Z3050型摇臂钻床的PLC控制

共 7 页 第 1页 浅谈 PLC 在 Z3050 型摇臂钻床的应用 摘要摘要 用 PLC 改造机床电气控制线路提高了设备质量和劳动生产率 本文阐述 了对 Z3050 型摇臂钻床继电器控制电路的 PLC 改造 详细介绍了设计过程包括对其钻 床的电路分析 PLC 的 I O 分配表 梯形图以及改造过程中注意事项 关键词关键词 Z3050 型摇臂钻床 PLC 控制设计 用 PLC 改造 Z3050 型摇臂钻床实现了机电一体化 与传统的 Z3050 型摇臂钻床继 电器控制系统相比较 具有功能多 可靠性高 灵活通用 能耗低 故障少等突出特 点 近年来 PLC 技术发展迅速 是目前工业自动化控制系统中应用最广泛的控制设备 包括开关量控制 模拟量控制 数据处理和监控以及建设工业控制网络 一 Z3050 型摇臂钻床电路分析 Z3050 型摇臂钻床机械设备一共有四台电动机 除了冷却泵电动机采用断路器直接 启动外 其余的三台异步电动机都采用交流接触器直接启动 一 主电路分析 1 主电路的电源电压是 380V 断路器 QF1 作为电源引入的开关 M1 为轴电动机 由交流接触器 KM1 来控制 主轴 M1 的正反转操作并不频繁所以采用机 械手柄改变相序实现正反转操作 M1 装在主轴箱的顶部 拖动主轴及进给传动系统来 运转 热继电器 FR1 作为电动机 M1 的过载保护和断相保护 断路器 QF1 作为短路保护 2 M2 为摇臂升降电动机 它装在立柱的顶部 交流接触器 KM2 和 KM3 控制其正反 转 因为摇臂升降电动机 M2 是间断性的工作 所以未设置过载保护 3 M3 为液压泵电动机 交流接触器 KM4 和 KM5 控制其正反转 电动机 M3 主要作 用是拖动油泵供给液压装置压力油 以实现摇臂 立柱和主轴箱的松开及夹紧 QF3 对 摇臂升降电动机 M2 和液压泵电动机 M3 起到短路保护作用 共 7 页 第 2页 4 M4 为冷却泵电动机 它装在靠近立柱的底座上 它由 QF2 直接控制并且实现短 路保护 过载保护和断相保护 二 控制电路分析 控制电路电源由控制变压器 TC 降压后供给 110V 的电压 熔断器 FU1 作为短路保 护 合上 QF3 及总电源开关 QF1 电源指示灯 HL1 亮钻床电气线路已经进入带电状态 1 主轴电动机 M1 的控制 按下启动按钮 SB3 交流接触器 KM1 吸合并自锁 主轴电动机 M1 启动运行 同时 指示灯 HL2 亮 按下停止按钮 SB2 交流接触器 断电释放 主轴电动机停止运转 同时指示灯 HL2 熄灭 2 摇臂升降的控制 按下上升按钮 SB3 或按下下降按钮 SB5 则时间继电器 KT1 通电吸合 其瞬时 闭合的动合触头闭合 交流接触器 KM4 线圈通电 液压泵电动机 M3 启动 正向旋转 供给液压油 压力油经分配阀进入摇臂 松开油腔 推动活塞移动 活塞便推动菱形 块 将摇臂松开 在此同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关 SQ2 使其动断触头断开 动合触头合闭 位置开关 SQ2 的动断触头切断交流接触器 KM4 的线圈电路 KM4 主触头 断开 液压泵电动机 M3 停止工作 位置开关 SQ2 的动合触头使交流接触器 KM2 或 KM3 的线圈通电主触点吸合 摇臂升降电动机启动并运转 带动摇臂的上升 或下降 假如此时的摇臂尚未完全松开 那么位置开关 SQ2 的动合触头则不能上升 或下降 当摇臂上升 或下降 到所需的位置时 就松开按钮 SB4 或 SB5 那么接触器 KM2 或 KM3 及时间继电器 KT1 就同时断电释放 摇臂升降电动机 M2 停止工作 随之 摇臂停止上升 或下降 当时间继电器 KT1 断电释放 经过 1 3S 时间的延时后 其 延时闭合的常闭触头闭合 使交流接触器 KM5 吸合 液压泵电动机 M3 反向旋转 随之 泵内压力油经分配阀进入摇臂的 夹紧油腔 使摇臂夹紧 在摇臂夹紧后 活塞杆推 动弹簧片压下位置开关 SQ3 其动断触头断开 交流接触器 KM5 断电释放 液压泵电动 机 M3 停止工作 完成了摇臂的松开至上升 或下降 再由上升 或下降 到夹紧的 整套动作 共 7 页 第 3页 3 立柱和主轴箱的夹紧与放松的控制 立柱和主轴箱的夹紧 或放松 既可以同时进行 也可以单独进行 有转换开关 SA1 和复合开关 SB6 或 SB7 进行控制 SA1 共有三个位置 扳倒左边位置时 主轴箱夹 紧 或放松 扳倒中间位置时 主轴箱和立柱同时夹紧 或放松 扳倒右边位置时 立柱夹紧 或放松 其中复合按钮 SB6 为松开按钮 复合按钮 SB7 为夹紧按钮 立柱和主轴箱同时松开 夹紧 转换开关 SA1 扳倒中间位置 按下松开按钮 SB6 时间继电器 KT2 KT3 的线圈同时得电 时间继电器 KT2 的延时断开的动合触头瞬间闭 合 电磁铁 YA1 YA2 得电吸合 液压泵电动机 M3 正转 供出来的压力油进入立柱及 主轴箱的松开油腔 使立柱和主轴箱同时松开 当松开按钮 SB6 时间继电器 KT2 和时 间继电器 KT3 的线圈同时断电释放 KT3 延时闭合的动合触头就瞬时断开 交流接触器 KM4 断电释放 液压泵电动机 M3 停转 时间继电器 KT2 延时分断的动合触头经过 1 3S 后分断 交流电磁铁 YA1 YA2 线圈断电释放 立柱和主轴箱同时夹紧的工作原 理与同时松开的工作原理基本相似 只要按下按钮 SB7 使交流接触器 KM5 得电吸合 使液压泵 M3 反转即可 立柱和主轴箱单独松开 夹紧 单独控制主轴箱 可以将转换开关扳倒右侧位置 按下 SB6 或夹紧按钮 SB7 则时间继电器 KT2 和 KT3 的线圈同时得电 这是只有交 流电磁铁 YA2 单独通电吸合 从而实现主轴箱的单独松开 或夹紧 松开复合按钮 SB5 或 SB7 时间继电器 KT2 和 KT3 的线圈断电释放 液压泵电动机 M3 停转 经过 1 3 的延时后 时间继电器 KT2 延时分断的常开触头分断 交流电磁铁 YA2 的线圈断 电释放 主轴箱松开 或夹紧 的动作结束 同理 转换开关 SA1 扳倒左边位置 会 使立柱单独松开或夹紧 4 冷却泵电动机 M4 的控制 扳动断路器 QF2 就可以接通或切断电源 操纵冷却泵电动机 M4 的工作或停止 三 照明 指示电路分析 照明 指示电路的电源也由变压器 TC 降压后提供 24V 6V 的电压 又熔断器 共 7 页 第 4页 FU2 FU3 作为短路保护 EL 是照明灯 HL1 为电源指示灯 HL2 为主轴指示灯 二 Z3050 型摇臂钻床的 PLC 控制 一 根据电气控制线路进行 PLC 的输入点和输出点分配 I 0 点分配 如图 2 1 所示 考虑到让操作者更直观了解其钻床的运动状态 在 PLC 中增加了摇臂上升指 示灯 HL3 摇臂下降指示灯 HL4 松开指示灯 HL5 和夹紧指示灯 HL6 因冷却泵和钻床照 明控制简单未将其编入程序中 输入输出 名称代号编号编号代号名称 急停 按钮SB1X1Y1KM1M1 交流接触器 M1 停止按钮SB2X2Y2KM2摇臂上升接触器 M1 启动按钮SB3X3Y3KM3摇臂下降接触器 摇臂上升按钮SB4X4Y4KM4M3 正转接触器 摇臂下降按钮SB5X5Y5KM5M3 反转接触器 松开按钮SB6X6Y6YA1交流电磁铁 夹紧按钮SB7X7Y7YA2交流电磁铁 摇臂升降限位保护开关SQ1X11Y10HL1电源指示灯 摇臂位置开关SQ2X12Y11HL2M1 指示灯 摇臂自动夹紧位置开关SQ3X13Y12HL3摇臂上升指示灯 门控开关SQ4X14Y13HL4摇臂下降指示灯 万能转换开关SA1X15Y14HL5松开指示灯 万能转换开关SA1X16Y15HL6夹紧指示灯 万能转换开关SA1X17 热继电器触点FR1X21 热继电器触点FR2X22 图 2 1 I O 分配表 共 7 页 第 5页 二 设计梯形图 梯形图如图 2 3 所示 共 7 页 第 6页 三 安装调试 1 准备好工具清单 元器件并合理布局 用 PLC 改造机床电路一般主电路不需要 改动 只对控制电路进行改造 2 接线完成检查无误后 将程序传入 PLC 进行模拟调试 3 模拟调试无问题后 不接电动机试车 确认无误接上电动机 4 通电调试需专人在现场监护 三 改造中需要注意的问题 选择 PLC 机型时要有一定余量为日后系统升级改造及工艺变更提供方便 输入电 路的电源一般由 PLC 内部提供 输出电路的电源需要根据负载的实际情况确定 改造前要了解设备的电气工作原理 根据控制要求确定系统运行方式 为保证系 统正常 安全 可靠的运行 应该反复调试修改直到满足要求为止 结论 通过对 Z3050 型摇臂钻床改造 进一步阐明用 PLC 在机械行业的广泛应用 因 PLC 的故障少 自诊断 已更改 使改造后的设备故障率大大降低 可靠性进一步提高 日后设备维修更加便捷快速 为设备工艺改造提供方便 鉴于本人的水平