組合機床電氣控制中PLC實施淺談

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摘要：PLC以及變頻器隨著國家科研技術(shù)的不斷提高，許多的改進和發(fā)展在數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信等各方面得到了展現(xiàn)。PLC具有很多優(yōu)良的特點，比如控制性能強，軟硬件配置，可以隨意擴展到其他設(shè)備上，同時操作人員也能隨時隨地維護設(shè)備地正常運轉(zhuǎn)，運行速度維持穩(wěn)定，也不需要過多地面積存放，可以完整地保護各項功能。本文將論述PLC和變頻器在組合機床電氣控制中地具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：組合機床；電氣控制；plc變頻器

1電氣系統(tǒng)的相關(guān)控制及要求

鏜頭主軸電機M1采用YP-50-22-6（22kW）變頻電機配三相380V120W的冷卻風機。根據(jù)機械傳動比折算成的電機轉(zhuǎn)速要求在600～2000rpm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；經(jīng)換算變頻器設(shè)定頻率范圍為30～100Hz；采用電位器調(diào)速；鏜頭主軸要求有點動和連動兩種工作方式。工作臺快/慢速進給電機分別采用M2三相異步電機Y112M-4（4kW）配裝T3523制動器和YP-50-3．0-6（3kW）變頻電機配單相220V50W的冷卻風機；慢速進給速度范圍1．25～50mm/min（折算成的電機轉(zhuǎn)速要求在50～2100rpm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)）。經(jīng)換算變頻器設(shè)定頻率范圍為2．3～105Hz。采用電位器調(diào)速。變頻器的控制頻率要保證在2.4~106Hz之內(nèi)變換。調(diào)速選用電位器進行。機床潤滑選用：PYZ-1A集中潤滑站。機床照明：電壓AC24V/40W。電柜散熱：125FZY2-S軸流風扇。

2PLC系統(tǒng)的主要優(yōu)點

操作靈活。PLC最重要的數(shù)據(jù)以程序的形式存儲在控制器中，以減少與外部設(shè)備的連接和交互。如果需要更改數(shù)據(jù)，只需相應(yīng)調(diào)整內(nèi)部程序，無需更改外部控件。這使得控件的操作更加容易，數(shù)據(jù)的更正更加簡單和靈活。處理速度效率高。半導體電路因為有處理速度快，又有極高的精確度的特點，所以電氣機床上使用PLC裝置主要是依靠通過半導體電路控制器實現(xiàn)的。還有一點保證了PLC系統(tǒng)的高效處理，那就是系統(tǒng)的組裝方式，采用大規(guī)模的組裝方式，可以避免抖動的發(fā)生，使得集成電路和內(nèi)部的晶體管靈敏度提高。高精度、寬加工范圍。半導體電路的高穩(wěn)定性使其成為PLC定時系統(tǒng)的最佳選擇。同時，PLC還利用用戶的實時監(jiān)控。因此，操作員可以根據(jù)實際操作過程設(shè)置時間，更改時間設(shè)置不會影響數(shù)據(jù)計算的準確性。穩(wěn)定性好。PLC有自己的監(jiān)控系統(tǒng)，可以在使用過程中監(jiān)控各種操作。當然，微電子技術(shù)的無觸點開關(guān)也具有高穩(wěn)定性的特點，在PLC系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)輸入輸出錯誤，系統(tǒng)將啟動控制系統(tǒng)中終端的自動檢測，并再次驗證結(jié)果?？梢栽诙虝r間內(nèi)驗證錯誤，以確保整個系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。PLC的操作界面也非常友好，體現(xiàn)了人性化的特點。其編程語言是一種更清晰、更易懂的圖形語言。其他操作員也可以在短時間內(nèi)學會掌握PLC的操作方法，只要知道基本的圖形指令，就可以操作這些功能，使PLC系統(tǒng)在生產(chǎn)中得到更廣泛的應(yīng)用。

3PLC的設(shè)計及其實現(xiàn)

3.1機床的主電路設(shè)計

M1主軸發(fā)動機通常為六級變頻電機，性能為22kW，可根據(jù)用戶需求定制。本項目選用cimr-7B030變頻器。變頻器的功率控制主要由ACshooterKM1連接，紋波電阻為2000W/609377，三路并聯(lián)，選用功率為4kW的開關(guān)控制工作臺快動發(fā)動機的快速后退和快速過程。短路和過載保護由QF2開關(guān)補充。低速推進發(fā)動機通常選用3kW功率的變頻器。變頻器的開關(guān)主要由交流屏蔽km4完成。PLC的電源和110V的電源接口提供發(fā)動機制動系統(tǒng)、SPS開關(guān)控制，14V電源由整流變壓器提供。

3.2明確本工程變頻器的分類設(shè)置和基本參數(shù)

電氣柜滿供電后，設(shè)置發(fā)動機變頻器工作電平、基頻、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、額定功率等各項工作參數(shù)，然后按race（比賽）按鈕，使得發(fā)動機自動地工作。這些裝置由引擎和變頻器輸入進行檢測。最大工作頻率可以在e1-04中進行調(diào)整。該控制模型的具體參數(shù)可以表示如下：（對于沒有pg的v/f控制）a1-02。其工作方式分別為：b103、b1-02和bl-01。制動直流：一般是指磁流量的補償，b2-08，b2-02和b2-01。dewll：主要是指重負載啟動和制動停止的時間和頻率，b6-04到b6-01。減速和加快的時間：一般可以設(shè)置3秒，c1-02和c1-01。補償和再生操作：c3-04，c3ol。補償扭矩：c4-o1。載波頻率：c6-04，c6-03、c6-02。v/f特性：（基礎(chǔ)頻率一般定義為50Hz；v/f曲線的選??；其中電壓范圍為380V最大）e1-13到e1-01。多功能節(jié)點的輸入：h1-02設(shè)置成15，h1-01設(shè)置成25。保護電機：變頻電機型號為l1-01。失速的預(yù)防：（當車輛安裝制動器時）l3-04被設(shè)置到3。保護硬件：（包括控制風扇、保護空調(diào)缺相、過熱報警等）l8-10、l8-07、l8-o5、l8-03到l8-o1。選擇一個多功能，設(shè)置顯示：o2-18至o2-01，o1-05至o1-01。在對變頻器的以上幾個基本參數(shù)進行設(shè)置調(diào)試完畢后，其他的參數(shù)都應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況進行反復(fù)調(diào)試。

3.3機床控制原理圖設(shè)計、開關(guān)量

I/O接線、輸出設(shè)備與PLC端子分配根據(jù)示例式鎖孔機要求，可編程的控制器sh1-3282可以直接用作電氣控制器。而且這種控制器具有一定的性價比?？刂破鞯睦^電器輸入可以設(shè)定為20，輸出可以設(shè)定為12，更加完全能夠適應(yīng)機床自動化的控制。

3.4PLC梯形圖的程序設(shè)計

該鎖孔專機具體的電氣順序控制為：①緊急停止：緊急情況下，按下緊急停止按鈕，停止主軸并終止進給。②控制聯(lián)動主軸的變頻器驅(qū)動電機：首先要做的是轉(zhuǎn)動一個開關(guān)，調(diào)試聯(lián)合位置。同時在發(fā)電機上按一個正向旋轉(zhuǎn)主軸的按鈕，完成ka2通電，實現(xiàn)了正向旋轉(zhuǎn)主軸的逆時器和變頻電動機；如果您只需要在主軸上按下一個逆向反轉(zhuǎn)的按鈕來進行逆向旋轉(zhuǎn)到你的主軸，那么即可直接地完成ka3通電，你將會擁有一臺變頻電機作為逆向旋轉(zhuǎn)到你的主軸；它也是一種可以直接在電位計上對發(fā)動機進行自動調(diào)節(jié)，這樣我們便可以直接改變發(fā)動機和驅(qū)動器的主軸運轉(zhuǎn)速度。然后再次按下啟動停止的按鈕后再啟動一個主軸。二是正轉(zhuǎn)啟：發(fā)動機可以通過轉(zhuǎn)換啟動的開關(guān)，將一臺變頻器或風力發(fā)電機直接進行調(diào)試，達到正轉(zhuǎn)啟動的位置，按下一個正轉(zhuǎn)啟動的按鈕而不是松開，可以直接用來實現(xiàn)逆轉(zhuǎn)微動的發(fā)生器和主軸的變頻電機；若松開手，則采用一個主軸式制動器。③控制變頻器的電源：PLC工作正常，電氣柜的控制電源與主變頻器接通，ackm1實現(xiàn)了電吸引，ui主變頻器為主變頻器提供電力；若交流接觸器km4實現(xiàn)了電磁吸引，則uⅱ工作的變頻器正在進行供電。④對于工作臺橫向運動的電氣控制：按照工作臺橫向運動大小可以劃分為緩慢和快速。慢速運動主要由慢速變頻電機和風機驅(qū)動，快速運動主要由高壓電機和風機驅(qū)動。時間環(huán)路中的速度都可以由調(diào)節(jié)器來控制。首先，縱向時間環(huán)路：按下正向旋轉(zhuǎn)微繼電器按鈕，正向旋轉(zhuǎn)微繼電器自動打開，長方形變頻器正向旋轉(zhuǎn)運行，使得工作臺方向左移或減速。按下正向旋轉(zhuǎn)停止按鈕，微繼電器自動關(guān)閉，停止正常工作回路的運動。按下反向啟動按鈕，反向微繼電器自動打開，慢速變頻器反向啟動運行，工作臺緩慢向右移動，按下后退停止按鈕，反向微繼電器將關(guān)閉，工作臺將緩慢停止。第二，縱向運動：向前按快速轉(zhuǎn)向按鈕，不要松開，快速轉(zhuǎn)向開關(guān)將打開，正常打開后快速制動器將釋放，將快速開關(guān)置于前進位置，將快速開關(guān)置于前進位置，將快速開關(guān)置于前進位置，將快速開關(guān)置于前進位置，工作臺停止快進運動，不釋放按下快退按鈕，快退滑塊打開?？焖僦苿悠髡４蜷_后，將釋放。以相反方向驅(qū)動快速發(fā)動機，工作臺將快速向右移動。離開快速后退按鈕，快速后退滑塊將關(guān)閉，快速制動器和快速后退發(fā)動機將關(guān)閉，工作臺限制從SQ2向右，從SQ1向左。如果工作臺前進過程中中壓開關(guān)被限制，您可以按下慢后退或快后退按鈕，如果在工作臺的反向過程中中壓開關(guān)受到限制，則快速或緩慢地向前按下按鈕，使工作臺離開邊界區(qū)域。

4在組合機床中PLC電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC系統(tǒng)應(yīng)用的一個例子是三面銑削組合機床。三面銑削組合機床是一種用于銑削主軸的自動加工機床。其主要部件是床身、液壓站、動力滑塊等。操作員將待加工零件放置在動力托架上，并用設(shè)備固定位置，然后操作員按下加工鍵，繼電器開始工作，驅(qū)動滑動臺運行，銑頭開始加工零件。PLC系統(tǒng)實現(xiàn)三種表面鉆銑機床的操作和控制。這些技術(shù)主要體現(xiàn)在硬件和軟件的管理上，在硬件上，PLC系統(tǒng)通過外部電路的構(gòu)建和I/O資源的釋放，可以實現(xiàn)三面銑床的單周期或多周期銑削。自動通過簡單循環(huán)、單發(fā)動機循環(huán)系統(tǒng)等的系統(tǒng)。實現(xiàn)電氣元件自動加工的工程。PLC系統(tǒng)還可以用于另一種加工裝置，比如鉆孔式組合型機床，它是一種利用PLC高效率，自動化特點的一種特殊零部件的加工裝置。PLC主要在組合機床裝置外部的接線圖中得到實踐應(yīng)用。但是，PLC系統(tǒng)是強電機床，與各種弱電混合進行控制。因此，要避免系統(tǒng)受到電磁的干擾，機床的電源線要跟PLC的連接線分離放置，或者分開安裝，保持一定的距離，減少噪音和振蕩的干擾。

5結(jié)語

與繼電器硬件控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)可以根據(jù)實際情況通過更改程序輕松調(diào)試機床動作的控制邏輯，并通過PLC上的I/O指示燈等待和維修設(shè)備。工作臺的推進方式為步進速度控制，可簡化送料卷繞裝置的機械結(jié)構(gòu)。模塊化機床控制的廣泛應(yīng)用對于提高系統(tǒng)的自動化程度和運行穩(wěn)定性具有實際意義。安裝和調(diào)試后，系統(tǒng)的所有服務(wù)均符合使用條件。交付運行可靠。

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作者:張建 單位:湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學院