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Z3040 搖臂（bì）鑽（zuàn）床電氣控製係統的PLC 改造

2018-11-29 來源（yuán）：廣州華商職業學院作者：易琰

摘要（yào）：文章根據Z3040搖（yáo）臂鑽床電氣控製電路（lù）的工作原理（lǐ），采（cǎi）用三菱微型FX2N係列可編程控製器，改造（zào）鑽床的（de）電氣（qì）控製電路。對鑽（zuàn）床電氣控製電（diàn）路進行軟硬件設（shè）計,得（dé）出硬（yìng）件（jiàn）原理圖和軟件梯形圖，從而實現對（duì）Z3040搖臂鑽床電氣控製係統的改造，使其工作更加穩定。

關鍵詞（cí）：搖臂鑽床；PLC；電氣（qì）控製係統（tǒng）

1、概述

可（kě）編程控製器，是一種新型的工業控製設備，它能夠（gòu）代替（tì）繼電器控製電路，實現順序及邏輯控製（zhì）、計數、定時（shí）等功能，具有通用性強、穩定可靠、指令操作簡易（yì）、故障率低、現場使用方便、能源消耗少等優勢，它已（yǐ）普遍用於各大（dà）工業企業的（de）電氣控製場（chǎng）所，為工廠、企業提供了（le）穩定可靠的控製過程。

Z3040搖臂鑽床多用於金屬零件的（de）孔加工，是（shì）常用的加工車間設備。由於其控製（zhì）係統采用繼電器控製方式，電路中連鎖較多，電（diàn）路接線複雜，觸（chù）點多，因而故障較多，維修比較麻（má）煩。長期使用後，故障率（lǜ）高，故障排除困難。所以，該搖臂鑽床的傳統繼電器（qì）線路采用可編程（chéng）控製器（qì）進行改（gǎi）造（zào），能大大提（tí）高設備運行（háng）的可靠性，進而（ér）提升產品生產效率、降低生產成本。

2、 Z3040搖（yáo）臂（bì）鑽（zuàn）床及PLC簡介

2.1 Z3040搖臂鑽床電（diàn）氣控製特點

Z3040搖臂鑽床共有（yǒu）4台采用直接啟動方式的電動機：搖臂升降電動機、主軸電動機、冷卻泵電動機及液壓泵電動機

①主軸電動機M1隻要求單方向運轉，通過操縱主軸（zhóu）變速及自動進給手柄可以實現主軸的正（zhèng）反轉、製動停車、空擋、變速等（děng）控製（zhì）。

②搖臂升降電動機M2能正反轉，通過絲杆帶動搖臂（bì）上升（shēng）或下降。

③液壓泵（bèng）電（diàn）動機M3能實現正反轉帶動液壓泵（bèng）供給雙向壓力（lì）油，利用電磁閥使搖（yáo）臂（bì）與外立柱之間、內（nèi）外立柱之間、主軸箱和搖臂之間實現放鬆與（yǔ）夾緊。

④冷卻（què）泵電動機（jī）M4帶（dài）動冷卻（què）泵釋放冷卻液，隻要單向（xiàng）旋轉。

2.2 PLC概述

PLC是一種在工業環境中使用的、能（néng）進行數字運算操作的電子產（chǎn）品，它運用可自（zì）行編寫程序的存儲器，執行順序控製（zhì）、邏輯運算、計（jì）數、定時和算術計算等（děng）指令，並應用數字方式或模擬（nǐ）方式來（lái）控製各種各樣的工業設備。PLC型號繁多（duō），基本結構（gòu）框（kuàng）圖，如圖1所示（shì）。

圖1 PLC基本結構框圖（tú）

3、Z3040搖臂鑽床電（diàn）氣控製係統分析

Z3040搖（yáo）臂鑽床由4台（tái）電動機拖動，其（qí）中，接觸器KM1控製主軸電動機M1，使其作正（zhèng）向旋轉，接觸器KM2、KM3控製搖臂升降電動機M2，使其實現正反（fǎn）轉，接觸器KM4、KM5控製液壓泵電動機M3，使其實現正反轉（zhuǎn），自動空（kōng）氣開關QF3控製冷卻泵電動機（jī），使（shǐ）其正向旋轉。合上自（zì）動空氣（qì）開關（guān）QF1、QF2、QF4、QF5，按下總啟動按鈕SB1，電壓（yā）繼電器KV閉合並自鎖，接通了（le）控製電路的電源，之（zhī）後詳細（xì）的工作過程不再累述。

4 、Z3040搖臂鑽床電氣控製（zhì）係統的PLC改造

4.1 Z3040搖臂鑽床電氣係統硬件改造設（shè）計

4.1.1 Z3040搖臂鑽床PLC控製I/O分配

根（gēn）據鑽床的工作要求確定（dìng）輸入和輸出信號（hào），得出PLC控製I/O分配，見表1。

4.1.2 PLC型號的選擇

根據鑽床的PLC控（kòng）製I/O分配表，確（què）定輸入點數（shù）為19個，輸出（chū）點數為8個。因此（cǐ），選用PLC的類型為FX2N-40MR，它有34個輸入點數，16個輸出點數，滿足鑽（zuàn）床PLC改造輸入（rù）與輸出點數的要求。

表1 PLC控（kòng）製I/O分配表

4.1.3 Z3040搖臂鑽床PLC控製I/O接線圖

根據鑽床PLC控製I/O分配表以及原有的電氣控製線路（lù）圖，得出PLC的I/O接線圖，如（rú）圖2所示。

圖（tú）2 Z3040搖臂鑽床PLC控製I/O接（jiē）線圖

4.2 Z3040搖臂鑽床電氣係統軟件（jiàn）改造設計

根據以上的分析、設計，鑽床電氣控製係統PLC改造的梯形圖，如圖3所示。

圖3 Z3040搖（yáo）臂鑽床PLC改造梯形圖

程序設計說明：閉合QF5，X2、X0閉合，Y0合上並自鎖，合上X3，控製電路電源（yuán）接通。摁下SB2，X5閉合，Y1合上並且自鎖，主軸電動機M1開始工作（zuò）。如果要使搖臂做上升動作，點按SB3，X7合（hé）上，M0得電。從（cóng）而使得第4行M0閉合，繼（jì）而Y4得電，使得液壓泵電（diàn）動機M3開（kāi）始正轉，搖臂被鬆開。鬆開搖臂之後，第5行裏的X13常開觸點（diǎn）閉合，第4行裏X13的常閉觸點斷開，M3停止工作，搖臂升降電動機M2正轉，使（shǐ）搖臂上升。搖（yáo）臂上升到合適位置，釋放SB3，X7複位，M0斷開（kāi），第7行的M2經過一個周期的時間後斷開，第8行裏的M3閉合（hé）後自鎖，T0同時得電，計時開始（shǐ）。T0在2S後動作，第9行的M4閉合一（yī）定時間後，第6行的M4閉（bì）合，Y5接通，液壓泵電動機M3反向運（yùn）轉，搖臂（bì）被夾緊。接下來ST2、ST3回到原來的狀態，X14斷開（kāi），Y5失電，M3停止工作，搖臂上升（shēng）過程結束。搖臂下降的過程與上升過程相同。

要實現立柱或主軸箱的鬆（sōng）開或夾緊動（dòng）作（zuò），隻要將SA調整到適合的檔位，摁住SB6或SB5，第10行的（de）X17或X16閉（bì）合，使得M5和T0得電，第4行及第7行的M5、T0閉合，接通Y5或Y4，完成（chéng）主（zhǔ）軸箱、立柱的鬆開或夾緊操作。

5 、結語

本文主要說（shuō）明使用PLC改造Z3040搖臂鑽床（chuáng）的傳統繼電（diàn）器控製線路，經過重新設計（jì）後，鑽床故障率大大降（jiàng）低，維（wéi）修也方（fāng）便，大幅度降低了工（gōng）業製造行業的生產成本（běn）。

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