应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法
传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题，直接影响了产品质量和生产效率。介绍应用plc对z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法。
一、引言传统机床控制系统基本上采用交流继电接触器控制方式，可靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程序控制器（plc）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种工业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。应用plc对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。本文试探讨应用三菱公司的fx2n-32mr型plc对z3050型摇臂钻床的继电-接触器控制线路进行改造的方法。
二、问题的提出
z3050型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。为简化传动装置，摇臂钻床的运动部件使用多电机拖动，共有四台电动机：主轴电动机m1，摇臂升降电动机m2，液压泵电动机m3，冷却泵电动机m4。
主轴箱上装有4个按钮：sb1、sb2、sb3与sb4，它们分别是主轴电动机停止、起动按钮，摇臂上升、下降按钮。主轴箱移动手轮上装有2个按钮sb5、sb6，分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。
（一）z3050摇臂钻床的电气控制线路分析（如图1）
1．主轴电动机m1的控制
按起动按钮sb2→接触器km1吸合并自锁→主轴电动机m1启动运行，同时指示灯hl3显亮。按停止按钮sb1→km1释放→m1停止，同时指示灯hl3熄灭。
2．摇臂升降控制
按下上升点动按钮sb3→时间继电器kt线圈得电→摇臂上升到位后，松开按钮sb3→km2和kt同时断电释放→m2停止，摇臂停止上升→由于kt线圈失电，经1～3秒延时，其延时闭合的常闭触点复位→km5吸合→液压泵电机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。同时，活塞杆通过弹簧片使sq3的动断触点断开→km5断电释放→液压泵电机停止，zui终完成摇臂的“松开－上升－夹紧”的整套动作。
摇臂的下降由sb4控制km3，启动m2反转来实现，与摇臂上升过程类似。
其中，摇臂的松开及夹紧到位分别由行程开关sq2及sq3的动作发出信号。摇臂升降的上下限位保护分别由sq1及sq5实现。kt为断电延时型时间继电器，其作用是在摇臂升降到位后，延时1～3s再起动m3将摇臂夹紧。
3．立柱和主轴箱的夹紧与松开控制
sb5和sb6分别为松开与夹紧控制按钮，由它们点动km4、km5，去控制m3的正、反转，由于sb5、sb6的动断触点（5－21－22）串联在ya线圈支路中。所以在操作sb5、sb6点动m3的过程中，电磁阀ya断电，液压泵供出的压力油进入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔，而不进人摇臂松开夹紧油腔，进而推动松、紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧，同时“松开/夹紧指示灯”hl1或hl2亮。
（二）控制线路的常见问题
z3050型摇臂钻床的工作过程是由电气、机械、液压系统配合实现的。由于采用交流继电接触器控制方式，继电器、接触器控制线路部分故障率较高，这是造成经常待机维修的主要因素。例如：若时间继电器kt线圈断线，或其动合触点闭合时接触不良，则可导致摇臂松开的电路故障；若接触器km4主触点接触不良，或km5的动合互锁触点接触不良等则会使主轴箱和立柱的松开不正常等等。
此种常见故障可由器件本身故障造成，也可由触点老化、连接点接触不良等线路故障造成。若采用可编程序控制器用程序来实现控制功能，即用“存储逻辑”取代继电器-接触器系统的“接线逻辑”，则在控制电路中，不存在触点老化，触点接触不良，接点虚焊等现象，具有很高的可靠性。下面就试述用plc对其进行控制线路的改造的方法。
三、用plc进行控制线路的改造
（一）分析控制对象
前面已分析了机床控制系统的动作过程。在用plc控制系统时，为节省i/o点，主轴电机的过载保护热继电器fr1及液压泵电机的过载保护热继电器fr2的动断触点串联接入plc，共用一个输入点。冷却泵由组合开关qs2直接启动，不接入plc。各指示灯与相应的接触器并联输出或直接由相应开关控制，不单独占用输出点。
（二）plc选型及分配i/o点
根据控制系统的i/o点数量的情况，选用三菱公司的fx2n-32mr型plc。i／o设备及i／o点分配如表1所示。
（三）外部接线图
为了提高信号的准确性，避免由于机器机械振动等原因使常闭触点脱开而给出错误指令，plc输入端的信号元件sb1，sq1，sq5，sq2，sq3等在传统控制线路中使用常闭触头的，都改用常开触头，而在plc的程序中做相应调整。
（四）程序设计
由于摇臂上升和下降都需要先松开摇臂，同时也都受“升降限位→开关”的限位保护，所以可以用这些条件去控制plc内的一个虚拟辅助继电器m，使其成为有人按下摇臂上升或下降按钮（发出摇臂升降命令）的标志，从而简化后续程序的设计。
另外，前文已经分析：在摇臂上升的控制中，按下sb3使摇臂上升到所需位置后，松开sb3则摇臂停止上升。同时时间继电器kt断电释放，经1s－3s时间的延时后，其延时闭合的触点动作闭合使液压泵电机反向旋转，zui终使摇臂夹紧（下降过程类似）。因而程序中需要一个“断电延时型”的时间继电器，而plc里的时间继电器都是属于“通电延时型”，所以需要通过一个程序段构造一个“断电延时型”的时间继电器。
如图3所示，m0得电闭合后，m1得电并自锁，而t0受m0的封锁不能得电；m0断电后，其常闭触点复位闭合，t0得电开始定时，定时时间到了之后，t0的常闭触点才动作断开，这时m1才失电；即t0成了一个“断电延时型”的时间继电器，m1也有了“失电延时断开”的功能。
根据上述的分析及原来的继电器系统控制线路图，结合“翻译法”可以很方便的设计出plc的梯形图。
（五）调试运行
写好程序后，先利用计算机软件模拟运行，修改、完善程序，确定能实现原线路的各种功能后，再与机床联机调试运行。
四、结束语
改造后的机床plc控制系统比原来的继电接触器控制系统有如下优点：用程序实现器件的“软连接”，节省了电气元件、导线等材料，减少了硬件接线的工作量，缩短设计周期；plc控制系统便于运行监控，检查和排除故障，减少平时维护的工作量；提高了控制系统的可靠性和抗*力，降低了故障率。
可编程序控制器应用灵活、编程容易，应用plc对传统控制方式的机床进行改造可取得良好的效果。目前已广泛应用于传统工业技术改造和工业新产品的设计中。
安装Vickers威格士DGM系列单向阀的5个方法
ExdIIBT4防爆电动球阀Q941F防爆电动开关切断球阀使用注意事项
LPFA3.15电缆浮球开关在水位控制方面的应用案例
升降柱的选择
高低温冲击试验箱维护中应该注意什么
应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法
食材保鲜机怎么选？为什么是喷雾的好
基因编辑细胞技术流程
6020真空干燥箱结构及工作原理
废旧家电回收进入“加速赛道”！海尔绿色再循环互联网工厂正式投产
性能好质量好的枕式包装机才能让你面对激烈的竞争
讲解数控滑台的结构和工作完成后的注意事项
车轮机床刀架的数控化改造
压铸高温油温机使用优势 欧能机械厂家保障
YGC-3*1.5耐高温硅橡胶电缆
Z41W法兰式不锈钢闸阀
WSZ-0.5生活一体化污水处理设备
引起减速机渗油三大原因
德国VSE VS 0.1 GPO 12V流量计上海现货渠道
高低温试验室油分离器有哪些作用
一、引言传统机床控制系统基本上采用交流继电接触器控制方式，可靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程序控制器（plc）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种工业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。应用plc对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。本文试探讨应用三菱公司的fx2n-32mr型plc对z3050型摇臂钻床的继电-接触器控制线路进行改造的方法。
二、问题的提出
z3050型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。为简化传动装置，摇臂钻床的运动部件使用多电机拖动，共有四台电动机：主轴电动机m1，摇臂升降电动机m2，液压泵电动机m3，冷却泵电动机m4。
主轴箱上装有4个按钮：sb1、sb2、sb3与sb4，它们分别是主轴电动机停止、起动按钮，摇臂上升、下降按钮。主轴箱移动手轮上装有2个按钮sb5、sb6，分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。
（一）z3050摇臂钻床的电气控制线路分析（如图1）
1．主轴电动机m1的控制
按起动按钮sb2→接触器km1吸合并自锁→主轴电动机m1启动运行，同时指示灯hl3显亮。按停止按钮sb1→km1释放→m1停止，同时指示灯hl3熄灭。
2．摇臂升降控制
按下上升点动按钮sb3→时间继电器kt线圈得电→摇臂上升到位后，松开按钮sb3→km2和kt同时断电释放→m2停止，摇臂停止上升→由于kt线圈失电，经1～3秒延时，其延时闭合的常闭触点复位→km5吸合→液压泵电机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。同时，活塞杆通过弹簧片使sq3的动断触点断开→km5断电释放→液压泵电机停止，zui终完成摇臂的“松开－上升－夹紧”的整套动作。
摇臂的下降由sb4控制km3，启动m2反转来实现，与摇臂上升过程类似。
其中，摇臂的松开及夹紧到位分别由行程开关sq2及sq3的动作发出信号。摇臂升降的上下限位保护分别由sq1及sq5实现。kt为断电延时型时间继电器，其作用是在摇臂升降到位后，延时1～3s再起动m3将摇臂夹紧。
3．立柱和主轴箱的夹紧与松开控制
sb5和sb6分别为松开与夹紧控制按钮，由它们点动km4、km5，去控制m3的正、反转，由于sb5、sb6的动断触点（5－21－22）串联在ya线圈支路中。所以在操作sb5、sb6点动m3的过程中，电磁阀ya断电，液压泵供出的压力油进入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔，而不进人摇臂松开夹紧油腔，进而推动松、紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧，同时“松开/夹紧指示灯”hl1或hl2亮。
（二）控制线路的常见问题
z3050型摇臂钻床的工作过程是由电气、机械、液压系统配合实现的。由于采用交流继电接触器控制方式，继电器、接触器控制线路部分故障率较高，这是造成经常待机维修的主要因素。例如：若时间继电器kt线圈断线，或其动合触点闭合时接触不良，则可导致摇臂松开的电路故障；若接触器km4主触点接触不良，或km5的动合互锁触点接触不良等则会使主轴箱和立柱的松开不正常等等。
此种常见故障可由器件本身故障造成，也可由触点老化、连接点接触不良等线路故障造成。若采用可编程序控制器用程序来实现控制功能，即用“存储逻辑”取代继电器-接触器系统的“接线逻辑”，则在控制电路中，不存在触点老化，触点接触不良，接点虚焊等现象，具有很高的可靠性。下面就试述用plc对其进行控制线路的改造的方法。
三、用plc进行控制线路的改造
（一）分析控制对象
前面已分析了机床控制系统的动作过程。在用plc控制系统时，为节省i/o点，主轴电机的过载保护热继电器fr1及液压泵电机的过载保护热继电器fr2的动断触点串联接入plc，共用一个输入点。冷却泵由组合开关qs2直接启动，不接入plc。各指示灯与相应的接触器并联输出或直接由相应开关控制，不单独占用输出点。
（二）plc选型及分配i/o点
根据控制系统的i/o点数量的情况，选用三菱公司的fx2n-32mr型plc。i／o设备及i／o点分配如表1所示。
（三）外部接线图
为了提高信号的准确性，避免由于机器机械振动等原因使常闭触点脱开而给出错误指令，plc输入端的信号元件sb1，sq1，sq5，sq2，sq3等在传统控制线路中使用常闭触头的，都改用常开触头，而在plc的程序中做相应调整。
（四）程序设计
由于摇臂上升和下降都需要先松开摇臂，同时也都受“升降限位→开关”的限位保护，所以可以用这些条件去控制plc内的一个虚拟辅助继电器m，使其成为有人按下摇臂上升或下降按钮（发出摇臂升降命令）的标志，从而简化后续程序的设计。
另外，前文已经分析：在摇臂上升的控制中，按下sb3使摇臂上升到所需位置后，松开sb3则摇臂停止上升。同时时间继电器kt断电释放，经1s－3s时间的延时后，其延时闭合的触点动作闭合使液压泵电机反向旋转，zui终使摇臂夹紧（下降过程类似）。因而程序中需要一个“断电延时型”的时间继电器，而plc里的时间继电器都是属于“通电延时型”，所以需要通过一个程序段构造一个“断电延时型”的时间继电器。
如图3所示，m0得电闭合后，m1得电并自锁，而t0受m0的封锁不能得电；m0断电后，其常闭触点复位闭合，t0得电开始定时，定时时间到了之后，t0的常闭触点才动作断开，这时m1才失电；即t0成了一个“断电延时型”的时间继电器，m1也有了“失电延时断开”的功能。
根据上述的分析及原来的继电器系统控制线路图，结合“翻译法”可以很方便的设计出plc的梯形图。
（五）调试运行
写好程序后，先利用计算机软件模拟运行，修改、完善程序，确定能实现原线路的各种功能后，再与机床联机调试运行。
四、结束语
改造后的机床plc控制系统比原来的继电接触器控制系统有如下优点：用程序实现器件的“软连接”，节省了电气元件、导线等材料，减少了硬件接线的工作量，缩短设计周期；plc控制系统便于运行监控，检查和排除故障，减少平时维护的工作量；提高了控制系统的可靠性和抗*力，降低了故障率。
可编程序控制器应用灵活、编程容易，应用plc对传统控制方式的机床进行改造可取得良好的效果。目前已广泛应用于传统工业技术改造和工业新产品的设计中。
安装Vickers威格士DGM系列单向阀的5个方法
ExdIIBT4防爆电动球阀Q941F防爆电动开关切断球阀使用注意事项
LPFA3.15电缆浮球开关在水位控制方面的应用案例
升降柱的选择
高低温冲击试验箱维护中应该注意什么
应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法
食材保鲜机怎么选？为什么是喷雾的好
基因编辑细胞技术流程
6020真空干燥箱结构及工作原理
废旧家电回收进入“加速赛道”！海尔绿色再循环互联网工厂正式投产
性能好质量好的枕式包装机才能让你面对激烈的竞争
讲解数控滑台的结构和工作完成后的注意事项
车轮机床刀架的数控化改造
压铸高温油温机使用优势 欧能机械厂家保障
YGC-3*1.5耐高温硅橡胶电缆
Z41W法兰式不锈钢闸阀
WSZ-0.5生活一体化污水处理设备
引起减速机渗油三大原因
德国VSE VS 0.1 GPO 12V流量计上海现货渠道
高低温试验室油分离器有哪些作用