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X62W万能铣床的PLC控制改造

文章出处:三重铣床厂家作者:三重机械人气:发表时间:2017-01-19 16:16【

一、X62W万能铣床的控制要求及电气控制线路分析
 
    铣床厂家由于任务目标明确,所以日常的生产工作都围绕该任务目标进行。三重机械制造有限公司要求技术工人必须掌握:1.根据X62W万能铣床电路原理图,结合实物熟悉各电气元器件的位置;2.根据实物绘出电气原理图;3.熟悉电气控制要求及电气控制线路工作原理;4.根据故障现象,运用所掌握的知识分析判断故障范围。而在实际生产过程中,要求技术工人必须掌握:1.PLC的基本组成及工作原理;2.FX2N系列PLC的硬件组成及各组成部分的功能;3.熟悉FX2N系列PLCI/O的编号、分类、主要技术指标及使用注意事项;4.GX-DEVELOPER编程软件的使用;5.电动机的各种PLC控制。最后,根据项目任务,要求技术工人掌握相关知识,并给技术工人下发任务书,技术工人按照任务书的要求完成任务,工程师从旁指导、协调、分析总结。万能铣床是一种在机械加工和机械修理中广泛使用的机床,它是通过操作操纵手柄实现电气与机械上的配合,来完成各种预定的进给运动,是机械与电气联动的典型控制。但是它的电气控制系统采用继电接触器电路实现,由于采用继电接触器控制模式,电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高,而且故障的查找与排除也非常困难。为此,针对原来的继电接触器控制模式用PLC进行改造。改造前,必须熟悉其电气原X62W万能铣床采用了3台异步电动机进行拖动,它们分别是主轴电动机M1、冷却泵电动机M2和进给电动机M3,按照电气控制原理图可分为电源电路、主电路、控制电路和辅助电路,电气控制工作原理如下:
 
1.1主电路分析
主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工,其正反转通过组合开关SA2来实现;冷却泵电动机M2供应切削液,与M1之间是顺序控制关系;进给电动机M3通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动,其正反转由接触器KM3、KM4来实现;3台电动机分别用热继电器FR1、FR2、FR3作过载保护。
 
1.2控制电路分析
(1)主轴电动机M1的控制
为操作方便,主轴电动机M1由按钮SB1、SB2和SB5、SB6实现两地控制;KM1是M1的启动运行接触器,兼作失压和欠压保护;YC3是主轴制动电磁离合器,当铣削完毕,需要停车时,为快速停车,将SB1(或SB2)按住,YC3得电,进行停车制动;SQ6是主轴变速瞬时点动位置开关,与变速手柄一起通过机械联动机构在变速时使齿轮系统产生抖动,便于齿轮啮合;SA4是主轴更换铣刀控制开关,将SA4置于换刀位置,YC3得电,主轴制动,同时SA4-1将控制电路切断,机床无法运行,起到保障人身安全的作用。
(2)冷却泵电动机M2的控制
由热继电器FR2作过载保护,熔断器FU2作短路保护,由KM2实现直接启动运行兼作失压与欠压保护,当主轴停车时,M2也跟着停转。
(3)进给电动机M3的控制
X62W型万能铣床工作台的进给运动需在主轴启动后方可进行。工作台可在3个坐标6个方向上作直线运动。进给运动是通过两个操作手柄、快速移动按钮、电磁离合器YC1、YC2和机械联动机构控制相应的位置开关使M3正转或反转,实现工作台的常速或快速移动,并且6个方向的运动是联锁的,不能同时进行。
当圆形工作台旋转时,将SA5扳到“接通”位置,触头SA5-2闭合,KM3得电,M3启动,通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动,且圆形工作台不能反转;另外圆形工作台的旋转运动和6个方向的进给运动也是联锁的。由蘑菇形进给变速手柄配合位置开关SQ5实现工作台的进给变速冲动。
为了提高生产效率,还设置了工作台的快速移动操作,由各个方向的操纵手柄与快速移动按钮SB3或SB4配合实现。
X62万能铣床
二、X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造
2.1改造方法
进行电气控制线路改造时,原电源电路、主电路保持不变;在控制电路中,变压器TC1、TC3和整流器VC的输出部分去掉,用可编程控制器实现;为了保证各种联锁功能,将位置开关SQ1~SQ6、按钮SB1~SB6、照明开关S、冷却泵启动开关SA3、换刀开关SA4和圆形工作台转换开关SA5分别接入PLC的输入端;输出器件分三个电压等级:一个是接触器、继电器用的110V交流电压;一个是电磁离合器用的24V直流电;另一个是照明用的36V交流电压,需将PLC的输出口分为三组连接点。
 
2.2PLC硬件设计
通过对X62W万能铣床控制系统详细分析,该系统需16个输入点,9个输出点,根据输入输出口的数量,选择三菱FX2N—40MR型PLC,其I/O分配表和PLC硬件接线图(略),且所有电器元件均可采用改造前的型号,电器元件的安装位置也不变。
 
根据X62W万能铣床的控制要求,其PLC控制梯形图。
该程序共有九条支路,反映了原继电接触器控制电路中的各种逻辑关系:
第一条支路反映的是主轴电动机的启动、停止及变速冲动控制,分别由按钮SB5(SB6)、SB1(SB2)及位置开关SQ6接于PLC的X0、X1、X13输入接点实现。主轴启动后,通过输出继电器Y4将进给控制电路电源接通。
第二条支路实现主轴制动及换刀功能:需快速停车时,将SB1(或SB2)按住,Y12输出,使YC3得电,抱紧主轴;更换铣刀时,按下SA4(对应输入接点X3),将主轴抱紧,换刀方便容易,同时,输入继电器X3的常闭触头断开,将控制电路电源切断,起到安全作用。
第三条支路是冷却泵电动机的启停控制,由SA3(对应输入接点X4)控制,并且与主轴电动机之间采用顺控关系:M1启动后,M2才能启动;N1停止,M2也跟着停止。
第四条支路反映的是向右、向前、向下进给,进给变速冲动及圆工作台启停控制:操作纵向进给操作手柄,压下SQ1(对应输入接点X7),Y6输出,KM3得电,M3正转,工作台向右进给,因其常闭触头分别串在向前、后、上、下进给、进给变速冲动及圆工作台控制线路中,实现了联锁,确保在任一时刻进给运动都是单一方向的;其他前后、上下进给,进给变速冲动分析同上;最后要说明的是圆工作台的进给运动:其启动条件是左右和十字操纵手柄置于“中间”位置(SQ1~SQ4均未受压),SQ5处于正常工作位置,主轴电动机已启动,通过操作组合开关SA5(对应输入接点X5),Y6输出,KM3得电,圆工作台转动,停止时,只需按下SB1(或SB2),另由于KM4线圈无法得电,圆工作台不能实现反转。
第五条支路是实现向左、向后、向上进给运动功能的:当操作工作台横向及升降进给操纵手柄时,压下SQ4(对应输入接点X12),Y7输出,KM4得电,M3反转,工作台向后或向上移动;由于其常闭触头串联在左右进给控制电路中,实现了联锁。
第六、七、八条支路是工作台快速进给启动控制:为了提高劳动生产率,有时要求工作台快速移动,可通过操作快速移动按钮SB3(或SB4)对应输入接点X2,使KA得电,控制Y10、Y11的输出,分别接通YC2和切断YC1,再配合各个方向的操纵手柄,实现工作台向相应方向的快速移动。
第九条是照明控制:由S(对应输入接点X6)控制Y0实现。对比改造前后的控制线路,后者明显简洁,触点数量少,接线少,且触头间的串、并联都是通过程序实现,不仅保证了原电路的工作逻辑关系,而且具有各种联锁措施,确保了整机的安全性能;电气改造投资少、工作量较小,而且改造后的PLC控制系统无论是硬件还是软件都非常简单,且能适应经常变动的工艺件;除接交流接触器、继电器线圈的输出触点接的是110V的电源电压外,其他按钮、位置开关、电磁离合器线圈等接的都是24V、36V的低压电源,故障率会明显降低,从而提升了整机性能。
LM1450C万能铣床