X62W 萬(wàn)能銑床的 PLC 控制
2016-1-6 來(lái)源：廣西玉林高級(jí)技工學(xué)校 作者：馮春楠
摘要：繼電接觸器控制電路雖然應(yīng)用很廣，但存在觸點(diǎn)使用壽命短、體積大、接線繁雜等缺點(diǎn)，特別是因?yàn)樗捎霉潭ń泳€方式，一旦控制要求有所變動(dòng)，就需重新設(shè)計(jì)安裝，通用性和靈活性較差。采用 PLC（可編程控制器）控制可克服以上缺點(diǎn)，特別是在復(fù)雜的控制，以及控制要求有所變動(dòng)的控制中，其通用性和靈活性就較為優(yōu)越。
關(guān)鍵詞：可編程控制器；線路控制；萬(wàn)能銑床
0 引言
PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用 PLC 實(shí)現(xiàn)電路的控制，主要包括對(duì)電路的控制要求進(jìn)行分析、確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配、進(jìn)行主電路及 PLC 接線、進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、對(duì)程序進(jìn)行仿真調(diào)試和帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行這幾個(gè)步聚。
2 要求
該銑床共用 3 臺(tái)異步電機(jī)拖動(dòng)，它們分別是主軸電動(dòng)機(jī)D-Z、進(jìn)給電動(dòng)機(jī) D-G 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) D-L。
2．1 主要特點(diǎn)
（1） 銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式， 所以要求主軸電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)。 對(duì)主軸電動(dòng)機(jī) D-Z 的控制是通過(guò)換相 5H與接觸器 C-Z； C-D 進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和反接制動(dòng)及沖動(dòng)控制， 并通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速。
（2） 銑床的工作臺(tái)要求有前后、左右、上下 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、快速移動(dòng)和限位控制，并能過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)能上下、左右、前后方向的改變，對(duì) D-G 要正反轉(zhuǎn)控制；以T-K 工作臺(tái)快速牽引電磁閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快慢移動(dòng)。
（3） D-L 只要求能進(jìn)行正轉(zhuǎn)控制。
2.2 電氣控制要求與聯(lián)鎖措施
（1） 為防止刀具和銑床的損壞，要求只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給方向的快速移動(dòng)。
（2） 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中同時(shí)只能有一種方向運(yùn)動(dòng)，該銑床采用了機(jī)械操縱插槽和位置形狀相配合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 6個(gè)方向的聯(lián)鎖及接觸器聯(lián)鎖。
（3） 主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用變速盤(pán)來(lái)進(jìn)行速度選擇，為保證變速齒輪進(jìn)入良好嚙合狀態(tài)，兩種運(yùn)動(dòng)都要求變速后作瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)。
（4） 當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)或冷卻電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。
（5） 要求有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。
（6） 停止、快進(jìn)和啟動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)兩地控制。
3 確定輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)及其地址分配
3．1 確定輸入點(diǎn)數(shù)及其地址分配
確定輸入點(diǎn)數(shù)及其地址分配即為確定輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)及其對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的地址分配。根據(jù)上述對(duì)銑床的控制求及分析，PLC 控制系統(tǒng)的輸入包括：停止、過(guò)載保護(hù)、圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)與機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、快速移動(dòng)、主軸啟動(dòng)、進(jìn)給沖動(dòng)、主軸沖動(dòng)、冷卻、啟動(dòng)、照明、測(cè)速繼電器、工作臺(tái)自動(dòng)工作中快速與送進(jìn)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、右移開(kāi)關(guān)、 前下移開(kāi)關(guān)、后上移開(kāi)關(guān)，共計(jì) 18 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)， 即 18 個(gè)相對(duì)應(yīng)地址輸入繼電器，其地址分配如表 1 所示。
3．2 確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配
確定輸出點(diǎn)數(shù)及其地址分配即為確定輸出信號(hào)的個(gè)數(shù)及其對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的地址分配。PLC 控制系統(tǒng)的輸出包括：主軸電動(dòng)機(jī)接觸器、主軸電動(dòng)機(jī)制動(dòng)接觸器、工作臺(tái)正轉(zhuǎn)接觸器、工作臺(tái)反轉(zhuǎn)接觸器、工作臺(tái)快速進(jìn)給接觸器、冷卻泵、照明接觸器，共計(jì) 7 個(gè)輸出執(zhí)行信號(hào)，即 7 個(gè)相對(duì)應(yīng)地址輸出繼電器，其地址分配如表 2 所示。
4 主電路及 PLC 接線
進(jìn)行主電路及 PLC 接線就是進(jìn)行硬件上的線路連接。進(jìn)行PLC 接線就是根據(jù)控制要求對(duì)PLC 的輸入、輸出端及電源進(jìn)行線路上的連接，接線圖如圖 1 所示。
連接時(shí)要注意元件安裝要符合安裝工藝要求，線路布局合理，避免交錯(cuò)，導(dǎo)線與接線柱的連接要注意安全可靠，符合布線及導(dǎo)線連接工藝標(biāo)準(zhǔn)。
5 程序設(shè)計(jì)
進(jìn)行程序設(shè)計(jì)可通過(guò)三菱 PLC 編程軟件 “GX Developer”進(jìn)行。在 PLC 中常用的編程方法有梯形圖法和指令表法兩種。應(yīng)用梯形圖進(jìn)行編程時(shí)，只要按梯形圖邏輯行順序輸入到計(jì)算機(jī)中去，計(jì)算機(jī)就可自動(dòng)將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表及 PLC 能接受的機(jī)器語(yǔ)言，存入并執(zhí)行。
指令表類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的形式，用指令的助記符來(lái)進(jìn)行編程。所以，采用指令表法進(jìn)行編程時(shí)首先要根據(jù)電路控制要求通過(guò)編程軟件 GX Developer 編寫(xiě)出由多個(gè)指令語(yǔ)句組成的相對(duì)應(yīng)電路控制功能的程序列表。根據(jù)控制要求，X62W 萬(wàn)能銑床的 PLC 控制的程序列表如表 3 所示。
6 軟件仿真調(diào)試
程序編寫(xiě)好后，先轉(zhuǎn)換成梯形圖，然后利用 PLC 編程軟件 “GX Developer” 中的軟元件測(cè)試功能分別對(duì) X62W 萬(wàn)能銑床各動(dòng)作控制要求進(jìn)行仿真測(cè)試。在仿真測(cè)試中執(zhí)行各動(dòng)作要求時(shí)各軟元件能按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)作，說(shuō)明程序編寫(xiě)成功，可進(jìn)行下一個(gè)步聚的操作；如果執(zhí)行各動(dòng)作指令時(shí)各軟元件不能按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)動(dòng)作，說(shuō)明編寫(xiě)好的程序存在一定的問(wèn)題，必須重新修改程序，再進(jìn)行仿真測(cè)試，測(cè)試成功后才能進(jìn)行下一步的操作。
7 帶負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行
PLC 程序進(jìn)行仿真調(diào)試沒(méi)問(wèn)題后，要把程序從電腦寫(xiě)入到 PLC 中，才能進(jìn)行帶負(fù)荷調(diào)試。帶負(fù)荷調(diào)試也就是對(duì)硬件進(jìn)行通電調(diào)試。通電調(diào)試前，必須先檢查電路連接是否正確才能進(jìn)行。
調(diào)試時(shí)，要分別對(duì)主軸電動(dòng)機(jī) D-Z、進(jìn)給電動(dòng)機(jī) D-G 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) D-L 進(jìn)行調(diào)試。如果均能按預(yù)定目標(biāo)運(yùn)行，則說(shuō)明硬件接線正確，調(diào)試成功；如出現(xiàn)調(diào)試不成功時(shí)，必須要根據(jù)故障現(xiàn)象對(duì)硬件接線相應(yīng)部分進(jìn)行反復(fù)檢查，排查出故障原因，然后重新進(jìn)行接線，直到主軸電動(dòng)機(jī) D-Z、進(jìn)給電動(dòng)機(jī) D-G 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) D-L 均能成功按預(yù)期目標(biāo)運(yùn)行為止。
8 結(jié)語(yǔ)
X62W 萬(wàn)能銑床的控制電路較為復(fù)雜，當(dāng)控制以及控制要求有所變動(dòng)，采用 PLC 控制，只需重新編寫(xiě)程序，再進(jìn)行調(diào)試即可，其通用性和靈活性就較高。
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