Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC改造

余云辉 李杰玉 中山市中等专业学校

Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC改造

余云辉 李杰玉 中山市中等专业学校

本文针对Z3040摇臂钻床接触控制系统，体积大、可靠性差、工作寿命短、故障诊断和查找困难等的现象，采用三菱PLC进行改造，以其得到优化结构，方便操作，便于维护的目的。

Z3040摇臂钻床 三菱PLC 改造

1 引言

Z3040摇臂钻床，是一种用途广泛的万能机床，主要适用于钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及改螺纹等多种形式的加工，广泛用于中小型企业、乡镇和个体工业的机械加工。一般使用交流接触器来完成控制要求。由于接触器控制系统体积大、可靠性差、工作寿命短、故障诊断和查找困难等，很难实现比较复杂的控制。同时其控制线路的复杂，很难适应工艺变化的要求。为此本系统采用三菱公司的FX-3U48MR型号的PLC对其进行改造，以其解决实际应用中的复杂情况。

2 Z3040摇臂钻床电气控制

Z3040摇臂钻床电气控制原理如图1所示，其工作方式主要为主轴电动机的控制，摇臂的升降控制，具体如下：

图1 Z3040摇臂钻床电气控制原理

2.1 主轴电机M1控制

合上电源总开关QS，主轴电动机M1的启动方式如下：

主轴电动机M1的停止：

2.2 摇臂的升降控制

摇臂升降运动必须在摇臂完全放松的条件下进行，升降过程结束后应将摇臂夹紧固定。

摇臂升降运动的动作过程为：摇臂放松——摇臂升/降——摇臂夹紧。所以它与液压泵电动机的控制有密切的关系，下面以上升为例：

摇臂上升：

液压油将摇臂放松，当摇臂完全松开后，压下行程开关SQ2，发出摇臂放行的信号，使之常开SQ2闭合，常闭SQ2断开：

当摇臂上升到位之后，松开SB3摇臂加紧：

至此，摇臂的上升过程结束，摇臂下降的过程和上升情况相同；不同的是由按钮SB4和接触器KM3来实现。

2.3 主轴箱和立柱的夹紧与放松

根据液压回路原理，立柱箱和立柱的夹紧与松开是同时进行的，具体操作过程如下：

松开：

夹紧：

3 Z3040摇臂钻床电气控制系统的PLC改造

Z3040摇臂钻床的电气系统主要包括机床工作状态指示电路、主轴电动机控制、摇臂的升降及夹紧控制、主轴箱及立柱的夹紧与放松控制等几部分。

本次改造的重点是，通过PLC控制，取代其复杂的接触器控制电路，简化控制结构。

其主要方案为：保留机床外部控制按钮，相应的行程开关以及主轴电动机、摇臂升降电动机和液压电动机的交流接触器，其功能和位置不变；将主轴电动机、摇臂升降电动机、液压电动机的控制和主轴箱、立柱的夹紧、放松控制以及机床工作状态的指示控制都引入PLC进行控制；机床冷却电动机和工作照明灯的控制保持原样不变。机床改造方案，不改变原有机床外围控制按钮的位置和功能，使机床的操作人员，保持原有的操作习惯，满足对机床的适应性。其IO分配表如表1所示：

表1 Z3040摇臂钻床PLC改造IO分配表

根据IO分配表，使用三菱PLC，编出PLC的控制程序如图2所示：

图2

将此程序，下载传输到PLC中，将所需的输入和输出设备按照电气原理，接入PLC的输入和输出端口，为此省去Z3040复杂的电气控制结构；按照之前的外围操作方法，依旧可以实现钻床的工作方式。

4 结语

改造安装调试后，经过实际的使用验证，由于三菱PLC稳定好，Z3040摇臂钻床的电气控制系统，完全满足生产工艺的要求，而且运行稳定，可靠，操作方便，故障率低，维修方便，提高了生产效率，改造效果非常好。

[1]李金城.三菱FX2NPLC功能指令应用详解[M].北京:电子工业出版社，2011

[2]基于PLC的Z3040摇臂式钻床电气控制系统的改造设计[J].谢丽娟.自动化技术与应用.2013(08)

余云辉（1967—），男，汉族，广东平远人，华南师范大学物理本科毕业，现就职于中山中等专业学校，讲师，研究方向：电子电工类。李杰玉(1971—)，男，汉族，河南新野人，河南师范大学应用电子技术教育专业毕业，理学学士，现就职于中山市中等专业学校，讲师，研究方向：电子电工类。