解析電氣控制系統改造施工技術

李全勝

摘要：隨著科學技術的發展，傳統機床的應用已經難以滿足現代工廠的需求，機床的改進迫在眉睫，而通過使用PLC設計機床電氣控制系統，可以提高電氣控制系統的穩定性和可靠性，從而提高產品的良品率和生產效率。本文主要解析萬能銑床電氣控制系統的改造技術，為機床設計人員提供參考。

關鍵詞：電氣控制系統，改造施工，技術解析

中圖分類號：TU758 文獻標識碼：A 文章編碼：1674-3520（2014）-02-00199-02

一.前言

隨著社會經濟水平的不斷發展，機床作為現代工業加工不可缺少的一部分，需要謀求更多的創新和改良，才能適應社會的不斷進步。PLC具有可靠性高、抗干擾能力強、擴展性好、組態靈活、維修方便等諸多優點，在機床電氣控制系統改造具有重要的作用意義。下面將進一步介紹關于PLC在萬能銑床電氣控制系統中的改造技術。

二.萬能銑床的電氣控制要求及其改造原則

1.萬能銑床的電氣控制要求

萬能銑床的電氣控制應滿足以下要求：

（一）X62W萬能銑床的主運動和進給運動之間沒有速度比例協調的要求，各自采用單獨的籠型異步電動機拖動。

（二）為了能進行順銑和逆銑加工，要求主軸能夠實現正反轉。

（三）為了提高主軸旋轉的均勻性，并消除銑削加工時的振動，主軸上裝有飛輪。這使主軸轉動慣量較大。因此，要求主軸電動機有停車制動控制裝置。

（四）為適應加工的需要，主軸轉速與進給速度應有較寬的調節范圍。X62W銑床采用機械變速的方法，為保證變速時齒輪易于嚙合，減小齒輪端面的沖擊，要求變速時有電機瞬時沖動。

（五）進給運動和主軸運動應有電氣連鎖。為了防止主軸未轉動時工作臺將工件送進，損壞刀具或工件，進給運動應在銑刀旋轉之后才能進行。為了降低加工工件的表面粗糙度，必須在銑刀停轉前停止進給運動。

（六）工作臺在6個方向上運動要有連鎖，使工作臺在上、下、左、右、前、后6個方向上，只能有一個方向的進給運動。

（七）為了適應工作臺在6個方向上運動的要求，進給電動機應能正反轉?？焖龠\動由進給電動機與快速電磁鐵配合完成。

（八）圓工作臺運動只需一個轉向，且與工作臺進給運動要有連鎖，不能同時進行。

（九）冷卻泵電動機M3只要求單方向轉動。

（十）為操作方便，應能在兩處控制各部件的啟動和停止。

2.萬能銑床的改造原則

（一）控制系統的電氣操作方法不變。

（二）電氣系統的控制元件不變。

（三）控制線路熱繼電器控制不變。

（四）指示燈接線不變。

（五）變速箱結構和操作方法不變。

（六）銑床工藝不變。

（七）原繼電器控制中的硬件接線用軟件來實現。

三.萬能銑床的電氣控制系統改造

1.改造規劃

保留原有電氣控制主電路，所有輸入、輸出設備不變。

2.PLC的選擇

X62W銑床經PLC改造后，PLC輸入、輸出端口的總個數為22個。依據工程經驗，要預留端口總數的10%作為備用端口，同時還要預留報警電路和故障顯示電路端口，功能擴展端口和工藝控制等問題所需的端口，選用I/O總端口數為48個的三菱FX2N一48MR型號的PLC比較合適。其輸入端口數為24個，輸出端口數為24個。

3.硬件電路設計

根據萬能銑床電氣控制要求，輸入輸出均為開關量，需要PLC檢測的輸入信號有6個按鈕，2個選擇開關，8個行程開關，共計l6個。PLC輸出控制信號有：3個電磁離合器，3個繼電器，共6個。因此，選用FXlS一30MR（繼電器輸出，整體式）PLC能滿足控制要求。PLC的FX1S～30MR通道分配是根據其控制對象的特點和控制要求，將I/O的輸入輸出口與相應的電氣設備相連，達到控制和檢測的目的。

4.PLC的控制軟件設計

根據機床控制要求，進行PLC控制軟件設計。在應用PLC進行設計過程中，運用了1個輔助繼電器，用來簡化程序的設計，在編制程序的過程中，充分考慮了系統的安全性，運用了具有互鎖功能的設計，如串聯了Y001、Y002常閉觸點，用來完成對KM2、KM3的保護控制，從而提高了整個機床控制系統運行的可靠性，在程序設計中，將不同控制方式的程序分別編寫，這樣使程序結構清晰，編程方便。

四.PLC改造過程中需注意的問題

1.t/O點的合理分配

PLC的I/0點地址應根據輸入設備和輸出設備的數量和型號來分配，以便繪制接線圖和編寫程序。特別是PLC的輸出點，獨立輸出時不同輸出點需要獨立的電源供電，并且各輸出點之間必須做好相互隔離，而分組輸出時不同輸出點則可以共用電源供電。另外，選購PLC時一般要在實際需要點數的基礎上留有至少10%～15%的裕量，以方便系統的升級和擴展使用。

2.PLC輸出類型的匹配

在改造中要保證外圍設備與PLC的輸出類型相匹配。根據PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，可確定輸出端是采用繼電器輸出，晶體管還是晶閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統的穩定運行尤為重要。對于機床控制系統的改造，多數情況下系統的輸出頻率在6次/min以下，應首選繼電器輸出，因其電路設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。

3.必要的硬件保護措施

為實現更有效、更穩妥的保護。繼電器、接觸器的觸點應進行必要的硬件互鎖保護。比如：在PLC的梯形圖程序中，雖然電動機正反轉控制已經進行了軟件互鎖保護，但主電路中的交流接觸器主觸點常因通過電流大、使用時間長而發生熔焊，以致不能有效斷開，這就可能造成電動機電源端短路情況發生，所以增加接觸器正、反轉主觸點之間的硬件互鎖是避免電源端短路的有效方法。

4.在重要的安全保護部分直接作硬件處理

在某些重要的安全保護部分，忽略PLC輸入端，不經過軟件程序控制，而采用直接在PLC的輸出端設置急停按鈕和緊急限位開關等元件來保護負載電路。

五.結束語

總之，PLC的應用對傳統機床電氣控制系統的改造十分重要，改造后可以充分發揮PLC的重大優點，提高機床的安全性和可靠性，減少機床故障的產生，大大提高機床的生產效率。

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