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PLC在数控铣床X6132型电气控制系统改造中的应用

文章出处:三重铣床厂家作者:三重机械人气:发表时间:2017-01-13 10:23【

    用三菱可编程序控制器对X6132数控卧式铣床进行电器线路改造。机床原有的操作方式不变,机床的主电路不变,从而使机床的控制线路简化了,机床故障率降低了。首先提出电路改进的总体构思,设计出了PLC的梯形图及接线图。
 
    X6132数控卧式铣床是一种用途广泛的机床,其原控制电路为继电器控制,由于其电气控制线路复杂,触点和连接导线较多,因而故障率高、维修困难,严重地影响了生产效率的提高,对其电气控制系统进行改造就显得更为必要。现将用三菱FX2-32MR型可编程控制器对X6132型卧式铣床的改造过程作简要阐述。
 
1.控制任务分析
1)机床原的操作方式不变,加工工艺方法不变。
2)机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、电磁离合器、交流接触器及热继电器等继续使用,其控制作用保持不变。
3)在电气改造中,铣床控制线路的主回路仍如图1所示,而涉及触点较多,连线较为复杂的控制回路由PLC编程来代替。
 
2.解读X6132数控卧式铣床继电器控制电路
    本机床的电力拖动系统由两台三相交流异步电动机组成,其中M1是主轴电动机,拖动主轴带动铣刀进行铣削加工;M2是切
削液泵电动机,供应冷却液;M3是进给电动机,通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前进、左右、上下六个方向的进给运动和快速移动,并经传动机构驱动圆工作台的回转运动。每台电动机都要进行长期工作,故分别由FR1、FR2、FR3进行过载保护。由于电动机功率较小,所以均采用接触器直接起动控制线路。
2.1主轴电动机M1的控制
1)起动。主轴电动机M1由交流接触器KM1控制,主轴旋转方向由转换开关SC5来选择。转换开关SC5触点动作见表1。为便于操作,在机床的工作台上与床身上各有一个启动按钮,按下启动按钮SB1或SB2,接触器KM1线圈得电并自锁,主轴电动机按预选方向起动。
2)停机。按下停机按钮SB3或SB4,接触器KM1失电,同时,电磁离合器YC1得电,M1停转,主轴迅速制动。
3)变速。主轴在变速时,应先将变速手柄下压,再向外拉动手柄,转动变速盘选择所需转速,然后快速将手柄推回原位。在手柄推拉过程中,凸轮瞬间压下弹簧杆使冲动开关SQ7瞬时动作,接触器KM1线圈瞬时得电,以便于变速齿轮啮合。
4)换刀。为便于安全更换刀具,可转动转换开关SC2,使SC2-2闭合,YC1得电,主轴制动;同时SC2-1断开,切断控制回路,以防换刀时启动主轴发生意外。
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2.2进给电动机M3的控制
    工作台的进给运动需在主轴起动之后进行,通过M3电动机的正、反转,左、右机械操作手柄及其联动机构的控制,实现工作台左、右、前、后、上、下六个方向的进给运动,并且六个方向的运动都是相互联锁的。
1)工作台的左、右(纵向)进给控制。圆工作台转换开关SC1在断开位置,此时SC1-1和SC1-3接通。纵向操作手柄控制工作台的左右纵向进给运动,该操作手柄有左、右和中间零位三个位置。当手柄处于中间位置时,行程开关SQ1和SQ2均未被压合,进给控制电路处于断开状态;当手柄搬至向左(右)位置时,行程开关SQ2(SQ1)压合,常开触点接通,常闭触点断开,接触器
KM4(KM3)线圈得电,电动机M3反(正)转带动工作台向左(右)运动。
2)工作台前、后(横向)进给运动和上、下(垂直)进给运动。工作台的前后及上下进给运动,共用一套操作手柄控制,手柄有5个控制位置,处于中间位置为原始状态,进给离合器处于脱开状态,行程开关SQ3、SQ4均复位,工作台不运动。当操作向前、向后手柄时,通过机械装置连结前、后进给离合器;当操作向下向上手柄时,连结上、下进给离合器。同时,使SQ3或SQ4压合
接通,接触器KM3(KM4)线圈得电,电动机M3正(反)转带动工作台前后、下上的进给运动。
3)圆工作台的回转工作。在使用时,首先必须将圆工作台的转换开关SC1扳至“接通”位置,此时SC1-1和SC1-3断开,SC1-2接通,使工作台不能作左、右、前、后和上、下方向的进给运动,同时接触器KM3线圈得电,使M3电动机带动圆工作台作回转运动。
4)进给变速冲动。与主轴变速冲动一样,为使齿轮良好的啮合,进给变速时也需要进行变速后的瞬时点动。但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。变速时,先将变速手柄拉出,使进给齿轮脱离啮合,然后转动变速盘至所选择的进给速度档,最后推入变速手柄。在推入变速手柄时,应先将手柄向极端位置拉一下,使行程开关SQ6被压合,其常闭触点断开,常开触点闭合,控制电源接通接触器KM3,进给电动机M3作瞬时转动,便于齿轮啮合。
5)工作台快速移动。工作台的快速移动是通过电磁离合器
YC3实现的。正常进给时,接触器KM2失电,电磁离合器YC2得电,将齿轮传动链与进给丝杠搭合,电动机M3经齿轮传动系统通过进给丝杠控制工作台进给;按下按钮SB5或SB6,使接触器KM2通电,其常闭触点打开,电磁离合器YC2断电,使齿轮传动链与进给丝杠分离;同时KM2的常开触点使YC3通电,工作台快速进给齿轮啮合,进给电动机带动工作台按原进给运动方向实现快
速移动。
 
3.电路改造
1)主控制电路部分不做改动。
2)X6132型卧式铣床的输入设备较多,为节省PLC的输入点,将两地控制共用一个输入点,机床照明电路和主轴换向控制仍采用原电路;而电动机过载保护则通过PLC外部硬件连接来实现。X6132型万能铣床控制系统的I/O地址分配表
3)根据X6132型卧式铣床所占用的输入/输出点数选用三菱FX2-32MR型可编程控制器,控制系统的输入/输出接线所有输入设备、电动机和电磁离合器等均安装在原来的位置,使原有机械系统仍能正常工作,也方便加工人员进行铣削操作。电磁离合器线圈为直流感性负载,为防止负载接通或关断时产生的高电压可能损坏PLC输出口,如图2所示,在电磁离合器线圈两端并联了二极管VD1~VD3;当较大交流感性负载在PLC输出端口时,则应并联阻容吸收电路保护PLC。
4)根据“复述”原继电器电路逻辑关系的基本设计原则,编写PLC控制程序梯形图。由于PLC是通过控制输出点Y0000~Y006来实现X6132型卧式铣床的控制要求的,为了避免程序设计中出现“双线圈”,同时也使程序更加清晰、易懂,在图3所示的梯形图程序中,采用了辅助继电器M0~M8作为中间过渡。
 
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