组合机床电气控制中PLC与变频器的应用方法

王孜

摘 要：PLC在数据处理、网络通信等方面得到了不断的完善和发展，由于PLC具有控制性强、组态灵活、扩展性强等优势，并且维护便捷、速度迅速、体积较小、功能完善等不同的特点，所以其应用性也相对较广。本文将对PLC及变频器在机床电气控制中的具体应用进行探讨。

关键词：组合机床;电气控制;PLC;变频器

一般来说，加工机床是电气、液压、机械等装置组成，其目的是为了完成协同控制。依照不同用户的不同要求，组合机床在电气控制方面也有所不同，总的来说可分为几个阶段：图纸绘制和工艺、现场调试及安装电气、验收。本文将以一台锁孔专机为例，对电气的原理、变频器的相关参数、PLC梯形图程序相关设计及过程等进行描述。

一、电气系统的相关控制及要求

实例镗头主轴电机中的冷风机选用三相380V120W，采用变频电机;电机的转速必须控制在可连续调试的700-2000rpm;调速选用电位器完成;变频器控制在40-100Hz的频率内;镗头主轴工作形式可分为：连动及点动。工作台配有慢速给电机及快速给电机两种，慢速给电机的冷却风机为220V50W;要求控制电机的转速必须满足于60-2100rpm，给进慢速要控制在1.24-50mm/min之内，快速给电机的制动器为T3523，电机为三相异步电机。变频器要控制在2.4-106Hz频率之内。调速选用电位器进行。

二、PLC的设计及其实现

（一）机床的主电路设计

主轴电机M1一般是采用功率是为22kW的六级变频电机，依照用户的需求进行设计，该项目选用CIMR-7B4030变频器，该变频器的电源控制主要是交流接触器KM1完成，波纹电阻器采用2000W/60Ω，并且三个并联。选用功率是4kW的交流接触器进行工作台快速给电机快退、快进的控制，短路及过载保护利用断路器QF2完成。其慢速给电机一般选用功率是3kW的变频器;该变频器的通断电主要是由交流接触器KM4完成。而PLC电源、110V控制电源是通过控制变压器完成。工作台给电机制动、PLC开关输出控制、14V电源是由整流变压器提供。

（二）具体说明该项目中变频器的分类设置及基本参数

将电柜进行通电以后，对变频器的电机级数、基本频率、转速、电流、电压、额定功率等基本参数进行设置，之后按RUN键，让电机自动运行。这些设置好的数值会被电机自行检测到，并自动录入变频器之中。自动运行之后可将最高频率设置为E1-04的参数。

控制模式的具体参数为：（无PG的v/f控制）A1-02。

运行模式是：b103、b1-02、bl-01。

制动直流：一般是指磁通补偿量，b2-08、b2-02、b2-01。

DEWLL：主要是指重载起停时间及频率，b6-04至b6-01。

减速及加速时间：一般设置成3秒，c1-02、c1-01。

补偿再生动作的滑差：c3-04、c3-Ol。

补偿转矩：c4-O1。

载波的频率：c6-04、c6-03、c6-02。

v/f特性：（基本频率是50Hz;v/f曲线选择;电压为380V最大）E1-13至E1-01。

多功能节点的输入：H1-02设置为15，H1-01设置为25。

保护电机：变频电机设置为L1-01。

失速防止：（制动单元安装时）L3-04设置为3。

保护硬件：（控制风机，保护缺相，过热预警等）L8-10、L8-07、L8-O5、L8-03至L8-O1。

选择多功能、设定显示：O2-18至O2-01、O1-05至O1-01。设置完变频器的上述基本参数之后，其余参数还应根据现场情况进行反复调试。

（三）机床控制原理图设计、开关量I/O接线、输出设备与PLC端子分配

按照实例锁孔专机的需求，电气控制器可以采用可编程控制器SH1-3282，该控制器性价比相对较好，该控制器的继电器输入设置为20，输出设置为12，能较好的满足该机床控制的需求。

（四）PLC梯形图的程序设计

该锁孔专机具体的电气顺序控制为：（1）急停：如发生紧急情况可按动急停按钮，随之停止主轴，终止进给。（2）控制主轴变频电机：首先，连动：转动开关，调试到连动处，与此同时按下正转主轴按钮，完成KA2的通电，这样就能正转主轴变频电机;如果按下反转主轴按钮，完成KA3通电，这样就能反转主轴变频电机;可以对电位器进行调节，这样可以改变主轴的速度。按下停止按钮就能停转主轴。其次，点动：转动开关，调试到点动处，与此同时按下正转按钮不放开，这样就能正向点动主轴变频电机;如按下反转按钮不放开，这样就能实现反向点动主轴变频电机;如果放开手，那么主轴制动。（3）控制变频器电源：如果PIC工作正常，并且接通电气柜电源，那么交流器KM1能实现电吸合，UⅠ主变频器正在供电;如果是交流接触器KM4实现电吸合，那么UⅡ工作变频器正在供电。（4）工作台的运动电气控制：工作台纵向运动可分为慢速及快速两种，慢速主要是利用慢速变频电机进行驱动，快速主要是利用快速电机进行驱动，可以通过调节电位器来控制慢速运动的速度。首先，纵向慢速运动：按动正转运行按钮，正转微型继电器通电，正向运慢速变频机，工作台会慢度移动向左，按动正转停止按钮，微型继电器断电，停止工作慢速运动。按动反转运行启按钮，反转微型继电器通电，反向运转慢速变频机，工作台会慢度移动向右，按动反转停止按钮，反转微型继电器断电，工作台停止慢速运动。其次，纵向快速运动：按动快速正转按钮不放开，快速正转接触器完成通电，快速制动器正常通电后松开，快速正向运转电机，工作台会快速移动向左，放开快速正转按钮，快速正转接触器断电，快速制动器、快速正转电机断电，工作台停止快速正向运动。按动快速反转按钮不放开，然后快速反转接触器完成通电，快速制动器正常通电后松开，反向运转快速电机，工作台会快速移动向右，放开快速反转按钮，快速反转接触器断电，快速制动器、快速反转电机断电，工作台停止快速反转运动。工作台由SQ2进行向右限位，由SQ1进行向左限位。如果工作台在前进的过程中压行程开关限位，那么可以按下慢退或快退按钮，让工作台离开限位区域。如果工作台在后退的过程中压行程开关限位，那么可以按下快进或慢进按钮，让工作台离开限位区域。

结束语：

随着科技的不断进步，我国经济得到了快速的发展，PLC因为有着维护方便、速度快捷、体积偏小、功能完善等特点，因为有了更好的发展空间，特别是最近几年来机床电气控制中更是运用较多，PLC在时间的控制上具有较强的可靠性及准确性，更好的满足了机床电气控制在时间控制方面提出的需求。

参考文獻：

[1]吴多锦.PLC在机床电气控制中的应用[J].新教育时代电子杂志，2015，（24）：254.

[2]张佳.探讨PLC在机床电气控制中的应用[J].江西建材，2016，（08）：218-220.