电工新技术使老设备焕发新春

王志华

[摘 要]随着电子技术的发展，电工新技术不断涌现，新型开关器件，新型控制技术和控制方法使原来控制复杂的系统变得简单，使设备的许多功能都比较容易实现，并且电气控制系统简洁、可靠、成本低。下面以PLC对原德国进口铣床进行技术改造为例，介绍电气控制系统改造的具体方法。技术改造后，该控制系统硬件电路得到了简化，提高了整个电气系统的工作性能和机床的工作效率。

[关键词]德国立式铣床；PLC；消磁；电磁离合器；方向控制

该机床是70年从德国进口，代表当时先进机床制造技术，其控制方法与国内控制方法有很大不同，在其控制系统上为了减少该机床机械结构的复杂性，大量采用电气控制技术，相对国内同型机床具有机械机构简洁、精度高、控制灵活、功能齐全、操作方便等特点。是我厂主要生产设备，为学校的发展做出了很大贡献。但是由于电气控制系统过于发杂，加上几十年的运行，电气控制系统严重老化，原生产厂家配件早已停产，无元器件供应，已不能正常工作。学校多次组织对其进行修复，但效果均不太好，致使该设备一直不能正常使用。看着价值十几万的进口设备，生产不能满足，下决心对其使用电工新技术进行技术改造。首先对该设备的控制系统原理加以分析，由于时间久远，该设备的技术资料已丢失，只能根据机械结构和控制方法重新进行设计电气控制系统。为了满足控制要求，通过对该机床解剖、检测，弄清楚其控制原理，利用PLC控制功能强大来实现。

1机床解剖分析

立式铣床是一种通用的多用途机床，由于该机床与国内同类机床最大的不同在于该机床的方向控制，改造成功与否就在于方向能否控制好，所以改造的难点和重点就在于此。通过解剖发现该机床的三个坐标方向控制是采用一个电机正反转和三个方向电磁离合器来实现的。通过不同电磁离合器得电来控制三个坐标方向（上下、左右、前后）。为了实现走刀与快移又增加了两个离合器来分别控制，所以该机床的方向控制就多大5个离合器。搞清楚工作原理就用PLC的强大功能通过编程就很容易实现。另外在改造过程中，我们通过大量走访，了解到该设备的前几次改造失败的原因，是在于离合器联动问题一直得不到解决。由于电磁离合器材料的特殊性，使用一段时间后，产生了大量的剩磁，使离合器断电后不能彻底打开，甚至造成联动，产生安全隐患。为此我们加入了消磁系统，利用PLC控制把消磁电源接入，每次离合器断电，消磁电源都接入数秒，自动对离合器消磁，取得了较好的效果，消除了事故隐患。另外通过走访操作过机床的老同志了解到该机床三个坐标方向快移速度设计太快，操作控制比较难，而且由于移动速度过快还发生了碰破机床工作台的事故。为此我们设计了制动电源，用PLC来控制，实现了制动快速，制动准确的目的。

2 PLC控制系统分析与设计

2.1改造方法

对德国立式铣床进行电气控制线路的PLC改造，主要是改造控制电路。对电源电路、主电路及照明电路都做了重新设计。由于加入消磁电源和能耗制动，故增加了变压器的输出组数。输入380V，输出有一组220V供给PLC电源和接触器电源，输出一组36V通过半波整流作为能耗制动电源，输出两组24V，一组通过整流作为电磁离合器的电源，另外经过稳压滤波作为中间继电器电源，另一组一端接地作为消磁电源和照明电源。

2.2PLC硬件设计

该立式铣床控制系统输入点数为23点，输出为12点，根据输入输出点的数量，选用了三菱FX2N-48MR型PLC。PLC外部接线图如图1所示，接触器电路如图2所示，离合器电路如图3所示。

2.3PLC程序设计

根据解剖分析立式铣床的动作要求，该程序分为几个部分：

第一部分，主轴电机的启动停止与正反转控制。当按下主轴正向按钮，继电器Y00得电，接触器KM1得电，电机正转；当按下主轴反转按钮，继电器Y01得电，接触器KM2得电，电机反转。当按下主轴停车按钮，主轴停车，主轴刹车离合器接通数秒后自动断开。

第二部分，工作台六个方向控制。这是一个非常重要的部分，是PLC程序设计的重点和难点。当按下上升按钮时，继电器Y02得电，进给电机正转，同时继电器Y10得电，上下方向离合器得电，工作台上升。其他各方向与此相同，再次不在累述。

第三部分，工作台自动与快移。当自动按钮接通时，继电器Y06得电，自动离合器得电，配合方向按钮工作台自动向某方向进给。当快移按钮接通时，继电器Y07得电，快移离合器得电，配合方向按钮工作台向某方向电动快速移动。

第四部分，进给电机制动。为配合方向制动，在进给电机制动数秒过程中，方向离合器也需要保持得电对应时间，以实现工作台的快速制动。

第五部分，各方向离合器的消磁。在进给电机制动接触后，对各方向离合器消磁数秒，为启动其他方向运动做准备。同时在制动和消磁过程中，各方向按钮无效。

通过以上各种技术措施，和合理正确的编程，最终成功地改造了该设备，使老设备重新焕发青春，为国家和学校节约了十几万的设备更新经费，满足了学校教学生产的需要。利用PLC对老旧设备进行改造后，实现了外围部件少、接线方便、控制简单的目的。PLC工作稳定可靠，抗干扰能力强，可大大减轻控制系统故障率，提高整机利用效率。

参考文献：

[1]电工新技术教程梁耀光、余文烋主编中国劳动社会保障出版社出版

[2]电工工艺学技工学校机械类通用教材编审委员会编写机械出版社出版

[3]FX系列编程手册