Z3040的PLC改造（2）
二、改造方案的確定
1、搖臂鉆床通常具有下列運動：
主運動：主軸的旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給運動；
輔助運動：搖臂沿外立柱的升降運動，主軸箱沿?fù)u臂的水平運動及搖臂與外立柱一起相對于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。
鉆孔時，工件固定不動，通過調(diào)節(jié)搖臂鉆床的主軸來對準(zhǔn)孔的位置，位置對準(zhǔn)后即可由主運動實現(xiàn)鉆孔。而在加工之前，對準(zhǔn)孔的位置全部由輔助運動實現(xiàn)，由此可見輔助運動在孔的定位中起著關(guān)鍵作用。其中主軸箱沿?fù)u臂導(dǎo)軌作水平移動，搖臂及外立柱共同繞內(nèi)立柱做回轉(zhuǎn)運動(回轉(zhuǎn)范圍：±180°)；搖臂沿外立柱的升降運動為電氣控制，另外還
需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的夾緊和松開。
2、針對原有的硬件接線，提出如下改造方案：
因Z3040搖臂鉆床的控制信號較多、觸點多，線路復(fù)雜，查找故障困難，維修不便，若采用PLC控制可大大簡化控制線路，降低機床的故障率，使維修更加方便。
(1)原鉆床的工藝加工方法不變；
(2)不改變原來的電器操作方法及原電氣系統(tǒng)控制元件(包括限位開關(guān)、按鈕、組合開關(guān))，控制元件的數(shù)量、作用均與原線路相同；
(3)保持原主電路不變；
(4)將控制電路中原有的硬件接線全部改為由PLC的梯形圖編程實現(xiàn)；
(5)指示燈電路通過PLC控制，照明燈仍采用外電路直接控制。
三、PLC的選擇及I/O口分配
1、確定I／O的點數(shù)
根據(jù)Z3040型搖臂鉆床電氣控制要求，其輸入輸出均為開關(guān)量。在改造中盡可能使用原有電器，根據(jù)原有控制電路來計算I/O點數(shù)。其中,需要PLC檢測的輸入信號：按鈕6個、行程開關(guān)6個，共計輸入點數(shù)12個；而PLC的輸出控制信號：接觸器5個、電磁閥線圈1個、指示燈3個(電源指示燈HL接線保持不變)，共計輸出點9個。
輸入點 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6
輸出點 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YV HL1 HL2 HL3
表1.輸入/輸出點
2、選擇適用的PLC機型
根據(jù)確定的I/O點數(shù)，考慮留有一定的上裕量，即一般在選機型時，要考慮到PLC輸人輸出點數(shù)要留有10％余量。選擇三菱公司的FX1S-30MR型PLC，此型號PLC輸入點數(shù)為18個，輸出點數(shù)為12個，繼電器輸出，使用電源為ACIOO-240。
3、輸入／輸出點的分配
序號 輸入信號 輸入端子 輸出信號 輸出端子
1 主軸電機M1停止按鈕SB1 X0 主軸電機控制接觸器KM1 Y0
2 主軸電機M1啟動按鈕SB2 X1 搖臂上升控制接觸器KM2 Y1
3 搖臂上升按鈕SB3 X2 搖臂下降控制接觸器KM3 Y2
4 搖臂下降按鈕SB4 X3 松開控制接觸器KM4 Y3
5 主軸箱立柱松開按鈕SB5 X4 夾緊控制接觸器KM5 Y4
6 主軸箱立柱夾緊按鈕SB6 X5 電磁換向閥YV Y5
7 搖臂上升檢測按鈕SQ1 X6 松開指示燈HL1 Y6
8 搖臂松開檢測SQ2 X7 夾緊指示燈HL2 Y7
9 搖臂夾緊檢測SQ3 X10 主軸轉(zhuǎn)動指示HL3 Y10
10 主軸箱立柱松開夾緊檢測SQ4 X11
11 急停SQ5 X12
12 搖臂下降檢測按鈕SQ6 X13
四、改造后的PLC接線和程序設(shè)計
1、PLC接線圖
輸出電路中，搖臂升降接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全；松開和夾緊接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全。輸出電路接外接電源以確保燈亮和接觸器的正常吸合。
2、PLC控制程序梯形圖設(shè)計
PLC控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計時，首先將整個控制分為若干個控制環(huán)節(jié)，分別設(shè)計出梯形圖，如主軸電動機M。的控制、搖臂升降控制、立柱夾緊與松開控制。然后，根據(jù)控制要求綜合在一起，最后經(jīng)整理、修改，設(shè)計出符合控制要求的梯形圖。
3、改造中必須注意的幾個問題
①選擇PLC機型時，要留有一定的裕量，為日后系統(tǒng)的修改及工藝的變更提供方便。
②利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時，要注意時間繼電器。在梯形圖中，需設(shè)計不同的指令結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)不同的延時控制。
③在梯形圖中，對液壓泵電機正反轉(zhuǎn)控制進(jìn)行了互鎖保護(hù)，同時結(jié)合正反轉(zhuǎn)接觸器常閉觸點在輸出電路中的互鎖，實現(xiàn)雙重保護(hù)，避免電源短路，有效保證安全。
④為保證安全和減少點數(shù)，各熱繼電器常閉觸點不作為PLC輸入端，直接接在輸出端，對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)
致謝
這次課程設(shè)計的工作已完成。首先，我們對本次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師常榮勝老師表示衷心的感謝；其次，感謝其他組成員對我們的支持幫助！
這次課程設(shè)計是利用PLC對各種機床控制電路實施改造，我們組分到的是Z3040搖臂鉆床。在常老師的指導(dǎo)下，我們先是對Z3040搖臂鉆床進(jìn)行分析和研究，特別是控制電路。然后，我們和其他組一起對如何利用PLC改造機床電路進(jìn)行了討論。接著，每個組根據(jù)自己組機床的特點自己制定相應(yīng)的方案。
設(shè)計中經(jīng)驗不足，出現(xiàn)錯誤在所難免，敬請指正！
參考文獻(xiàn)
1、用PLC改造Z3040搖臂鉆床 王曉艷 電氣技術(shù)2008年第8期
2、FX1N系列PLC對Z3040型搖臂鉆床的改造 李曉波 劉宏杰 機床電器2009
3、Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)昀PLC改造 張榮英 陳海燕 徐新平 科技信息
4、三菱FX2N系列PLO對Z3040搖壁鉆床的改造 劉紅平 湖南科技學(xué)院學(xué)報第28卷第9期
5、淺談基于松下FP1-C24的Z3040搖臂鉆床電氣的PLC改造 鐘俏靈 沿海企業(yè)與科技
6、PLC原理與應(yīng)用 俞國亮
7、機床電氣技能培訓(xùn)考核教程 李眾育 孫如田 新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院
8、PLC產(chǎn)品資料
9、三菱FX可編程控制器手冊
1、搖臂鉆床通常具有下列運動：
主運動：主軸的旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給運動；
輔助運動：搖臂沿外立柱的升降運動，主軸箱沿?fù)u臂的水平運動及搖臂與外立柱一起相對于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。
鉆孔時，工件固定不動，通過調(diào)節(jié)搖臂鉆床的主軸來對準(zhǔn)孔的位置，位置對準(zhǔn)后即可由主運動實現(xiàn)鉆孔。而在加工之前，對準(zhǔn)孔的位置全部由輔助運動實現(xiàn)，由此可見輔助運動在孔的定位中起著關(guān)鍵作用。其中主軸箱沿?fù)u臂導(dǎo)軌作水平移動，搖臂及外立柱共同繞內(nèi)立柱做回轉(zhuǎn)運動(回轉(zhuǎn)范圍：±180°)；搖臂沿外立柱的升降運動為電氣控制，另外還
需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的夾緊和松開。
2、針對原有的硬件接線，提出如下改造方案：
因Z3040搖臂鉆床的控制信號較多、觸點多，線路復(fù)雜，查找故障困難，維修不便，若采用PLC控制可大大簡化控制線路，降低機床的故障率，使維修更加方便。
(1)原鉆床的工藝加工方法不變；
(2)不改變原來的電器操作方法及原電氣系統(tǒng)控制元件(包括限位開關(guān)、按鈕、組合開關(guān))，控制元件的數(shù)量、作用均與原線路相同；
(3)保持原主電路不變；
(4)將控制電路中原有的硬件接線全部改為由PLC的梯形圖編程實現(xiàn)；
(5)指示燈電路通過PLC控制，照明燈仍采用外電路直接控制。
三、PLC的選擇及I/O口分配
1、確定I／O的點數(shù)
根據(jù)Z3040型搖臂鉆床電氣控制要求，其輸入輸出均為開關(guān)量。在改造中盡可能使用原有電器，根據(jù)原有控制電路來計算I/O點數(shù)。其中,需要PLC檢測的輸入信號：按鈕6個、行程開關(guān)6個，共計輸入點數(shù)12個；而PLC的輸出控制信號：接觸器5個、電磁閥線圈1個、指示燈3個(電源指示燈HL接線保持不變)，共計輸出點9個。
輸入點 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6
輸出點 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YV HL1 HL2 HL3
表1.輸入/輸出點
2、選擇適用的PLC機型
根據(jù)確定的I/O點數(shù)，考慮留有一定的上裕量，即一般在選機型時，要考慮到PLC輸人輸出點數(shù)要留有10％余量。選擇三菱公司的FX1S-30MR型PLC，此型號PLC輸入點數(shù)為18個，輸出點數(shù)為12個，繼電器輸出，使用電源為ACIOO-240。
3、輸入／輸出點的分配
序號 輸入信號 輸入端子 輸出信號 輸出端子
1 主軸電機M1停止按鈕SB1 X0 主軸電機控制接觸器KM1 Y0
2 主軸電機M1啟動按鈕SB2 X1 搖臂上升控制接觸器KM2 Y1
3 搖臂上升按鈕SB3 X2 搖臂下降控制接觸器KM3 Y2
4 搖臂下降按鈕SB4 X3 松開控制接觸器KM4 Y3
5 主軸箱立柱松開按鈕SB5 X4 夾緊控制接觸器KM5 Y4
6 主軸箱立柱夾緊按鈕SB6 X5 電磁換向閥YV Y5
7 搖臂上升檢測按鈕SQ1 X6 松開指示燈HL1 Y6
8 搖臂松開檢測SQ2 X7 夾緊指示燈HL2 Y7
9 搖臂夾緊檢測SQ3 X10 主軸轉(zhuǎn)動指示HL3 Y10
10 主軸箱立柱松開夾緊檢測SQ4 X11
11 急停SQ5 X12
12 搖臂下降檢測按鈕SQ6 X13
四、改造后的PLC接線和程序設(shè)計
1、PLC接線圖
輸出電路中，搖臂升降接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全；松開和夾緊接觸器互鎖，并接入熱繼電器保證安全。輸出電路接外接電源以確保燈亮和接觸器的正常吸合。
2、PLC控制程序梯形圖設(shè)計
PLC控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計時，首先將整個控制分為若干個控制環(huán)節(jié)，分別設(shè)計出梯形圖，如主軸電動機M。的控制、搖臂升降控制、立柱夾緊與松開控制。然后，根據(jù)控制要求綜合在一起，最后經(jīng)整理、修改，設(shè)計出符合控制要求的梯形圖。
3、改造中必須注意的幾個問題
①選擇PLC機型時，要留有一定的裕量，為日后系統(tǒng)的修改及工藝的變更提供方便。
②利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時，要注意時間繼電器。在梯形圖中，需設(shè)計不同的指令結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)不同的延時控制。
③在梯形圖中，對液壓泵電機正反轉(zhuǎn)控制進(jìn)行了互鎖保護(hù)，同時結(jié)合正反轉(zhuǎn)接觸器常閉觸點在輸出電路中的互鎖，實現(xiàn)雙重保護(hù)，避免電源短路，有效保證安全。
④為保證安全和減少點數(shù)，各熱繼電器常閉觸點不作為PLC輸入端，直接接在輸出端，對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)
致謝
這次課程設(shè)計的工作已完成。首先，我們對本次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師常榮勝老師表示衷心的感謝；其次，感謝其他組成員對我們的支持幫助！
這次課程設(shè)計是利用PLC對各種機床控制電路實施改造，我們組分到的是Z3040搖臂鉆床。在常老師的指導(dǎo)下，我們先是對Z3040搖臂鉆床進(jìn)行分析和研究，特別是控制電路。然后，我們和其他組一起對如何利用PLC改造機床電路進(jìn)行了討論。接著，每個組根據(jù)自己組機床的特點自己制定相應(yīng)的方案。
設(shè)計中經(jīng)驗不足，出現(xiàn)錯誤在所難免，敬請指正！
參考文獻(xiàn)
1、用PLC改造Z3040搖臂鉆床 王曉艷 電氣技術(shù)2008年第8期
2、FX1N系列PLC對Z3040型搖臂鉆床的改造 李曉波 劉宏杰 機床電器2009
3、Z3040型搖臂鉆床控制系統(tǒng)昀PLC改造 張榮英 陳海燕 徐新平 科技信息
4、三菱FX2N系列PLO對Z3040搖壁鉆床的改造 劉紅平 湖南科技學(xué)院學(xué)報第28卷第9期
5、淺談基于松下FP1-C24的Z3040搖臂鉆床電氣的PLC改造 鐘俏靈 沿海企業(yè)與科技
6、PLC原理與應(yīng)用 俞國亮
7、機床電氣技能培訓(xùn)考核教程 李眾育 孫如田 新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院
8、PLC產(chǎn)品資料
9、三菱FX可編程控制器手冊
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