X62W 萬能銑床的 PLC 控制
2016-1-6 來源：廣西玉林高級技工學(xué)校 作者：馮春楠
摘要：繼電接觸器控制電路雖然應(yīng)用很廣，但存在觸點(diǎn)使用壽命短、體積大、接線繁雜等缺點(diǎn)，特別是因?yàn)樗捎霉潭ń泳€方式，一旦控制要求有所變動，就需重新設(shè)計(jì)安裝，通用性和靈活性較差。采用 PLC（可編程控制器）控制可克服以上缺點(diǎn)，特別是在復(fù)雜的控制，以及控制要求有所變動的控制中，其通用性和靈活性就較為優(yōu)越。
關(guān)鍵詞：可編程控制器；線路控制；萬能銑床
0 引言
PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。用 PLC 實(shí)現(xiàn)電路的控制，主要包括對電路的控制要求進(jìn)行分析、確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配、進(jìn)行主電路及 PLC 接線、進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、對程序進(jìn)行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行這幾個(gè)步聚。
2 要求
該銑床共用 3 臺異步電機(jī)拖動，它們分別是主軸電動機(jī)D-Z、進(jìn)給電動機(jī) D-G 和冷卻泵電動機(jī) D-L。
2．1 主要特點(diǎn)
（1） 銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式， 所以要求主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)。 對主軸電動機(jī) D-Z 的控制是通過換相 5H與接觸器 C-Z； C-D 進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和反接制動及沖動控制， 并通過機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速。
（2） 銑床的工作臺要求有前后、左右、上下 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動、快速移動和限位控制，并能過機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺能上下、左右、前后方向的改變，對 D-G 要正反轉(zhuǎn)控制；以T-K 工作臺快速牽引電磁閥實(shí)現(xiàn)工作臺快慢移動。
（3） D-L 只要求能進(jìn)行正轉(zhuǎn)控制。
2.2 電氣控制要求與聯(lián)鎖措施
（1） 為防止刀具和銑床的損壞，要求只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給方向的快速移動。
（2） 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動中同時(shí)只能有一種方向運(yùn)動，該銑床采用了機(jī)械操縱插槽和位置形狀相配合的方式來實(shí)現(xiàn) 6個(gè)方向的聯(lián)鎖及接觸器聯(lián)鎖。
（3） 主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動采用變速盤來進(jìn)行速度選擇，為保證變速齒輪進(jìn)入良好嚙合狀態(tài)，兩種運(yùn)動都要求變速后作瞬時(shí)點(diǎn)動。
（4） 當(dāng)主軸電動機(jī)或冷卻電動機(jī)過載時(shí)，進(jìn)行運(yùn)動必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。
（5） 要求有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。
（6） 停止、快進(jìn)和啟動要求實(shí)現(xiàn)兩地控制。
3 確定輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)及其地址分配
3．1 確定輸入點(diǎn)數(shù)及其地址分配
確定輸入點(diǎn)數(shù)及其地址分配即為確定輸入信號的個(gè)數(shù)及其對應(yīng)的輸入繼電器的地址分配。根據(jù)上述對銑床的控制求及分析，PLC 控制系統(tǒng)的輸入包括：停止、過載保護(hù)、圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)、自動與機(jī)動轉(zhuǎn)換開關(guān)、快速移動、主軸啟動、進(jìn)給沖動、主軸沖動、冷卻、啟動、照明、測速繼電器、工作臺自動工作中快速與送進(jìn)的轉(zhuǎn)換開關(guān)、右移開關(guān)、 前下移開關(guān)、后上移開關(guān)，共計(jì) 18 個(gè)開關(guān)量輸入信號， 即 18 個(gè)相對應(yīng)地址輸入繼電器，其地址分配如表 1 所示。
3．2 確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配
確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配即為確定輸出信號的個(gè)數(shù)及其對應(yīng)的輸出繼電器的地址分配。PLC 控制系統(tǒng)的輸出包括：主軸電動機(jī)接觸器、主軸電動機(jī)制動接觸器、工作臺正轉(zhuǎn)接觸器、工作臺反轉(zhuǎn)接觸器、工作臺快速進(jìn)給接觸器、冷卻泵、照明接觸器，共計(jì) 7 個(gè)輸出執(zhí)行信號，即 7 個(gè)相對應(yīng)地址輸出繼電器，其地址分配如表 2 所示。
4 主電路及 PLC 接線
進(jìn)行主電路及 PLC 接線就是進(jìn)行硬件上的線路連接。進(jìn)行PLC 接線就是根據(jù)控制要求對PLC 的輸入、輸出端及電源進(jìn)行線路上的連接，接線圖如圖 1 所示。
連接時(shí)要注意元件安裝要符合安裝工藝要求，線路布局合理，避免交錯(cuò)，導(dǎo)線與接線柱的連接要注意安全可靠，符合布線及導(dǎo)線連接工藝標(biāo)準(zhǔn)。
5 程序設(shè)計(jì)
進(jìn)行程序設(shè)計(jì)可通過三菱 PLC 編程軟件 “GX Developer”進(jìn)行。在 PLC 中常用的編程方法有梯形圖法和指令表法兩種。應(yīng)用梯形圖進(jìn)行編程時(shí)，只要按梯形圖邏輯行順序輸入到計(jì)算機(jī)中去，計(jì)算機(jī)就可自動將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表及 PLC 能接受的機(jī)器語言，存入并執(zhí)行。
指令表類似于計(jì)算機(jī)匯編語言的形式，用指令的助記符來進(jìn)行編程。所以，采用指令表法進(jìn)行編程時(shí)首先要根據(jù)電路控制要求通過編程軟件 GX Developer 編寫出由多個(gè)指令語句組成的相對應(yīng)電路控制功能的程序列表。根據(jù)控制要求，X62W 萬能銑床的 PLC 控制的程序列表如表 3 所示。
6 軟件仿真調(diào)試
程序編寫好后，先轉(zhuǎn)換成梯形圖，然后利用 PLC 編程軟件 “GX Developer” 中的軟元件測試功能分別對 X62W 萬能銑床各動作控制要求進(jìn)行仿真測試。在仿真測試中執(zhí)行各動作要求時(shí)各軟元件能按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行動作，說明程序編寫成功，可進(jìn)行下一個(gè)步聚的操作；如果執(zhí)行各動作指令時(shí)各軟元件不能按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行動作，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)動作，說明編寫好的程序存在一定的問題，必須重新修改程序，再進(jìn)行仿真測試，測試成功后才能進(jìn)行下一步的操作。
7 帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行
PLC 程序進(jìn)行仿真調(diào)試沒問題后，要把程序從電腦寫入到 PLC 中，才能進(jìn)行帶負(fù)荷調(diào)試。帶負(fù)荷調(diào)試也就是對硬件進(jìn)行通電調(diào)試。通電調(diào)試前，必須先檢查電路連接是否正確才能進(jìn)行。
調(diào)試時(shí)，要分別對主軸電動機(jī) D-Z、進(jìn)給電動機(jī) D-G 和冷卻泵電動機(jī) D-L 進(jìn)行調(diào)試。如果均能按預(yù)定目標(biāo)運(yùn)行，則說明硬件接線正確，調(diào)試成功；如出現(xiàn)調(diào)試不成功時(shí)，必須要根據(jù)故障現(xiàn)象對硬件接線相應(yīng)部分進(jìn)行反復(fù)檢查，排查出故障原因，然后重新進(jìn)行接線，直到主軸電動機(jī) D-Z、進(jìn)給電動機(jī) D-G 和冷卻泵電動機(jī) D-L 均能成功按預(yù)期目標(biāo)運(yùn)行為止。
8 結(jié)語
X62W 萬能銑床的控制電路較為復(fù)雜，當(dāng)控制以及控制要求有所變動，采用 PLC 控制，只需重新編寫程序，再進(jìn)行調(diào)試即可，其通用性和靈活性就較高。
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