主頁 > 技術(shù)文章 > 探討PLC技術(shù)對機床電路的改造 2024-10-17

探討PLC技術(shù)對機床電路的改造

摘要：本文引出了機床電路進行PLC可編程技術(shù)改造的必要性，并詳細描述了由機床控制電路圖設(shè)計成PLC梯形圖的解決方法、步驟和注意事項。
一、引言：
　　在我國現(xiàn)有的機床中,大部分仍采用的是傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方式,由于控制線路觸點多、線路復(fù)雜。使用多年后,故障多、維修量大、維護不便及可靠性差,影響了正常的生產(chǎn)。還有部分機床雖然還能正常工作,但其精度、效率以及自動化程度已不能滿足當前生產(chǎn)工藝要求。對這些機床進行改造勢在必行,改造既是企業(yè)資源的再利用,走持續(xù)化發(fā)展的需要,也是滿足企業(yè)新生產(chǎn)工藝,提高經(jīng)濟效益的需要。
二、解決方法：
　　用PLC改造機床控制系統(tǒng)時，因為原有的機床控制系統(tǒng)是經(jīng)過長期使用和考驗，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而機床電路圖與PLC梯形圖在表示方法上和分析方法上有很多相似之處，因此可以將機床電路圖“轉(zhuǎn)換”為具有相同功能的PLC的外部硬件接線圖和梯形圖。但它們也有很大的本質(zhì)區(qū)別，機床電路是由硬件元件組成的，各繼電器可同時動作。梯形圖是PLC的程序，是一種軟件，其CPU是串行工作的，即CPU同時只能處理1條指令，所以用PLC改造機床控制系統(tǒng)時有很多需要注意的地方。一般不需要改動控制面板,保持了系統(tǒng)原有的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習(xí)慣，分析PLC控制系統(tǒng)的功能時，將它想象成機床控制系統(tǒng)的控制箱，外部接線圖描述了這個控制箱的外接線，梯形圖是這個控制箱的內(nèi)部“線路圖”，梯形圖的輸入、輸出繼電器是這個控制箱與外部世界聯(lián)系的“接口繼電器”，分析PLC可編程控制系統(tǒng)時，可以將梯形圖中輸入繼電器的觸點想象成對應(yīng)的外部輸入器件的觸點或電路，將梯形圖中輸出繼電器的線圈想象成對應(yīng)的外部負載的線圈。外部負載的線圈除了受梯形圖的控制外，還可能受外部觸點的控制。
三、改造機床控制系統(tǒng)的一般步驟及實例說明：
　　以搖臂鉆床的電氣控制原理圖（圖1）為例，將機床電路圖轉(zhuǎn)換成功能相同的外部接線圖和梯形圖，選擇西門子S7-226的PLC硬件。具體步驟如下：
　�。�1）深入了解原有機床的工作過程,分析整理其控制的基本方式、完成的動作時序和條件關(guān)系,以及相關(guān)的保護和聯(lián)鎖控制。盡可能地與實際操作人員充分交流,了解是否需要對現(xiàn)有機床的控制操作加以改進,提高精度、可操作性和安全性等。如有需要,在后續(xù)的設(shè)計中予以實現(xiàn)。這樣才能在設(shè)計和調(diào)試控制系統(tǒng)時做到心中有數(shù)。鉆床的主軸電機由接觸器KM1控制，搖臂的升降電機由KM2和KM3控制，立柱的松開和夾緊電機用KM4和KM5控制。
　　（2）根據(jù)分析整理的結(jié)果,確定PLC的輸入信號和輸出負載，在保證完成工藝要求的前提下,最大限度的使用原有機床的輸入/輸出設(shè)備,機床電路圖中的接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)用PLC中輸出繼電器來控制。它們的線圈接在PLC的輸出端。按鈕、控制開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)等用來給PLC提供控制命令和反饋信號，它們的觸點接在PLC的輸入端，機床電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入繼電器和輸出繼電器無關(guān)。輸入輸出元件號分配。
　　根據(jù)PLC的輸入信號和輸出負載,以及它們對應(yīng)的梯形圖中的輸入繼電器和輸出繼電器的元件,畫出PLC的外部接線圖。
　�。�3）確定與機床電路圖中的中間繼電器、時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器和定時器的元件號,建立機床電路圖和梯形圖中的元件一一對應(yīng)的關(guān)系。
　�。�4）根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系按梯形圖語言中的語法規(guī)則畫出梯形圖（圖3）
四、改造時的特別注意事項：
　�。�1）常閉觸點輸入信號的處理
　　盡量使用常開觸點，如果只能使用常閉觸點，梯形圖中對應(yīng)的觸點的常開/常閉類型應(yīng)與機床電路中相反（外閉內(nèi)開）。如SQ1在機床電路中是常閉觸點，將它接到PLC輸入端I0.4，則在梯形圖中對應(yīng)的觸點I0.4應(yīng)是常開的。
（2 ）分離交織在一起的電路。
可將各線圈的控制電路分離開來設(shè)計, 以線圈為單位分別考慮繼電器的每個線圈受到哪些觸點和電路的控制，畫出相應(yīng)的等效梯形圖電路。
　�。�3）梯形圖電路的優(yōu)化設(shè)計
　　在串聯(lián)電路中，單個觸點應(yīng)放在電路塊的右邊，在并聯(lián)電路中，單個觸點應(yīng)放在電路塊的下面。
　�。�4）斷電延時的時間繼電器的處理
　　圖1機床電路圖中的KT屬于線圈斷電后開始延時的時間繼電器。為了方便理解，可用線圈通電后延時的定時器來實現(xiàn)斷電延時功能。
　�。�5）盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號
　　PLC的價格與I/O電數(shù)有關(guān)，控制主控電機的交流接觸器KM1的電路簡單，應(yīng)仍然用繼電器控制。一般同一器件只須一組常閉或常開提供PLC輸入信號，在梯圖中可以多次使用同一輸入繼電器的常開和常閉觸點。
五、結(jié)束語：
　　采用PLC可編程改造的機床電路時，需要注意的問題比較多，應(yīng)特別細致，周到、反復(fù)進行調(diào)試，得到的梯形圖常常需要進一步簡化和優(yōu)化。實踐證明，利用PLC可編程對舊機床進行改造是一種行之有效的手段.不僅利用了原有的設(shè)備,節(jié)約資源,而且還滿足新生產(chǎn)工藝的需求,提高效率,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益，因此應(yīng)用越來越廣泛。

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