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本論文是研究機(jī)械加工中常用的Z3040X16型搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題,旨在解決傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和故障排除困難等難題。由于可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）電氣控制系統(tǒng)與繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，維護(hù)方便，對(duì)工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，本論文對(duì)Z3040X16型搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，大大提高了搖臂鉆床的工作效率，也進(jìn)而為公
       
        搖臂鉆床適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔的大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。由于其原有控制系統(tǒng)采用繼電器——接觸器控制方式，電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多。經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，各個(gè)地方的接線老化，造成故障率高，故障排查困難，常常影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。由于PLC具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用PLC對(duì)搖臂鉆床的繼電器控制電路進(jìn)行改造，有助于提高設(shè)備的可靠性、使用率。
       
        1 Z3040X16型搖臂鉆床的電氣控制
       
       
       
        （1）采用3臺(tái)電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，主電機(jī)M1（4.0kW），搖臂松夾電機(jī)（2.2 kW），搖臂上下電機(jī)（2.2 kW），3臺(tái)電機(jī)均是小功率電機(jī)，均采用直接啟動(dòng)控制。
       
        （2）控制電路中設(shè)有主電機(jī)啟動(dòng)/停止，此控制未進(jìn)入PLC，直接采用的啟動(dòng)和停止按鈕進(jìn)行控制的，由于此電路中未有任何連鎖控制，無(wú)需進(jìn)入PLC中進(jìn)行控制，既節(jié)約了I/O點(diǎn)，又減少了故障排查點(diǎn)。
       
        （3）搖臂升/降動(dòng)作按照“搖臂松開—升/降—搖臂夾緊”順序進(jìn)行，由搖臂松開行程開關(guān)SQ2與夾緊行程開關(guān)SQ3來(lái)控制。在搖臂夾緊前，由時(shí)間繼電器KT1延時(shí)1～3s后再夾緊。
       
        （4）立柱和主軸箱的放松、夾緊可以單獨(dú)操作，也可以同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA、松開按鈕SB5和夾緊按鈕SB6來(lái)控制。利用時(shí)間繼電器KT2的斷電延時(shí)斷開觸點(diǎn)、KT3的通電延時(shí)閉合觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電磁鐵YA1、YA2相對(duì)于液壓泵電機(jī)接觸器提前吸合、延時(shí)斷開的控制。
       
        （5）主電機(jī)M1和液壓泵電機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FR1、FR2作長(zhǎng)期過載保護(hù)。
       
        2 PLC選擇
       
        2.1 確定I/O點(diǎn)數(shù)
       
       
       
        在改造中盡可能保留系統(tǒng)原有的控制功能，以便能達(dá)到搖臂鉆最好的工作效果，發(fā)揮其最大的工作效率，根據(jù)原有的控制電路來(lái)計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)。其中：按鈕6個(gè)（考慮節(jié)約點(diǎn)數(shù)，有兩個(gè)未進(jìn)入PLC），行程開關(guān)4個(gè)，即實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)為8個(gè)；接觸器5個(gè)（考慮節(jié)約點(diǎn)數(shù)，有一個(gè)未進(jìn)入PLC），中間繼電器1個(gè)，即實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)為5個(gè)。
       
        2.2 選擇PLC機(jī)型
       
       
       
        根據(jù)確定的I/O點(diǎn)數(shù)，選擇德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列產(chǎn)品。此PLC的型號(hào)為CPU222——6ES7 212-1BB23-0XB0，輸入點(diǎn)數(shù)為8個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為6個(gè)，繼電器輸出，使用電源為85至264VAC（47至63Hz）。
       
        3 I/O地址分配及接線圖
       
       
       
        I/O分配表見表一。
       
        表一 I/O分配表
       
       
       
        根據(jù)表一設(shè)計(jì)I/O接線圖，如圖1。其中接觸器和中間繼電器的電壓等級(jí)都進(jìn)行了調(diào)整，都更換了新的電氣元件，電壓等級(jí)均為AC220V，電壓等級(jí)統(tǒng)一，便于日常維護(hù)。
       
       
       
        圖1  I/O接線圖
       
        4 PLC程序設(shè)計(jì)
       
        根據(jù)原有繼電器控制電路，加以分析改進(jìn)，但仍保持原有的控制功能，編制梯形圖，如圖2。
       
       
       
        圖2  梯形圖
       
        5 改造中必須要注意的幾個(gè)問題
       
       
       
        （1）選擇PLC機(jī)型時(shí)，要考慮低價(jià)格，高性能。
       
        （2）原有繼電器控制電路比較復(fù)雜，如線路老化后，故障點(diǎn)太多，不便查詢，而利用PLC控制時(shí)，不但大大提高了搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，而且大大簡(jiǎn)化和減少了維修維護(hù)的工作量，使用效果良好。
       
        6 結(jié)束語(yǔ)
       
       
       
        利用PLC對(duì)搖臂鉆床控制系統(tǒng)進(jìn)行改造后，大大簡(jiǎn)化了控制線路，維護(hù)起來(lái)十分方便，而且降低了設(shè)備運(yùn)行的故障率，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及使用率。我廠的電氣維護(hù)人員嘗到了甜頭，要不以前一提到維修搖臂鉆床，就是一頭污水，無(wú)從下手，自從改造完成后，再也沒遇到此類問題，搖臂鉆床再也沒出現(xiàn)過影響生產(chǎn)、停滯狀態(tài)的情況。建議搖臂鉆床的生產(chǎn)廠商，也應(yīng)該一改往常的設(shè)計(jì)思路，避免以后在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)類似的問題。