基于X62W型万能铣床控制系统的PLC设计

车辉

摘要：该文深刻剖析了X62W万能铣床的电气控制电路的工作原理，实验分析用松下PLC对X62W万能铣床进行电气控制系统改造的具体方法，该改造方案采用PLC控制代替传统的继电器控制，降低了因触点接触不良等引起的故障；提高了整个电气控制系统的可靠性、稳定性和抗干扰能力及故障诊断的效率.

关键词：X62w型万能铣床； PLC；改造

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0257-02

1引言

X62W型万能铣床是一种多用途的卧式加工机床，良好的加工性能使其得到了广泛的应用，但它的电气控制部分大多数还是采用传统的继电器接触器控制，这种控制方式接线复杂，维修费时机械元件重复使用率较低，易导致电气故障率偏高。PLC控制系统控制稳定可靠，维修方便，更能适应现代加工工艺流程变更快的特点，通过用PLC对X62W铣床的电气控制部分进行改造，无论从经济效益和生产效率都会有很大的提高。

2 X62W万能铣床论述

2.1 X62W机械部分组成

X62W型万能铣床，电力拖动部分采用三相笼形异步电动机，其中铣刀旋转运动为主运动与工作台的进给运动分别由单独的电动机拖动。其机械部分主要由床身，悬梁，刀杆支架，主轴，工作台和升降台等几部分组成；铣刀加工有顺铣和逆铣，铣刀装在刀杆上，刀杆一端与主轴相连，另一端装在刀架上，以进行切削加工；铣床升降台可沿铣床前面垂直导轨上下移动，进行上下方向的进给加工，在升降台的上面，水平导轨上装有溜板；回转盘在溜板上部，回转盘可以单向转动，工作台的运动为进给运动。

2.2 X62W铣床控制电路分析

X62W的原电气原理图如图1所示。X62W型万能铣床是由三台电动机共同完成各种加工时的动作功能。M1为主轴电动机，M2为工作给进电动机，M3为冷却泵电动机，三台电动机都具有可靠的短路保护和过载保护。整个电气原理图有主电路，控制电路和照明信号电路三部分。

2.2.1 主电路分析

主电路部分在电气原理图左侧，X62W共有三台异步电动机，M1是主轴电动机，驱动铣刀进行铣削加工；M2是进给电动机，；M3是冷却泵电动机，供应冷却液。三台电动机采用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护，交流接触器还有欠压失压保护。主轴电动机在工作过程中不频繁的正反转，用组合开关SA5手动控制换向。而进给电动机在工作过程中要频繁的拖动工作台上下前后左右的移动，所以在此电路中采用接KM2和KM3两个交流接触器进行换向。冷却泵电机M3要求在主轴电动机M1起动后才能起动，具体的操作有手动开关SA3控制。

2.2.2 控制电路分析

（1）主轴电动机的控制

在X62W上为操作方便，主轴电机用两地控制，工作台上安装按钮SB1和SB3.，床身上安装着另一组按钮SB2和SB4，交流接触器KM1控制主轴电动机M1的起动和停止，YC1电磁离合器控制主轴的制动，ST7是主轴变速瞬时冲动的点动开关。

（2）进给电动机的控制

左右进给手柄置“左”，压下ST2，传动链搭合左右进给丝杠，KM2线圈得电，M2正转，工作台向左进给。

左右进给手柄置“右”，压下ST1，传动链搭合左右进给丝杠，KM3线圈得电，M2反转，工作台向右进给。

上下和前后进给手柄置“上”，压下ST4，传动链搭合上下进给丝杠，KM3线圈得电，M2反转，工作台向上进给

上下和前后进给手柄置“下”，压下ST3，传动链搭合上下进给丝杠，KM2线圈得电，M2正转，工作台向下进给。

上下和前后进给手柄置“前”，压下ST3，传动链搭合前后进给丝杠，KM2线圈得电，M2正转，工作台向前进给。

上下和前后进给手柄置“后”，压下ST4，传动链搭合前后进给丝杠，KM3线圈得电，M2反转，工作台向后进给。

进给过程需要变速时，先通过进给变速盘选择好速度后。速度调整过程中，行程开关ST2被挡块压下，接触器KM2线圈通电，接触器KM2主触点控制电机M2运行；当变速盘复位后，行程开关ST2复位，电机M2断电停止运转。

在手柄推进的过程中，挡块压下行程开关ST2，接触器KM2得电动作，变速盘复位后行程开关ST2复位，接触器KM2主触点断开，电机M2断电停止，进给变速时的瞬时点动 结束。

转换开关SA1控制圆形工作台的工作，当开关SA1在接通位置时圆工作台可以旋转，此时：触头SA1-1断开，触头SA1-3 断开，触头SA1-2闭合，接触器KM2线圈通电，接触器KM2主触点闭合电动机M2通电运行，圆形工作台通过一根专用轴带动做旋转运动。

冷却和照明控制，冷却泵电机M3要求在主轴电动机M1起动后才能起动，具体的操作有手动开关SA3控制。照明电路采用36V安全电压，通过SA4手动控制。

3 X62W铣床控制线路的PLC改造及实现

3.1改造方案的确定

1）不改变原有的操作方法。

2）用PLC软继电器代替中间继电器以简化电路，其他控制元件不變。

3 ）控制线路中还用热继电器作过载保护。

4 ）指示灯接线方法不变。

5 ）主轴、进给变速箱操作方法和原来铣床相同。

3.2 控制要求

X62W经PLC改造后应能够满足原来所有的控制要求。包括：

1）主轴电动机M1有过载和短路保护，两地控制，能够正反转，采用电磁制动。

2）工作台进给电动机M2有过载和短路保护，能够正反转，空行程时可快速移动。

3）冷却泵电动机M3有过载和短路保护，在铣削加工时手动控制提供切削液。

4）主轴电动机M1起动以后工作台电动机M2才能起动工作的顺序控制要求。

3.3 PLC选型

I/0点数是PLC选择的重要参数之一，PLC 输入输出点数可根据原继电器控制电路来计算X62W铣床输入输出共需19点。通过计算、后续功能扩展和其他辅助功能的需要，这里我们选用松下FP0-C16型PLC，用其扩展之后的FP0-E16输入输出点数为32点。

3.4分配I/O 表

3.5梯形图

结合机床电气控制的基本原理，按照PLC梯形图程序设计的原则。设计出的梯形图如下：

3.6 I/O接线图

3.7 改造时需要注意的几个问题

（1）注意主轴运动与进给运动的顺序控制。

（2）充分利用内部辅助继电器以简化控制电路。

（3）在控制电路中应注意自锁和互锁控制，在程序设计时还需用软继电器加电气联锁控制。

4 结论

本文通过对X62W铣床电气控制电路的认真分析，用PLC来代替传统的继电器接触器电路，消除了原电气控制线路中电路的连接点数多，设备运行的故障率高，检修难度大、周期长等缺点，从而降低了维修人员的劳动强度，提高了X62W铣床的利用率和工作效率。通过运行实践证明了改造后的机床收到很好的经济效益，也为机床远程控制和操作奠定了基础。

参考文献：

[1] 汪仁智.XML和OPC将为工业自动化控制系统集成提供新途径[J].世界仪表与自动化，2001.

[2] 张风珊.电气控制及可编程序控制器[M].北京：中国工业出版社，1997.

[3] 齐占庆.机床电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4] 李国厚.PLC原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2005.

【通联编辑：朱宝贵】