摘要： X62W 萬能銑床電氣控製係統采用繼電接觸器控製， 存在線路複雜（zá）、可靠性差、故障（zhàng）率高等缺點。PLC 與繼電接觸器控製係統相比， 具有可靠性高、編程靈活（huó）、柔性（xìng）好、抗幹擾能力強等（děng）特點， 特別適合應用於自動控製係統的開發和應用， 是電氣控製係統智能化控製（zhì）的理想工具。改造後的萬能（néng）銑床， 可提高電氣控製係統的穩定性和（hé）可靠性， 提高產品（pǐn）質（zhì）量和效率。論文（wén）利用（yòng）S7-200 PLC對X62W 型萬能銑床電（diàn）氣控製係統進行技術改造（zào）設計。並（bìng）詳細介紹（shào）了改造的每一個（gè）環節。

      關（guān）鍵詞： PLC； 萬能銑床； 電氣控製； 梯形圖

       0 引言

      銑床型號比較多， X62W 萬（wàn）能銑床在國內是應（yīng）用最廣泛的一種多用途機床， 電氣控（kòng）製線路是普通機床中較複（fù）雜一種。

       X62W 萬能銑（xǐ）床由於電氣控製線路觸點多、線路複雜、故障率高、檢修周期長， 而（ér）且故障的查找與排除非常困難的， 嚴重（chóng）地影響生產效率（lǜ）。隨著現代製造業技（jì）術的發展， 對生產設備和自（zì）動生產線的控製係統需要更高的可靠性與靈活性， 需要采用新技術控製取代傳統的控製係統。基於這（zhè）些問題， 本文采用S7-200 型PLC 對X62W 型萬能銑床的電氣控製係統進行技術改造。PLC 具有可靠性高（gāo）、柔性好、編程靈活、開發（fā）周期短（duǎn）以及故障自診斷等特點， 特別適合應用於（yú）自動控製係統的開發和應用。

       1 、萬能銑床電氣控製電路

       X62W 萬能銑床電氣控製電路由主電路、控製電路和輔助電路及保護環節組成（chéng）。圖1 是X62W 萬能銑床的電（diàn）氣控製係統圖， 硬件改造（zào）和軟件設計論述如下：
 
      1.1 主電路
 
      主軸電動機M1： 任務是拖（tuō）動主軸帶動銑刀進行（háng）銑削加工, 其正（zhèng）反轉通過組合開關來實現。KMl 是Ml 的（de）起動接觸器， SA3 是主軸換向開（kāi）關（guān）。
 
      進給電動機M2： 任務是通（tōng）過操（cāo）縱手柄和機械離合器的配合後進行工作台前後、左（zuǒ）右、上下6 個方向的進（jìn）給運動和快速移動， 其正反轉是由接觸器KM3、KM4 來實現（xiàn）的， 6 個方向的（de）運動為聯鎖控製。
 
      冷卻泵電動機M3： 任（rèn）務是供應切削液。主軸電動機Ml 和冷卻泵（bèng）電動機M3 采用（yòng）順序控製， 隻有當Ml 起動後M3 才能起動, 由轉換開關SA3 控製。
 
      M1、M2、M3 三台（tái）電動（dòng）機共用熔斷器FU 作短路保護， 熱繼電器FRl、FR2、FR3 分別是M1、M2、M3 三台電動機的過載保護。
 
      1.2 控製電路
 
     控（kòng）製電路主要由圓工（gōng）作台（tái）的控製（zhì）， 下麵以工作台前後、上下進給控製分析為例：
  
    工（gōng）作台（tái）的前後和上下運動是由垂直（zhí）和橫向手柄（bǐng）控製（zhì）， 該手柄有五個位置（zhì）: 有上、下、前、後、中間五個位置， 中間位置為停位。由十字槽保證手柄在任意時刻（kè）隻能處於一種
位置, 當手柄扳向中間位置（zhì）時, 限位開關SQ3 和SQ4 均未被壓合， 進給控製電路處於斷開狀態（tài）， 當手柄扳向前或下位置（zhì）時（shí）,由壓合限位開關SQ3 、SQ4 控製工作台向前或下移動。

    圖1 X62W 萬能銑床電氣控製原理圖

    將手柄（bǐng）扳到向上（或向（xiàng）後）位（wèi），壓下開關SQ4， 接觸器KM4 得電吸（xī）合， 進給電動機M2 反（fǎn）轉，工作台做向上（或向後）運動。KM4線圈得電路徑（jìng）為:10→SA2-1→19→SQ5-2→20→SQ6-2→15→SA2-3→16→SQ4-1→21→KM3 常閉觸點→22→KM4 線圈。

     若將手柄扳到向下（或向前）位，SQ3 被壓下， 接觸器KM3 得（dé）電（diàn）吸合， 進（jìn）給電動機M2 正轉，帶動工作台做向下（或（huò）向（xiàng）前）運動。

     1.3 輔助電路及保護環節

     輔助電（diàn）路及保護環節包括冷卻泵電動機控製和（hé）照明電（diàn）路控製（zhì）。因為主軸電動機Ml 和冷卻泵電動機M3 采用順序控製， 主軸電動機啟動後， 扳動組合開關（guān）QS2 可控製冷卻泵電動（dòng）機M3。銑床的照明由變壓器（qì）T 輸出36V的安全電壓， 由開關SA4 控製。熔斷器FU5 作為照明電路的短（duǎn）路保護。

     2 、電氣控（kòng）製係統的PLC 硬件改造及軟件設計

     對X62W 萬能銑（xǐ）床進行電氣控（kòng）製線路的PLC 改造時， 主要是改造控製電路， 而對（duì）電源電（diàn）路、主電路及照明電路可保持不變。去掉變壓器TC 的輸出及整流器的輸出部分， 采（cǎi）用PLC 控製， 為（wéi）了（le）確保各種聯鎖功能（néng）， 需要將位置開關SQ1SQ6、按鈕開關SB1～SB6、分別接入PLC 的輸入端； 換刀開關SA1 和圓形工作台轉換開關SA2 分別用其一（yī）對常開和常閉觸頭接入PLC 的（de）輸入端子。輸出器件有三個不同等級（jí）的電壓， 一個（gè）是接觸器使（shǐ）用的220V 交流電壓， 另一個是電磁離合（hé）器使用的24V 直流電壓， 還有一個是照明使用（yòng）的36V 交流（liú）電壓。把PLC 的輸出口分成三組連接點。

      2.1 硬件改造

      X62W 萬能（néng）銑床控製係統的輸入點數為16點， 輸出點數為9 點（diǎn）， 根據（jù）輸入輸出口的數量， 可選擇S7-200 CPU226 型PLC。所有的電器元（yuán）件還可采用改（gǎi）造前的型號， 電器元件的安（ān）裝位置也不變。X62W 萬能銑床各個輸入/輸（shū）出（chū）點的PLC 地址分配如表1 所（suǒ）示。X62W 萬能銑床的PLC I/O 接線如圖2 所示。

     表1 P LC I/O 地址分配（pèi）表

     圖2 PLC I/O 接線圖（tú）

     2.2 軟件設計

     根據X62W萬能銑床的控製電路， 設計該電氣控製係（xì）統的PLC 控製（zhì）梯形圖，如圖3 所示。該（gāi）程序（xù）共有9 條支路， 在梯形圖中已反映了原繼電器電（diàn）路中的各種邏輯關係。第1 支路：是主軸電動機的起動（dòng）與（yǔ）停止（zhǐ）控製。當按下按鈕SB1（或（huò）SB2）、SB5（或SB6） 及位置開關SQ1 接入PLC 的I0.0、I0.2、I0.7 輸入接點。主軸起動後， 通過輸出繼電器Q0.1將進給控製（zhì）電路電源接通。第2 支路：是主軸製（zhì）動及更換（huàn）銑刀功能。反映KM2 及YC3的工作（zuò）邏輯關係， 當需要（yào）快速停車時， 按下SB5 或SB6 時，I0.2 常開觸點閉合，Q1.0 輸出，當KM2 常閉觸頭（tóu）斷開，使電磁離合器YC2失電（diàn），同時（shí）電磁離合器YC3 得電（diàn），抱緊主軸；當更（gèng）換銑（xǐ）刀時，按下鬆緊開關（guān）SA1（接點I0.4），將主軸抱（bào）緊，換刀很方便，與此同時，I0.4 的常閉觸頭斷開，切斷控製電路電源。

      圖（tú）3 PLC 梯形圖

   
      第3 支路： 要表達（dá）工作台六個方向的進給、進給衝動及圓工作台的工作（zuò）邏輯關係。這是一支非常重要的支（zhī）路， 也是PLC 程序設計的（de）重點和難點： ①圓工作台的控製： 按下主軸起動按鈕SBl 或SB2， 接觸器KMl 得電吸合（hé）， 因為SQ2-2（對應接點I1.0）、SQ3-2（對應接點I1.2）、SQ4-2（對（duì）應接點I1.2）、SQ6-2（對應接（jiē）點I1.4）、SQ5-2（對應（yīng）接點I1.4）、SA2-2（對（duì）應接點（diǎn）I0.5）、KM4（對應接點Q0.4）常閉觸點閉合，主軸（zhóu）電動機Ml 起動，接觸器KM3 得電（diàn），進給電動機M2 起動正轉。工作台沿一個方向做（zuò）旋轉運動；②工作台向右運動的控製：當壓下限位（wèi）開關SQ5-1（對（duì）應接點I1.1），因為SQ2-2（對應接點（diǎn）I1.0）、SQ3-2（對（duì）應（yīng）接點I1.2）、SQ4-2 （對應接點I1.2）、SA2-3 （對應接點（diǎn）I0.5）、KM4（對應接點Q0.4）常閉觸點閉合，正向接觸器（qì）KM3 得電，進給電（diàn）動機M2 起動正轉，工作台向右運動；③工作台做向下(或向前)運動的控製：當壓下限位開（kāi）關SQ3-1 （對應接點I1.1）， 因為SA2-1 （對（duì）應接（jiē）點I0.5）、SQ5-2（對（duì）應接點I1.4）、SQ6-2（對應（yīng）接點I1.4）、SA2-3（對應接點I0.5）、KM4（對（duì）應接點Q0.4）常閉觸點閉合，正向接觸器KM3 得電， 進給電動（dòng）機M2 起動正轉， 工作台做（zuò）向下（xià）(或向前)運動；④進給變速（sù）的衝動控製：壓下開（kāi）關（guān）SQ2 ，SQ2-2 先斷開，SQ2-1 後接通，SA2-l （對應接點I0.5）、SQ5-2（對應接點I1.4）、SQ6-2（對應接點I1.4）、SQ4-2（對應接（jiē）點I1.2）、SQ3-2（對應接點（diǎn）I1.2）、SQ2-1（對應接點I1.0）、KM4 （對應接點Q0.4） 常閉觸點閉合， 接觸器KM3 得電， 進給（gěi）電（diàn）動（dòng）機M2 起動正轉。

     第4 支路： 反轉控製。工作台向左移動的控製（zhì）。壓下限位開關SQ6-1（對應接點I1.3），因為（wéi）SQ2-2（對應接點I1.0）、SQ3-2（對應接點I1.2）、SQ4-2（對應（yīng）接點I1.2）、
SA2-3（對應接點（diǎn）I0.5）、KM3（對應接（jiē）點Q0.3）常閉觸點閉合， 正向接觸器（qì）KM4 得電， 進給電動機M2 起動反轉，工作台向左移動。常閉觸頭串聯在左右進給控製電路中， 可實（shí）現（xiàn）聯鎖。

     工作台做向上（或向後）運動（dòng）的（de）控製。壓下限位開關SQ4-1（對應接點I1.3），輸出Q0.4，因為SA2-1（對應接點I0.5）、SQ5-2 （對應接點I1.4）、SQ6-2 （對應接點I1.4）、SA2-3（對應接點I0.5）、KM3（Y 對應接點3）常閉觸點（diǎn）閉合，正向接觸器KM4 得（dé）電，進給電動機M2 反轉。工作台做向上（或向後）運動。電路同樣可實現（xiàn）聯鎖。

      第（dì）6 支路： 是冷卻泵（bèng）電動機M3 的起停控製電路，由開關QS2（對應接點I0.3）控製，該電路與主軸（zhóu）電動（dòng）機之間采用順序控製： 主軸電路起動後（hòu）， 冷卻泵才能起動；主軸停止， 它隨著（zhe）停止（zhǐ）。

     第（dì）5、7、8 支路： 工作（zuò）台快速進給起動控製。可通過操（cāo）作快速移動按鈕SB3（或SB4）對應輸入接點I0.1，使KM2 得電（diàn）， 控製Q0.6、Q0.7 的輸（shū）出（chū）， 分別接通快速（sù）電
磁離合器YC3 和切斷常速電磁（cí）離合器（qì）YC2， 再（zài）配合各個方向的操縱手柄（bǐng）， 實現（xiàn）工（gōng）作台向相應方向的快速移動。第9 支路： 是照明控製。由轉換開關SA4 （對應（yīng）輸入接點I0.6） 控製Q0.0 實現。

     對輸入常閉接點的編程要特別引起注意， 否則將造成編程錯（cuò）誤。如圖2 中的SQ1、SQ2、SQ3-2、SQ4-2、RF1、RF2、RF3 常（cháng）閉接點（diǎn）如不改成常（cháng）開接點， 那麽常閉接點和PLC 的公共端COM 就會接通，在PLC 內部電源作用下輸（shū）入（rù）繼（jì）電器（I0.7、I1.0、I1.2、I1.4、I1.5、I1.6、I1.7） 線圈也接通，常（cháng）閉（bì）接點已斷開，輸出繼電器是不會（huì）動作的（de）。解決這類問
題的方法可把常閉接點改為常開接點， 這樣就可采用常規的方法畫（huà）梯形圖（tú）了，采（cǎi）用這種方法比較簡單，也（yě）不易出錯。

     3 、結束（shù）語

     X62W 萬能銑床是國內（nèi）廣泛使用的機械加（jiā）工機床。由於電氣控製（zhì）係統觸點多、線路（lù）複雜、故障率高、檢修（xiū）周期長， 給生產與維（wéi）護帶來諸多不便， 嚴重地影響生產。若用PLC 改造電（diàn）氣（qì）控製係統， 不但可保證原電路的工作（zuò）邏輯關係和整機的（de）安全性能， 而且機床工作穩定、可靠、抗幹擾能力很強， 大（dà）大減輕控製係統故障（zhàng）等優點。可取得較好的經（jīng）濟（jì）效益。