MZ2015自動磨床是軸承行業(yè)廣泛使用的加工設備，用于軸承套圈內圓磨削，由于該機床的早期電氣系統(tǒng)采用的是繼電器─接觸器控制和由二極管組成的矩陣順序控制線路，電氣元件較多，且可靠性差，電氣故障頻繁。故采用FXon-60MR PLC對其控制系統(tǒng)進行了改造。- `% P% t& O$ I! h
& A" B: }9 T* V 1、系統(tǒng)的硬件設計4 M/ g+ N @& Z* }
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任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關、儀表觸點、方式選擇開關、控制按鈕等組成。邏輯部分 是指由各種繼電器及其觸點組成的實現一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括電磁閥線圈，指示燈和接通各種負載的接觸器線圈。在控制系統(tǒng)中使用PLC 就是代替繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。原MZ2015磨床的電氣系統(tǒng)，所有行程開關(SQ1～SQ17),選擇開關(SA3),儀表觸點 (KA1～KA4),控制按鈕(SB2,SB5)等為系統(tǒng)的輸入信號；而電磁閥線圈(YV1～YV13),指示燈，充磁信號等為系統(tǒng)的輸出信號。系統(tǒng)的硬 件構成如圖1所示，為了節(jié)省輸出點數，各電磁閥的狀態(tài)指示燈并聯在其線圈兩端；系統(tǒng)的調整操作采用由PLC的Y1和Y2輸出調整信號在外部經相應開關控 制。同時為了保護PLC輸出繼電器，在電磁閥兩端各并聯一只二極管，防止在電感性負載斷開時產生很高的感應電動勢或浪涌電流對PLC輸出點及內部電源的沖 擊，二極管的額定電流通常選為1A，額定電壓大于電源電壓的3倍。8 w1 M4 R! A d1 F" l" o0 M6 }2 X$ O
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% W8 P8 Y$ B+ N) E1 ?* C2 d+ D圖1 PLC外部接線圖
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2、軟件設計6 l+ m$ |4 @; {3 W3 a0 ^5 m
\- C( O. ^' V （1） 程序結構 2 b0 U, m( c9 _; N
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原機床包括自動、半自動、調整和長期修整4種工作方式，由萬能轉換開關選擇。用PLC改造后,此部分的接線要重新安排，可選用轉換開關的兩組觸點SA3－1和SA3－2(對應PLC輸入端子X20和X21)，使其分別在4種工作情況下，滿足表1所示的通斷狀態(tài)。( s' f1 X6 B1 o
# j7 e" e0 Z. t; \/ u, Z* \) o表1 開關方式狀態(tài) q, U0 ^8 K/ [! |# H. m
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) _5 e6 X+ F' j" C7 g& Q) W( S 表1中"0"表示斷開，"1"表示接通。如用二進制表示X20 和X21 的狀態(tài)，即為00，01，10和11四種。如圖2示，自動方式時驅動M10，半自動時驅動M11，調整時驅動M12，長修時驅動M13。這樣可安排出圖3的程序結構圖。9 M$ a5 l! }' q+ j+ U1 M" v
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( \8 N) p, Y! |6 N& @# j0 X圖2 工作方式梯形圖; l3 Z/ d$ K* h& P( _1 Q
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5 P+ U% E/ ^, C8 F+ d7 ^圖3 程序結構圖
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# Y0 v2 V6 K3 Y- f3 j- F" d （2） 矩陣電路的編程處理
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" Q5 f* g- U% J; H. p( A圖4 二極管順序控制原理示意圖及對應梯形圖
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3 G& U3 |" s: z# Y 矩陣二極管順序控制電路是原床電氣系統(tǒng)中的重要組成部分，PLC梯形圖的轉換原理，如圖4示。其動作如下：
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9 g* O/ E0 ]3 y; k1 H: O a. SA1合上，SA2打開，KA5線圈通電吸合并自鎖，此時KA5線圈及R上的電壓基本相等，約為12V，KA6線圈被短路脫吸。
5 q+ |) D$ o9 L0 X b. SA1打開，SA2合上，KA5線圈被短路，KA5脫吸，KA6線圈通電吸上并自鎖。
5 [, q- { O- A! k6 N& y c. SA1、SA2同時合上，由于KA5、KA6線圈同時被短路，所以V1也處于上述導通狀態(tài)，但KA5、KA6總是處于脫吸狀態(tài)。' G) \$ n) n( A4 B) N3 B; l
* |% A( T* ]# J6 h+ V5 a 根據上述要求可得出SA1、SA2與KA5、KA6的邏輯關系,如表2所示。從表2可看出，SA1是KA5的置位端，KA6的復位端；SA2是KA6的置 位端，KA5的復位端。這種狀態(tài)可由PLC內部的置位、復位指令來實現，其梯形圖如圖4示，圖中M21相當于KA5，M22相當于KA6。. l) B/ p y8 p
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表2 順序邏輯控制
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（3） 編程調試
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由于用PLC改造原機床電氣系統(tǒng)是以不改變原控制功能為前提，此時可對原線路進行分塊處理，對于MZ2015磨床，可分成輸出處理程序，輸入處理程序和順 序控制邏輯程序，這種處理對于程序調試和設備維修都有很大的方便，根據手動、 長修、自動和半自動四種工作方式分別進行模擬運行。用開關模擬輸入信號，開關的一端接入相對應的輸入端點，另一端作為公共端接在PLC輸入信號電源的負 端。輸入程序后，對照輸入信號狀態(tài)表，設置好原始狀態(tài)情況下所有輸入信號的狀態(tài)；再按工步狀態(tài)，扳動開關，觀察輸出端點指示燈在一個工作循環(huán)里的狀態(tài)變 化，并與工藝過程對照。由于程序較長，這里僅給出輸出部分及二極管順控電路所對應的梯形圖，如圖4、5示。
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/ \# i, M9 `, G. R3 g0 k圖5 輸出部分梯形圖
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* E2 u: `$ Q/ e& r 3、結束語4 F" |, [ P% g+ i; v/ R' {4 }
3 t8 |. g4 p5 @( I- ]3 F$ [- S) X 用可編程控制器改造舊機床電氣系統(tǒng)，在現有企業(yè)里是非�，F實的技術改造方案，具有投資省、見效快的特點。通過使用PLC改造該機床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機 床的13只中間繼電器，5只時間繼電器，80只順序控制二極管及20只電阻，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號指示，不僅使 電氣故障次數大大減少，而且還給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。 |
發(fā)表于 2007-12-13 16:46:37
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