Z3040摇臂钻床的PLC控制改造.pdf

第 2 9卷第 2期 2 O O 8年 2 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e 1 V o 1 ． 2 9 No ． 2 F e b．20 08 Z 3 0 4 0摇臂钻床的 P L C控制改造 谢宇 温州职业技术学院，浙江 温州 3 2 5 0 3 5 摘要 针对 Z 3 0 4 0摇臂钻床传统的继电 一接触器控制 系统存在电路复杂、 可靠性差、 故 障诊 断与排除困难等缺点， 提 出了利用 P I E进行改造的方案， 给 出了 P L C的 I ／ O接线 图和梯形图程序 ， 并分析 了 P IE 控制的工作过程。 关键词 可编程控制器；Z 3 0 4 0摇臂钻床；梯形 图 中图分类号T G 5 2 文献标志码A文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 8 0 2 ． 0 1 4 5 ． 0 2 P L C Co n t r o l l i n g Re c o n s t r u c t i 0 n 0 f Z 3 0 4 0 Be a m Dr i l l Xm Yu We n z h o u V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e 。 We n z h o u 3 2 5 0 3 5 - C h i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e e x i s t e n c e o f we a k n e s s i n the t r a d i t i o n al Z 3 0 4 0 b e a m d ril l r e l a ys wi t c h c o n t r o l s y s ． t e m， s u c h a s c o mp l e x c i r c u i t ， l o w r e l i a b i l i t y a n d d i fi q c u l t y o f d i a g n o s e a n d e l i mi n a t e f a i l u r e ， t h e me tho d t o r e c o n s t r u c t the s y s t e m b y u t i l i z i n g P IE i s p u t f o r wa r d．Me a n wh i l e， the PL C I ／ O c o n n e c t i n g d i a g r a m an d t r a p e z o i d a l p a t t e rn p r o g r a m a l e p res e n t e d， an d the wo r k i n g p r o c e s s b y P IE c o n t rol l i n g i s an aly z e d． Ke y wo r d s P L cZ 3 0 4 0 b e a m d r i l l ；t rap e z o i d al p a t t e rn 0前 言 Z 3 0 4 0 摇臂钻 床是我 国生产 和使用 较多 的钻 床， 从控制上讲 ，需机 、 电、 液压等相配合而且要进 行时间控制。具有主轴的旋转运动和进给运动以及 摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂的径 向移 动及摇臂与外立柱一起相对于 内立柱的回转运动， 后两者为手动。另外还需考虑主轴箱 、 摇臂 、 内外立 柱的夹紧和松开。因此相应电动机较多，电路较复 杂 ， 往往 因电气故 障， 影 响生产的进行 。采 用 P IE 控制后 ，电气故障降低 ，可靠性大大提高 ， 使用更 为方便。 1 Z 3 0 4 0摇臂钻床的电气控制要求 Z 3 0 4 0摇臂钻床的主电路 如图 1 所示。设有 4 台电动机 ， 即主轴电动机、 冷却泵电动机 、 摇臂升降 电动机及液压泵电动机 。主轴电动机提供主轴转动 的动力， 是钻床加工主运动的动力源。主轴应具有 正反转功能 ， 但主轴电动机只有正转工作模式 ， 反转 由机械方法实现 ， 主轴 电动机 M1 由接触器 K M 控 制。冷却泵电动机用于提供冷却液 ， 只需正转 ， 冷却 泵电动机 功率较小 ， 由组合开关 Q s 2 手动控制 。 摇臂升降电动机提供摇臂升降的动力 ， 需正反 转。 液压泵电动机提供液压油 ， 用于摇臂 、 立柱和主轴箱 电缆台车为轴承滑动， 在滑道内行走不掉道 ， 扁平电 缆也不发生扭曲， 故障率降低。 3 抓斗开闭电机 、 抓斗卷扬电机制动系统 将 M Z D系列电磁式制动器改为 Y Wz系列电力 液压制动器 ， Y Wz系列电力液压制动器属于机电一 体设备， 具有制动平稳 、 无噪音、 损耗小 、 安全可靠 、 维修方便、 寿命长等优点 ， 设备运行平稳 、 灵敏 ， 故障 率降低。 4 控制系统 ①控制回路接触器全部改用 3 T F系列西门子 接触器， 3 T F系列交流接触器适合供远距离接通及 分断电路之用 ， 适用于控制交流电动机的起动 、 停止 及反转。符合 I E C 9 4 7 ， V D E 0 6 6 0 ， G B 1 4 0 4 8等标准。 3 T F接触器结构紧凑 ， 方便 了维护检修。 ②大车行走 电机回路拆除原电阻器， 在转子 回路中串联一台 B P系列频敏变阻器 ， B P系列变阻 器结构简单 ， 维护方便， 适用 于较差工况的作业条 件 。改造后 ， 经运行证 明， 使用效果较好 ， 已经完全 取代了原来使用的 J 系列环型电阻器。 5 大车 自动停车装置 将机械行程开关改为 E S系列接近开关或光 电 开关 ， 其主要优点是无接触 、 无火花、 无压力、 响应频 率高， 检测信号迅速， 驱动继 电器或接触器后， 达到 大车 自动停车的效果 。 作者简介王寒 1 9 5 8一 ， 江苏海安人 ， 高级工程 师， 南京化工 学院化工机械专 业毕业 ， 在连云港碱厂长期从事设备管理工作 ，电 话 0 5 1 88 2 3 1 0 3 0 1 3 6 9 6 ， 电子信箱 l y g ／ w 2 9 3 y a h o o ． c o m． 收稿 日期 2 0 0 7 ． 0 9 - 0 2 维普资讯 V o 1 ． 2 9 N o ． 2 Z 3 0 4 0摇臂钻床的 P L C控制改造谢宇 的夹紧和松开 ， 也需要正反转， 摇臂升 降电动机 M 由接触器 K M2 和 K M3 控制。液压泵电动机 M 由接 触器 K 地 和 K M5 控制 。 Z 3 0 4 0 摇臂钻床的操作主要通过手轮及按钮实 现 ， 手轮用于主轴箱在摇臂上 的移动 ， 这是手动 的。 按钮用于主轴的启动停止 ， 摇臂 的上升下降， 立柱主 轴箱的放松及夹紧等操作 ， 再配合 限位开关完成机 床调节的各种动作。 图 1 7 _ 3 O 4 O 摇臂钻床的主电路 2 P L C控制方案 1 P L C的 I ／ O接线图 进行 P L C控制改造时， 原继电 一接触器控制系 统中的按钮、 限位开关 、 变压器、 指示灯、 热继电器、 接触器等电器均需保 留。其 中作为操作器件 的按 钮、 限位开关接 P L C的输入 ， 每个 组 触点 占用一 个输入点； 作为执行器件的接触器及 电磁阀线圈接 P L C的输出， 每个 组 线圈也要 占一个输 出点 ； 为 了 减少输入输出点的占用， 指示灯、 热继 电器均采用不 接入方案。 依据以上的分析， Z 3 0 4 0摇臂钻床进行 P L C控 制改造需 l 4个输入点及 6 个输出点 ， 因此选用三菱 F X 2 N一 3 2 M R 输出为继电器型 。 P L C的输入输出接线如图 2 所示。 I I 1 疏 囊 。 呻 删瑚雄嘲 叫 煳奉 1 0 舾 1 4 x Ⅲ x 0 1 1 珊5 l C C M l I Y O 0 0 l Y 0 0 1 I Y 0 0 2 l Y 0 0 3} Y 0 0 4 I Y 0 0 5 l I L I N 掰 制- 图 2 P I E的输入输 出接线 2 梯形图程序的编制 Z 3 0 4 0型摇臂钻床的 P I E梯形 图程序可参照继 电一接触器控制电路进行设计 。在继电 一接触器控 制电路中， 由于器件的触点有限， 往往一个触点具有 较多的功能， 体现在 电气原理 图上往往是一些触点 上接有复杂的触点及线 圈的组合。这样的区域在改 绘为梯形图时有一定的困难。需将继电接触器电路 中的一些触点 区域用辅助继 电器代替 ， 经这样 的简 化处理 ， 最后一般都能得到结构简单的梯形 图。 此外 ， 还需要考虑时间继 电器与 P I E定时功能 的差异 ， 如图 Z 3 0 4 0型摇臂钻床的继 电 一接触器控 制电路中时间继 电器 K T是断 电延时的， 而 F X系列 P L C仅有通 电延 时功 能。且还用到 了时 间继 电器 K T的瞬动触点 ， 而 P L C的定时器无瞬动功能 ， 这些 都需要通过编程解决。 考虑以上问题 Z 3 0 4 0摇臂钻床 P L C控制的梯形 图程序如图 3 所示。图中辅助继 电器 M1 0 0的触点 即可用来表示 S 与 S Q 1 U串联及 S B 4 与 s Q m 串联 再并联区域的逻辑状态 ， 同时代替继 电 一接触器控 制系统中时间继电器 K T的瞬动触点。Ml l 0为实现 断电延时设 ， MI O 为触点 区域功能代换而设， 经这 样处理后大大简化了梯形图程序。 图 3 梯 形图程序 3 结语 采用 F x 2 N一3 2 MR可编程控制器对 7_ 3 0 4 0摇臂 钻床进行改造之后 ， 提高了机床的可靠性 ， 大大降低 了运行的故障率 ， 节省了 日常维护成本。改造后设 备经使用运行 ， 结果表明效果非常好。 参考文献 [ 1 ] 丁学恭 ． 电器控制 与 P L C [ M] ． 杭州 浙江大学出版社 ， 2 O O 4 ． [ 2 ] 王永华． 现代电气控制及P L C应用技术[ M] ． 北京 北京航空航天 大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 楼晓春． 基于P L C控制变频调速的龙门刨床主拖动系统改造[ J ] ． 机电产品开发与创新 ， 2 0 0 5 5 1 3 1 1 3 2 ． 作者简介 谢宇 1 9 7 3一 ， 浙江瑞 安人 ，温州职业技 术学院 电 气电子工程系讲师， 毕业于合肥工业大学电气工程系工业自动化专 业， 现从事电气传动方面的研究和教学工作． -- 1 46 - - 收稿 日期 - 2 0 0 7 ． 1 0 - 0 8 维普资讯