论文部分内容阅读
【摘 要】在机械加工企业中，有许多旧式普通机床，为了机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，充分利用普通机床，就需要对普通机床进行机电一体化改造。采用PLC改造的机床电路时，需要注意的问题比较多，应特别细致，周到、反复进行调试，得到的梯形图常常需要进一步简化和优化。利用PLC对旧机床进行改造是一种行之有效的手段，不仅利用了原有的设备，节约资源，而且还满足新生产工艺的需求，提高效率，创造更大的经济效益和社会效益，因此应用越来越广泛。本文论述了T68镗床的主电路由PLC取代复杂的电气连线控制，设计出由PLC为镗床的控制电路的安装方法。
【关键词】镗床；PLC控制；电路改造
1.T68镗床及PLC改造设计后好处
T68镗床的电气控制是由2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是△接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。
通过PLC改造后，可以延长镗床的使用寿命，还可以降低机床的故障、更加便于控制、方便维修等各种好处。采用PLC实现T68镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电一接触器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC的输入设备，接触器线圈及指示灯为PLC的输出设备。为了节省PLC的I/O点数，SQ1、SQ2的常开触点并联，SQ3、SQ4的常开触点串联，SQ3、SQ4的常闭触点并联，SQ5、SQ6的常开触点并联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，仅需要14个输入点，7个输出点，又基于三菱的PLC在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX2N-32MR的PLC。
2.机床面板电气线路安装
2.1机床面板对电气线路的基本要求
（1）必须满足机床的工作要求。
（2）有保护措施：如短路保护，過载保护，欠压保护，欠电流保护等。
（3）成本要低所用元气件要尽量少，容量要选择适当，导线截面积不要过大，布线要经济合理。
（4）便于维修调试。
2.2机床线路图的种类
机床电气线路图分电气原理图和电气接线图两种。必须注意，同一型号的机床，由于生产产家不同，电气原理图和电气接线图也有差别。
2.3机床电气线路的安装步骤
（1）安装时先检查电气设备和电气元件是否有短缺，规格是否符合明细表要求；外观检查是否有损伤；检查所以触头是否光滑，接触面是否良好，操作机构和复位机构是否灵活，绝缘电阻是否符合要求等。
（2）机床对电路进行分析。分析方法和步骤。
1）首先从分析原理图着手，从主电路中找出该机床共有多几台电动机和其他设备，以及他们是受那些接触器控制的。弄清每台电动机的起动方法有无反转，调速，连锁和制动等。
2）根据主电路每台电动机或其他设备的接触器主触头文字符号，在控制线路中找出相对应的线圈。
3）在控制线路中每个接触器线圈小回路中所串联、并联的其他元件（如接触器、继电器的触点以及按钮、转换开关、行程开关的接线点等）都找出来。分析它们相互间的关系。弄清那个先动作，那个后动作，在什么情况下动作，在什么情况下不动作。也就是要弄清控制线路中各种电器元件的相互关系、互相约制的关系。
3.PLC的安装
3.1安装环境
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境可以有效的提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度超过0℃～50℃的范围。
（2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）。
（3）太阳光直接照射。
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。
（5）有大量铁屑及灰尘。
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10～55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）。
（7）超过10g（重力加速度）的冲击。
3.2 PLC的固定
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法：一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55℃，要安装电风扇，强迫通风。为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。
3.3电源接线
PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。
如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
3.4接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。
3.5直流24V接线端
使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。
3.6输入接线注意点
（1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度， 应大于扫描周期的时间。
【参考文献】
[1]丁炜.可编程序控制器在工业控制中的应用[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]黄晓红.工厂电气控制与可编程序控制器[M].北京：中国科学出版社，2009.
[3]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]任玉田.机床计算机数控技术[M].北京：北京理工大学出版社，2009.
【关键词】镗床；PLC控制；电路改造
1.T68镗床及PLC改造设计后好处
T68镗床的电气控制是由2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是△接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。
通过PLC改造后，可以延长镗床的使用寿命，还可以降低机床的故障、更加便于控制、方便维修等各种好处。采用PLC实现T68镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电一接触器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC的输入设备，接触器线圈及指示灯为PLC的输出设备。为了节省PLC的I/O点数，SQ1、SQ2的常开触点并联，SQ3、SQ4的常开触点串联，SQ3、SQ4的常闭触点并联，SQ5、SQ6的常开触点并联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，仅需要14个输入点，7个输出点，又基于三菱的PLC在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX2N-32MR的PLC。
2.机床面板电气线路安装
2.1机床面板对电气线路的基本要求
（1）必须满足机床的工作要求。
（2）有保护措施：如短路保护，過载保护，欠压保护，欠电流保护等。
（3）成本要低所用元气件要尽量少，容量要选择适当，导线截面积不要过大，布线要经济合理。
（4）便于维修调试。
2.2机床线路图的种类
机床电气线路图分电气原理图和电气接线图两种。必须注意，同一型号的机床，由于生产产家不同，电气原理图和电气接线图也有差别。
2.3机床电气线路的安装步骤
（1）安装时先检查电气设备和电气元件是否有短缺，规格是否符合明细表要求；外观检查是否有损伤；检查所以触头是否光滑，接触面是否良好，操作机构和复位机构是否灵活，绝缘电阻是否符合要求等。
（2）机床对电路进行分析。分析方法和步骤。
1）首先从分析原理图着手，从主电路中找出该机床共有多几台电动机和其他设备，以及他们是受那些接触器控制的。弄清每台电动机的起动方法有无反转，调速，连锁和制动等。
2）根据主电路每台电动机或其他设备的接触器主触头文字符号，在控制线路中找出相对应的线圈。
3）在控制线路中每个接触器线圈小回路中所串联、并联的其他元件（如接触器、继电器的触点以及按钮、转换开关、行程开关的接线点等）都找出来。分析它们相互间的关系。弄清那个先动作，那个后动作，在什么情况下动作，在什么情况下不动作。也就是要弄清控制线路中各种电器元件的相互关系、互相约制的关系。
3.PLC的安装
3.1安装环境
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境可以有效的提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度超过0℃～50℃的范围。
（2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）。
（3）太阳光直接照射。
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。
（5）有大量铁屑及灰尘。
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10～55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）。
（7）超过10g（重力加速度）的冲击。
3.2 PLC的固定
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法：一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55℃，要安装电风扇，强迫通风。为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。
3.3电源接线
PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。
如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
3.4接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。
3.5直流24V接线端
使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。
3.6输入接线注意点
（1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度， 应大于扫描周期的时间。
【参考文献】
[1]丁炜.可编程序控制器在工业控制中的应用[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]黄晓红.工厂电气控制与可编程序控制器[M].北京：中国科学出版社，2009.
[3]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]任玉田.机床计算机数控技术[M].北京：北京理工大学出版社，2009.