MZ2015自動磨床是軸承行業(yè)廣泛使用的加工設(shè)備，用于軸承套圈內(nèi)圓磨削，由于該機床的早期電氣系統(tǒng)采用的是繼電器─接觸器控制和由二極管組成的矩陣順序控制線路，電氣元件較多，且可靠性差，電氣故障頻繁。故采用FXon-60MR PLC對其控制系統(tǒng)進行了改造。. s, P" k) c! q7 ]1 P0 K, R
4 C: g, z/ J5 p 1、系統(tǒng)的硬件設(shè)計
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+ n# R2 |5 O5 ] 任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)、儀表觸點、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。邏輯部分 是指由各種繼電器及其觸點組成的實現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括電磁閥線圈，指示燈和接通各種負載的接觸器線圈。在控制系統(tǒng)中使用PLC 就是代替繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。原MZ2015磨床的電氣系統(tǒng)，所有行程開關(guān)(SQ1～SQ17),選擇開關(guān)(SA3),儀表觸點 (KA1～KA4),控制按鈕(SB2,SB5)等為系統(tǒng)的輸入信號；而電磁閥線圈(YV1～YV13),指示燈，充磁信號等為系統(tǒng)的輸出信號。系統(tǒng)的硬 件構(gòu)成如圖1所示，為了節(jié)省輸出點數(shù)，各電磁閥的狀態(tài)指示燈并聯(lián)在其線圈兩端；系統(tǒng)的調(diào)整操作采用由PLC的Y1和Y2輸出調(diào)整信號在外部經(jīng)相應(yīng)開關(guān)控 制。同時為了保護PLC輸出繼電器，在電磁閥兩端各并聯(lián)一只二極管，防止在電感性負載斷開時產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢或浪涌電流對PLC輸出點及內(nèi)部電源的沖 擊，二極管的額定電流通常選為1A，額定電壓大于電源電壓的3倍。
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% P* b4 R# U$ D( {2 @1 s7 S圖1 PLC外部接線圖' P8 O5 n0 `% w: K8 V
1 `0 f C u4 e4 J9 H 2、軟件設(shè)計9 Z4 c! r! V, E3 X, [0 ?+ O0 O
7 ?8 E& b9 f5 ^. j （1） 程序結(jié)構(gòu)
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原機床包括自動、半自動、調(diào)整和長期修整4種工作方式，由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇。用PLC改造后,此部分的接線要重新安排，可選用轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩組觸點SA3－1和SA3－2(對應(yīng)PLC輸入端子X20和X21)，使其分別在4種工作情況下，滿足表1所示的通斷狀態(tài)。
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表1 開關(guān)方式狀態(tài)
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表1中"0"表示斷開，"1"表示接通。如用二進制表示X20 和X21 的狀態(tài)，即為00，01，10和11四種。如圖2示，自動方式時驅(qū)動M10，半自動時驅(qū)動M11，調(diào)整時驅(qū)動M12，長修時驅(qū)動M13。這樣可安排出圖3的程序結(jié)構(gòu)圖。
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2 K# M: _5 q; j4 o圖2 工作方式梯形圖0 r1 }. E% p6 V
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4 C) @' F t6 ^: ~圖3 程序結(jié)構(gòu)圖
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（2） 矩陣電路的編程處理
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圖4 二極管順序控制原理示意圖及對應(yīng)梯形圖
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; `& A& e, T& u$ D+ } 矩陣二極管順序控制電路是原床電氣系統(tǒng)中的重要組成部分，PLC梯形圖的轉(zhuǎn)換原理，如圖4示。其動作如下：
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. M. y# H0 _/ x+ ^. v2 ?/ O a. SA1合上，SA2打開，KA5線圈通電吸合并自鎖，此時KA5線圈及R上的電壓基本相等，約為12V，KA6線圈被短路脫吸。 g0 M& g$ I' }; k& e, g0 k
b. SA1打開，SA2合上，KA5線圈被短路，KA5脫吸，KA6線圈通電吸上并自鎖。
: `3 k6 l# d. \ c. SA1、SA2同時合上，由于KA5、KA6線圈同時被短路，所以V1也處于上述導(dǎo)通狀態(tài)，但KA5、KA6總是處于脫吸狀態(tài)。! Q& _& a' J- [# i
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根據(jù)上述要求可得出SA1、SA2與KA5、KA6的邏輯關(guān)系,如表2所示。從表2可看出，SA1是KA5的置位端，KA6的復(fù)位端；SA2是KA6的置 位端，KA5的復(fù)位端。這種狀態(tài)可由PLC內(nèi)部的置位、復(fù)位指令來實現(xiàn)，其梯形圖如圖4示，圖中M21相當于KA5，M22相當于KA6。
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表2 順序邏輯控制
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（3） 編程調(diào)試
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5 j# B8 l; q0 v# T. O 由于用PLC改造原機床電氣系統(tǒng)是以不改變原控制功能為前提，此時可對原線路進行分塊處理，對于MZ2015磨床，可分成輸出處理程序，輸入處理程序和順 序控制邏輯程序，這種處理對于程序調(diào)試和設(shè)備維修都有很大的方便，根據(jù)手動、 長修、自動和半自動四種工作方式分別進行模擬運行。用開關(guān)模擬輸入信號，開關(guān)的一端接入相對應(yīng)的輸入端點，另一端作為公共端接在PLC輸入信號電源的負 端。輸入程序后，對照輸入信號狀態(tài)表，設(shè)置好原始狀態(tài)情況下所有輸入信號的狀態(tài)；再按工步狀態(tài)，扳動開關(guān)，觀察輸出端點指示燈在一個工作循環(huán)里的狀態(tài)變 化，并與工藝過程對照。由于程序較長，這里僅給出輸出部分及二極管順控電路所對應(yīng)的梯形圖，如圖4、5示。
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圖5 輸出部分梯形圖4 Q, B' a- h5 g8 J6 e3 s
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3、結(jié)束語. {2 n* I4 e# a6 @0 }
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用可編程控制器改造舊機床電氣系統(tǒng)，在現(xiàn)有企業(yè)里是非?，F(xiàn)實的技術(shù)改造方案，具有投資省、見效快的特點。通過使用PLC改造該機床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機 床的13只中間繼電器，5只時間繼電器，80只順序控制二極管及20只電阻，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號指示，不僅使 電氣故障次數(shù)大大減少，而且還給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。 |
發(fā)表于 2007-12-13 16:46:37
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