PLC对X62W万能铣床电气线路的改造

郑 卫

（郑州铁路技师学院，河南 郑州 450041）

从世界上第一台可编程控器（PLC）诞生的40多年时间里，可编程控器的应用技术得到了迅猛的发展，利用PLC改造万能铣床电气控制系统是一种典型的机电一体化系统的实际应用，也是一种典型的可编程控器（PLC）技术的实际应用，它是通过可编程控器，实现万能铣床主轴电机的运动、冷却泵电机的启停控制和进给电动机的各方向的运动。本系统采用西门子S7-200系列的PLC编程语言进行系统编程

1 PLC的特点与分类

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

1.1 PLC的硬件系统

PLC的硬件系统由基本单元、I/O扩展单元及外部设备组成。

1.2 PLC的软件系统

PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。硬件系统与软件系统组成了一个完整的PLC系统。

1.3 可编程控器的特点和优点

（1）可靠性高。①所有的I/O借口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。②各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms。③各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。④采用性能良好的开关电源。⑤对采用的器件进行严格筛选。⑥良好的自诊断功能，一旦电源或其它软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。⑦大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或 由三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。

（2）丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流：开关量或模拟量：电压或电流，脉冲或电位：强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备。另外，为了提高操作性能，它还有多种人—机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

（3）采用模块化结构。为PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

（4）编程简单易学。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，不需要具备计算机的专门知识，工程技术人员很容易理解和掌握。

（5）安装简单，维修方便。PLC不需要专门的机房，可在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，既可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

2 本设计主要研究内容

本课题是一个典型的“机电系统PLC控制”的应用。所谓的机电一体化系统是指在系统的主功能、信息处理功能和控制功能等方面引进了电子技术，并把机械装置、执行部件、计算机等电子设备及软件等有机结合而形成的系统，以系统的观点进行组合而形成的一种新兴机械系统。本课题主要就是研究如何利用PLC内部的软接触器来代替万能铣床的硬接触器，使复杂的电气控制系统变得简单、清晰明了并且避免设备陈旧出现的误动作以及针对新兴的技术及时的做出相应的调整，使万能铣床的电气控制系统处于最佳的工作状态。

3 控制要求

（1）分析控制对象，确定控制要求。仔细阅读与分析万能铣床的电路图，确定各电机及指示灯的控制要求。

（2）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

（3）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

（4）工作台的三种运动形式六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。

（5）冷却泵电动机只要求正转。

（6）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。

（7）熔断器FU1作机床总短路保护，也兼作M1的短路保护；FU2作为M2、M3及控制变压器TC、照明灯EL的短路保护；热继电器 FR1、FR2、FR3 分别作为 M1、M2、M3的过载保护。

4 改造方案

（1）主电路。①电源控制由控制控制屏上电源控制部分完成。②制动电阻由2个改成3个。③主轴倒顺开关的标号由“SA5”改为“SA6”。④主轴电动机的速度继电器被去掉，主轴反接制采用时间延时的方式。⑤没有用到电磁离合器（图中虑线框内）去掉。⑥去掉熔断器FU、进给电机的热继电器FR2和冷却泵电动机的热继电器FR3。

（2）控制电路的改造。①去掉了控制变压器、和熔断器——FU2、FU3。②冷却泵电动机控制开关标号由“SA4”改为“SA2”。③主轴变速冲动行程开关标号由“SQ7”改为“SQ1”。④进给变速冲动行程开关标号由“SQ6”改为“SQ2”。⑤四个进给控制行程开关 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4改为 SQ3、SQ4、SQ5、SQ6。⑥主轴停止按钮 SB2 改为 SB3，主轴启动按钮SB3改为SB2。

5 程序举例