用PLC改进一款内沟磨床的实例探讨

1、用PLC改进一款内沟磨床的实例探讨摘要：传统的生产机械采用继电器、交流接触器等控 制，这种控制系统具有很多固有缺陷。在自动化的控制过程 中，顺序控制（过程步进型控制）是指一步一步按顺序驱动 各负载动作，这种控制过程用传统的继电接触控制需要较多 中间继电器配合行程开关才能实现，较难判断故障部位的具 体损坏元件。文章对用 PLC改进一款内沟磨床的实例进行了 探讨。关键词：3MZ1310 磨床；MELSEC Fx-20MR PLC;状态控制；行程开关 文献标识码： A中图分类号： TH133 文章编号： 1 009-2374（ 201 7）07-0041-02 DOI： 1 概述磨床是精加工机床，是

2、利用磨具对工件表面进行磨削加 工的机床。磨床的特点是多刃加工、高速旋转；万能性强， 适用于各种表面加工；加工余量小，生产效率高；加工精度 高，表面质量好。因此磨床在生产企业中用得很多，特别是 3MZ1310内沟磨床。但是传统的 3MZ1310内沟磨床自动化 程度不高，故障率高、结构复杂、自动控制方面还有很大差 距，不能满足现代化生产的需要，并且电器方面我们采用硬 件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻 辑的控制系统控制逻辑。这些连线大多是很复杂的，并且体 积比较大、功耗较大，系统构成后，想要改变、增加功能都 较为困难。其次，继电器的触点数量一般很有限，灵活性和 可扩展性会受到很大

3、限制，这种电器控制系统显得不合时宜 了，因此对传统的 3MZ1310 内沟磨床进行改造就显得尤为重 要。这里我们采用的是日本三菱公司开发的 MELSEC Fx-20MR 的可编程控制器(PLC)对传统的3MZ1310内沟磨床进行改 造。可编程控制器( Programmable Controller )是计算机家族 中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程 控制器称作可编程逻辑控制器( Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 其控制逻辑是在存储器中存放程序的方式，我们要改变它的 控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变

4、或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，PLC还有一个好处就是能很好利用“软继电器” ，实质上它是一种存储器单元的状态， 所以它触点数量是无限的，也就是说PLC系统的灵活性是很好的，同时它的可扩展性也好。另外，因为日本三菱公司的 产品在我国应用的历史比较长，掌握的人也比较多，在业内 信誉高、产品的稳定性比较可靠；三菱公司可编程序控制器 编程语言通俗易懂， 可采用梯形图方式编写程序， 简单方便， 容易阅读，没有编程经验的人在短时间内可以掌握，和其他公司的可编程序控制器比较，可以减少阅读梯形图的时间，提高维修人员的维修效率。另外，还可以利用电话线和调制 节调器进行远程调试和维修，能对用户的程序

5、进行修改、诊 断故障，可以缩短维修、诊断、调试时间和节省旅差费用。 用步进梯形指令可以容易实现其顺序控制的过程，做到简化 线路，提高机械的电气控制性能，提高可靠性，节省成本， 提高劳动生产效率。根据 3MZ1310 内沟磨床的动作顺序和工艺要求画出状 态转换图，如图 1 所示：上图中，用来存储磨床工作过程中各种状态的是“S”，它是一种状态器，是3MZ1310内沟磨床里面的一种 PLC软元 件，以此用来有序控制系统。2 根据状态转移图确定电气控制系统的 I/O 点分配表根据状 ?B 转移图可以确定电气控制系统的I/O 点分配表，如表 1 ：3 由 I/O 点分配表分配输入、输出接点并完成接线由

6、I/O 点分配表分配输入、 输出接点， 并完成外部接线，如图 2 所示：4 工作过程根据流程图和PLC接线图可知，当磨床需要工作时，按下启动按钮（X12），PLC进入初始状态SO,正常磨架处以原 位，即原位检测开关 X1闭合，此时PLC程序进入S20状态，开始上料。当磨料上好后，压合料压行程开关X2, PLC程序进入 S21 状态，磨架开始快进。到位后压合快进到位行程开 关X3, PLC程序进入S22状态，进行粗磨。粗磨完成后，磨 架压合粗磨到位。行程开关X4，PLC程序进入S23状态，进行精磨。精磨 一定时间（根据调试确定 T1的k值）后，PLC程序进入S24 状态，磨架开始快退。快退到位后

7、，磨架压合快退到位行程 开关X5，PLC程序进入S25状态，磨架开始回转。回转到位 后，磨架压合回转到位行程开关 X6, PLC程序进入S26状态， 工件被机械手拔出。 拔出后已拔出行程开关 X7闭合，PLC程 序进入S27状态，磨架开始回转到底。到底后回转到底行程 开关X10被压合，PLC程序进入S30状态，机械手开始插入。 插入到位后，压合插入到位行程开关X11，PLC程序回到初始状态SO,进入加工循环。根据上面的状态转换方框图及工作原理，可以直接用步进梯形图或步进指令表，直接将程序输入控制器PLC并完成调试，相应的梯形图在文末。3MZ131O 内沟磨床的手动操作部分、 通用部分可以用常

8、规继电器顺序方法设计，这里不作阐述。5 PLC实现内沟磨床的顺序控制意义第一，PLC还可以有如下功能：作定时器，晶体振荡器产生时钟脉冲，它精度高，定时范围也很宽，用户可以根据 系统的需要在程序中设定定时值，不仅修改方便，环境也不 能对它产生影响，且 PLC具有计数功能，这些是不具备计数 功能的电器控制系统所不能比拟的。第二，编程器编程简单：可以根据状态转换方框图，就 可以很容易地实现程序上的设计。第三，易于故障诊断： 由无触点的半导体电路来完成 PLC 大量的开关动作，它可靠性很高，因此它的寿命长。PLC还可以利用故障自诊断功能，能查出自身的故障，提高了系统 可靠性。当PLC出现自身故障或外围

9、设备故障，都可以在PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来显示。当出 现输入故障时，可察看输入设备是否响应LED状态指示器。如果输入触点接通，模块指示器不亮则现场元件（如按钮、 行程开关等） 有故障。 如果现场元件已动作， 指示器也不亮， 就应该检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值，如果 电压值正确，则可替换输入模块。PLC与外部设备进行信息交流的通道是输出，工作状态的正常与否，与联接配线、接 线端子、保险丝等元件状态有关外， 更与输入输出单元有关。 当出现故障时，可察看LED状态指示器与输出设备是否响应。 若输出触点已经通电，模块指示器也亮起来了，但输出设备 就是不响应，则要检查现场接线和执行器件。若根据编程设 备监视器显示一个输出器被命令接通，但指示器关闭，则应 替换模块。6 结语 从以上实例可以看出，步进梯形指令是一种很简单的指 令，要掌握也很方便。 本文中该 3MZ1310 内沟磨床在改进之 前，继电器多、控制线路复杂，故障率也高，在采用本程序 控制之后，控制线路简单化，省去了全部继电器，安装也十 分方便。 改进后的系统安全可靠， 能够保证系统的可靠运行， 减少了维修量，提高了工效，社会经