PLC在X62W万能铣床中的应用

孙福才

(哈尔滨职业技术学院，哈尔滨150040)

项目来源于省内大中型企业，运行在生产一线的设备，60%以上是八十年代的旧设备，采用的是传统的继电器－接触器的控制方式。这种控制方式存在着可靠性低、故障率高的缺点，大大影响着企业的生产效率和市场竞争力。如果全部或部分更新这些设备，需要花费大量资金;如果不更新设备，必将影响生产效率，降低企业的竞争力。因此，作为老工业基地的旧设备的升级改造已迫在眉睫。

1 X62W万能铣床的电气控制工作原理分析

X62W卧式万能铣床主要由主电路、控制电路及辅助电路组成。下面是铣床控制线路的工作原理图。

1.1 主轴电动机的控制

控制线路的起动按钮SB1和SB2是异地控制按钮，方便操作。SB3和SB4是停止按钮。

KM3是主轴电动机M1的起动接触器，KM2是主轴反接制动接触器，SQ7是主轴变速冲动开关，KS是速度继电器。

(1)主轴电动机的起动

起动前先合上电源开关QS，再把主轴转换开关SA5扳到所需要的旋转方向，然后按起动按钮SB1(或SB2)，接触器KM3获电动作，其主触点闭合，主轴电动机M1起动。

(2)主轴电动机的停车制动

当铣削完毕，需要主轴电动机M1停车，此时电动机M1运转速度在l20r/min以上时，速度继电器KS的常开触点闭合(9区或10区)，为停车制动做好准备。当要M1停车时，就按下停止按钮SB3(或SB4)，KM3断电释放，由于KM3主触点断开，电动机M1断电作＇惯性运转，紧接着接触器KM2线圈通电吸合，电动机M1串电阻R反接制动。当转速降至l20r/min以下时，速度继电器KS常开触点断开，接触器KM2断电释放，停车反接制动结束。

(3)主轴的冲动控制

当需要主轴冲动时，按下冲动开关SQ7，SQ7的常闭触点SQ7－2先断开，而后常开触点SQ7－1闭合，使接触器KM2通电吸合，电动机M1起动，冲动完成。

图1 X62W铣床控制线路工作原理图

1.2 工作台进给电动机控制

转换开关SA1是控制圆工作台的，在不需要圆工作台运动时，转换开关扳到"断开"位置，此时SA1－l闭合，SA1－2断开，SA1－3闭合;当需要圆工作台运动时将转换开关扳到"接通"位置，则SA1－1断开，SA1－2闭合，SA1－3断开。

(1)工作台纵向进给

工作台的左右(纵向)运动是由装在床身两侧的转换开关跟开关SQl、SQ2来完成，需要进给时把转换开关扳到"纵向"位置，按下开关SQ1，常开触点SQ1－1闭合，常闭触点SQ1－2断开，接触器KM4通电吸合电动机M2正转，工作台向右运动;当工作台要向左运动时，按下开关SQ2，常开触点SQ2－1闭合，常闭触点SQ2－2断开，接触器KM5通电吸合电动机M2反转，工作台向左运动。在工作台上设置有一块挡铁，两边各设置有一个行程开关，当工作台纵向运动到极限位置时，挡铁撞到位置开关，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。

(2)工作台升降和横向(前后)进给

工作台的方向进给是通过操纵装在床身两侧的转换开关和行程开关SQ3、SQ4来完成的。

在工作台上也分别设置有一块挡铁，两边各设置有一个行程开关，当工作台升降和横向运动到极限位置时，挡铁撞到位置开关，工作台停止运动，从而实现升降和横向运动的终端保护。

①工作台向上(下)运动。在主轴电动机起动后，把装在床身一侧的转换开关扳到"升降"位置再按下按钮SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常开触点闭合，SQ3(SQ4)常闭触点断开，接触器KM4(KM5)通电吸合，电动机M2正(反)转，工作台向下(上)运动。到达想要的位置时松开按钮，工作台停止运动。

②工作台向前(后)运动。在主轴电动机起动后，把装在床身一侧的转换开关扳到"横向"位置再按下按钮SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常开触点闭合，SQ3(SQ4)常闭触点断开，接触器KM4(KM5)通电吸合，电动机M2正(反)转，工作台向前(后)运动。到达想要的位置时松开按钮，工 作台停止运动。

1.3 联锁问题

机床在上下前后4个方向进给时又操作纵向控制这两个方向的进给，将造成机床重大事故，所以必须联锁保护。当上下前后4个方向进给时，若操作纵向任一方向，SQ1－2或SQ2－2两个开关中的一个被压开，接触器KM4(KM5)立刻失电，电动机M2停转，从而得到保护。

同理，当纵向操作时又操作某一方向而选择了向左或向右进给，SQ1或SQ2被压着，它们的常闭触点SQ1－2或SQ2－2是断开的，接触器KM4或KM5都由SQ3－2和SQ4－2接通。若发生误操作，而选择上，下，前，后某一方向的进给，就一定使SQ3－2或SQ4－2断开，使KM4或KM5断电释放，电动机M2停止运转，避免了机床事故。

(1)进给冲动

真实机床为使齿轮进入良好的啮合状态，将变速盘向里推。在推进时，挡块压动位置开关SQ6，首先使常闭触点SQ6－2断开，然后常开触点SQ6－1闭合，接触器KM4通电吸合，电动机M2起动。但它并未转起来，位置开关已SQ6己复位，首先断开SQ6－1，而后闭合SQ6－2。接触器KM4失电，电动机失电停转。这样以来，使电动机接通一下电源，齿轮系统产生一次抖动，使齿轮啮合顺利进行。要冲动时按下冲动开关SQ6，模拟冲动。

(2)工作台的快速移动

在工作台向某个方向运动时，按下按钮SB5或SB6(两地控制)，接触器闭合KM6通电吸合，它的常开触点(4区)闭合，电磁铁YB通电(指示灯亮)模拟快速进给。

(3)圆工作台的控制

把圆工作台控制开关SAl扳到"接通"位置，此时SAl－1断开，SAl－2接通，SAl－3断开，主轴电动机起动后，圆工作台即开始工作，其控制电路是:电源一SQ4－2一SQ3－2一SQ1－2一SQ2－2一SAl－2一KM4线圈一电源。接触器KM4通电吸合，电动机M2运转。

真实铣床为了扩大机床的加工能力，可在机床上安装附件圆工作台，这样可以进行圆弧或凸轮的铣削加工。拖动时，所有进给系统均停止工作，只让圆工作台绕轴心回转。该电动机带动一根专用轴，使圆工作台绕轴心回转，铣刀铣出圆弧。在圆工作台开动时，其余进给一律不准运动，若有误操作动了某个方向的进给，则必然会使开关SQl－SQ4中的某一个常闭触点将开，使电动机停转，从而避免了机床事故的发生。按下主轴停止按钮SB3或SB4，主轴停转，圆工作台也停转。

1.4 冷却照明控制

要起动冷却泵时扳开关SA3，接触器KM1通电吸合，电动机M3运转冷却泵起动。机床照明是由变压器T供给36V电压，工作灯由SA4控制。

2 X62W万能铣床改造PLC硬件设计

根据X62W铣床的电气原理图，控制电路中的输入/输出均为开关量，共有输入/输出设备如表1所列。从表1中可知，共有输入设备14个，输出设备11个，根据I/O点数可选用S7－200PLC。电气原理图右半部分的控制线路用PLC替代，其输入/输出设备与PLC的接线图如图2所示。

表1 输入/输出点分配表

图2 PLC接线图

3 X62W万能铣床电气控制电路的PLC改造程序设计

根据X62W的工作原理及图2的接线图，用基本指令编写的梯形图程序如图3所示。

图3 X62W梯形图

4 结语

通过PLC改造后的机床设备不仅能提高设备工作的可靠性、提高产品质量、减少故障、降低成本、还可提高工作效率。