Z3050摇臂钻床的PLC与触摸屏控制

摘 要：在现代工厂生产活动中，不但要求高速度高质量地完成各种生产任务，同时还要不断地减轻劳动者的劳动强度，创建一个和谐安全的生产环境。传统的继电控制方式很难适应复杂的控制要求，需要一种更简单、更安全、维修更容易的控制方式——PLC控制。

关键词：PLC；触摸屏；控制回路；Z3050摇臂钻床

一、Z3050摇臂钻床的改造原因

在我们台山市技工学校，设有的机械专业有各式各样的机床，给我留下印象最深的是Z3050摇臂钻床的维修，我带学生对Z3050摇臂钻床一共维修了四次。

改造Z3050的原因及意义：第一，Z3050的钻床容易出故障，故障后的维修查找工作量太大，线路复杂不易维修，好几届维修电工班的学生都不能独立维修好Z3050摇臂钻床；第二，开机床的人员大多是机械专业的学生，素质参差不齐，当马达出现缺相运行发出的异常声，不能正确判断，易造成电动机缺相烧毁；第三，控制时间继电器计时不准确，时间继电器易损坏，所有电动机的工作状态没有监视和显示，不能适时知道各设备的工作状态。

二、Z3050摇臂钻床的PLC控制与触摸屏显示改造步骤

（一）设备选用

由于Z3050摇臂钻床使用了大量的行程限位開关及一部分按钮控制开关，一共需要16个PLC输入点；Z3050的控制接触器一共用了5只交流110伏的接触器，两只交流110伏的电磁铁，一共需要7位PLC输出点。经过查找资料，确定选用三菱FX2N-32MR-001型PLC，售价每台1300元人民币。另外还选用三菱触摸屏显示主轴电机、升降电机和液压电机的工作状态，选用一台旧的三菱F930GOT-BWD-C（横行）触摸屏，售价每台850元人民币。考虑到安全的因素，用DC24伏小型继电器间接控制，一共需要7只。为了有效解决主轴电动机及液压夹紧电动机的过载及缺相问题，决定淘汰原来的JR36系列的热继电器，选用新型的NRE8-25系列的分体式电子过载继电器，主轴电动机选用的电子热继电器的型号为：NRE8-25/F，额定电流为32A。液压夹紧电动机选用的电子热继电器的型号为：NRE8-25/F，额定电流为2.4A，NRE8-25/F电子过载继电器的售价90元/台。

（二）PLC与外部开关、继电器的I/O分配说明

SB1按钮是急停按钮、SB2按钮是主轴电动机的停止按钮、SB3按钮是主轴电动机启动按钮、SB4按钮是摇臂上升控制按钮、SB5是摇臂下降控制按钮、SB6按钮是液压松开控制按钮、SB7按钮是液压夹紧控制按钮、SA1转换开关是液压控制选择开关，当SA1转向左，则立柱液压电磁阀YA1工作；当SA1转向右，则主轴箱液压电磁阀YA2工作；当SA1转向中位，则立柱和主轴箱电磁阀YA1和YA2都工作。SQ1a是摇臂上限位保护控制行程开关、SQ1b是摇臂下限位保护控制行程开关、SQ2闭合检测摇臂松开到位、SQ3闭合检测摇臂夹紧到位、FR1是主轴电动机过载及缺相保护电子过载继电器、FR2是液压夹紧电动机过载及缺相保护电子过载继电器。输出继电器Y1通过24v直流继电器KA1控制KM1、输出继电器Y2通过24v直流继电器KA2控制KM2、输出继电器Y3通过24v直流继电器KA3控制KM3、输出继电器Y4通过24v直流继电器KA4控制KM4、输出继电器Y5通过24v直流继电器KA5控制KM5、输出继电器Y6通过24v直流继电器KA6控制YA1、输出继电器Y7通过24v直流继电器KA7控制YA2。

（三）PLC控制Z3050摇臂钻床的原理

（1）主轴电动机控制：按下SB3按钮→X3工作→Y1输出→KA1线圈得电→KA1常开触头闭合→KM1线圈得电→KM1主触头闭合→主轴电动机正转。按下SB2按钮→X2工作→Y1停止输出→KM1失电→KM1主触头断开→主轴电动机停止。

（2）摇臂上升控制：按下SB4按钮→X4工作→Y4工作→KA4线圈得电→KA4常开触头闭合→KM4线圈得电→KM4主触头闭合→M3液压电动机正转→摇臂放松到位→SQ2常闭断开，SQ2常开闭合→Y4停止工作→KM4失电→KM4主触头断开→M3电动机停止→Y2工作→KA2线圈得电→KA2常开闭合→KM2线圈得电→KM2主触头闭合→M2正转摇臂上升→摇臂上升到所需位置→松开SB4按钮→摇臂停止上升→延时3s→Y5工作→KA5线圈得电→KA5常开触头闭合→KM5线圈得电→KM5主触头闭合→M3液压电动机反转→摇臂夹紧→夹紧到位→SQ3断开→Y5停止工作→KA5失电→KM5停止工作→M3停止。

（3）摇臂下降控制：按下SB5按钮→X5工作→Y4工作→KA4线圈得电→KA4常开触头闭合→KM4线圈得电→KM4主触头闭合→M3液压电动机正转→摇臂放松到位→SQ2常闭断开，SQ2常开闭合→Y4停止工作→KM4失电→KM4主触头断开→M3电动机停止→Y3工作→KA3线圈得电→KA3常开闭合→KM3线圈得电→KM3主触头闭合→M2反转摇臂下降→摇臂下降到所需位置→松开SB5按钮→摇臂停止下降→延时3s→Y5工作→KA5线圈得电→KA5常开触头闭合→KM5线圈得电→KM5主触头闭合→M3液压电动机反转→摇臂夹紧→夹紧到位→SQ3断开→Y5停止工作→KA5失电→KM5停止工作→M3停止。

（4）电磁阀控制：①将转向开关SA1转向左→X14工作→Y6工作→KA6线圈得电→YA1电磁阀工作→立柱液压开关打开；②将转向开关SA1转向中间→X15工作→Y6、Y7同时工作→KA6、KA7线圈同时得电→YA1、YA2电磁阀工作→立柱和主轴箱液压开关同时打开；③将转向开关SA1转向右→X16工作→Y7工作→KA7线圈得电→YA2电磁阀工作→主轴箱液压开关打开。

三、总结

Z3050摇臂钻床改用PLC控制后，拖动线路已经变得很简单了，电路结构不再像之前那样复杂，如果再发生故障，维修人员能够快速地找出故障点，减轻了设备维修的难度。在校学习的维修电工专业的学生反映，线路控制更容易理解，原理很简单，维修很方便。

作者简介：丘直林，广东省台山市技工学校。