搖壁鉆床電氣自動(dòng)化控制系統改造

　　摘 要：本文介紹了利用三菱FX2n系列PLC對Z3040型搖臂鉆床電氣自動(dòng)化控制系統的改造，確定了PLC的輸入輸出分配，在繼電器控制線(xiàn)路的基礎上，設計出梯形圖并進(jìn)行了調試，調試結果表明設備運行良好。

　　關(guān)鍵詞：搖臂鉆床 PLC控制 電氣改造

　　前言：由于Z3040型搖臂鉆床電氣自動(dòng)化控制系統線(xiàn)路復雜、可靠性低、靈活性也較差，加上多年來(lái)設備老化，近二年來(lái)常出現故障，維護工作量大，給生產(chǎn)帶來(lái)了不少影響。經(jīng)廠(chǎng)領(lǐng)導批準，利用PLC對該鉆床的電氣自動(dòng)化控制系統進(jìn)行了改造。

　　一、設備狀況分析

　　Z3040型搖臂鉆床主要采用4臺電動(dòng)機工作，分別是主軸電動(dòng)機(5.5KW，1410r/min)，搖臂升降電動(dòng)機(1.5KW，?1410r/min)，主軸松緊電動(dòng)機(0.8KW，930r/min)和冷卻泵電動(dòng)機(0.125KW，2700r/min)。其中，M1為主電動(dòng)機：控制主軸的旋轉運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)，單向旋轉，用機械交換完成加工所需的正反轉;M2為搖臂升降電動(dòng)機：控制搖臂升降運動(dòng)，雙向旋轉;M3為液壓泵電動(dòng)機：控制搖臂夾緊、放松，主油箱及外立柱相對內立柱的夾緊與放松，雙向旋轉;M4為冷卻泵電動(dòng)機：手動(dòng)控制，單向旋轉。電氣控制主要由接觸器、十字開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、按鈕等組成。

　　二、改造方案

　　針對以上設備問(wèn)題的分析，結合PLC系統控制的具體情況，對Z3040型搖臂鉆床電氣控制系統作如下改造：

　　1、分析Z3040搖臂鉆床的功能原理，作出主電路功能圖。

　　2、將搖臂鉆床電氣控制系統改造成PLC控制，作出I/O電氣接線(xiàn)圖。

　　3、編寫(xiě)PLC控制程序，畫(huà)出梯形圖。

　　三、器件的選擇

　　1、PLC的選擇。三菱FX系列在可編程序控制器中具有領(lǐng)先地位，且在國內市場(chǎng)占有率很高，所以確定在此系統中使用三菱FX系列的PLC。在搖臂鉆床的控制系統中，PLC主要起開(kāi)關(guān)作用及定時(shí)、計數的少數簡(jiǎn)易功能，所以只需要小型的PLC就能滿(mǎn)足功能。在搖臂鉆床控制系統的設計中需要輸入點(diǎn)(I)12個(gè)、輸出點(diǎn)(O)9個(gè)，考慮到實(shí)際應用中需要10%的余量，故選擇PLC為三菱FX2n-32MR。

　　2、接觸器的選擇。接觸器KM1的選定：主觸點(diǎn)額定電流一般是根據電動(dòng)機容量來(lái)計算， M1額定電流為5500/380=14.47A(K取1)。在這里取20A就能夠滿(mǎn)足要求，故選擇型號CJT1-20，線(xiàn)圈電壓為24V;同理，KM2、KM3、KM4、KM5應選擇的型號為CJ10-10，線(xiàn)圈電壓為24V。

　　3、熱繼電器的選定。FR1的選定?FR1實(shí)現對電動(dòng)機M1的過(guò)載保護。按照“熱繼電器元件的額定電流?應接近或略大于電動(dòng)機的額定電流”的原則：5500/380=14.47A(取系數為1)，即應大于等于14.47A，所以，FR1的型號應選定為JR36-20，規格為11號熱元件，整定電流14.47A;同理，FR2的型號選定為JR36-20，規格為6號熱元件，整定電流2.1A。

　　4、熔斷器的選定。FU3的選定：因為FU3對EL(40W，24V)具有保護作用，故熔體額定電流≥40/24=1.67A(取2A)。因為熔斷器額定電流不小于熔體額定電流，所以熔斷器電流選為15A，所以FU3的型號應選定為RL1-15，規格為380V?15A配2A熔體;同理FU2的型號應選定為RL1-15，規格為500V?15A配10A的熔體，?FU1的型號應選定為RL1-60，規格為500V?60A配25A熔體。

　　5、時(shí)間繼電器的選定。因為控制電路中的時(shí)間繼電器是斷電延時(shí)型，且有動(dòng)合觸點(diǎn)，因此選擇其型號為JS7-4A，延時(shí)范圍0.4-60S，線(xiàn)圈電壓為24V。

　　6、電磁閥的選定�？紤]到電磁閥在控制電路中所起的作用(在通電吸合后，產(chǎn)生電磁力使閥桿移動(dòng)，達到控制油路開(kāi)閉及換向目的)，以及額定吸力、額定行程、操作頻率等方面，其型號選定為MFJ1-3，線(xiàn)圈電壓為24V。

　　7、變壓器選定。主要根據所需容量及一次側和二次側的電壓等級來(lái)選擇，應該以節約原則為指導，滿(mǎn)足工作要求的前提下，周密合理的選擇材料和運行介質(zhì)，以節約電能和生產(chǎn)成本。

　　四、控制系統設計

　　設計簡(jiǎn)要說(shuō)明：

　　(1)初始狀態(tài)的設置。初始狀態(tài)設主軸電動(dòng)機、冷卻泵電動(dòng)機、搖臂升降電動(dòng)機液壓夾緊電動(dòng)機停止;電磁閥打開(kāi);主軸和立柱夾緊狀態(tài)。

　　(2)照明電路、冷卻泵電動(dòng)機用手動(dòng)控制，不列程序功能圖之中。

　　(3)斷路器和電磁閥用指示燈代替。

　　3、根據改造要求，編寫(xiě)程序，畫(huà)出梯形圖：

　　五、工作過(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)明

　　等待。

　　通電――HL1亮。

　　按SB3――KM1吸合，HL2亮(主軸轉動(dòng))。

　　按SB2――KM1斷開(kāi)，HL2滅(主軸停轉)。

　　按SB4――KM5斷開(kāi)，KM4吸合，YA亮;再按SQ2――KM4斷開(kāi)，KM2吸合(搖臂上升)。

　　按SB5――KM5吸合，KM4吸合，YA亮;再按SQ2――KM4斷開(kāi)，KM3吸合(搖臂下降)。

　　斷開(kāi)SB4\SB5一段時(shí)間后――KM5吸合。

　　按SB7――KM4吸合，YA滅。

　　按SB1全部斷開(kāi)，按SQ5全部電源斷開(kāi)。

　　六、接線(xiàn)路板

　　注意事項：

　　1、連線(xiàn)時(shí)，必須保證PLC斷電。

　　2、電路連接導線(xiàn)一定要嚴格，不能在電路板上橫穿，導線(xiàn)不能露銅。

　　3、導線(xiàn)顏色必須分清楚，以便于修改和檢修。

　　4、PLC輸入公共端COM不能接入交流，即L或N不要與其相連接，否則會(huì )燒毀PLC。

　　七、通電測試

　　1、測試前檢查：檢測電路時(shí)，確定三相電源只接進(jìn)去一相，防止二相進(jìn)入單相電源供電的電路，否則會(huì )燒毀PLC或開(kāi)關(guān)電源;檢查開(kāi)關(guān)連接是否正常，是否接錯或漏接;確定熔斷器應與電源相線(xiàn)L端相連;確定電路沒(méi)有短路。

　　2、測試：按上述工作過(guò)程說(shuō)明進(jìn)行，經(jīng)測試，控制線(xiàn)路能按所設計程序運行，且運行狀況良好。

　　八、結束語(yǔ)

　　設備電氣自動(dòng)化系統經(jīng)改造后，自動(dòng)化控制性能大幅度提高，設備管理和改變工作方式也變得簡(jiǎn)單方便，經(jīng)過(guò)近一年來(lái)職工實(shí)訓試用證明，提高了職工的工作效率，同時(shí)也為公司避免購買(mǎi)新設備而節約了一筆不小的開(kāi)資，得到了公司及廠(chǎng)領(lǐng)導的認可。

　　參考文獻

　　[1] 山東省滕州市利達機床廠(chǎng)：《Z3040搖臂鉆床使用說(shuō)明書(shū)》.

　　[2] 謝宇《Z3040搖臂鉆床的PLC控制改造》.煤炭機械，2008年02期.

　　[3] 孔平《電氣控制與PLC》.華南理工大學(xué)出版社，2004年2月，第一版.

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