MZ2015自动磨床是轴承行业广泛使用的加工设备，用于轴承套圈内圆磨削，由于该机床的早期电气系统采用的是继电器─接触器控制和由二极管组成的矩阵顺序控制线路，电气元件较多，且可靠性差，电气故障频繁。故采用FXon-60MR PLC对其控制系统进行了改造。+ n. D7 d5 Z& x
8 E9 ^* ^; p& i5 _, s* x# o( { 1、系统的硬件设计
* B6 R) x5 T$ d, u: ?' d/ D
: D' i# X2 E5 |; q 任何一种继电器系统都有三个部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、仪表触点、方式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分 是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路，输出部分包括电磁阀线圈，指示灯和接通各种负载的接触器线圈。在控制系统中使用PLC 就是代替继电器控制系统中的逻辑线路部分。原MZ2015磨床的电气系统，所有行程开关(SQ1～SQ17),选择开关(SA3),仪表触点 (KA1～KA4),控制按钮(SB2,SB5)等为系统的输入信号；而电磁阀线圈(YV1～YV13),指示灯，充磁信号等为系统的输出信号。系统的硬 件构成如图1所示，为了节省输出点数，各电磁阀的状态指示灯并联在其线圈两端；系统的调整操作采用由PLC的Y1和Y2输出调整信号在外部经相应开关控 制。同时为了保护PLC输出继电器，在电磁阀两端各并联一只二极管，防止在电感性负载断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流对PLC输出点及内部电源的冲 击，二极管的额定电流通常选为1A，额定电压大于电源电压的3倍。" E" }% J: ?' F8 x
6 B( ]+ c0 y( m7 s3 ~0 k9 k/ Z [
! c4 \. ?. h* l/ U图1 PLC外部接线图5 J) @, q& o( ]0 S% M+ _+ Y
( E, S* I4 e9 h* u 2、软件设计
, [2 g( Z+ Z9 k+ k
% W$ P- ` m9 Y# D （1） 程序结构 $ r3 v9 R g) K7 _, Y
3 j2 C X, P. J9 j
原机床包括自动、半自动、调整和长期修整4种工作方式，由万能转换开关选择。用PLC改造后,此部分的接线要重新安排，可选用转换开关的两组触点SA3－1和SA3－2(对应PLC输入端子X20和X21)，使其分别在4种工作情况下，满足表1所示的通断状态。; l& [" o! |& w) {& Z: `
: Z. @; S4 w1 g, J) p# s表1 开关方式状态, M- \. V$ ~! d B- M% S: D
' o; | j! R2 k- `: Y9 G8 P7 j$ M0 J9 {0 F% C7 u# A- b
表1中"0"表示断开，"1"表示接通。如用二进制表示X20 和X21 的状态，即为00，01，10和11四种。如图2示，自动方式时驱动M10，半自动时驱动M11，调整时驱动M12，长修时驱动M13。这样可安排出图3的程序结构图。
! c- m9 Y7 g1 _/ [. G. u
9 n- F8 f( C3 G* y7 m% ^: f) A" I 5 R* N4 W, W) u
图2 工作方式梯形图* s4 @0 }) i6 b
% [/ J* o$ x! K: `
 % _* t5 z7 g' Y( S
图3 程序结构图. x! f2 s, m& H. s1 u
* X) v% @, D/ S8 s! [ （2） 矩阵电路的编程处理
2 v- s r0 l" C& G' q. k; j3 |
0 [5 S& x, C7 I% Q f9 S7 M8 | - L% E; s: q6 w8 C' M& A! z
图4 二极管顺序控制原理示意图及对应梯形图
1 C) t9 a7 X' k' t; |; z7 w
! D- {* ~$ m2 O2 b 矩阵二极管顺序控制电路是原床电气系统中的重要组成部分，PLC梯形图的转换原理，如图4示。其动作如下：
) N' C1 L( k& u: v) y9 J4 |
! t( G4 O' Q6 N$ W( ? a. SA1合上，SA2打开，KA5线圈通电吸合并自锁，此时KA5线圈及R上的电压基本相等，约为12V，KA6线圈被短路脱吸。 - [2 k( K P" L1 K5 t$ f8 [4 S- y+ E6 V0 q
b. SA1打开，SA2合上，KA5线圈被短路，KA5脱吸，KA6线圈通电吸上并自锁。 9 Z% R3 T5 D/ M/ ?. l
c. SA1、SA2同时合上，由于KA5、KA6线圈同时被短路，所以V1也处于上述导通状态，但KA5、KA6总是处于脱吸状态。" V9 s# t! `8 G; [2 m( a3 M8 X
; ?# d% t5 T- k( t! [ 根据上述要求可得出SA1、SA2与KA5、KA6的逻辑关系,如表2所示。从表2可看出，SA1是KA5的置位端，KA6的复位端；SA2是KA6的置 位端，KA5的复位端。这种状态可由PLC内部的置位、复位指令来实现，其梯形图如图4示，图中M21相当于KA5，M22相当于KA6。4 L. e1 J/ ]2 n
t# M D: S/ M7 c$ ~$ ?
表2 顺序逻辑控制
6 f" t$ Z K v0 T( I; a8 M ) n' y* l/ `$ D5 p
) l' }% z8 B# _* Q （3） 编程调试7 j3 k3 \& g6 A- Z) ?
2 }9 v p& G7 I' N& N+ t* Y1 J" l4 K
由于用PLC改造原机床电气系统是以不改变原控制功能为前提，此时可对原线路进行分块处理，对于MZ2015磨床，可分成输出处理程序，输入处理程序和顺 序控制逻辑程序，这种处理对于程序调试和设备维修都有很大的方便，根据手动、 长修、自动和半自动四种工作方式分别进行模拟运行。用开关模拟输入信号，开关的一端接入相对应的输入端点，另一端作为公共端接在PLC输入信号电源的负 端。输入程序后，对照输入信号状态表，设置好原始状态情况下所有输入信号的状态；再按工步状态，扳动开关，观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变 化，并与工艺过程对照。由于程序较长，这里仅给出输出部分及二极管顺控电路所对应的梯形图，如图4、5示。 5 s7 K" @$ k8 X% q* X
/ w4 F2 b: P) t( X) ]
+ ~& A, R3 V6 P; g0 ]' n" U图5 输出部分梯形图
! L" P2 ^+ p. \; Y C& e/ W
7 K/ t6 D3 Q1 k$ l% B* B, r 3、结束语
7 S2 L8 H' }1 F3 h4 M7 Z" _% b# d; q! T( Y/ f
用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机 床的13只中间继电器，5只时间继电器，80只顺序控制二极管及20只电阻，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使 电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。 |
发表于 2007-12-13 16:46:37
楼主