河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院-1-Z3040搖臂鉆床PLC電氣改造機(jī)教005班趙征摘要:本文以PLC在搖臂鉆床中的應(yīng)用為例，介紹了搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和控制特點(diǎn)，并且利用MCGS組態(tài)軟件制作了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。采用PLC取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)后，在充分滿足系統(tǒng)控制要求的前提下，減少了電氣故障發(fā)生率，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用，提高了搖臂鉆床的工作可靠性和勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義。關(guān)鍵詞:搖臂鉆床；PLC；MCGS組態(tài)軟件CircuittransformationofZ3040-RidialarmdrillinPLCAbstract:BasedontheapplicationofPLCinRidialarmdrill,thispaperintroducesthedesignofprogrammablecontrollerssysteminRidialarmdrillanditscharacteristicsonPLCcontrollingprogramdesigning,meanwhileanaccuratesystembasedonMCGSconfigurationsoftwareisdesigned.Aftertoreplacethecontrolsystemofrelay-contactorswitchbyPLC,onthebaseofmostlysuitforthequestofsystemscontrol,havereducedthehappeningrateoffault,havesavedalotofcostinmaintenance,haveraisedtheworkingreliabilityandlabourproductivityofRidialarmdrill,havegeneralmeaningintechnologicallyandeconomically.Keywords:Ridialarmdrill；PLC；MCGSconfigurationsoftware河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院-2-引言搖臂鉆床是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床設(shè)備，該機(jī)床操作方便、靈活、加工范圍廣，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中大型零件的孔加工。早先制造的該類設(shè)備通常采用繼電器邏輯控制方式，設(shè)備的電控系統(tǒng)其聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，維修困難，檢修周期長(zhǎng)，故障率高，常影響正常生產(chǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊瑞。近年來(lái)PLC機(jī)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來(lái)愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。我們利用PLC控制技術(shù)取代繼電器控制，對(duì)一臺(tái)Z3040型搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于PLC可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，柔性好，編程簡(jiǎn)單，使用方便，擴(kuò)充靈活，功能完善，因此取代原有的繼電器系統(tǒng)后，具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。1、搖臂鉆床基本電氣控制圖1所示為Z3040搖臂鉆床電氣原理圖。1.1主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制主軸電動(dòng)機(jī)M1只要求單方向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動(dòng)，由按鈕SB1、SB2和接觸器KM1控制其啟停，指示燈HL3作為主軸工作指示，熱繼電器FR1作過載保護(hù)。1.2搖臂升降控制搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2要求能正、反向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動(dòng)，由按鈕SB3、SB4和接觸器KM2、KM3控制正反轉(zhuǎn)，因M2是短時(shí)運(yùn)行，不設(shè)過載保護(hù)。其控制電路要保證在搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開；然后才使搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。當(dāng)移動(dòng)到位后，控制電路又要保證M2先停下，再通過液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊，最后液壓泵電動(dòng)機(jī)M3停。1.3主軸箱和立柱的松開與夾緊控制立柱和主軸箱的放松與夾緊均采用液壓操縱，兩者同時(shí)進(jìn)行工作，工作時(shí)要求二位六通電磁閥YV不通電。其控制由液壓泵電動(dòng)機(jī)M3和松開按鈕SB5、夾緊按鈕SB6實(shí)現(xiàn)，指示燈HL1、HL2作為松開、夾緊指示。液壓泵電動(dòng)機(jī)M3通過拖動(dòng)液壓泵來(lái)控制夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊與放松，也要求能正、反向旋轉(zhuǎn)，采用點(diǎn)動(dòng)控制，直接啟動(dòng)，由接觸器KM4和KM5控制正反轉(zhuǎn)，熱繼電器FR2作過載保護(hù)。1.4工作冷卻冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4帶動(dòng)冷卻泵對(duì)加工刀具提供冷卻液，采用直接啟動(dòng)，單方向旋轉(zhuǎn)，不需要調(diào)速和制動(dòng)，由于容量小，用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院-3-河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院-4-2、系統(tǒng)控制方案確定搖臂鉆床傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制方式，其控制聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)繁瑣。而根據(jù)其控制要求和改造目的，我們采用下位機(jī)PLC控制、上位機(jī)運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控，這樣不僅可以很容易的實(shí)現(xiàn)其開關(guān)量的邏輯、順序控制，還能通過與設(shè)備之間的通信對(duì)鉆床實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。其控制方案如圖2所示：圖2系統(tǒng)控制方案圖3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)首先分析Z3040搖臂鉆床繼電控制系統(tǒng)原理，確定輸入元件和輸出元件，其次根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)和邏輯關(guān)系的復(fù)雜程度選擇PLC的型號(hào)，設(shè)計(jì)I/O接線圖。3.1輸入/輸出元件的確定根據(jù)原繼電控制原理，Z3040型搖臂鉆床采用多電機(jī)拖動(dòng)，設(shè)有主軸電動(dòng)機(jī)M1，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3及冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4，分析其電氣控制原理圖1可知，Z3040搖臂鉆床的輸入元件共有11個(gè)，其中按鈕6個(gè)，限位開關(guān)5個(gè)；輸出元件9個(gè)，其中接觸器線圈5個(gè)，電磁閥1個(gè)，信號(hào)燈3個(gè)。原繼電控制電路中的熱繼電器，不必作為輸入元件，而將其觸點(diǎn)串接到相應(yīng)接觸器的線圈回路里比較方便，也可節(jié)省輸出點(diǎn)。3.2PLC的選