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传统T68卧式镗床的PLC控制


制作天地
HANDS ON PROJECTS 作 者 王 聪

传统T68卧式镗床的PLC控制
针对传统继电器控制的镗床存在电路复杂、可 靠性差、故障诊断与排除困难等缺点 , 本文通过介 绍如何利用 PLC 技术改造传统 T68 卧式镗床控制系 统的实例,浅谈 PLC 在改造传统车床控制电路系统 中的应用。 触器 KM1 和 KM2 控制其正反转,FR 是主轴电动机 M1 的过载保护。主轴电动机 M1 是一台双速电动机, KM3、KM 4 和 KM 5 作三角形 - 双星形变速切换。快 速移动电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正反转。 SB1 为停止按钮 ; SB3 和 SB2 分别为主轴电 动机 M1 正、反转启动按钮 ; SB4 和 SB5 分别为主 轴电动机 M1 点动正、反转按钮 ; SQ1 为由高、低 速换速信号开关 ; SQ2 为主轴变速信号开关 ; SQ3 和 SQ4 使工作台和镗头架的自动进给与主轴和花盘 刀架的自动进给不能同时进行 ; SQ5 和 SQ6 分别 为快速进给电机 M2 快进和快退开关。 (2)主轴电机控制
刀具溜板 花盘 立柱 导轨 尾架 床身 上溜板 下溜板 图1 镗轴 工作台 前立柱 导轨 镜头架

一、T68卧式镗床控制电路系统
1.主要结构及功能
T68 卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架、 工作台、 后立柱、 尾架、 上溜板和下溜板等部分组成, 其结构如图 1 所示。

主 轴 电 机 M1 由 接 触 器 KM1、KM2、KM3、 KM4、KM5, 按 钮 SB1、SB2、SB3、SB4、SB5, 时间继电器 KT 以及限位开关 SQ1、SQ2 等组成。 主轴双速电动机 M1 由限位开关和调速手柄联动控 制。 按下正转控制按钮 SB3,其常闭触头断开(互 锁) ,常开触头闭合 ; 接触器 KM1 通电吸合,其常 闭触点断开(互锁) ,常开触头闭合(自锁) ,KM3 线圈得电,KM1 和 KM3 常开主触头闭合,M1 通电 启动(正转) 。 按下反转控制按钮 SB2,其常闭触头断开(互 锁) ,常开触头闭合 ; 接触器 KM2 通电吸合,其常 闭触点断开(互锁) ,常开触头闭合(自锁) ,KM3 线圈得电,KM2 和 KM3 常开主触头闭合,M1 通电 启动(反转) 。 主轴电机 M1 的点动控制由点动按钮 SB4 和 SB5 控制,当按下按钮时,其常闭触头断开,切断 了 KM1、KM2 自锁回路,使 M1 连续正、反向启动 都不能自锁, 常开触头闭合, KM1 或 KM2 线圈得电, 电机 M1 启动 ;当松开按钮后,KM1 或 KM2 断电 释放,电动机也随即停止,实现了点动控制。

T68 卧式镗床共有两台电动机,即主轴电动机 M1 和快速移动(进给)电动机 M2。镗轴的旋转运 动与花盘的旋转运动是卧式镗床的主运动。镗轴的 轴性向进给,花盘刀溜板的径向进给,工作台的横 向进给与工作台纵向进给是卧式镗床的进给运动。 工作台的回转,后立柱的水平移动及尾架的垂直移 动是辅助运动。

2.控制电路分析
(1)主控制电路 T68 卧式镗床控制电路如图 2 所示,QS 是电 源 开 关,FU1 为总短路保护。主轴电动机 M1 由接

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QS FU1 FU2 FU3 SQ3 SB1 KM7 KM1 KM2 KM6 SB2 FR KM5 KM3 KM4 KM1 KM2 KM2 KM1 KM3 M1 YB M2 KM1 KM2 KM4 KM5 KT KM6 KM7 KM3 KM5 FU4 SB3 SB4 KM4 KM3 SB5 SB3 SB2 SQ6 Q SQ5 KT SQ2 SQ4 SQ6 SQ5

图2

(3)高低速控制 低速控制,SQ1 不动作,常闭触头仍闭合,常 开触头仍断开。按正转启动按钮 SB3,KM1 线圈 得电,其常开自锁触头闭合自锁,常开主触头闭合 为 M1 启动作准备,同时 KM1 常开辅助触头闭合, KM3 线圈得电,KM3 主触头闭合,主轴电动机 M1 被接成三角形接法而低速运转,同时 KM3 的常闭连 锁触头断开,使 KM4 和 KM5 断开,保证主轴电动 机 M1 的三角形接法。 高速控制,将 SQ1 常闭触头断开,常开触头闭 合。按正转按钮 SB3,KM1 线圈得电,其常开自锁 触头闭合自锁,常开主触头闭合为 M1 启动作准备, 同时 KM1 的常开辅助触头闭合,时间继电器 KT 和 KM3 线圈得电,M1 被接成三角形接法而低速启动。 经过一段延时,时间继电器 KT 的延时开启常闭触 头延时分断, KM3 线圈失电, KM3 的主触头断开, 使 M1 切断三角形接法,同时 KM3 常闭触头复位闭合, KT 延时闭合的常开触头延时闭合,则 KM4、KM5 线圈得电,其常开主触头闭合,M1 接成双星形接 法而高速运转,实现了低速启动向高速运转的控制。 (4)进给正反转控制 通过快速进给手柄打到“正向”状态,快速进 给开关 SQ6 常闭断开,常开闭合,KM6 线圈得电 吸合,使得进给电动机 M2 快速正转(快进) 。反转 (快退)同理。

二、PLC设计
1.任务分析
通过以上对 T68 卧式镗床控制电路的分析,两 个电动机主要是由 KMl~KM7 七个交流接触器控制, 所以 PLC 主要是控制好这七个交流接触器的工作, 将所有控制开关作为输入元件与 PLC 输入点 (X) 相 连; 交流接触器 KMl~KM7 作为输出元件和 PLC 的 输出点 (Y) 相连,连线较为复杂的控制电路由 PLC 编程代替。为使梯形图程序具有正确的逻辑关系, 首先必须仔细分析 T68 卧式镗床控制电路各部分的 作用以及各个器件功能,理清其逻辑关系。

2.PLC控制系统设计
根据 T68 卧式镗床所占用的输入 / 输出点数, 本实例选用的是三菱 FX1s-20MR-D 型可编程控制 器,可以满足设计需求,根据 T68 卧式镗床控制电 路的分析,PLC 控制系统的输入 / 输出地址分配表 如表 1 所示, PLC 控制系统的输入 / 输出接线如图 3 所示。
表1 输入/输出地址分配表 地址 X1 X2 X3 X4 元件代号 SB1 SB2 SB3 SB4 作用 电机 M1 停止按钮 电机 M1 反转按钮 电机 M1 正转按钮 电机 M1 正转点动

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2010 VOL.05

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续表1 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
S SB1 SB SB2 B2 SB3 3 SB4 SB5 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6

按 钮 代 替 PLC 输
SB5 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 +24 OV S/S COM1~7 AC~220V

X010 0 X011 M0 3 M1 6 M1 10 14 X003 X004 X002 18 X005 M1 22 26 30 Y001 34 Y002 T1 M9 M9 Y003 (T1 (Y004) M0 53 M0 57 61 M4 (Y001) M7 64 M5 M8 (Y002) X013 X012 X013 X012 (Y007) (T005) (Y006) K50) Y004 (Y003) X006 T1 48 M0 X007 (M9) Y001 Y002 M6 M6 Y002 (M7) Y001 (M8) X004 X005 (M6) M3 (M5) M2 X003 X001 (M3) (M4) X001 (M1) X002 Y002 (M2) [SET M0]

电机 M1 反转点动 高低速控制开关 主轴变速行程开关 换刀限位开关 换刀限位开关 电机 M2 快退控制 电机 M2 快进控制 电机 M1 正转控制 电机 M1 反转控制 电机 M1 低速控制 电机 M1 高速控制 电机 M1 高速控制 电机 M2 正转控制 电机 M2 反转控制
KM1 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM2 KM1 KM4 KM3

入端口 X 的控制按 钮、高低速控制开 关、主轴变速行程 开关、换刀限位开 关等。通过扳动各 个开关,观察各发 光二极管的发光情 况,验证程序设计 与 T68 卧式镗床控 制电路的逻辑关系 是否正确。

2.器件选用 及电路安装
本设计虽然只 是制作模拟的 T68 卧式镗床控制系 统,但为了更接近 工程实际,达到更 逼 真 的 模 拟 效 果, 该电路的主电路采 用 的 是 380V 三 相 交流电,所以在元

M9 39 43

图3

器件选用方面应尽量使用实际车床需要的元器件。

3.PLC 程序设计
T68 卧式镗床继电器控制原理图中包含了许多 的互锁环节,在理清各个控制环节的逻辑关系后, 根据原继电器电路的逻辑关系,利用 SWOPC—FXGP/ WIN—C 软件或其它软件设计出 PLC 控制梯形图,T68 卧式镗床 PLC 控制的 PLC 梯形图如图 4 所示。

由于 PLC 控制电路是低压 24V,所以可以采用低压 拨动开关和停止 / 启动按钮控制。电路中所有位置 开关 SQ 都是采用拨动开关模拟替代。 安装电路前,应准备好必要的电工工具和仪表, 并对各元器件进行测试,以确定其好坏。安装电路 时,应根据电流走向排布好各个器件。先固定好主 要的器件,如继电器和热继电器 ; 三相主电路线路 要用红黄蓝三种铜线走线,布线要横平竖直 ; PLC 的接线端子最好安装在板的侧边, 便于与 PLC 连线; PLC 的控制电路和模拟位置开关最好做一个控制盒 子,这样既美观,又容易接线 ; 两个个电机的接线 端子应安装在板的下方,便于连接电动机。 安装好电路后,不要急于带电运行,先用万用 表测试各部分电路,以确定电路连接正确,没有短 路现象,经反复测试后方可带电试机。

三、安装调试
1.仿真调试
为了验证 PLC 程序设计的正确性,以及确保系 统成功安装和调试,先进行模拟仿真。本设计是利 用了天煌公司的“可编程逻辑控制器实验箱”进行 模拟仿真,将程序写入 PLC,利用七个发光二极管 代替 PLC 输出端口 Y 控制的七个继电器,用开关或

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