硬件电路见图2。
3.PLC程序设计
根据车床生产工艺设计出的梯形图，如图3所示。
五、控制流程
1.工件装夹完毕，按下冷却泵电动机启动按钮SB2-X1，PLC程序内部M6得电自锁，串在Y3支路内部上的M6常开闭合，为刀具冷却做准备。
图1 C650车床电气主电路接线图
图2 C650车床PLC控制I/O接线图
2.按下快速移动电机的启动按钮SB8-X11，接通Y4，Y4接通接触器KM4，选好方向快速移动电机得电将刀具靠近工件。
3.按下主轴电动机正转启动按钮SB3-X2，PLC内部X2闭合接通M0，M0自锁，Y1支路上的M0常开闭合，经过Y2的常闭互锁，接通Y1，Y1接通KM1。同时Y0支路上的M0常开闭合，经过M1常闭，M3常闭，M4常闭，M5常闭，Y0得电，Y0接通接触器KM5将限流电阻短路掉。主轴电动机M1经过接触器KM1，接触器KM5得电旋转。同时反接制动速度继电器的SR1-X7（正向触点）常开闭合PLC内部M4内部X7常开闭合，为主轴制动做好准备。扳动走刀方向把手，进行加工，加工完毕后将刀具退回到起刀点。
4.按下停止反接制动按钮SB5-X4，PLC内部X4闭合，常闭断开切断M0支路，Y1支路（主轴电动机正转接触器KM1），Y0支路（短路限流电阻/接触器KM5）。接通M4支路，Y2支路上的M4常开闭合，Y2得电接通主轴反转接触器KM2，主轴电动机经过接触器KM2和电阻R得反向电动势，当转速接近零时反接制动速度继电器的KS1即PLC内部X7断开，M4失电即主轴反转接触器KM2断电，主轴电动机停止，制动结束。主轴反转时，制动原理一样。
5.主轴电动机点动：按下主轴电动机正向点动按钮SB6-X5，PLC内部X5闭合，M1支路得电，Y1支路上的M1常开闭合，Y1得电即外部主轴电动机正转接触器KM1吸合，主轴电动机经过接触器KM1和电阻R正转，松开正向点动按钮SB6，PLC内部X5断开，M1支路失电，Y1支路上的M1断开，Y1失电即外部主轴电动机正转接触器KM1断开，主轴电动机M1失电停止。
6.主轴电动机反向点动道理相同。
图3 C650车床PLC梯形图
通过实践证明，采用PLC对传统车床的控制系统的改造，不仅简化了控制线路，缩小了控制装置的体积，提高了系统工作的可靠性、通用性，而且增强了控制系统的功能。最重要的一点安全性得到了极大的提高。因为以往的控制系统一般采用交流110V-127V-220V-380V等，如果漏电将会对人体造成很大的伤害，而PLC控制系统采用直流24V，对人体几乎不会造成伤害，所以说安全性得到了极大的提高。实现了该车床的自动控制，提高了控制效率。
参考文献:
［1］沈蓬编著.可编程控制器及其应用.中国劳动社会保障部出版社.
［2］李发海，王岩编著.电机与拖动基础.清华大学出版社.
［3］贺哲荣编著.PLC实用程序及设计.西安电子科技大学出版社.
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