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(桂林理工大学 南宁分校,广西 南宁 530000)
【摘 要】本文介绍了可编程控制器(PLC)在X62W卧式万能铣床电气控制系统中的应用方法,并对该系统的硬件组成和软件设计作了阐述.通过PLC在电气控制及故障诊断中的技术应用,可使机床的硬件电路得以简化,工作更加可靠,从而提高了机床故障的诊断效率.
【关键词】可编程控制器(PLC)；万能铣床；电气控制；梯形图
1. 万能铣床的控制要求及传统继电控制的问题
铣床是一种高效率的铣削加工机床,可用来加工各种表面、沟槽和成形面等；装上分度头以后,可以加工直齿轮和螺旋面；装上回转圆形工作台则可以加工凸轮和弧形槽.铣床的应用范围很广,在金属切削机床中铣床的数量仅次于车床.
１．１ 万能铣床的控制要求
以X62W型卧式万能铣床为例,其控制要求如下：
1）主运动和进给运动之间,没有速度比例协调的要求,所以主轴与工作台各自采用单独的笼型异步电动机拖动.
2.）主轴电动机是在空载时直接起动,为完成顺铣和逆铣,要求有正反转.可根据铣刀的种类来选择转向,在加工过程中不必变换转向.
3）为了减小负载波动对铣刀转速的影响,以保证加工质量,主轴上装有飞轮,其转动惯量较大.为提高工作效率,要求主轴电动机有停车制动控制.一般采用机械抱闸制动.
4）工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由一台进给电动机拖动,三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现,每个方向有正反向运动,要求有正反转.同一时间只允许工作台向一个方向移动,故三个方向的运动之间应有联锁保护.
5）为了缩短调整运动的时间,提高生产率,工作台应有快速移动控制,X62W型铣床是采用快速电磁铁吸合来改变传动链的传动比而实现的.
6）使用回转工作台时,要求回转工作台旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的运动之间有联锁保护控制 ,即回转工作台旋转时,工作台不能向其他方向移动 .
7）为适应加工的需要,主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围.X62W型铣床是采用 机械变速的方法,改变变速箱传动比来实现的.为保证变速时齿轮易于啮合,减小齿轮槽面的冲击,要求变速时有电动机冲动（短时转动控制）.
数控铣床控制系统:MOV25 数控铣床手动控制
8）根据工艺要求,主轴旋转与工作台进给应有联锁控制,即进给运动要在铣刀旋转之 后才能进行,加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动.
9） 冷却泵由一台电动机拖动 供给铣削时的冷却液.
1.0）为操作方便,应能在两处控制各部件的起动停止.
上面的控制要求包含多个基本控制环节,如：正反转控制、顺序控制、两地控制、冲动控制、制动控制和联锁保护环节（包含了多个联锁）.其中有些控制和联锁还要配合机械控制才能实现.
１．２ 传统继电接触控制的问题
对于万能铣床如此复杂的控制要求,若采用传统继电接触控制的方法,会碰到这么几个问题：1）设计难度大；2）控制电路接线复杂；3）使用到的元器件多,电路可靠性差；4）初学者不容易理解和掌握.为此,下面介绍采用PLC的控制方式来实现上述能铣床电气控制要求,在此基础上还加入了对电路故障的诊断.
２ PLC的选择和硬件电路设计
在设计时选择的是日本三菱公司的FX2N-48MR-001型可编程控制器.该控制器有48个输人输出口,其中输入24个,输出24个.该控制器的结构为输入输出一体化组件型结构,安装和调试比较方便,且具有较快的输入响应速度,并可以进行I／O口扩展.
为实现上述万能铣床电气控制及故障诊断要求.需要PLC的输人信号包括6个按钮、5个行程开关、5个选择开关、3个热继电器输入信号,共计19个.而PLC的输出控制信号包括3个电磁离合器、5个继电器、6个指示灯,共14个,具体的I／O分配如表1所列.
该PLC的I／O通道分配可根据其控制对象的特点和控制要求,将I／O的输入输出口与相应的电气设备相连,从而达到控制和检测的目的.完成I／O口地址分配后,即可进行PLC硬件设计.
３ PLC梯形图设计
根据X62W型卧式万能铣床控制要求PLC梯形图的设计如图１所示.在用PLC进行设计的过程中．运用了2个辅助继电器来简化梯形图设计.在编制程序的过程中,充分考虑了系统的安全性,因而在梯形图中采用了有互锁功能的设计,并且在PLC外部分别串联了KM2、KM3常闭触点来实现KM2、KM3的互锁控制,从而提高了整个机床控制系统运行的可靠性.程序设计中将不同控制方式的程序分别编写,这样可根据工作方式来选择开关以决定执行哪行程序,从而使程序结构更清晰．编程更方便.
４ 故障诊断设计
在被控设备工作正常的情况下,控制系统的各个输入、输出信号和内部继电器的信号之间都会存在确定的逻辑关系.本控制器使PLC的逻辑功能并通过编程来实现报警.硬件中的左右行程开关,如果同时闭合,就会形成逻辑错误输出报警．以表示左右行程开关中有需要维修的部件.最终通过逻辑运算实现行程开关、电机、接触器等故障报警功能.
可编程控制器用于X62W型卧式万能铣床控制系统,既具有微机控制的一系列优点,又能够克服继电接触器控制的不足之处.表现在:稳定性好,可靠性高.采用高集成度器件制造的PLC,它与外部电路均经过光电隔离,具有很强的抗干扰能力；控制灵活.PLC 采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式存储在内存中,要改变控制逻辑,只需改变程序即可,而且,PLC 中每只软继电器的触点数无限制,因此具有很强的灵活性和扩展性； PLC 具有自诊断程序,每次使用都能自行检查,发现故障立即停机.
５ 结束语
实践证明,通过把PLC控制技术应用于各种机床控制系统,大大提高了机床控制系统的可靠性和故障诊断的效率,同时也提高了设备的自动化水平和产品的质量.PLC正改变着工厂自动控制的面貌,对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义.
【参考文献】
［１］阮友德.电气控制与PLC实训教程[M].北京：人民邮电出版社,2007．
［２］吴丽.电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社,2008．
［责任编辑：丁艳］
总结：本文关于控制铣床论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
数控铣床控制系统引用文献:
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