組合機(jī)床電氣控制中PLC實(shí)施淺談

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摘要：PLC以及變頻器隨著國(guó)家科研技術(shù)的不斷提高，許多的改進(jìn)和發(fā)展在數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信等各方面得到了展現(xiàn)。PLC具有很多優(yōu)良的特點(diǎn)，比如控制性能強(qiáng)，軟硬件配置，可以隨意擴(kuò)展到其他設(shè)備上，同時(shí)操作人員也能隨時(shí)隨地維護(hù)設(shè)備地正常運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行速度維持穩(wěn)定，也不需要過多地面積存放，可以完整地保護(hù)各項(xiàng)功能。本文將論述PLC和變頻器在組合機(jī)床電氣控制中地具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；電氣控制；plc變頻器

1電氣系統(tǒng)的相關(guān)控制及要求

鏜頭主軸電機(jī)M1采用YP-50-22-6（22kW）變頻電機(jī)配三相380V120W的冷卻風(fēng)機(jī)。根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)比折算成的電機(jī)轉(zhuǎn)速要求在600～2000rpm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；經(jīng)換算變頻器設(shè)定頻率范圍為30～100Hz；采用電位器調(diào)速；鏜頭主軸要求有點(diǎn)動(dòng)和連動(dòng)兩種工作方式。工作臺(tái)快/慢速進(jìn)給電機(jī)分別采用M2三相異步電機(jī)Y112M-4（4kW）配裝T3523制動(dòng)器和YP-50-3．0-6（3kW）變頻電機(jī)配單相220V50W的冷卻風(fēng)機(jī)；慢速進(jìn)給速度范圍1．25～50mm/min（折算成的電機(jī)轉(zhuǎn)速要求在50～2100rpm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)）。經(jīng)換算變頻器設(shè)定頻率范圍為2．3～105Hz。采用電位器調(diào)速。變頻器的控制頻率要保證在2.4~106Hz之內(nèi)變換。調(diào)速選用電位器進(jìn)行。機(jī)床潤(rùn)滑選用：PYZ-1A集中潤(rùn)滑站。機(jī)床照明：電壓AC24V/40W。電柜散熱：125FZY2-S軸流風(fēng)扇。

2PLC系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

操作靈活。PLC最重要的數(shù)據(jù)以程序的形式存儲(chǔ)在控制器中，以減少與外部設(shè)備的連接和交互。如果需要更改數(shù)據(jù)，只需相應(yīng)調(diào)整內(nèi)部程序，無需更改外部控件。這使得控件的操作更加容易，數(shù)據(jù)的更正更加簡(jiǎn)單和靈活。處理速度效率高。半導(dǎo)體電路因?yàn)橛刑幚硭俣瓤?，又有極高的精確度的特點(diǎn)，所以電氣機(jī)床上使用PLC裝置主要是依靠通過半導(dǎo)體電路控制器實(shí)現(xiàn)的。還有一點(diǎn)保證了PLC系統(tǒng)的高效處理，那就是系統(tǒng)的組裝方式，采用大規(guī)模的組裝方式，可以避免抖動(dòng)的發(fā)生，使得集成電路和內(nèi)部的晶體管靈敏度提高。高精度、寬加工范圍。半導(dǎo)體電路的高穩(wěn)定性使其成為PLC定時(shí)系統(tǒng)的最佳選擇。同時(shí)，PLC還利用用戶的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，操作員可以根據(jù)實(shí)際操作過程設(shè)置時(shí)間，更改時(shí)間設(shè)置不會(huì)影響數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性好。PLC有自己的監(jiān)控系統(tǒng)，可以在使用過程中監(jiān)控各種操作。當(dāng)然，微電子技術(shù)的無觸點(diǎn)開關(guān)也具有高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在PLC系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)輸入輸出錯(cuò)誤，系統(tǒng)將啟動(dòng)控制系統(tǒng)中終端的自動(dòng)檢測(cè)，并再次驗(yàn)證結(jié)果。可以在短時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證錯(cuò)誤，以確保整個(gè)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。PLC的操作界面也非常友好，體現(xiàn)了人性化的特點(diǎn)。其編程語言是一種更清晰、更易懂的圖形語言。其他操作員也可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)掌握PLC的操作方法，只要知道基本的圖形指令，就可以操作這些功能，使PLC系統(tǒng)在生產(chǎn)中得到更廣泛的應(yīng)用。

3PLC的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

3.1機(jī)床的主電路設(shè)計(jì)

M1主軸發(fā)動(dòng)機(jī)通常為六級(jí)變頻電機(jī)，性能為22kW，可根據(jù)用戶需求定制。本項(xiàng)目選用cimr-7B030變頻器。變頻器的功率控制主要由ACshooterKM1連接，紋波電阻為2000W/609377，三路并聯(lián)，選用功率為4kW的開關(guān)控制工作臺(tái)快動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的快速后退和快速過程。短路和過載保護(hù)由QF2開關(guān)補(bǔ)充。低速推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)通常選用3kW功率的變頻器。變頻器的開關(guān)主要由交流屏蔽km4完成。PLC的電源和110V的電源接口提供發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)、SPS開關(guān)控制，14V電源由整流變壓器提供。

3.2明確本工程變頻器的分類設(shè)置和基本參數(shù)

電氣柜滿供電后，設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)變頻器工作電平、基頻、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、額定功率等各項(xiàng)工作參數(shù)，然后按race（比賽）按鈕，使得發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)地工作。這些裝置由引擎和變頻器輸入進(jìn)行檢測(cè)。最大工作頻率可以在e1-04中進(jìn)行調(diào)整。該控制模型的具體參數(shù)可以表示如下：（對(duì)于沒有pg的v/f控制）a1-02。其工作方式分別為：b103、b1-02和bl-01。制動(dòng)直流：一般是指磁流量的補(bǔ)償，b2-08，b2-02和b2-01。dewll：主要是指重負(fù)載啟動(dòng)和制動(dòng)停止的時(shí)間和頻率，b6-04到b6-01。減速和加快的時(shí)間：一般可以設(shè)置3秒，c1-02和c1-01。補(bǔ)償和再生操作：c3-04，c3ol。補(bǔ)償扭矩：c4-o1。載波頻率：c6-04，c6-03、c6-02。v/f特性：（基礎(chǔ)頻率一般定義為50Hz；v/f曲線的選??；其中電壓范圍為380V最大）e1-13到e1-01。多功能節(jié)點(diǎn)的輸入：h1-02設(shè)置成15，h1-01設(shè)置成25。保護(hù)電機(jī)：變頻電機(jī)型號(hào)為l1-01。失速的預(yù)防：（當(dāng)車輛安裝制動(dòng)器時(shí)）l3-04被設(shè)置到3。保護(hù)硬件：（包括控制風(fēng)扇、保護(hù)空調(diào)缺相、過熱報(bào)警等）l8-10、l8-07、l8-o5、l8-03到l8-o1。選擇一個(gè)多功能，設(shè)置顯示：o2-18至o2-01，o1-05至o1-01。在對(duì)變頻器的以上幾個(gè)基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置調(diào)試完畢后，其他的參數(shù)都應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。

3.3機(jī)床控制原理圖設(shè)計(jì)、開關(guān)量

I/O接線、輸出設(shè)備與PLC端子分配根據(jù)示例式鎖孔機(jī)要求，可編程的控制器sh1-3282可以直接用作電氣控制器。而且這種控制器具有一定的性價(jià)比?？刂破鞯睦^電器輸入可以設(shè)定為20，輸出可以設(shè)定為12，更加完全能夠適應(yīng)機(jī)床自動(dòng)化的控制。

3.4PLC梯形圖的程序設(shè)計(jì)

該鎖孔專機(jī)具體的電氣順序控制為：①緊急停止：緊急情況下，按下緊急停止按鈕，停止主軸并終止進(jìn)給。②控制聯(lián)動(dòng)主軸的變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)：首先要做的是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)開關(guān)，調(diào)試聯(lián)合位置。同時(shí)在發(fā)電機(jī)上按一個(gè)正向旋轉(zhuǎn)主軸的按鈕，完成ka2通電，實(shí)現(xiàn)了正向旋轉(zhuǎn)主軸的逆時(shí)器和變頻電動(dòng)機(jī)；如果您只需要在主軸上按下一個(gè)逆向反轉(zhuǎn)的按鈕來進(jìn)行逆向旋轉(zhuǎn)到你的主軸，那么即可直接地完成ka3通電，你將會(huì)擁有一臺(tái)變頻電機(jī)作為逆向旋轉(zhuǎn)到你的主軸；它也是一種可以直接在電位計(jì)上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣我們便可以直接改變發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度。然后再次按下啟動(dòng)停止的按鈕后再啟動(dòng)一個(gè)主軸。二是正轉(zhuǎn)啟：發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過轉(zhuǎn)換啟動(dòng)的開關(guān)，將一臺(tái)變頻器或風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的位置，按下一個(gè)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的按鈕而不是松開，可以直接用來實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)微動(dòng)的發(fā)生器和主軸的變頻電機(jī)；若松開手，則采用一個(gè)主軸式制動(dòng)器。③控制變頻器的電源：PLC工作正常，電氣柜的控制電源與主變頻器接通，ackm1實(shí)現(xiàn)了電吸引，ui主變頻器為主變頻器提供電力；若交流接觸器km4實(shí)現(xiàn)了電磁吸引，則uⅱ工作的變頻器正在進(jìn)行供電。④對(duì)于工作臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)的電氣控制：按照工作臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)大小可以劃分為緩慢和快速。慢速運(yùn)動(dòng)主要由慢速變頻電機(jī)和風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，快速運(yùn)動(dòng)主要由高壓電機(jī)和風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。時(shí)間環(huán)路中的速度都可以由調(diào)節(jié)器來控制。首先，縱向時(shí)間環(huán)路：按下正向旋轉(zhuǎn)微繼電器按鈕，正向旋轉(zhuǎn)微繼電器自動(dòng)打開，長(zhǎng)方形變頻器正向旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，使得工作臺(tái)方向左移或減速。按下正向旋轉(zhuǎn)停止按鈕，微繼電器自動(dòng)關(guān)閉，停止正常工作回路的運(yùn)動(dòng)。按下反向啟動(dòng)按鈕，反向微繼電器自動(dòng)打開，慢速變頻器反向啟動(dòng)運(yùn)行，工作臺(tái)緩慢向右移動(dòng)，按下后退停止按鈕，反向微繼電器將關(guān)閉，工作臺(tái)將緩慢停止。第二，縱向運(yùn)動(dòng)：向前按快速轉(zhuǎn)向按鈕，不要松開，快速轉(zhuǎn)向開關(guān)將打開，正常打開后快速制動(dòng)器將釋放，將快速開關(guān)置于前進(jìn)位置，將快速開關(guān)置于前進(jìn)位置，將快速開關(guān)置于前進(jìn)位置，將快速開關(guān)置于前進(jìn)位置，工作臺(tái)停止快進(jìn)運(yùn)動(dòng)，不釋放按下快退按鈕，快退滑塊打開?？焖僦苿?dòng)器正常打開后，將釋放。以相反方向驅(qū)動(dòng)快速發(fā)動(dòng)機(jī)，工作臺(tái)將快速向右移動(dòng)。離開快速后退按鈕，快速后退滑塊將關(guān)閉，快速制動(dòng)器和快速后退發(fā)動(dòng)機(jī)將關(guān)閉，工作臺(tái)限制從SQ2向右，從SQ1向左。如果工作臺(tái)前進(jìn)過程中中壓開關(guān)被限制，您可以按下慢后退或快后退按鈕，如果在工作臺(tái)的反向過程中中壓開關(guān)受到限制，則快速或緩慢地向前按下按鈕，使工作臺(tái)離開邊界區(qū)域。

4在組合機(jī)床中PLC電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)例子是三面銑削組合機(jī)床。三面銑削組合機(jī)床是一種用于銑削主軸的自動(dòng)加工機(jī)床。其主要部件是床身、液壓站、動(dòng)力滑塊等。操作員將待加工零件放置在動(dòng)力托架上，并用設(shè)備固定位置，然后操作員按下加工鍵，繼電器開始工作，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)臺(tái)運(yùn)行，銑頭開始加工零件。PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三種表面鉆銑機(jī)床的操作和控制。這些技術(shù)主要體現(xiàn)在硬件和軟件的管理上，在硬件上，PLC系統(tǒng)通過外部電路的構(gòu)建和I/O資源的釋放，可以實(shí)現(xiàn)三面銑床的單周期或多周期銑削。自動(dòng)通過簡(jiǎn)單循環(huán)、單發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)等的系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電氣元件自動(dòng)加工的工程。PLC系統(tǒng)還可以用于另一種加工裝置，比如鉆孔式組合型機(jī)床，它是一種利用PLC高效率，自動(dòng)化特點(diǎn)的一種特殊零部件的加工裝置。PLC主要在組合機(jī)床裝置外部的接線圖中得到實(shí)踐應(yīng)用。但是，PLC系統(tǒng)是強(qiáng)電機(jī)床，與各種弱電混合進(jìn)行控制。因此，要避免系統(tǒng)受到電磁的干擾，機(jī)床的電源線要跟PLC的連接線分離放置，或者分開安裝，保持一定的距離，減少噪音和振蕩的干擾。

5結(jié)語

與繼電器硬件控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況通過更改程序輕松調(diào)試機(jī)床動(dòng)作的控制邏輯，并通過PLC上的I/O指示燈等待和維修設(shè)備。工作臺(tái)的推進(jìn)方式為步進(jìn)速度控制，可簡(jiǎn)化送料卷繞裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。模塊化機(jī)床控制的廣泛應(yīng)用對(duì)于提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和運(yùn)行穩(wěn)定性具有實(shí)際意義。安裝和調(diào)試后，系統(tǒng)的所有服務(wù)均符合使用條件。交付運(yùn)行可靠。

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作者:張建 單位:湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院