Z3050搖臂鉆床的PLC與觸摸屏控制

摘 要：在現代工廠生產活動中，不但要求高速度高質量地完成各種生產任務，同時還要不斷地減輕勞動者的勞動強度，創建一個和諧安全的生產環境。傳統的繼電控制方式很難適應復雜的控制要求，需要一種更簡單、更安全、維修更容易的控制方式——PLC控制。

關鍵詞：PLC；觸摸屏；控制回路；Z3050搖臂鉆床

一、Z3050搖臂鉆床的改造原因

在我們臺山市技工學校，設有的機械專業有各式各樣的機床，給我留下印象最深的是Z3050搖臂鉆床的維修，我帶學生對Z3050搖臂鉆床一共維修了四次。

改造Z3050的原因及意義：第一，Z3050的鉆床容易出故障，故障后的維修查找工作量太大，線路復雜不易維修，好幾屆維修電工班的學生都不能獨立維修好Z3050搖臂鉆床；第二，開機床的人員大多是機械專業的學生，素質參差不齊，當馬達出現缺相運行發出的異常聲，不能正確判斷，易造成電動機缺相燒毀；第三，控制時間繼電器計時不準確，時間繼電器易損壞，所有電動機的工作狀態沒有監視和顯示，不能適時知道各設備的工作狀態。

二、Z3050搖臂鉆床的PLC控制與觸摸屏顯示改造步驟

（一）設備選用

由于Z3050搖臂鉆床使用了大量的行程限位開關及一部分按鈕控制開關，一共需要16個PLC輸入點；Z3050的控制接觸器一共用了5只交流110伏的接觸器，兩只交流110伏的電磁鐵，一共需要7位PLC輸出點。經過查找資料，確定選用三菱FX2N-32MR-001型PLC，售價每臺1300元人民幣。另外還選用三菱觸摸屏顯示主軸電機、升降電機和液壓電機的工作狀態，選用一臺舊的三菱F930GOT-BWD-C（橫行）觸摸屏，售價每臺850元人民幣。考慮到安全的因素，用DC24伏小型繼電器間接控制，一共需要7只。為了有效解決主軸電動機及液壓夾緊電動機的過載及缺相問題，決定淘汰原來的JR36系列的熱繼電器，選用新型的NRE8-25系列的分體式電子過載繼電器，主軸電動機選用的電子熱繼電器的型號為：NRE8-25/F，額定電流為32A。液壓夾緊電動機選用的電子熱繼電器的型號為：NRE8-25/F，額定電流為2.4A，NRE8-25/F電子過載繼電器的售價90元/臺。

（二）PLC與外部開關、繼電器的I/O分配說明

SB1按鈕是急停按鈕、SB2按鈕是主軸電動機的停止按鈕、SB3按鈕是主軸電動機啟動按鈕、SB4按鈕是搖臂上升控制按鈕、SB5是搖臂下降控制按鈕、SB6按鈕是液壓松開控制按鈕、SB7按鈕是液壓夾緊控制按鈕、SA1轉換開關是液壓控制選擇開關，當SA1轉向左，則立柱液壓電磁閥YA1工作；當SA1轉向右，則主軸箱液壓電磁閥YA2工作；當SA1轉向中位，則立柱和主軸箱電磁閥YA1和YA2都工作。SQ1a是搖臂上限位保護控制行程開關、SQ1b是搖臂下限位保護控制行程開關、SQ2閉合檢測搖臂松開到位、SQ3閉合檢測搖臂夾緊到位、FR1是主軸電動機過載及缺相保護電子過載繼電器、FR2是液壓夾緊電動機過載及缺相保護電子過載繼電器。輸出繼電器Y1通過24v直流繼電器KA1控制KM1、輸出繼電器Y2通過24v直流繼電器KA2控制KM2、輸出繼電器Y3通過24v直流繼電器KA3控制KM3、輸出繼電器Y4通過24v直流繼電器KA4控制KM4、輸出繼電器Y5通過24v直流繼電器KA5控制KM5、輸出繼電器Y6通過24v直流繼電器KA6控制YA1、輸出繼電器Y7通過24v直流繼電器KA7控制YA2。

（三）PLC控制Z3050搖臂鉆床的原理

（1）主軸電動機控制：按下SB3按鈕→X3工作→Y1輸出→KA1線圈得電→KA1常開觸頭閉合→KM1線圈得電→KM1主觸頭閉合→主軸電動機正轉。按下SB2按鈕→X2工作→Y1停止輸出→KM1失電→KM1主觸頭斷開→主軸電動機停止。

（2）搖臂上升控制：按下SB4按鈕→X4工作→Y4工作→KA4線圈得電→KA4常開觸頭閉合→KM4線圈得電→KM4主觸頭閉合→M3液壓電動機正轉→搖臂放松到位→SQ2常閉斷開，SQ2常開閉合→Y4停止工作→KM4失電→KM4主觸頭斷開→M3電動機停止→Y2工作→KA2線圈得電→KA2常開閉合→KM2線圈得電→KM2主觸頭閉合→M2正轉搖臂上升→搖臂上升到所需位置→松開SB4按鈕→搖臂停止上升→延時3s→Y5工作→KA5線圈得電→KA5常開觸頭閉合→KM5線圈得電→KM5主觸頭閉合→M3液壓電動機反轉→搖臂夾緊→夾緊到位→SQ3斷開→Y5停止工作→KA5失電→KM5停止工作→M3停止。

（3）搖臂下降控制：按下SB5按鈕→X5工作→Y4工作→KA4線圈得電→KA4常開觸頭閉合→KM4線圈得電→KM4主觸頭閉合→M3液壓電動機正轉→搖臂放松到位→SQ2常閉斷開，SQ2常開閉合→Y4停止工作→KM4失電→KM4主觸頭斷開→M3電動機停止→Y3工作→KA3線圈得電→KA3常開閉合→KM3線圈得電→KM3主觸頭閉合→M2反轉搖臂下降→搖臂下降到所需位置→松開SB5按鈕→搖臂停止下降→延時3s→Y5工作→KA5線圈得電→KA5常開觸頭閉合→KM5線圈得電→KM5主觸頭閉合→M3液壓電動機反轉→搖臂夾緊→夾緊到位→SQ3斷開→Y5停止工作→KA5失電→KM5停止工作→M3停止。

（4）電磁閥控制：①將轉向開關SA1轉向左→X14工作→Y6工作→KA6線圈得電→YA1電磁閥工作→立柱液壓開關打開；②將轉向開關SA1轉向中間→X15工作→Y6、Y7同時工作→KA6、KA7線圈同時得電→YA1、YA2電磁閥工作→立柱和主軸箱液壓開關同時打開；③將轉向開關SA1轉向右→X16工作→Y7工作→KA7線圈得電→YA2電磁閥工作→主軸箱液壓開關打開。

三、總結

Z3050搖臂鉆床改用PLC控制后，拖動線路已經變得很簡單了，電路結構不再像之前那樣復雜，如果再發生故障，維修人員能夠快速地找出故障點，減輕了設備維修的難度。在校學習的維修電工專業的學生反映，線路控制更容易理解，原理很簡單，維修很方便。

作者簡介：丘直林，廣東省臺山市技工學校。